基于平面传声器阵列的声源定位系统

对阵列的特性进行了研究,并提出了一种优化的64阵元平面螺旋阵列。这种64阵元平面螺旋阵列的阵元分布在以阵列中心为轴心的8条螺旋上,并且具有较窄的主瓣宽度和较低的旁瓣级。基于这种优化的阵型,研制了一种声源定位系统。研究分析了该阵列的探测性能,并通过实验数据对该声源定位系统的性能指标作了验证和评估。利用波束形成算法进行声源定位,通过仿真和实验分析,证明了这种阵型优化的阵列在声源定位应用中的有效性。     

应用于传声器阵列定位校准的空间点声源声场拟合方法

介绍了一种用于传声器阵列声源定位精度校准的空间点声源声场模拟方法,并基于该方法设计了一套空间点声源模拟系统,完成了一个传声器阵列的定位位置精度校准。文章采用多通道点声源空间声场合成算法模拟了一个位于自由场空间的点声源,根据传声器阵列中每一个传声器的空间位置坐标,计算出传感器所处位置声场的动态声信号。通过耦合腔标准声源将对应的多通道电压信号输入被校准阵列系统,完成点声源的模拟。然后,该阵列运用波束形成算法进行声源定位,得出点声源的位置,并与模拟点声源的位置进行比对,实现对阵列定位准确性的校准。     

小基阵对空中声源的定位误差的理论分析

1.引言 在空气声阵列定位技术中,有多种阵型,西方国家广泛采用的对运动目标的定位的小基阵多采用平面正三角型阵(美国HORNET)、平面正四方形阵(美国ADAS)、正四面体阵(瑞典)、五元圆阵、及不规则平面阵等.各种传声器阵列均可以看成是线阵的组合.为此,人们可以从线阵的定位原理出发分析复杂阵型的定位算法,从而建立精确的定位模型.对于固定线阵列来说,阵只能对阵列所在直线为界的半个平面进行定位,否则没有唯一解.对线阵进行组合,构成面阵,就可以对空间目标进行定位.对于低空、超低空飞行的直升机或地面行驶的坦克目标,用平面阵可定位.     

密集式MIMO声呐高分辨成像实验研究

为验证密集式多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)声呐高分辨成像算法的有效性,进行了水池实验并获得了期望的高分辨成像结果。首先,将成像算法分为角度维高分辨成像和距离维高分辨成像两种,分别建立了各自的成像处理流程。角度维高分辨成像基于虚拟阵列波束形成算法,距离维高分辨成像基于大带宽信号合成算法。然后,根据两种处理流程选择合适的发射信号和阵型,并据此搭建密集式MIMO声呐高分辨成像平台进行水池实验。最后,通过与传统单输入多输出(Single-Input Multi-Output,SIMO)声呐的成像结果进行对比,证明了MIMO声呐可结合发射信号、阵型和相应的处理流程获得更高的角度分辨率和距离分辨率。     

基于声成像与卷积神经网络的轴承故障诊断方法及其可解释性研究EI北大核心CSCD

常用的振动诊断技术一般采用接触式测量,在测量受限的场合具有一定的局限性。该研究提出一种具有非接触测量优势的基于声成像与卷积神经网络的滚动轴承声学故障诊断方法。首先,利用传声器阵列获取滚动轴承辐射的空间声场;然后,用波叠加法进行声成像,重建后的声像能够描述声场的空间分布信息;最后,建立卷积神经网络(convolutional neural network,CNN),使用不同轴承运行状态下的声像样本对CNN模型进行训练用于故障诊断。同时,针对深度学习模型的诊断结果缺乏可解释性的问题,采用梯度加权类激活图(gradient-weighted class activation map,Grad-CAM)算法对卷积神经网络在基于声像的轴承故障诊断中的可解释性进行了研究。轴承试验台的声阵列数据验证了所提方法的有效性及优越性。     

四元传声器阵列定向算法及其结构优化

推导任意四元传声器阵列的定位算法和近似的定向算法,并得出性能最优的四元传声器阵列结构.建立任意四元阵列后,通过矩阵分析推出定位公式,在声源位于远场时,通过近似得到既能保证精度又十分简洁的定向算法;通过数学分析,推导出最佳的四元传声器阵列结构.数值计算结果表明,提出的近似定向算法是可靠的;计算机蒙特卡罗仿真结果表明,导出的最佳四元阵列性能优于普通的四元阵和正四面体阵.     

基于图像处理器的传声器阵列实时声成像方法

为了解决传声器阵列用于声场分析时的精确且快速声成像的技术难题,提出了一种利用图像处理器(Graphics Processing Unit,GPU)的通用计算技术实现快速声成像算法。可控响应功率算法是广泛应用的一种声源定位算法,但计算量巨大,阻碍了它在实际场合中的应用。通过将可控响应功率算法进行任务分解及线程映射,实现了利用计算统一设备架构实现的基于GPU的可控响应功率声源成像定位算法,在特定阵元通道数和信号长度情况下,与基于CPU的声源定位计算方法相比,综合计算效率提高了约20倍,并将其成功地应用于平面螺旋阵的声成像应用中,实现了实时声成像定位。     

传声器阵列反方法及其对飞机噪声源识别

为了完善飞机气动噪声源识别测量技术,并认识当代大型客机气动噪声源的基本特征,改进噪声源识别的大型平面传声器阵列。该阵列由104个传声器组成,104个传声器在平面中的位置通过计算机优化设计的方法确定。并用数值模拟的方法检验平面传声器阵列的频谱特性。应用此阵列在西安咸阳国际机场对近20个架次的进场着陆飞机噪声源进行试验测量。通过实验验证传声器阵列技术和传声器阵列数据处理软件。     

