理想声源辐射声场的数值分析

通过声场的特性和规律分析可以识别和定位噪声源,对噪声控制以及声源的设计提供参考。数值方法是求解有源声场的重要工具,复杂的声辐射一般可分解为简单的声辐射叠加。研究了单极子、偶极子、活塞等几种理想声源辐射声场的解析解,并用有限元法计算数值解,得到相应的辐射声场,包括声压、速度、指向性等量,有限元法得到的数值结果与解析解吻合;利用有限元法计算了点声源的线性阵列与平面阵列等典型的叠加声场。对各种声源的特性和辐射声场的规律以及在工程领域中的应用进行了归纳。     

基于TDOA多声源定位的虚假声源消除方法

基于到达时差(time difference of arrival,简称TDOA)的多声源定位方法难以将麦克风获得的TDOA值与真实声源进行有效的关联。针对此问题,提出了一种基于TDOA的多声源空间定位方法。利用互相关算法估计声源的TDOA值,并基于Chan算法求解多目标声源的空间位置。为消除虚假声源,将阵列麦克风分为定位和校验两组子阵列,并构建阵列分组定位校验模型。定位麦克风用于所有可能声源的定位。校验麦克风用于虚假声源的消除,并获得多声源的初始位置。根据初始真实声源位置,构建全阵列TDOA序列校验模型,并获得最终真实声源位置。搭建了仿真及实验平台,对提出的方法进行验证。仿真及实验结果表明,提出的方法有效地消除了基于TDOA多声源定位的虚假声源,并能充分利用阵列麦克风数量来提升多声源定位精度。     

吊臂筒体的翻转工装

汽车起重机是我厂的主要产品,起重机筒体是箱形结构,重500kg,腹板与盖板间的4条角焊缝需要焊接。为使焊缝成形美观和便于焊工施焊,焊接过程中需翻转筒体。 为解决车间现有起重设备难以满足施焊要求的难题,我们自行设计制作了箱形筒体的翻转工装(见图)。使用时在筒体两端各加一个翻转工装,上压板     

基于麦克风阵列的室内声音定位导航系统设计

提出了一种使用两个声源的室内声音定位导航系统,它能够对室内平面空间进行坐标系设定,并对其中的麦克风阵列进行定位,以及确定它的姿态。为室内移动机器人的定位和导航提供了一种可以通用的可行方案。系统采用麦克风阵列获取声波的到达时间差,分别确定两个固定位置声源与阵列的相对位置。利用传声器阵列的几何关系和两个声源的几何关系进行计算,得到传声器阵列几何中心的坐标和姿态。     

桥式起重机结构的随机有限元分析

1　前言桥式起重机主梁有箱形、桁架式、空腹副桁架式等结构形式。在载荷作用下 ,其应力分布和失效形式较复杂。如箱形或空腹副桁架式主梁 ,可能在下翼缘板及其纵向或横向焊缝发生裂纹 ;也可能在横隔板下部与腹板焊接处发生裂纹 ,并由裂纹扩展导致结构断裂。而用传统的材料力学     

压缩感知声源定位方法研究*

目前声源定位主要采用波束形成算法与麦克风阵列相结合的方法。常规波束形成(Conventional beamforming, CBF)方法存在以下缺陷：① 空间分辨率受限于瑞利限;② 动态响应范围受旁瓣的影响。高级波束形成算法则存在着计算时间过长、会出现负声源或假声源等缺陷。提出一种基于麦克风阵列与压缩感知正交匹配追踪(Orthogonal matching pursuit, OMP)算法的声源定位方法。在不同频率下通过数值仿真方法将压缩感知OMP算法与CBF算法及压缩感知基追踪(Basis pursuit, BP)算法的声源定位结果进行对比。结果表明：① 与CBF算法相比,压缩感知算法显著提高定位结果的分辨率;② 当声源频率为 1 000 Hz时,测量矩阵的等距约束性常数(Restricted isometry constant, RIC)远高于FOUCART边界限,不满足等距约束性条件(Restricted isometry property, RIP),压缩感知OMP算法仍能定位出主要声源的位置,而压缩感知BP算法无法对主要声源进行定位。通过数值仿真方法对不同信噪比(Signal to noise ratio, SNR)及不同声源间距下压缩感知OMP算法和CBF算法声源定位的结果进行对比。结果表明：① 当SNR为零时,压缩感知OMP算法能对主要的声源信号进行定位,而CBF算法无法对主要声源进行定位;② 在声源频率为5 000 Hz时,OMP算法的空间分辨率为0.074 m,突破了瑞利限约束。通过试验对所提出的声源定位方法的可行性进行验证。     

