基于正交球面波源边界点法的声学灵敏度分析

提出采用正交球面波源边界点法作为声学灵敏度算法,计算空间任意点的声学量关于设计变量的灵敏度,克服基于边界元的声灵敏度分析中所固有的各阶奇异积分和非唯一性问题,降低数值处理难度和工作量.提出近场声全息与声学灵敏度的组合分析方法,利用声全息重建出表面法向振速及其导数,然后再进行灵敏度分析,解决表面声学量获取困难的问题.数值仿真的结果充分证明该声学灵敏度分析方法的正确性和可行性.     

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。     

基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析

针对实际中存在的设计变量多于目标函数的情况,提出了基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析方法,并建立了其理论模型,推导了其计算公式。该方法能够避免声学灵敏度分析的直接求导法中边界条件的重复计算,减少了计算量,数值仿真的结果证明了基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析方法的正确性。以箱体为对象,以其上盖板厚度为设计变量进行了实验研究,场点声压灵敏度实验值与计算值的对比证明了该方法的正确性。     

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。     

近场声全息理论与应用的研究现状与展望

回顾近场声全息(NAH,near field acoustical holography)理论与应用的发展历史及国内外研究现状。对NAH技术进行分类,并对各类NAH技术的重建算法及适用范围进行评述。重点介绍近十几年来NAH的发展：正交共形结构NAH技术中关于测量孔径有限性对重建精度影响的研究,特别是关于数据外推技术的发展;全息面数据采集方法研究,包括参考源互谱测量法及基于声强测量的宽带声全息重建技术(broadband acoustical holography from intensity measurement,BAHIM)法;任意形结构NAH技术中声场重建病态性研究的发展,特别是正则化理论的应用;NAH在工程中的应用研究,包括移动声源、封闭空间声场等场合的应用等。另外,还介绍一些其他的声场重建技术,包括Helmholtz积分方程最小均方误差法(HELS)、边界点方法等。最后,讨论NAH研究有待解决的问题,并探讨NAH研究的发展趋势。     

基于传递函数估计的近场声全息的噪声源识别

在近场声全息(NAH)声场测量中,噪声的存在使近场声全息重建精度降低,影响声场重建的实现。本文提出一种基于传递函数估计的双测量面NAH技术,首先采用双测量面对噪声源信号进行测量,然后基于传递函数法引入一种合理的传递函数估计,结合参考传声器信号来求解全息面复声压,最后利用前后测量面数据相位差异来求解格林函数,根据声场重建公式进行近场声全息声场重建。数值仿真及重建误差分析表明,存在测量噪声影响的情况下,本文提出的方法相比传递函数法NAH重建误差更小,能够更准确地识别声源位置并提高声全息重建精度。最后对某型拖拉机前端进行近场阵列扫描试验,验证基于传递函数估计的双测量面NAH的有效性。     

混合波叠加法识别噪声源的理论与试验研究

针对基于边界元法的声全息中的奇异值积分和解的非惟一性难题及其基于Helmholtz方程最小二乘法（HELS）特殊函数选择计算问题，提出以一种稳健的声场的全息变换算法——混合波叠加法，此法用相对少量的测点数据就可重建任意形状源表面的声场。在对典型声源进行数值仿真并验证该技术重建空间声压场精度高、精确地识别和定位噪声源后，在半消声室里，运用29个传声器组成的“＋”字型平面传声器阵列，得到音箱声源的空间声压场分布及声源位置，显示出混合波叠加法在工程实践中广泛的应用前景。     

压缩感知等效源法对板件近场重构精度改进的研究

为改进目前板件压缩感知等效源法近场声全息中存在的稀疏基稀疏度不足、适用范围小等问题，提出一种优化等效源面范围的方法。使用板件振动模态与声辐射模态对板件倏逝波分布区域进行联合研究。利用板件振动模态得到高波数倏逝波分布情况，结合声辐射模态得到等效源向量在波数域分布情况，提出减小等效源范围从而达到过滤高波数倏逝波，减小重建误差的效果。数值模拟实验结果表明，该方法增加了等效源向量的稀疏度，对重建精度有大幅度的改善作用，扩大了压缩感知等效源法的使用范围。     

提高近场声全息重建精度方法

在近场声金息中利用扫描法进行全息面测量时,全息面上的测点信号与参考信号会不可避免地受到一些噪声的影响,降低重建精度,影响重建的实现.在噪声与声源信号以及噪声相互之间非相关的假设下,首先引入两种传递函数估计方法求解全息面复声压,然后再进行近场声全息重建.仿真和实验结果表明,该方法可以有效抑制非相关噪声对全息面复声压计算的影响.近场声全息重建结果表明,该方法减少了测量噪声带来的误差,提高了扫描法近场声全息的重建精度.     