一种改进粒子群算法的立体阵列优化方法

利用传统粒子群算法对立体阵列所有臂的阵元分布形式同时进行优化时,不仅耗时,而且易于收敛到局部解。为了解决这个问题,提出了一种改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)。改进算法采用并行计算思想,同时初始化多个粒子群,每个粒子通过优化一个臂(优化臂)的阵元参数达到"降维"的目的,使用线性递减惯性权重,对多个粒子群同时进行预优化,获得中间解。利用中间解构建一个"升维"的新粒子,使用最小惯性权重对新粒子继续优化,满足停止条件后输出。通过对5臂星形立体阵列进行优化设计,发现改进算法不仅耗时短,而且能够得到更优的结果,最后通过6个仿真实验讨论了所设计的阵列的指向特性。     

基于传声器阵列的汽车鸣笛声定位算法及实现

针对违章鸣笛车辆的锁定问题,本文提出了一种基于传声器阵列空间搜索法的三维空间声源定位算法。设计计算机仿真实验,分析并确定了阵列的传声器个数。通过广义互相关方法估计传声器阵列中任意两个传声器的相对时延,然后结合估计得到的时延,采用基于5传声器阵列的空间搜索法计算得到声源空间位置。为验证算法的可行性,实际构建三维空间的点声源定位系统,进行实车定位实验。实验结果表明提出的算法可以有效地定位汽车鸣笛声。     

近场声全息测量阵架的设计与分析

全息测量系统设计的关键是测量全息面测点复声压(幅值和相位)的真实数据,介绍了自行设计的近场声全息(NAH)测量的传声器线阵扫描系统.利用边界元法计算了传声器线阵架结构表面声散射对阵上传声器测量全息复声压的影响,提出了敷设吸声材料以提高测量精度的措施;对在线阵架表面敷设吸声材料后的声散射效应仿真结果表明,吸声材料能够有效...     

声场分解的均匀圆阵实值MUSIC算法

经典方位角估计算法中未考虑阵列安装支架对阵列接收信号的影响,实际中阵列安装支架必然会对阵列接收信号产生影响。以环绕在刚性球上的均匀圆阵为阵列模型。在对声场特性的分析中将声学原理和阵列信号处理技术相结合,探讨了存在刚性球形障碍物时的声源方位角估计问题。首先从声学理论出发,分析了刚性球体散射声场及声场分解,讨论了刚性球体对圆阵响应的影响;进而结合阵列信号处理技术,在对声场分解所得到的特征波束空间,利用实值MUSIC算法实现了声源方位角估计。计算机仿真表明,该算法能较好地估计出空间多个声源的方位角,且计算量小,估计精度高,具有解相关声源的能力。     

基于声阵列的飞机地面声爆测试技术

开展超声速飞机飞行条件下的地面声爆测试是声爆问题研究的重要技术手段。针对大范围、高精度地面声爆的测试问题,提出了采用声阵列进行地面声爆测试的飞行试验技术方案,并开展了试验验证。根据声爆在真实大气中的传播特性,以声阵列为核心设计地面声爆测试方案和分布式测试系统,提出基于航迹切入程序进行飞行动作设计的方法,形成声爆-飞行状态-飞行航迹-地面至空中气象条件的综合方案。采用该飞行试验技术方案对某型歼击机的地面声爆进行了实测,结果表明该方案合理可行,能可靠地进行不同飞行条件下的地面大范围声爆测量及其相关参数测量,基于系综平均法设计的声阵列可提升稳定飞行状态的声爆测量精度,三种声爆测量传声器布置方案能够用于评估地面对声爆传播的影响。     

基于等效源法插值的声场重放方法

声场重放旨在保留声音内容与声场空间特性,创造或再现一个真实的空间声学环境.一套在真实"听音室"实现的声场重放听音系统,需要对扬声器阵列的声传递函数进行多次测量,这个过程繁琐且耗时.文章提出一种等效源法插值重放方法,在传声器采样率较低的情况下,实现了扬声器阵列声传递函数在整个目标重放空间内的插值.对比传统的声压匹配法,所...     

一种可作为声源定位与声场空间特性分析的测量系统

提出了一种由重复发射的声源配合缓慢转动的传声器组成的、等效于圆形传声器阵列的室内声学测量系统。阐述了这种测量系统的特点及其理论基础,介绍了它在室内声场中若干涉及声源定位及声场空间特性测量等方面的应用,并结合实例作了讨论。系统具有较强的适应性及实用性,在室内声学测量中具有广泛的应用前景。     

声场重构中消除鬼影和提高重构精度的方法

在利用波束形成算法进行声场重构时，容易出现鬼影现象，给重构声场的准确辨识带来极大困难。在对波束形成算法进行理论推导后，获得麦克风阵列的结构参数与鬼影产生的关系，进而获得消除鬼影的方法；并在此基础上，优化麦克风阵列的布局形式，设计阵列的最大孔径比，可以有效提高重构精度。通过纯音实验和窄带噪声实验，验证了消除鬼影和提高声场重构精度方法的有效性。     

平面螺旋声阵列近场旋转扫描全息成像研究

针对一平面螺旋阵列在噪声源成像应用,分析了波束形成方法在低频段噪声成像能力的局限性,采用等效源法实现了对低频噪声的全息成像。为提高近程声全息成像性能,本文提出并采用不规则平面阵进行旋转扫描测量,重点研究了无参考传感器条件下对扫描数据的相位处理方法,实现了不同时刻测量数据的相位同步,利用仿真研究验证了该方法的有效性和优越性,并通过实际实验进行验证,对450Hz以下频率噪声的成像能力有显著提高。该方法测试条件要求低,测试结果可靠,相关结论具有参考价值。