[發明專利]一種能適應風洞測試環境的波束形成聲源識別方法

在審

• 申請號: 201910022913.6
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109613481A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 徐中明;田凱;賀巖松;張志飛
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01S5/18
• 分類號: G01S5/18;G01M9/08
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

本發明屬于聲源識別技術領域，公開了一種能適應風洞測試環境的波束形成聲源識別方法，首先基于傳統波束形成聲源識別方法建立聲波傳遞函數，其次通過聲波穿過剪切流的模型推導時延修正因子，最后通過將時延修正因子引入到傳遞函數中對其進行修正。本發明基于波束形成的聲源識別方法，剪切流修正方法所開發，主要包括兩部分；第一部分主要是通過傳統的波束形成算法搭建傳遞模型；第二部分則通過聲波穿過剪切流模型推導修正因子，然后將這個因子引入到傳遞模型中輸出修正后的聲場分布。本發明能夠對因聲源穿過剪切流導致的“聲漂移”現象進行修正，并且能夠適應不同風速的風洞聲源識別測試，極大的提高了聲源識別魯棒性和定位的精準度。

技術領域

本發明屬于聲源識別技術領域，尤其涉及一種能適應風洞測試環境的波束形成聲源識別方法。

背景技術

目前，業內常用的基于傳聲器陣列的聲源識別方法主要有兩種:波束形成方法和聲全息方法。兩者各有優劣勢，其中波束形成的中遠距離聲源識別性能相對于聲全息較好，且高頻性能優于聲全息，所以常常被用于氣動聲學設計領域。

波束形成是近年來快速發展的一種聲源識別方法，它使用傳聲器陣列(如十字軸和輪型陣列)進行信號采集，然后利用波束形成延時求和算法對聲場進行重構，得到聲源定位的結果。對比傳統方法如主觀評價法、選擇隔離法等，波束形成具有識別結果真實客觀、測量方便、重構聲場可視化等優點。相比聲強測量法，波束形成具有測量效率高和應用環境寬等優點。由于基于波束形成的噪聲源識別方法具有靈活的動態顯示范圍、干擾能力強、中高頻分辨率高以及識別距離遠等優點，近年來得到大量學者的研究，使得其應用范圍也不斷地拓展，從航空、聲吶等軍事領域，逐漸發展到車輛噪聲測試等民用領域。同時衍生出了各種不同的波束形成算法，如傳統的互譜波束形成、反卷積算法以、廣義逆波束形成算法以及無網格波束形成算法等。

由于波束形成方法有中高頻分辨率高和適合遠場測量等優點，常常被用于飛行器和車輛的氣動聲學性能設計。在風洞環境進行聲源識別測試時，在高速氣流的影響下，聲源識別結果往往失真。在封閉式風洞中，由于對流效應的影響，聲源在氣流中的傳播路徑會發生變化，繼續使用上述的波束形成方法，聲源識別結果會想氣流下游偏移；在開放式風洞中，在對流效應和剪切層的共同影響，同樣會造成聲源重構結果出現偏移。所以為了保證在風洞測試環境下得到真實可靠的聲源識別結果，需要對現有波束形成方法進行改進。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

(1)在封閉式風洞測試中，由于對流效應的影響，聲源在氣流中的傳播路徑會發生變化，導致聲源識別結果失真。

(2)在開放式風洞測試中，在對流效應和剪切層的共同影響下，同樣會造成聲源重構結果出現失真。

基于現有技術存在的以上問題，本課題組公開了一種能適應風洞測試環境的波束形成聲源識別方法，該算法推導了聲波在氣流中的傳播路徑模型，計算聲波穿過剪切流模型的修正因子，然后將這個因子引入到傳遞模型中輸出修正聲場重構結果。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種能適應風洞測試環境的波束形成聲源識別方法。

本發明是這樣實現的，一種能適應風洞測試環境的波束形成聲源識別方法，所述能適應風洞測試環境的波束形成聲源識別方法包括：基于傳統波束形成聲源識別方法建立聲波傳遞函數；通過聲波穿過剪切流的模型推導時延修正因子；將時延修正因子引入到傳遞函數中進行修正。

進一步，所述能適應風洞測試環境的波束形成聲源識別方法具體包括：

初始化：e＝[u₁，…，u_k，…，u_M]，其中u_k＝e^-jwΔt，M為傳聲器數量；

Q_修＝N1×N1維矩陣；t_修＝1×N1維矩陣；