[發明專利]聲場重建方法有效

申請號：	201310733451.1	申請日：	2013-12-25
公開（公告）號：	CN103712684A	公開（公告）日：	2014-04-09
發明（設計）人：	王玉江;向宇;李曉妮	申請（專利權）人：	廣西科技大學
主分類號：	G01H17/00	分類號：	G01H17/00
代理公司：	長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113	代理人：	周晟
地址：	545006 廣西***	國省代碼：	廣西;45
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	聲場重建方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明涉及噪聲源識別方法領域，具體涉及一種采用聲壓測量和基于多虛擬球的patch?NAH聲場重建方法。

背景技術

Patch近場聲全息(Patch?near-field?acoustic?holography，PNAH)是在近場聲全息理論基礎上發展形成的一種新型近場聲全息技術。PNAH允許測量面小于實際源面,重建區域可以是局部源面，突破了常規NAH對全息孔徑尺寸的限制，更便于NAH的實際應用。

現有局部近場聲全息技術包括：（1）數據外推方法。Yoshikawa在《美國聲學學會》（2001年110卷4期）的文章中對數據外推技術進行了研究，提出時域和波數域的兩種數據外推方法，該方法的缺點是需要進行迭代計算，計算過程復雜計算量大；（2）Patch近場聲全息技術。Williams在《美國聲學學會》（2003年113卷3期）的文章中通過對近場概念的進一步研究，提出了一種Patch?NAH的概念，這種方法允許測量的傳感器陣列比聲源小，克服了測量孔徑的有限大小引起的重建誤差，降低了測量時間，但在計算時間方面該技術仍然受到迭代計算的限制，計算過程復雜計算，效率低；（3）2005年，Lee等將PNAH推廣應用到柱面坐標系。SAIJYOU等采用邊界元法對Patch原理的重建思想進行推廣，提出了基于BEM的PNAH。SARKISSIAN等利用波疊加法(Wave?superposition?approach，WSA)實現了全息聲壓的近場外推，建立了基于WSA的PNAH。

等效源法是由Koopmann等最先提出,該方法又被稱為波疊加方法、源模擬法等。它的基本原理是用一系列定位的基本源（即等效源），來代替實際聲源。通過測量聲壓、聲速等參數，在一系列等效源產生的合成值之間聯系的相容性條件上，得到聲源的理論分布情況。該方法避免了邊界元法存在的復雜插值運算、奇異積分處理和特征波數處解的非唯一性等問題,具有運算速度快、計算精度高、求解穩定性好等優點。

然而，現有波疊加聲全息技術仍然存在2個缺點：（1）虛擬源強的分布域（面）需與測量面（全息面）共形；（2）采用離散源強或基于邊界元的分布源強，計算效率和精度低，適應性不強。

發明內容

本發明旨在提供一種聲場重建方法，該聲場重建方法克服現有技術虛擬源強的分布域需與測量面共形、計算效率與精度低的缺陷，通過引入多球面域二維快速Fourier變換算法，不需要虛擬源強配置域與測量面共形，具有很高計算效率和計算精度。

本發明的技術方案如下：一種聲場重建方法，包括以下步驟：

A、在測量聲場中設置測量面，測量面上呈網格設置聲壓振速傳感器，相鄰網格點之間的距離小于半個波長，聲壓振速傳感器測量測量面上的聲壓值；

B、對振動體形狀進行有限元仿真，根據聲源的實際位置和聲強的大小，利用重心法對于不同的聲源賦以一定的權重，計算出多球虛擬源強的位置和個數，并生成每個虛擬球的位置坐標；

C、對測量面上測定的聲壓值進行補零擴展，得到測量面擴展面上的聲壓值；

為了減少小全息孔徑造成的誤差，對在較小孔徑內測得的聲壓數據進行外推，獲得較大測量孔徑內的聲壓數據的近似值。依照式（1）對測量面上的聲壓測量數據進行補零擴展，得到測量面擴展面上的聲壓值。

D、計算測量面擴展面聲壓值與虛擬球聲壓之間的傳遞矩陣；

E、建立重建面上的聲壓值與多虛擬球等效源強產生的聲壓值之間的傳遞矩陣；

F、聯立步驟D和E獲得的傳遞矩陣，同時對步驟D獲得的傳遞矩陣進行正則化方法處理，獲得重建面上的聲壓求解方程，求解重建面上的聲壓值。

所述步驟B中，將虛擬球區分為質心位置的虛擬球和非質心位置的虛擬球，其中對于質心位置的虛擬球的半徑為r₀=0.2；非質心位置的各虛擬球的半徑為r₀=0.1。