新型组合近场声全息技术

近场声全息技术是一种有效的声场可视化技术,当场点声压测量数较少时,该技术重建复杂声场存在重建精度不高的问题.针对此问题,本文提出了一种新型组合近场声全息技术,通过统计最优近场声全息实现全息面声压的数据外推,外推后的声压作为声场重建的输入,采用边界元法和压缩感知相结合技术,重建较少场点条件下复杂声场.针对矩形板开展了仿真...     

多球形虚拟源强PNAH声场重建精度的影响因素分析

为了进一步提高Patch近场声全息数据外推精度,研究采用多球形虚拟源强的布置方法进行全息数据外推,该外推方法具有实施简单、外推精度高的特点,并通过数值算例验证了该方法的有效性。在利用多球形虚拟源强进行声场重建时,由于多虚拟球的布置方式的不确定性,为了更好地提高重建精度,必须要分析声场重建精度的各种影响因素,通过理论分析和数值仿真,从而获得提高重构精度的规律。     

近场声全息分辨率增强的正交球面波插值方法

为了在不增加测量点数的情况下提高近场声全息图像的空间分辨率,提出一种基于正交球面波插值的近场声全息图像分辨率增强方法.该方法以实际测量点数据为插值条件,通过若干不同阶次的球面波源叠加拟合实际声场,实现全息面插值,从而等效地增加了全息面声压数据,减小了测量间隔,在一定程度上恢复了由于实际测量间隔太大而损失的倏逝波信息,使近场声全息图像空间分辨率得到提高.     

基于多球域波叠加法的Patch近场声全息

为解决平面声全息技术中全息数据外推问题,提出了基于多球域波叠加法的Patch近场声全息数据的外推算法.该方法首先将虚源面上分布的未知源强和积分核函数沿周向和子午线方向采用指数形式的Fourier级数进行展开,导出了多虚拟球域外场辐射声压的二维快速Fourier变换(2D-FFT)的表达式,然后根据小全息面上的声压数据求出虚拟源强的展开系数,再利用声压表达式实现全息数据的近场外推.通过与解析解的结果比较表明,本文方法具有较高的计算精度.     

水中柱面宽带近场声全息技术的实现

基于声强测量的宽带声全息技术(BAHIM)是由近场声全息(NAH)领域脱颖而出的一项新技术,它由全息面上互相垂直的2个切向声强分量计算出全息面上的复声压相位,得到全息面上复声压,再进行NAH处理.针对水中圆柱体的噪声源识别问题,给出了该方法在柱体中运用的基本原理,推导了全息重构公式在有限空间范围上的离散算法,对算法实现和滤波等关键技术进行了研究,并利用所编制的程序进行了仿真验证.该文的研究为BAHIM技术应用于在水中柱体辐射声场的重建噪声源识别和定位提供了方便.     

快速Fourier源强模拟技术在Patch近场声全息中的应用

近场外推是小全息孔径近场声全息(Patch NAH)的关键步骤,为进一步提高外推精度和计算效率,提出一种新的基于快速Fourier变换算法的源强模拟技术,并将其应用于Patch近场声全息的近场外推问题.首先将虚拟源连续分布在一矩形面上,并将虚拟源强密度函数进行双向Fourier级数展开,得到具有快速Fourier变换(FFT)形式的声压表达式,这样可以利用二维FFT算法加速计算,然后根据小全息面上声压数据求出源强展开系数,从而利用声压表达式实现近场外推.由于采用连续分布的虚拟源和二维FFT加速技术,本文的外推方法具有实施简单,外推精度高,计算速度快的特点.数值算例验证了该方法的正确性和有效性.     

汽车车外噪声分析预测的声场空间变换方法

以某载货汽车为研究对象,利用近场声全息和声场空间变换方法对其车外噪声进行了分析预测。建立了近场声全息测量系统,开发了声场空间变换分析软件,对被试汽车进行了车外噪声源的测试与分析。对汽车远场噪声特性和车外最大加速噪声进行了分析、预测,通过试验验证了远场噪声预测结果的有效性。并对用声场空间变换方法预测汽车加速行驶车外最大加速噪声产生误差的原因进行了分析。结果表明,在获得近场全息面上噪声测量数据的基础上,利用声场空间变换方法可对远场任意重建面的声场分布特性进行预测,并对形成该平面声场的主要噪声源进行识别,还可以对汽车加速行驶时的车外最大加速噪声进行近似预测。     

