局部近場聲全息的仿真與實(shí)驗(yàn)研究

《局部近場聲全息的仿真與實(shí)驗(yàn)研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、維普資訊http://www.cqvip.com振動(dòng)與沖擊第26卷第l2期JOURNALOFVIBRA110NANDSHOCK局部近場聲全息的仿真與實(shí)驗(yàn)研究楊超，陳進(jìn)，李加慶，薛瑋飛(上海交通大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)與振動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200240)摘要：聲場的局部測量不能滿足基于快速傅里葉變換近場聲全息理論推導(dǎo)的前提條件，所以該方法無法實(shí)現(xiàn)局部聲場的精確重建。統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息在空間域直接實(shí)現(xiàn)聲場的重建，避免由于使用快速傅里葉變換而產(chǎn)生的各種誤差。結(jié)合不同的正則化方法，研究了統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息對局部聲場的重建效果，分析了重建面邊緣區(qū)域以及中心區(qū)域誤差對總誤差的貢獻(xiàn)。仿真與

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息可以實(shí)現(xiàn)局部聲場的精確重建，重建面邊緣區(qū)域的誤差大于中心區(qū)域的誤差；正則化技術(shù)方面，基于Engl誤差最小化原則的正則化參數(shù)選擇法，使得Tikhonov正則化方法更為實(shí)用。關(guān)鍵詞：統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息；局部聲場；反問題；正則化；正則化參數(shù)中圖分類號：TB53；0429文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A近場聲全息(NAH)是建立在聲輻射理論基礎(chǔ)上的用的一種正則化技術(shù)。應(yīng)用正則化的過程中，正則參一種重要的聲源定位和聲場可視化技術(shù)，它可以為噪數(shù)的選擇始終是一個(gè)重要且極具魅力的研究課題。通聲、振動(dòng)分析提供豐富的聲源與聲場信息，對于有效地常，有所謂先驗(yàn)的和后驗(yàn)的兩類策略

3、。除文獻(xiàn)[4]推薦進(jìn)行噪聲源控制和噪聲源的聲輻射特性研究具有重要的正則化方法外，本文還給出了另外兩種不同的正則的意義?；椒ń鉀Q“不適定”問題。第一種方法：標(biāo)準(zhǔn)的Tik．由近場聲全息理論推導(dǎo)過程可知¨J：全息聲壓honov正則算子結(jié)合需要測量信號先驗(yàn)知識的Morozov的測量必須在無限大的孔徑上進(jìn)行。但在實(shí)際過程偏差原則。第二種方法：標(biāo)準(zhǔn)的Tikhonov正則算子結(jié)中，聲壓只能在有限的孔徑上進(jìn)行測量。這樣，測量孔合不需要測量信號先驗(yàn)知識的En對誤差最小化原則。徑邊緣處出現(xiàn)了聲壓不連續(xù)，這勢必導(dǎo)致聲壓波數(shù)域1算法原理的波譜泄露。另外，由于算法本身的原因，基于快速傅里葉變

4、換的近場聲全息還存在著卷繞誤差?？梢?，近1．1統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息原理場聲全息并不是萬能的。在噪聲源識別過程中，當(dāng)只SONAH的核心思想為：假設(shè)P(r)為全息面上需對部分的聲場進(jìn)行重建，或者聲信號的測量只能在第1l,個(gè)測量點(diǎn)rh=(，Y，)處的復(fù)聲壓，P(r)為0有限的孔徑上進(jìn)行時(shí)，傳統(tǒng)近場聲全息算法不能夠精≤≤面上任意重建點(diǎn)r=(z，Y，)處的復(fù)聲壓，確地重建所需的局部聲場。為解決這一問題，很多改則令進(jìn)算法被相繼提出，進(jìn)而形成了新的聲場重建算NP(r)c(r)p(rh)(1)法——局部近場聲全息(Patch—NAH)，統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場n=】聲全息(SONAH)就是其中的一

5、種。該方法將聲場表如果式(1)成立，那么該假設(shè)對于單元平面波也成示為平面波和倏逝波的線性迭加，然后利用最小均方立。并且約定在兩種假設(shè)中的疊加系數(shù)不變，故權(quán)重誤差準(zhǔn)則，由測量點(diǎn)聲壓數(shù)據(jù)求解疊加系數(shù)。最后利系數(shù)c(r)為：用這些平面波、倏逝波和疊加系數(shù)重建聲場。統(tǒng)計(jì)最，v優(yōu)近場聲全息可以有效地簡化測量過程，減低測量成(r)∑Cn(r)(r)(2)本，提高局部聲場的重建精度。(r)稱為空間波數(shù)域的單元平面波。基于統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息的聲場重建是典型的反由式(2)確定的M(M≥Ⅳ)個(gè)線性方程所構(gòu)成的問題，由于測量誤差的存在，使得該反問題的求解具有線性方程組表示成矩陣的形式為：“

6、不適定”特性。正則化技術(shù)可以用于解決聲場重建過b=Ac(r)(3)程中的“不適定”問題。其中，Tikhonov方法是最為常式(3)的正則化解為c(r)=(AA+J)Ab(4)其中：A——矩陣A的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；正則化參基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50335030)；國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃，2006AA04Z175)數(shù)；卜．-單位對角矩陣。收稿日期：2007—04一l9修改稿收到日期：2007—04—27將式(4)代人式(1)中可得第一作者楊超男，博士生，1979年生維普資訊http://www.cqvip.com第12期楊超等：局部近場聲全息的仿真與

7、實(shí)驗(yàn)研究139l~重建相對平均誤差的計(jì)算遵循下式：p(r)∑c(r)p(rhn)=p'rc(r)n：1=p(AA+J)Ab(5)圳(＼∑II)／㈤一1．2Tikhonov正則化原理與正則參數(shù)選擇方法式中：Lerr為相對誤差；p為聲壓理論值；p為聲壓重Tikhonov于1963年在其開創(chuàng)性的工作中提出了求建值。解不適定問題的正則化方法；其基本思想是：用一族2．2仿真結(jié)果與原問題相鄰近的適定問題的解去逼近原問題的解。文中比較了三種正則化方法，第一種方法是利用從而，如何構(gòu)造“鄰近問題”而獲得所謂的正則算子和文獻(xiàn)[4]給出的正則化方法，第二種方法：標(biāo)準(zhǔn)的Ti