[發明專利]一種基于質點振速的部分場分解方法

在審

• 申請號: 201710042145.1
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106872019A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 景文倩;吳華偉;丁華鋒;聶金泉
• 申請（專利權）人: 湖北文理學院
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙)42231
• 代理人: 黃君軍

技術領域

本發明涉及非完全相干聲場的分解技術，尤其是涉及一種基于質點振速的部分場分解方法。

背景技術

近場聲全息技術是一種非常有效的噪聲源識別和聲場可視化技術，但該技術僅能適用于完全相干聲場。然而在實際工程中，待研究的聲場往往是非完全相干聲場，通常需要借助多參考源互譜測量方法將非完全相干聲場分解成若干個獨立的部分場，使得每個部分場都是完全相干聲場，從而采用近場聲全息技術對每個部分場分別進行研究。

目前，已有很多文獻對部分場分解方法進行了研究，發展了不同的算法，比如基于奇異值分解和主譜能量分析技術的虛相干法，基于偏相干函數的偏相干法，并將其應用擴展至非平穩聲場、循環平穩聲場以及柱面坐標下的氣動聲學聲場。但是，這些研究都選擇聲壓作為參考。由于聲壓衰減慢，不能很好地感應和區別不同的潛在聲源，導致部分場分解不徹底，一定程度上限制了部分場的分解精度。雖然，有文獻選用了聲壓梯度作為參考，對部分場的分解精度有所提高，但聲壓梯度是通過兩個傳聲器測量聲壓，并結合有限差分近似法而獲得的，導致該方法的分解精度依賴于兩傳聲器之間的距離，且增加了測量工作和計算難度。

所以，現有的部分場分解方法有兩個缺陷和不足：(1)聲壓衰減慢，限制了基于聲壓參考的部分場分解方法的分解精度；(2)采用雙傳聲器測量，獲得精確的聲壓梯度成本較高。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術不足，提出一種基于質點振速的部分場分解方法，解決現有技術中基于聲壓信號的部分場分解方法的分解精度低、分解成本高的技術問題。

為達到上述技術目的，本發明的技術方案提供一種基于質點振速的部分場分解方法，包括如下步驟：

(1)在非完全相干聲場的的多個不相干聲源附近分別一一對應布置多個質點振速傳感器，獲取多個質點振速傳感器形成的質點振速信號，設定非完全相干聲場中有多個測量場點；

(2)對每個質點振速傳感器檢測的質點振速信號及每個測量場點的場點聲壓信號進行取樣，并將所有的質點振速信號與其中一個測量場點的場點聲壓信號進行有序排列；

(3)計算有序排列的多個信號的初始條件譜，相繼消除有序排列的多個信號中的部分信號的線性作用，并計算迭代條件譜；

(4)計算有序排列的最后兩個信號的條件自譜及其之間的條件互譜，并獲取偏相干函數；

(5)根據有序排列的最后兩個信號的條件互譜和偏相干函數計算有序排列的最后一個質點振速信號相對應的部分場在相對應的測量場點的聲壓；

(6)將所有的質點振速信號與其中一個測量場點的場點聲壓信號重新進行有序排列，重復步驟(3)～(5)，計算任一質點振速信號相對應的部分場在任一測量場點的聲壓。

優選的，所述不相干聲源和質點振速傳感器均為N個，非完全相干聲場中的測量場點為M個，M、N均為自然數，則：

v＝[v₁,…,v_n,…v_N]^T(1)

p＝[p₁,…,p_m,…p_M]^T(2)

其中，v為質點振速信號，v_n為第n個質點振速傳感器測量的質點振速信號，T為轉置，p為測量場點的場點聲壓信號，p_m為第m個測量場點的場點聲壓信號。

優選的，所述步驟(2)中取樣次數k，并采用第m個測量場點的場點聲壓信號進行有序排列，則有序排列順序為：且其中，是第n個質點振速信號的第k次采樣，是第m個場點聲壓信號的第k次采樣。

優選的，所述步驟(3)中初始條件譜和迭代條件譜的計算公式分別為：