[發(fā)明專利]基于球諧函數(shù)展開(kāi)的非共形面變換噪聲源的定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711332032.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108226866A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁丹丹;徐軍;成建宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01S5/18
• 分類號(hào): G01S5/18
• 代理公司: 貴陽(yáng)中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 商小川

1.一種基于球諧函數(shù)展開(kāi)的非共形面變換噪聲源的定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)采用陣元數(shù)為Q的球形傳聲器陣列對(duì)目標(biāo)聲源輻射到三維空間的聲壓信號(hào)進(jìn)行采集P(r，t)；

(2)對(duì)球形陣的Q個(gè)傳聲器數(shù)據(jù)分別和第1個(gè)傳聲器數(shù)據(jù)進(jìn)行互譜分析，獲取整個(gè)球形陣的頻域復(fù)聲壓P(r，θ，φ)；

(3)基于球形陣的頻域復(fù)聲壓，利用球面近場(chǎng)聲全息算法重構(gòu)聲源附近表面的聲壓p(r_S，θ，φ)，通過(guò)該聲壓分布確定噪聲源在球坐標(biāo)下的位置；

(4)根據(jù)球坐標(biāo)系和柱坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系構(gòu)造球面到圓柱面的傳遞矩陣W和U；

(5)求解重構(gòu)圓柱面所有離散化點(diǎn)的球面波譜組成的矩陣P_cylinder；

(6)對(duì)重構(gòu)圓柱面所有離散化點(diǎn)的球面波譜進(jìn)行傅里葉逆變換，得到重構(gòu)柱面上每一離散點(diǎn)的聲壓分布P(r_s，θ，φ)；

(7)通過(guò)柱面離散點(diǎn)的聲壓分布來(lái)確定類柱形聲源或柱形空間中的噪聲源位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球諧函數(shù)展開(kāi)的非共形面變換噪聲源的定位方法，其特征在于：所述步驟(1)中由Q個(gè)球面?zhèn)髀暺鹘M成球形陣列整個(gè)球形陣測(cè)量數(shù)據(jù)的復(fù)聲壓數(shù)據(jù)為：

其中：以隨機(jī)球形陣中心為坐標(biāo)原點(diǎn)(0，0，0)；

球形陣陣元個(gè)數(shù)Q，陣元編號(hào)為1，…，q，…Q，第q個(gè)傳聲器的空間坐標(biāo)為(x_q，y_q，z_q)；

P₀為距離點(diǎn)聲源1m處的聲壓幅值，pa；

為第q個(gè)傳聲器到點(diǎn)聲源(x₀，y₀，z₀)的距離，m；

ω為角頻率，rad/s；t為時(shí)間點(diǎn)，s；k為波數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球諧函數(shù)展開(kāi)的非共形面變換噪聲源的定位方法，其特征在于：所述步驟(2)中對(duì)球形陣的Q個(gè)傳聲器數(shù)據(jù)分別和第1個(gè)傳聲器數(shù)據(jù)進(jìn)行互譜分析，獲取整個(gè)球形陣的頻域復(fù)聲壓為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球諧函數(shù)展開(kāi)的非共形面變換噪聲源的定位方法，其特征在于：所述步驟(3)中采用球面近場(chǎng)聲全息算法重構(gòu)聲源附近表面的聲壓分布的計(jì)算公式如下：

式中：r_S為重構(gòu)面半徑，r_H為全息面半徑；為n階m次的球諧函數(shù)；

重構(gòu)球面聲壓球面波譜P_nm(r_S)的計(jì)算公式如下：

式中：P_nm(r_S)為全息面的球面波譜；

j_n(kr)為第一類球Bessel函數(shù)，j_n(kr_s)/j_n(kr_H)為全息面球面波譜P_nm(r_S)與重構(gòu)面球面波譜P_nm(r_S)之間的傳遞函數(shù)，全息面的球面波譜的計(jì)算公式如下：

式中：(r_q,θ_q,φ_q)為第q個(gè)傳聲器位置的坐標(biāo)，p_q(r_q,θ_q,φ_q)為第q個(gè)傳聲器采樣獲取的聲壓；

α_q＝4πa²/Q為權(quán)重系數(shù)，是每個(gè)傳聲器位置對(duì)應(yīng)的球面網(wǎng)格面積。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球諧函數(shù)展開(kāi)的非共形面變換噪聲源的定位方法，其特征在于：所述步驟(4)中球坐標(biāo)(r,φ,θ)和柱坐標(biāo)(r',φ,z')之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

所述傳遞矩陣W為：

所述傳遞矩陣U為：

式中：上標(biāo)[]^T表示轉(zhuǎn)置；

為第一類球Bessel函數(shù)，j＝1,...,J；

為n階m次的球諧函數(shù)。