稀疏采样单测量面相干声场分离机理及方法研究

为改进目前等效源法声场分离技术中存在的测点数目多、适用范围小等问题,提出一种稀疏采样方法分离相干声场。该方法首先对等效源强与重建面声压之间的传递矩阵进行奇异值分解,获取声场的一组稀疏基;然后通过等效源强建立起全息面上测量声压和测量法向振速与系数向量之间的关系;最后通过稀疏正则化求解系数向量的解,从而求出声场的分离声压和分离法向振速。数值仿真分析结果表明：在测量点数较少的情况下,该方法相对于单全息面等效源法具有更高的分离精度;同时,该方法提高了等效源向量的稀疏度,扩大了声场分离的频率范围,在较高频率下仍然具有良好的分离精度。     

散乱数据曲面重建的自然样条细分法

在仔细分析了散乱数据带连续边界条件的多项式样条插值与散乱数据自然样条插值方法后,结合两种方法的优点,得到了一种进行大规模散乱数据曲面重建的自然样条细分方法。该方法的实现较为简单,可以根据需要灵活地构造出满足不同光滑条件的散乱数据重建曲面。仿真实验结果说明了该方法是有效的。     

基于单元辐射叠加法的水下矩形板声场重建

为解决等效源法在水下结构声源声场重建中存在的虚拟等效源配置位置难以确定、求逆过程中传递矩阵病态性过大的问题,本文提出了基于单元辐射叠加法的水下结构声源声场重建方法。该方法利用结构声源边界元法建模思想与声场波叠加原理,建立了声源表面振动与辐射声场之间的振声传递关系,得到可快速计算的振声传递函数,并利用该函数作为传递算子进行声场重建。通过对矩形板的声场重建仿真,验证了本文方法相比等效点源近场声全息具有更高的重建精度,且具有更大的有效全息距离。通过在不同阵元数、信噪比情况下的仿真分析,进一步证明了本文方法能够改善水下结构声源的声场重建精度。     

基于振速测量的HELS方法研究

为了提高重建声场中质点振速量的重建精度,在传统基于声压测量的Helmhohz方程最小二乘(HELS)方法理论基础上,推导得到了基于振速测量HELS声场重建的测量模型,简称振速模型.给出了该模型的声场重建算法和参数选取的基本原则,并对基于振速模型的声场重建和声压模型的声场重建进行仿真计算比较结果表明,新模型较传统模型的声...     

二维声全息的δ函数约束型射线波叠加法

利用波叠加法进行声场重建是一个病态逆问题,极小的测量噪声就可能导致重建结果完全失真.传统方法是在重建过程中结合正则化手段以提高稳定性,但当系统矩阵由于全息模型配置不当而严重病态时,即便采用正则化手段也难以获得令人满意的结果.利用强指向性的狄拉克δ函数对二维Helmholtz方程的解集进行形状约束,使得约束后的解集成为具有δ函数指向特性的射线波函数.利用该射线波函数替换传统波函数后可使系统矩阵趋于主对角占优的良态形式,从而提高重构稳定性.通过数值仿真验证了该射线波函数在二维声场重建中的正确性及稳定性,同时给出了射线波函数叠加项数的一种选择方法.结果表明:利用该射线波函数不仅可以有效地计算二维声全息问题,而且降低了系统矩阵的条件数,提高了声场重建稳定性.     

声全息测量基阵的设计与研制

对用于近场声全息（NAH）技术，测量大型声呐发射阵近场全息声压分布的线型水听器基阵，进行设计，研制，全息测量阵设计和研制的关键问题是它应能得到声场中复数声压（振幅和相位差）的真实数据，给出场中正确的声压全息面。本文估算了所设计结构的支撑架和水听器基座声散射对阵上水听器测量全息声压的影响；分析对基阵结构的加工工艺要求和提出如何实现这些要求的措施，实验结果表明设计的这套四分之一水型水声扫描线阵的阵元测量数据可靠，适用于大型声呐基阵NAH技术，并为大型全息测量线阵设计提供基础。     

