一种声场识别的多孔声全息方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及噪声分析与控制技术领域，特别是关于一种声场识别的多孔声全息方 法。
【背景技术】
[0002] 现代社会，噪声污染问题日益严重。大型施工机械，以及高速运动的汽车、火车、飞 机等，都给附近的居民带来严重的噪声困扰。要针对性地治理噪声，首先要对噪声源和声场 进行准确识别定位。
[0003] 远场声全息方法可以实现声场重建和声源定位，为噪声治理提供依据，因而得到 了广泛应用。传统的声全息方法采用单个传声器阵列，其声场识别分辨率随传声器阵列孔 径的增大和测量距离的减小而提高。然而，受加工、安装、运输等因素影响，单个传声器阵列 的孔径不可能过大，当传声器阵列无法靠近目标声源时，传统远场声全息方法的声场识别 分辨率较差，难以对声源进行准确定位。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够有效提高大尺度空间内声场识别分 辨率，进而能够对声源进行准确定位的声场识别的多孔声全息方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种声场识别的多孔声全息方法，包 括以下步骤：
[0006] 1)设计加工单传声器阵列，并通过仿真计算寻找限定空间内多孔传声器阵列的最 优布置方式，具体过程为：
[0007] I. 1)设计每个单传声器阵列的相关参数，其中，每个单传声器阵列的相关参数均 包括传声器阵列孔径Dtl、传声器个数m和传声器布置形式；
[0008] 1. 2)建立空间坐标系，根据实际测试需要确定多孔传声器阵列的空间布置范围， 其中，空间坐标系建立过程为：面向声源，以水平向右方向为X轴正向，以竖直向下方向为 y轴正向，垂直于X轴、y轴并指向声源的方向为Z轴正向，如果声源是运动的，则需要使得 xoy平面平行于声源运动方向；
[0009] 1. 3)将空间布置范围以所选择的单传声器阵列孔径Dtl为单元划分成网格，假设共 有Ic1Xk2Xk3个网格点；
[0010] 1.4)根据空间布置范围，确定多孔传声器阵列的孔径个数n，其中，n小于网格点 总数；
[0011] 1.5)设计仿真声源，仿真声源的强度表示为 源包含频率成分f\、f2. . . 各个频率成分的强度分别为qpq2. .U
[0012] 1.6)在仿真声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，声场重建面应平行于 xoy平面，并尽量靠近仿真声源的预估位置，记声场重建面为z = & ;
[0013] I. 7)将声场重建面2 = ?进行离散化，得到一系列重建点；
[0014] 1.8)将n个单传声器阵列的中心随机放置于Ic1Xk2Xk3个网格点中的任意n处， 针对此种多孔传声器阵列在限定空间内的布置方式，对仿真声源进行多孔声全息声场重 建，得到仿真声源的声场图，具体过程为：
[0015] ①选择重建面上某个重建点（G，n);
[0016] ②假设第i个单传声器阵列的中心位置为（Xi，yi，Zi)，第i个单传声器阵列中第j 个传声器的位置为（Xu，yu，，如果仿真声源运动速度V=O，则第i个单传声器阵列中第 j个传声器的位置收到的仿真声压信号为M，则进入步骤③；如果#0,则第i个单传声 器阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为；消除仿真声压信号中的多普勒 效应后进入步骤③；
[0017] ③对仿真声压信号M信号进行傅里叶变换：
【主权项】
1. 一种声场识别的多孔声全息方法，包括以下步骤： 1)设计加工单传声器阵列，并通过仿真计算寻找限定空间内多孔传声器阵列的最优布 置方式，具体过程为： 1. 1)设计每个单传声器阵列的相关参数，其中，每个单传声器阵列的相关参数均包括 传声器阵列孔径Dtl、传声器个数m和传声器布置形式； 1. 2)建立空间坐标系，根据实际测试需要确定多孔传声器阵列的空间布置范围，其中， 空间坐标系建立过程为：面向声源，以水平向右方向为X轴正向，以竖直向下方向为y轴正 向，垂直于X轴、y轴并指向声源的方向为z轴正向，如果声源是运动的，则需要使得xoy平 面平行于声源运动方向； 1. 3)将空间布置范围以所选择的单传声器阵列孔径Dtl为单元划分成网格，假设共有 Ic1 Xk2 Xk3个网格点； 1.4) 根据空间布置范围，确定多孔传声器阵列的孔径个数n，其中，η小于网格点总数； 1.5) 设计仿真声源，仿真声源的强度表示，
_其中，仿真声源包 含频率成分4、f2. . . 各个频率成分的强度分别为qi、q2. . . qy I. 6)在仿真声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，声场重建面应平行于xoy平 面，并尽量靠近仿真声源的预估位置，记声场重建面为z = % ; 1. 7)将声场重建面2 = ?进行离散化，得到一系列重建点； 1. 8)将η个单传声器阵列的中心随机放置于Ii1 X k2 X k3个网格点中的任意η处，针对 此种多孔传声器阵列在限定空间内的布置方式，对仿真声源进行多孔声全息声场重建，得 到仿真声源的声场图，具体过程为： ① 选择重建面上某个重建点（ζ，η); ② 假设第i个单传声器阵列的中心位置为Ui, yi，Zi)，第i个单传声器阵列中第j个传 声器的位置为（Xu，yu，Zu)，如果仿真声源运动速度 v=o，则第i个单传声器阵列中第j个 传声器的位置收到的仿真声压信号为;^⑷，则进入步骤③；如果ν??()>则第i个单传声器 阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为AvW消除仿真声压信号中的多普勒效 应后进入步骤③； ③ 对仿真声压信号M信号进行傅里叶变换：
④ 对每一单传声器阵列中的每一传声器分别重复步骤②~③，处理完成后对Fij (/)进 行基尔霍夫衍射积分声全息声场重建，重建点（ζ，η)的重建结果为：
⑤遍历重建面上所有重建点，反复进行①~④步骤，得到整个重建面上所有重建点的 重建结果{/〃(/)，并将重建结果{/〃(/):进行图形化，得到仿真声源的声场图； 1. 9)根据仿真声源的声场图计算-6dB主瓣面积MLA和最大旁瓣高度比
，其 中，hs为最大旁瓣高度，hm为主瓣高度； 1. 10)计算目标函数g =