The present invention discloses a near-field acoustic holography method based on combinatorial optimization regularization method. By using the sound pressure measured at each point on the holographic plane and on the basis of statistical optimal cylindrical near-field acoustic holography theory, truncated singular value and standard Tikhonov combinatorial optimization regularization method are used to suppress the measurement error of the wavenumber vector caused by noise and random error. That is, the combination optimization regularization method, the combination optimization regularization method and the GCV method are used to obtain the superposition coefficient matrix and the sound pressure at each point measured on the holographic plane. The sound pressure at each point on the surface of shell structure equipment is expressed as the linear superposition of the sound pressure at the conformal measuring plane. The sound field on the surface of shell structure equipment can be obtained, which fully demonstrates its effectiveness in the analysis of shell radiated noise. The cylindrical shell structure can visualize the sound field of the cylindrical underwater vehicle, so that the size and distribution of the radiated sound field can be visualized. It has important theoretical significance and engineering application value.
【技术实现步骤摘要】
一种基于组合优化正则化方法的近场声全息方法
本专利技术属于机械结构声辐射信号处理领域，特别涉及一种基于组合优化正则化方法的近场声全息方法。
技术介绍
水下航行器的续航力大，机动性强，独立作战能力强，但其产生的噪声波在海水中可传递至数百海里，易被地方探测，严重削弱了其声隐身性能，因此，提高其声隐身性能是保证其安全性的关键。目前，首要解决的技术问题是获得水下航行器辐射声场，以实现对其隐身性能的精确评估。但对于内部声源繁多、传播路径复杂的水下航行器壳体装备，难以对其声隐身性能进行精确评估。当前，海军强国普遍利用装备有高精度固定式测量分析系统的水声试验场测试评估水下航行器声隐身性能，然而，水声试验场选址要求极高、技术复杂且成本高昂。近场声全息(NearfieldAcousticHolography，NAH)是一种非常有效的噪声源识别、定位与声场可视化方法，是通过近场测试获取足够多低空间频率传播波和高空间频率倏逝波成分重建出分辨率不受分析波长限制的高精度全息图像和丰富空间声场信息。然而传统NAH是通过空间二维傅立叶变换来实现解卷积运算得到重建面声压，在全息计算过程中会带来窗...
【技术保护点】
1.一种基于组合优化正则化方法的近场声全息方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，在最大波数限定的空间波数平面上非等间隔地选取各波数矢量；步骤2)，对选取的波数矢量采用截断奇异值和标准Tikhonov组合优化正则化方法抑制噪声和随机误差引起的波数矢量的测量误差；步骤3)，利用步骤2)组合优化正则化方法和GCV方法求取叠加系数矩阵C(rS)和在全息面上测得的各点声压p(rHn)，将壳体结构装备表面各点声压表示为共形测量面声压的线性叠加，即p(rS,θ,z)＝C(rS)p(rHn)，即可获得壳体结构装备表面声场。
【技术特征摘要】
1.一种基于组合优化正则化方法的近场声全息方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，在最大波数限定的空间波数平面上非等间隔地选取各波数矢量；步骤2)，对选取的波数矢量采用截断奇异值和标准Tikhonov组合优化正则化方法抑制噪声和随机误差引起的波数矢量的测量误差；步骤3)，利用步骤2)组合优化正则化方法和GCV方法求取叠加系数矩阵C(rS)和在全息面上测得的各点声压p(rHn)，将壳体结构装备表面各点声压表示为共形测量面声压的线性叠加，即p(rS,θ,z)＝C(rS)p(rHn)，即可获得壳体结构装备表面声场。2.根据权利要求1所述的一种基于组合优化正则化方法的近场声全息方法，其特征在于，步骤1)中，在最大波数限定的空间波数平面上非等间隔地选取各波数矢量：最优柱面近场声全息方法过程如下：稳态声波场Helmholtz方程在柱面坐标系下的行波解为式中，p(r,θ,z)为空间任意点声压，定义einθ和为柱面波函数，kz为轴向波数，k为声波数，n为周向波数；为待定未知数，表示n阶第一类Henkel函数；在柱面坐标系下，令Pn(r,n,kz)为p(r,θ,z)的二维傅氏变换，为同时给出其傅氏反变换为令上式r＝a得，由(1)(2)(3)(4)式可解得：式中，Pn(a,kz)为p(a,θ,z)的二维傅氏变换；由波数矢量K＝(n,kz)确定的柱面上的空间频率域单元柱面波为：重建柱面壳体结构装备表面上任意点rS＝(rS,θ,z)处波数矢量为Km的单元柱面波都可以由全息面上所有点rHn＝(rH,θn,zn)处的波数矢量为Km的单元柱面波叠加得到，即式中，rHn＝(rH,θn,zn)(n＝1,2,…,N)为全息柱面上N个声压测量点，M为重建柱面和全息柱面上复声压所包含的单元柱面波的数目,C(rS)为叠加系数矩阵；令由上式确定的M个线性方程所构成的线性方程组表示成矩阵形式为b＝AC(rS)(9)得到重建面上各点声压：式中，p(rS,θ,z)为重建面上各点声压，p(rHn)为测量面上各点声压...
【专利技术属性】
技术研发人员：成玮，倪晶磊，陈雪峰，周光辉，加正正，朱岩，陆建涛，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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