基于吉布斯采样与压缩感知的二维非平稳CPT数据快速插值方法

静力触探试验(Cone Penetration Test, CPT)常被用于确定地下土体分层情况及层内土体的力学参数等。由于工期、工程投入、技术等条件限制,沿水平方向的CPT钻孔数目通常非常有限,有必要利用空间插值或随机模拟来估计未采样位置的CPT试验数据。提出一种有效的蒙特卡洛方法,可直接根据有限的CPT试验钻孔数据估计未采样位置的CPT数据,该方法将二维贝叶斯压缩感知框架与吉布斯采样相结合,并引入克罗内克积以提高其计算效率,然后用一系列数值及实际工程案例验证了所提方法的可靠性。结果表明：该插值方法合理,不仅能如实反映数据本身的非平稳特点,且采用序列更新技术后可显著降低时间成本,具有更强的适应能力。此外,插值结果的准确性、可靠性与已有CPT钻孔的距离成反比、与已有钻孔的数目成正比,反映出方法本身数据驱动的特点。     

基于调焦法的同轴压缩全息重建质量的提高

为了满足重建质量的要求提出了一种基于调焦法的同轴压缩全息层析重建方法,通过该方法进一步提高同轴压缩全息层析重建技术的重建质量。首先介绍了基于调焦法的同轴压缩全息层析重建方法的原理以及实施步骤;其次通过实验验证了该方法的可行性。由测试实验表明:采用基于调焦法的同轴压缩全息层析重建法可进一步提高压缩全息的重建质量;对于80μm的特征信息的物体,采用该方法实现了重建结果归一化强度值提高60%。     

多视角ISAR成像研究

提出了多视角逆合成孔径雷达(ISAR)成像方法,对不同视角回波数据子孔径内部与外部分别选用不同对齐基准的方法进行包络对齐,然后采用多特显点综合法进行自聚焦．对各个视角接收信号融合,给出了一种参数化方法与非参数化方法相结合以进行稀疏孔径外推的算法,经外推后通过方位向FFT得到目标ISAR图像,该算法可有效应用于合成孔径雷达稀疏孔径成像．     

基于数据拟合的模型重构和误差分析

在逆向工程技术研究和应用中,基于测量数据的数据拟合与误差分析,对于产品质量验证与产品优化设计具有直接的指导意义.以某齿轮齿廓测绘数据为基础,在MATLAB中分别采用了样条函数插值方法和多项式拟合方法实现齿轮齿廓曲线的重构,对函数插值与数据拟合进行了比较,并根据产品误差分析与验证的需要,运用数学统计方法获得产品误差数据,为产品原型误差分析和数据验证提供了有效的计算方法.     

视觉测量数据的灰色挖掘方法及其精度评定

在视觉测量的过程中,将由工程样机得到的有限数据进行灰色挖掘并且与曲线拟合相结合,充分地发挥2种不同方法各自的优势,以寻找位置精度与测量距离之间的关系.首先,利用少量的实验数据建立灰色预测模型,通过该模型对有限的测量数据进行挖掘以增加样本量.然后,利用灰色关联方法分析世界坐标系3个坐标轴上的位置精度与测量数据之间的关联性.最后,对灰色预测模型得到的数据进行多元、多阶的多项式拟合.实验结果表明:该方法预测数据的精度可以达到1级,并且位置精度与测量距离之间拟合的准确度优于99%.     

利用流形学习揭示声场数据的固有物理自由度

针对不确定浅海中潜在地影响声传播过程的物理参数众多,导致声场数据的固有物理自由度难以确定的问题,本文从微分流形视角出发,将流形学习中一种判定数据固有维度的方法应用于浅海中垂直线列阵接收的声场数据,给出了一种判定不确定浅海声场数据固有物理自由度的方法.利用数值仿真对方法进行验证,将该方法应用于2次海试数据,并结合海上实验...     

基于声场空间变换方法的轿车加速行驶车外噪声预测

采用近场声全息和声场空间变换方法对轿车车外噪声进行了预测。阐述了声场空间变换的基本原理,构建了近场声全息测量系统,并对声全息测量系统的误差进行了校准。在试验工况为2档、55km/h匀速行驶条件下,在消声室内转鼓试验台上对轿车左右两侧近场声全息数据进行了测试。根据声场空间变换的基本理论,编制了声场空间变换的计算程序,对被试轿车左右两侧变换面的声场进行了重建。根据车外噪声测试标准GB1495—2002中的测量位置对车外噪声进行了预测,并与车外噪声试验结果进行了对比。对比结果表明:左右两侧误差均在1.0dB(A)以内,而相对误差均小于5%,满足工程精度要求。