近場(chǎng)聲全息技術(shù)及其在噪聲源識(shí)別中的應(yīng)用

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1、近場(chǎng)聲全息技術(shù)及其在噪聲源識(shí)別中的應(yīng)用近場(chǎng)聲全息技術(shù)及其在噪聲源識(shí)別中的應(yīng)用’．陳心昭畢傳興李衛(wèi)兵(合肥工業(yè)大學(xué)噪聲振動(dòng)工程研究所，合肥，230009)摘要：本文回顧了令息術(shù)，聲全息術(shù)到近場(chǎng)聲全息技術(shù)的發(fā)展歷程，闡明了近場(chǎng)聲全息技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹分析了現(xiàn)有的全息面復(fù)聲壓測(cè)量方法和聲場(chǎng)空間變換算法及各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)；展示了近場(chǎng)聲全息技術(shù)在噪聲源識(shí)別中的效果；展望了近場(chǎng)聲全．惑技術(shù)的研究前景，并指出了近場(chǎng)聲全．缸技術(shù)中仍需解決的關(guān)鍵性問(wèn)題．關(guān)鍵詞：近場(chǎng)聲全息；聲源識(shí)剮；空間變換Abstract：Thedevelopingcourse

2、fmmtllehoIograPhytechIlique，吐1eacous廿cholo鯽phytechIliquet0menea幣eldacoustich0109raphy(NAH)址曲niquearereViewed．Thecurrentstamsinresearch徹meNAHtechIliqueisdemons缸atcd，i．e．，theexistingsp撕al“徹sfbrmalg嘶山mandm∞surementmetllodsOfthecomplexpressuresonttlehologmmsurfaceaIldthcirad

3、V肌ta薩sanddisadvarItagesareinnDduced．Subsequendy，山eemcts0fNAHfbridentifyingnoi∞sourcesareshowed，血eresearchforeg∞undisprospected·aIldthecridcalproblerIIsneededtobesolVedin山eNAHtechlliqueareproposedKeywords：near丘eldacoustictL0logmphy；sourceidentifica虹oⅡ；spatial餉ns‰1．全息術(shù)概述全息

4、術(shù)(即全息照相術(shù))的概念最初是由著名物理學(xué)家D．Gabor?在解決電子顯微鏡的球面相差問(wèn)題時(shí)提出的，他試圖通過(guò)記錄物體的電子衍射圖樣來(lái)重建物體的圖像，并取得成功。隨后，在1965年E．N．ki血和J．Up刪eks也]對(duì)Gabor提出的全息術(shù)進(jìn)行了重要的改進(jìn)，他們讓兩束相干涉的輻射波的平均傳播方向不共線，從而解決了Gabor全息術(shù)中存在的孿生像問(wèn)題，并提出了蹦th-u靜anlieks全息術(shù)。全息照相術(shù)的圖像記錄方式和顯示方式與常規(guī)的照相術(shù)不同，全息照相術(shù)是記錄一個(gè)由穩(wěn)定的參考光和經(jīng)被測(cè)物體反射的光線之間的干涉圖像，并通過(guò)光的衍射特性顯示出

5、被測(cè)物體的圖像；而常規(guī)的照相術(shù)則是將圖像直接記錄在膠片上。顯然，常規(guī)的照相術(shù)所記錄的實(shí)際上仍然是一個(gè)二維的圖像信息，其形成的三維效應(yīng)是經(jīng)過(guò)人腦想象出來(lái)的；而全息照相術(shù)則可以通過(guò)捕獲的二維全息面上的信息，重建出真實(shí)的三維圖像，因而全息照相術(shù)可以提供更多的信息，可以更加直觀地將被測(cè)物體圖+田家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(502750“)和高等學(xué)校博上學(xué)科點(diǎn)基金項(xiàng)目(2∞20359∞5)．2現(xiàn)代振動(dòng)與噪聲技術(shù)(第4卷)像和實(shí)際物體相比較，也更加便于觀察。由于全息術(shù)是一種顯示不可見(jiàn)輻射的技術(shù)，且具有諸多優(yōu)點(diǎn)，因而吸引了許多研究者從事這方面應(yīng)用的研究。

6、早在1952年，Ei．sum等就將全息術(shù)的思想推廣到x射線領(lǐng)域口]；1966年，111urstone叉將全息術(shù)應(yīng)用到超聲波的研究中[“。至今，全息術(shù)已經(jīng)遍及到各個(gè)領(lǐng)域，諸如電子全息術(shù)、x射線全息術(shù)、光全息術(shù)、光電子全息術(shù)、微波全息術(shù)、聲全息術(shù)等。現(xiàn)在也不必考慮全息術(shù)最初的概念是什么，只要是能夠通過(guò)捕獲的二維面上的信息重建出一個(gè)三維的圖像，即統(tǒng)稱為全息術(shù)。聲全息技術(shù)作為眾多全息術(shù)中的一種，經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，已經(jīng)成為一種重要的聲源識(shí)別、定位和聲場(chǎng)可視化工具。，2．1傳統(tǒng)的聲全息技術(shù)2．聲全息技術(shù)早期的聲學(xué)研究主要集中在聲輻射問(wèn)題上，即主要

7、研究振動(dòng)體發(fā)聲的機(jī)理和聲波的傳播規(guī)律。經(jīng)過(guò)兩個(gè)多世紀(jì)的聲學(xué)理論發(fā)展，砌yle培h于】877年建立了完各的聲輻射理滄[5]。后期所有的聲輻射問(wèn)題的分析方法，都是在Rayleigh聲輻射理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。根據(jù)Raylei曲的聲輻射理論，聲輻射的波動(dòng)方程和電磁輻射波動(dòng)方程具有相同的形式，因而從數(shù)學(xué)意義上講，兩個(gè)方程的解足等價(jià)的，其中一個(gè)方程的解具有的特性同樣適用于另一個(gè)，也就是說(shuō)聲和光一樣都具有波動(dòng)性。既然光可以根據(jù)其波動(dòng)性(干涉和衍射)實(shí)現(xiàn)全息成像，聲波同樣可以做到這一點(diǎn)。20世紀(jì)60年代和70年代所研究的聲全息技術(shù)正是在聲的波動(dòng)性基

8、礎(chǔ)上展開(kāi)的．其重心主要集中在全息圖像的記錄和被測(cè)物體圖像的重建方法上。whtson【6】于1976年借助一個(gè)輔助的光學(xué)系統(tǒng)間接地形成聲波的干涉圖像，’并成功地研制了一套通過(guò)液氣界面顯示聲全息干涉圖像的裝置。