一种声源识别与声场预报方法技术

本发明专利技术提供的是一种声源识别与声场预报方法。利用基于单元辐射叠加法的声传递建模思想，将目标等效源面划分成若干与目标结构共形的规则活塞；采用规则活塞的辐射声场去近似等效源的辐射声场，根据规则共形活塞辐射声场的解析表达式建立等效源源强到辐射声场的声传递矩阵Germ(r,rE)；通过阵列接收数据以及对等效源源强到测量基阵的声传递矩阵Germ(rH,rE)进行正则化处理，获得共形活塞等效源源强W的分布信息；利用等效源源强W和等效源源面到声源表面的法向振速传递矩阵Germ_v(rS,rE)，重构结构声源表面法向振速分布vS；利用等效源源强W和等效源源面到辐射声场的声压传递矩阵Germ_p(rF,rE)、振速传递矩阵Germ_v(rF,rE)，分别预报声源辐射声场的声压分布pF和振速分布vF。本发明专利技术可应用于结构噪声源识别与辐射声场预报。

【技术实现步骤摘要】
一种声源识别与声场预报方法
本专利技术涉及的是一种声源识别与声场预报方法，具体地说是一种基于共形活塞等效源法的近场声全息算法的声源识别与声场预报。
技术介绍
为了降低水下航行器的辐射噪声，需要开展噪声源定位识别和辐射声场预报研究，确定主要噪声源的空间分布，查明各类噪声源对航行器辐射噪声的贡献。近场声全息(nearfieldacousticholography，NAH)正是近年发展起来的一种非常有效的噪声源识别、定位及声场可视化技术，可以为工程设计人员提供丰富的噪声源和声场信息，为水下航行器的减振降噪工程提供依据。近场声全息理论的发展主要集中在近场声全息声场空间变换算法上，它是近场声全息实现的关键，是联系全息面上测量数据和重建结果的纽带。Williams和Maynard等人(WilliamsEG,MaynardJD,SkudrzykE.Soundreconstructionusingamicrophonearray[J].J.Acoust.Soc.Am,1980,68(1):340-344P.)提出了基于空间Fourier变换的近场声全息理论。该方法的基本思想是在声源近场全息面上测得复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声源识别与声场预报方法，其特征是：(1)建立声传递矩阵：利用基于单元辐射叠加法的声传递建模方法，将目标等效源面划分成若干与目标结构共形的规则活塞，与目标结构规则障板进行拟合，将每一个活塞对应一个等效源；采用与目标结构声源表面共形的规则活塞的辐射声场近似目标等效源的辐射声场，根据规则共形活塞辐射声场的解析表达式得到目标等效源源强到辐射声场的声传递矩阵Germ(r,rE)，其中r表示辐射声场的位置，rE表示等效源的位置；(2)获取目标结构共形活塞等效源源强W的分布：通过阵列接收数据以及对目标等效源源强到测量基阵的声传递矩阵Germ(rH,rE)进行正则化处理，获得目标结构共形活塞等效源源强...

【技术特征摘要】
1.一种声源识别与声场预报方法，其特征是：(1)建立声传递矩阵：利用基于单元辐射叠加法的声传递建模方法，将目标等效源面划分成若干与目标结构共形的规则活塞，与目标结构规则障板进行拟合，将每一个活塞对应一个等效源；采用与目标结构声源表面共形的规则活塞的辐射声场近似目标等效源的辐射声场，根据规则共形活塞辐射声场的解析表达式得到目标等效源源强到辐射声场的声传递矩阵Germ(r,rE)，其中r表示辐射声场的位置，rE表示等效源的位置；(2)获取目标结构共形活塞等效源源强W的分布：通过阵列接收数据以及对目标等效源源强到测量基阵的声传递矩阵Germ(rH,rE)进行正则化处理，获得目标结构共形活塞等效源源强W的分布信息，其中，rH表示全息面上测点的位置；(3)目标结构声源的表面法向振速重构与辐射声场预报：声源表面法向振速和声源辐射声场由目标等效源源强和声传递特性唯一确定，利用得到的目标等效源源强W和等效源源面到声源表面的法向振速传递矩阵Germ_v(rS,rE)，重构结构声源表面法向振速分布vS，其中rS表示结构声源表面共形活塞的位置，rE表示等效源的位置；利用得到的目标等效源源强W和等效源源面到辐射声场的声压传递矩阵Germ_p(rF,rE)、振速传递矩阵Germ_v(rF,rE)，分别预报声源辐射声场的声压分布pF和振速分布vF，其中rF表示辐射声场预报面的位置。2.根据权利要求1所述的声源识别与声场预报方法，其特征是所述声传递矩阵Germ(r,rE)具体表示为：[Germ(r,rE)]＝[Germ(r,rE1),Germ(r,rE2),···,Germ(r,rEi),···,Germ(r,rEN)]T式中，Germ(r,rEi)表示点rEi处的一个共形活塞等效源在点r处辐射的声压，离散等效源个数为N。3.根据权利要求1或2所述的声源识别与声场预报方法，其特征是所述获取目标结构共形活塞等效源源强W的分布具体包括：(1)利用基于单元辐射法获得的目标等效源源强到测量基阵的声传递矩阵Germ(rH,rE)，通过经典的Tikhonov正则化表达式：或式中,pH＝[p(rH1),p(rH2),···,p(rHM)]T为全息面上测得的声压列向量,vH＝[v(rH1),v(rH2),···,v(rHM)]T为全息面上测得的法向振速列向量，M为全息面测量点数；Germ_p(rH,rE)和Germ_v(rH,rE)为M×N阶矩阵，分别表示等效源源强和全息面接收声压、法向振速的传递关系，其元素为：[Germ_p(rH,rE)]ji＝Germ(rHj,rEi)式中，i＝1,2,···,N；j＝1,2,···,M；i为虚数单位，ρ0为传播介质密度，ω为角频率，nH表示全息面的外法向，Ω(W)＝||LW||2，Ω(W)称为离散平滑范数，L为正则化方阵；(2)通过全息面阵列的接收数据和等效源源强到测量基阵的声传递矩阵，解得等效源源强W：W＝L(Germ_p(rH,rE)L)H(Germ_p(rH,rE)L(Germ_p(rH,rE)L)H+λI)-1pH或W＝L(Germ_v(rH,rE)L)H(Germ_v(rH,rE)L(Germ_v(rH,rE)L)H+λI)-1vH式中，H表示矩阵的共轭转置，I表示对角单位矩阵，λ表示正则化参数。4.根据权利要求1或2所述的声源识别与声场预报...

【专利技术属性】
技术研发人员：时胜国，高塬，杨德森，时洁，胡博，张昊阳，李松，张揽月，莫世奇，方尔正，朱中锐，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23