针对不连续带洞结构的声发射源定位方法研究

由于兰姆波在舷窗等带孔结构表面的传播路径不再是线性路径,传统方法难以解决撞击的声源定位问题。 本文针对该 问题,提出了一种基于声发射的网格映射概率成像定位方法。 该方法通过建立网格映射模型解决了信号传播的非线性路径难 题,并通过对网格节点的信号最快传播路径计算得到相应的理论时间差值。 之后利用自适应能量阈值方法与 AIC 方法计算信 号的实际到达时间差,通过比较理论值与实际值的偏差构建概率图像以实现定位解算。 通过有限元模拟分析了带洞结构对兰 姆波传播路径的影响,给出信号传播路径的确定依据。 通过对 32 个撞击点的定位实验验证了定位方法的可行性,平均绝对误 差为 1. 15 cm。     

快速迭代收缩阈值声源识别算法及其改进

近场声全息是一种主流的声学成像技术,在技术实践中可以有效实现声源定位。等效源法可用于修正声源不同数值模型的l_2范数正则化逆问题和l_1范数正则化逆问题。为了提高传统等效源法的分辨力,减少旁瓣"鬼影",提出了一种高阶波束形成改良快速迭代收缩阈值声源识别算法mIFISTESM-v,该方法是在改进的快速迭代收缩/阈值等效源法与高阶波束形成方法相结合的框架下发展得来。通过单声源定位和相干声源定位的分辨力分析的数值模拟以及实验验证了该方法的实用性,结果表明,所提出的方法能较好地达到声源识别及定位的效果,该方法所得主瓣区小于0.002。     

采用平面测量的统计最优近场声全息方法研究

常规的统计最优柱面近场声全息通常要求全息测量面与声源共形,由此计算出声场传递矩阵,进而重建目标声源声场。但在实际情况中,受测量条件限制,全息测量面有时无法做到与声源共形,限制了其应用范围。为此,综合利用统计最优平面和柱面近场声全息在重建时的各自优点,提出一种适用于的平面测量的基于柱面波函数的统计最优近场声全息方法。通过数值仿真验证了其准确性和有效性,并与平面统计最优近场声全息的重建效果进行了详细的对比分析。结果表明,对于柱状声源,该方法具有鲁棒性强,重建精度高等优点。     

高性能波束形成声源识别方法研究综述

基于传声器阵列测量的波束形成声源识别技术广泛应用于军事、工业、环境等领域。围绕“空间分辨能力增强、寄生虚假声源抑制、定位定量精度提升、鲁棒稳健性能强化、声源识别功能完善”的目标,国内外学者开展了大量研究工作并取得了丰硕成果,反卷积波束形成、函数型波束形成和压缩波束形成三类典型高性能方法先后被提出。为帮助国内学者全面了解三类高性能波束形成方法并加以推广应用,系统阐述其核心思想,全面综述其重要研究进展,根据需要计算的阵列点传播函数的数目对反卷积波束形成进行科学分类,根据采用的网格点类型对压缩波束形成进行科学分类。综述同时涵盖适宜识别阵列前方局部区域内声源的平面传声器阵列和适宜360°全景识别声源的球面传声器阵列。     

基于声发射技术的箱型梁大应力区故障模式识别

在介绍了声发射技术的基础上,采用 BP 神经网络,分别对预置故障的港口起重机典型结构———箱型梁的声发射信号进行分析.选用原始波形特征参数以及它们之间组合派生出的特征参数等9个参数作为神经网络的输入,设计箱型梁大应力区常见五种故障模式:正常、局部表面裂纹、局部深埋裂纹、局部焊缝、对接焊缝为最终识别分类模式.结果表明,该方法可以对以上五种模式的声发射源进行有效识别     

基于AIC信息准则的Delta T声发射源定位方法

疲劳断裂是金属结构中的主要失效形式,而金属结构中的早期疲劳断裂信号通常难以检测。TOA方法是常用的声发射定位源方法,但是声波传播过程中波速变换和路径的复杂性对其结果影响很大。运用Delta T声发射源定位方法,用断铅实验模拟声发射源,用AIC信息准则对到达时间进行优化,通过使用差值求源点坐标和图像处理的方法,求得声发射源坐标。通过在平板上的实验,比较两种源定位方法在不同结构中的定位结果,分析定位误差,结果表明图像处理方法更为优秀。     

无须测量声速的声发射源定位方法研究

为消除声速测量偏差给声发射系统带来的定位误差，本文提出一种多探头定位方法。从理论上导出了该方法的线定位和平面定位计算公式，并用AE21C型四通道声发射仪在碳钢管道和平板上以铅笔芯折断产生信号为模拟源进行了实验验证，结果表明用这种新的方法具有较高的定位精度，且定位时只要利用原系统的门槛跨越技术测量各探头接收到信号的时差即可，不必测量传声媒质的声速。     

On the positioning of control sources in active noise control of three-dimensional interior space

Locations of secondary sources in three-dimensional active noise control influence greatly on final control result. To find efficient secondary source sites for given primary source layout, an acoustic analysis of a three-dimensional interior space is done for low frequency ranges with low modal density. By using the boundary element method, magnitude and phase of optimum velocities of boundaries are evaluated for underdetermined system with an example of a rectangular box. Because the potential energy at mutiple field points depends on boundary velocity field, “good” sites for control sources can be determined by investigating the distribution of resultant velocity vectors. Results show a general tendency that the dipole positioning is most effective and the source should be placed at antinodes of related modes for maximum noise reduction, and this agrees with previous ones. With this method, positions of control sources for maximum noise attenuation can be determined for a variety of primary source configurations and for irregular boundary shapes.     

