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.     

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。     

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...     

全息数据外推与插值技术的极限学习机方法

针对近场声全息技术中有限测量孔径问题,提出一种基于极限学习机的全息声压外推与插值方法。该方法将初始全息面上的测量数据作为网络的输入样本进行训练学习,将未知的全息面声场当做目标值进行预测,实现全息数据的外推与插值,并对影响外推与插值结果的参数进行分析。利用外推或插值后的全息数据进行重建,将重建结果进行比较。结果表明:该方法相对于传统方法获得了更高的重建精度,解决了测量孔径有限造成的较大重建误差,在不增加测点情况下提高了重建图像的空间分辨率。同时,该插值技术也可用于非自由声场环境中,仿真结果验证了该方法的稳健性和优越性。     

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.     

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.     

近场声全息线阵传声器“扫描”测量方法及其误差研究

研究了近场平面声全息“扫描”测量实验方法、重构中窗函数、K空间滤波器对全息重构的影响．对单个音响做了三个平行面的全息“扫描”测量,然后用中间面的测量声压来全息重构其它两个面的声压,并与实际测量值进行比较,验证了声全息“扫描”测量的可靠性与全息重构的正确性．     

基于多球域波叠加法的PNAH的虚源配置研究

阐述了基于多球域波叠加法的局部近场声全息声场重建原理,在此理论的基础上,采用重心法用于不规则振动体的多球形虚拟源强配置研究,并根据灰度重心法将多球形虚拟源分为质心球虚拟源强和非质心球虚拟源强两类。并在加入高斯白噪声情况下,运用L-曲线和Tikhonov正则化相结合的方法进行声场重建,通过计算和仿真证明了该方法的有效性。     

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。     

由散射数据确定目标的空间谱

本文通过目标等效源概念,讨论远场与近场条件下测量面上散射场与目标Fourier域中Ewald球面上空间谱值之间关系。应用这种关系式可以由空间局部区域散射数据的测量来实现目标成象。