基于統(tǒng)計(jì)最優(yōu)和波疊加方法的近場(chǎng)聲全息技術(shù)研究.pdf

1、近場(chǎng)聲全息技術(shù)是一種非常有效的噪聲源識(shí)別、定位及聲場(chǎng)可視化技術(shù)，它只需在靠近聲源的全息面上測(cè)量復(fù)聲壓，就可以重建與預(yù)測(cè)整個(gè)三維空間聲場(chǎng)中任意點(diǎn)處的聲壓、質(zhì)點(diǎn)振速矢量、聲強(qiáng)矢量以及聲源輻射的聲功率等聲學(xué)量。本文在簡(jiǎn)要回顧了近場(chǎng)聲全息技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對(duì)其中存在的一些亟需解決的問(wèn)題進(jìn)行了研究，并提出了解決途徑。為了克服基于空間聲場(chǎng)變換的近場(chǎng)聲全息技術(shù)對(duì)全息測(cè)量孔徑面積的嚴(yán)格要求，本文發(fā)展了基于統(tǒng)計(jì)最優(yōu)方法的近場(chǎng)聲全息技術(shù)；

2、針對(duì)基于常規(guī)波疊加方法的近場(chǎng)聲全息技術(shù)在相干聲場(chǎng)和半自由聲場(chǎng)重建與預(yù)測(cè)過(guò)程中的局限性，提出了基于聯(lián)合波疊加方法的相干聲場(chǎng)重建技術(shù)和基于波疊加方法的半自由聲場(chǎng)全息技術(shù)；對(duì)點(diǎn)激勵(lì)固支板輻射聲場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了近場(chǎng)聲全息技術(shù)在聲場(chǎng)重建與可視化過(guò)程中的有效性、可行性以及準(zhǔn)確性，為近場(chǎng)聲全息技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。全文九章的研究?jī)?nèi)容概括如下： 第一章簡(jiǎn)要回顧了近場(chǎng)聲全息技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，分析了各種近場(chǎng)聲全息技術(shù)的特點(diǎn)，針對(duì)其

3、中存在的一些亟需解決的問(wèn)題，確立了本文的主要研究?jī)?nèi)容。 第二章簡(jiǎn)要介紹了基于空間聲場(chǎng)變換的平面近場(chǎng)聲全息技術(shù)的基本理論。在此基礎(chǔ)上運(yùn)用聲場(chǎng)疊加原理，從理論上證明了統(tǒng)計(jì)最優(yōu)平面近場(chǎng)聲全息（SOPNAH）技術(shù)的全息重建與預(yù)測(cè)公式；并以Nyguist采樣定理為基礎(chǔ)，提出了一種確定波數(shù)矢量的新方法；為了克服常規(guī)SOPNAH的應(yīng)用局限性——全息面一側(cè)的聲場(chǎng)必須為自由聲場(chǎng)，推導(dǎo)了適用于SOPNAH的、基于雙全息面測(cè)量的空間聲場(chǎng)分離公式。

4、 第三章提出了一種實(shí)現(xiàn)柱面近場(chǎng)聲全息的新方法——統(tǒng)計(jì)最優(yōu)柱面近場(chǎng)聲全息（SOCNAH）。針對(duì)柱面內(nèi)外聲輻射問(wèn)題，分別推導(dǎo)了統(tǒng)計(jì)最優(yōu)柱面內(nèi)、外近場(chǎng)聲全息技術(shù)的理論公式。在此基礎(chǔ)上，為了解決全息柱面兩側(cè)均有聲源情況下的柱面聲場(chǎng)重建問(wèn)題，提出了統(tǒng)計(jì)最優(yōu)柱面聲場(chǎng)分離技術(shù)，并且深入地研究了統(tǒng)計(jì)最優(yōu)柱面近場(chǎng)聲全息技術(shù)的實(shí)施過(guò)程和關(guān)鍵參數(shù)的選擇。 第四章將基于統(tǒng)計(jì)最優(yōu)方法的近場(chǎng)聲全息技術(shù)擴(kuò)展到球面坐標(biāo)系，提出了統(tǒng)計(jì)最優(yōu)球面近場(chǎng)聲全息技術(shù)，

5、完善了整個(gè)基于統(tǒng)計(jì)最優(yōu)方法的全息技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。同樣針對(duì)球面內(nèi)、外聲輻射問(wèn)題，分別建立了統(tǒng)計(jì)最優(yōu)球面內(nèi)、外近場(chǎng)聲全息技術(shù)，發(fā)展了球面聲場(chǎng)分離技術(shù)。 第五章給出了聲輻射問(wèn)題的聲學(xué)基礎(chǔ)和定解問(wèn)題描述，引入了波疊加方法的基本公式；在此基礎(chǔ)上，建立了基于波疊加方法的近場(chǎng)聲全息技術(shù)的重建與預(yù)測(cè)公式；詳細(xì)分析了基于波疊加方法的全息技術(shù)的不適定性問(wèn)題；介紹了幾種常用的正則化方法和正則化參數(shù)的選擇方法；最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 第六章針對(duì)基

6、于常規(guī)波疊加方法的近場(chǎng)聲全息技術(shù)在相干聲場(chǎng)全息重建與預(yù)測(cè)過(guò)程中所存在的局限性，提出了基于聯(lián)合波疊加方法的相干聲場(chǎng)全息重建與預(yù)測(cè)技術(shù)。并且針對(duì)不同數(shù)量的全息面?zhèn)€數(shù)，提出了兩種不同的基于聯(lián)合波疊加方法的相干聲場(chǎng)全息重建與預(yù)測(cè)技術(shù)。 第七章針對(duì)基于常規(guī)波疊加方法的近場(chǎng)聲全息技術(shù)在半自由聲場(chǎng)全息重建與預(yù)測(cè)過(guò)程中的局限性，以波疊加方法作為全息變換算法，在充分考慮反射聲壓的基礎(chǔ)上，建立了反射面為剛性和非剛性條件下的半自由聲場(chǎng)全息重建與預(yù)測(cè)模