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

1、近場聲全息技術(shù)是一種非常有效的噪聲源識別、定位及聲場可視化技術(shù)，它只需在靠近聲源的全息面上測量復(fù)聲壓，就可以重建與預(yù)測整個三維空間聲場中任意點處的聲壓、質(zhì)點振速矢量、聲強(qiáng)矢量以及聲源輻射的聲功率等聲學(xué)量。本文在簡要回顧了近場聲全息技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對其中存在的一些亟需解決的問題進(jìn)行了研究，并提出了解決途徑。為了克服基于空間聲場變換的近場聲全息技術(shù)對全息測量孔徑面積的嚴(yán)格要求，本文發(fā)展了基于統(tǒng)計最優(yōu)方法的近場聲全息技術(shù)；

2、針對基于常規(guī)波疊加方法的近場聲全息技術(shù)在相干聲場和半自由聲場重建與預(yù)測過程中的局限性，提出了基于聯(lián)合波疊加方法的相干聲場重建技術(shù)和基于波疊加方法的半自由聲場全息技術(shù)；對點激勵固支板輻射聲場的實驗研究，驗證了近場聲全息技術(shù)在聲場重建與可視化過程中的有效性、可行性以及準(zhǔn)確性，為近場聲全息技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。全文九章的研究內(nèi)容概括如下： 第一章簡要回顧了近場聲全息技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，分析了各種近場聲全息技術(shù)的特點，針對其

3、中存在的一些亟需解決的問題，確立了本文的主要研究內(nèi)容。 第二章簡要介紹了基于空間聲場變換的平面近場聲全息技術(shù)的基本理論。在此基礎(chǔ)上運用聲場疊加原理，從理論上證明了統(tǒng)計最優(yōu)平面近場聲全息（SOPNAH）技術(shù)的全息重建與預(yù)測公式；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)的聲場必須為自由聲場，推導(dǎo)了適用于SOPNAH的、基于雙全息面測量的空間聲場分離公式。

4、 第三章提出了一種實現(xiàn)柱面近場聲全息的新方法——統(tǒng)計最優(yōu)柱面近場聲全息（SOCNAH）。針對柱面內(nèi)外聲輻射問題，分別推導(dǎo)了統(tǒng)計最優(yōu)柱面內(nèi)、外近場聲全息技術(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重建問題，提出了統(tǒng)計最優(yōu)柱面聲場分離技術(shù)，并且深入地研究了統(tǒng)計最優(yōu)柱面近場聲全息技術(shù)的實施過程和關(guān)鍵參數(shù)的選擇。 第四章將基于統(tǒng)計最優(yōu)方法的近場聲全息技術(shù)擴(kuò)展到球面坐標(biāo)系，提出了統(tǒng)計最優(yōu)球面近場聲全息技術(shù)，

5、完善了整個基于統(tǒng)計最優(yōu)方法的全息技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。同樣針對球面內(nèi)、外聲輻射問題，分別建立了統(tǒng)計最優(yōu)球面內(nèi)、外近場聲全息技術(shù)，發(fā)展了球面聲場分離技術(shù)。 第五章給出了聲輻射問題的聲學(xué)基礎(chǔ)和定解問題描述，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聲全息技術(shù)的重建與預(yù)測公式；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)行了實驗驗證。 第六章針對基

6、于常規(guī)波疊加方法的近場聲全息技術(shù)在相干聲場全息重建與預(yù)測過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全息重建與預(yù)測技術(shù)。并且針對不同數(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全息重建與預(yù)測技術(shù)。 第七章針對基于常規(guī)波疊加方法的近場聲全息技術(shù)在半自由聲場全息重建與預(yù)測過程中的局限性，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全息重建與預(yù)測模