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。     

RECONSTRUCTION STABILITY OF NEARFIELD ACOUSTIC HOLOGRAPHY

The distributed source boundary point method (DSBPM) is used as the spatial transform algorithm for realizing nearfield acoustic holography (NAH),the sensitivity of the reconstructed solution to the measurement errors is analyzed,and the regularization method is proposed to stabilize the reconstruction process,control the influence of the measurement errors and get a better approximate solution.An oscillating sphere is investigated as a numerical example,the influence of the measurement errors on the reconstruction solution is demonstrated,and the feasibility and validity of the regularization method are validated.     

单全息面分离声场技术及其在声全息中的应用

提出单全息面分离声场技术,突破以往近场声全息(NAH)和基于声强测量的宽带声全息(BAHIM)的应用局限。它们的局限在于:全息面一侧的声场必须是自由声场,即要求所有的声源仅能位于全息面的另一侧;而在工业测量的情况下,这个要求是很难达到的。提出的声场分离技术,利用全息面上微粒法向振速的叠加原理和波数域的Euler公式,建立起在波数域内的声场分离公式,然后通过二维逆Fourier变换,便得到了全息面一侧声源所产生的声压,从而达到声场分离的目的。原理的推导理论上论证该技术正确性,数值仿真显示了该技术的可行性和有效性。     

驾驶室外声场分析的边界元法与无限元法

车外噪声是产生环境噪声的重要因素,驾驶室外声场的数值分析能够为控制噪声提供理论参考。介绍外声场分析的边界元法和无限元法两种数值方法的基本理论,研究声固耦合问题分析的流程,包括无限元法与有限元法耦合、有限元法与边界元法耦合。以拖拉机驾驶室模型为例,对驾驶室外声场进行数值分析,分析结果表明两种方法计算的声场结果基本一致,都能有效地分析驾驶室外声场,指导驾驶室结构设计。     

声无限元进展

声无限元在近几年来的发展尤为迅猛。相对于声学领域常用的边界元等其他方法,声无限元应用于声学问题的计算效率是极为优越的,因而适于求解很宽的声学频率和复杂声源形成的声场。介绍了声无限元的引出、原理和早期的声无限元,并根据提出方法的新颖性和受关注的程度,对近年来的声无限元统一归纳为五类,然后扼要介绍了各种方法的原理、所产生的问题以及参考文献中解决的办法。最后,对声无限元进行了前景展望。     

声悬浮无容器处理的实验研究及有限元分析

利用自行研制的单轴式超声悬浮装置,实现密度为7.9g/cm3钢球的稳定悬浮。通过实验研究不同反射面对声场悬浮性能的影响,分析实验过程中小球沿凹球面壁运动的现象。采用有限元方法对声场进行数值计算和模拟。结果表明,数值分析能很好地解释声悬浮中常见的物理现象,对进一步研究声悬浮的稳定性和先进材料的无容器处理技术有一定的借鉴意义。     

基于波数域外推方法的近场声全息

在基于快速傅里叶变换(FFT)法的近场声全息技术中,为了减小算法误差对结果的影响,要求测量面(全息孔径)至少为声源面积的2倍。由于要求的全息孔径较大,该技术测量工作异常繁琐以及在大尺寸结构上应用困难。分析基于FFT法的近场声全息技术中算法误差产生的机理,并引入声压外推过程予以克服,得到基于波数域外推方法的近场声全息。该方法能有效抑制重建过程中算法误差的影响,不再须要靠增大全息孔径来减小误差,因此在小全息孔径条件下仍具有较高精度。仿真和试验结果表明,该方法在小全息孔径条件下取得了良好效果,显著减小了对全息孔径大小的要求,从而方便了工程运用。     

波数域滤波迭代近场声全息

介绍了波数域滤波迭代近场声全息算法,并对其对常规波数域滤波近场声全息的补偿作用进行了研究。从控制论的角度在理论上验证了这种算法的可行性和正确性,并且数值仿真的结果和理论分析的结论具有很好的一致性。波数域滤波迭代近场声全息能有效地弥补常规波数域滤波近场声全息由于加窗而带来的能量泄露,能准确地实现噪声源的定位。