采用线结构光的电动汽车电池包箱体孔组位置在线测量

三坐标测量机和位置度量规测量新能源汽车电池包箱体孔组效率低,投入大,且无法满足在线检测的要求。为此构建由大理石平台、直线电动机、3D线扫相机等组成的在线电池包箱体孔组位置度检测系统。该系统作为电池包生产线的一部分,在机械手将电池包放入检测平台后,直线电动机带动3D线扫相机获取电池包箱体孔组的3D点云数据。将3D点云投影到标定平面,采用中值滤波降噪预处理,膨胀、腐蚀逼出被检测孔轮廓,提取ROI;Canny边缘检测提取轮廓线,最小二乘法提取特征获取圆心坐标与装配孔半径,并采用柔性定位的方法校正所获得的数据。结果表明,在线电池包箱体孔组位置度检测系统满足电池包装配孔位置度0.2 mm的测量需求。     

A contactless methodology of picking up micro-particles from rigid surfaces by acoustic radiation force

Controlled movement and pick up of small object from a rigid surface is a primary challenge in many applications. In this paper, a contactless methodology of picking up micro-particles within deionized water from rigid surfaces by acoustic radiation force is presented. In order to achieve this, an acoustic radiation force was generated by 1.75 MHz transducers. A custom built setup facilitates the optimization of the sound field by varying the parameters such as sound source size and source position. The three-dimensional pressure distributions are measured and its relative sound field is also characterized accordingly. The standing wave field has been formed and it is mainly composed of two obliquely incident plane waves and their reflectors. We demonstrated the gripping and positioning of silica beads, SiO(2), and aluminum micro-particles of 100 μm to 500 μm in size with this method using acoustic radiation force. The acoustic radiation force generated is well controlled, contactless, and in the tens of nano-Newton range which allowed us to manipulate relative big micro objects such as MEMS components as well as moving objects such as living cells. The proposed method provided an alternative form of contactless operating environment with scalable dimensions suitable for the manipulating of small objects. This permits high-throughput processing and reduction in time required for MEMS assembling, cell biomechanics, and biotechnology applications.     

机器辐射声场的组合边界点法分析和试验研究

将组合边界点法应用于声辐射问题的分析计算,通过对模拟车床主轴箱辐射声场的组合边界点法分析、试验测试结果以及与分布源边界点法分析结果的对比,证实了组合边界点法是一种准确、快速的结构振动声辐射问题计算方法。     

基于BP网络的GIS局部放电声电联合检测故障定位方法

如何快速定位GIS放电位置,是局部放电在线检测的关键。基于超声波和超高频多传感器信息融合局部放电联合定位方法,是将来自放电位置这一目标的多源信息加以智能合成。声电联合定位检测系统采用到达时间差TDOA法,利用BP神经网络对超声波和超高频法的传感器采集数据进行融合。最后通过仿真验证,得出其定位准确率较单一方法大大提高。     

基于智能手机TDOA估计的被动声源定位方法与系统实现

被动目标监测广泛应用于国防、安全等领域。针对被动声目标监测,首次提出了基于手机平台的被动式声目标定位方法,并设计和开发了原型系统。针对手机间时钟同步对被动式信号到达时间差精度的影响,采用手机内置的麦克风和扬声器发送和接收同步声信号的方式,从而避免了节点间无线同步到声信号采集间的时间延迟不确定性。为了提高信号发送和接收时刻的估计精度,将时间戳信息调制到设定的线性调频声信号,并采用广义互相关方法来实现信号波形检测。进一步,针对被动目标声源的非合作特性,采用统计判决理论和语音活动性检测相结合的方法对观测信号进行联合检波,获得被动目标声源到达时间的高精度估计,即被动声源到手机间的到达时间差。最后,通过多部手机搭建了原型系统并设计实验,结果表明定位误差不超过10%的概率达到80%。     

基于混合全息算法的多源相干声场分离方法

当空间声场中存在多个相干声源时,运用常规的近场声全息算法无法重建和预测每个相干声源的声场分布,限制了声全息的应用范围和对相干声场的分析。在针对该问题的现有方法中,基于傅里叶变换的声场分离技术只能用于相干声源位于全息面两侧的情况,而分布源边界点法、联合波叠加法等虽然可解决相干声源位于全息面同侧的分离问题,但在应用时必须预先知道声源的位置以及几何形状等先验知识。针对相干声源在全息面同侧的情况,提出一种新的多源相干声场分离方法。该方法只需全息面声压,不需要其他先验知识就可以实现相干声场分离,能很好地弥补现有方法的缺点,并为相干声场的分析提供有力手段。数值仿真和试验验证该方法的正确性、可行性和有效性。