近场声全息(NAH)是上世纪80年代发展起来的一种具有强大的噪声源识别定位和声场可视化功能的声学前沿技术,它通过测量近场全息面上的声压或质点振速,借助空间声场变换算法,既可以预测出声源在声场空间中的辐射特性,也可以重建出声源表面和整个三维声场中的任意声学量,进而对噪声源进行识别和精确定位。经过三十多年的研究,NAH的全息变换算法已经得到了多元化的发展。但是大部分算法的计算结果是以单一频率或者单一窄频段内的声场形式呈现,因此主要应用于稳态声场分析。然而在实际工程应用中,大部分声源辐射的声场为非稳态声场。若将NAH扩展到非稳态声场的预测与重建,获得声场随时间的变化规律,必将极大地扩展其工程应用范围,由此非稳态近场声全息(NS-NAH)被提出。本文在分析非稳态声辐射计算和声场重建方法的发展和研究现状的基础上,将已有的非稳态声辐射计算方法按照声源形状不同分为三类:非稳态平面声源的声辐射计算方法、非稳态曲面声源的声辐射计算方法和非稳态任意形状声源的声辐射计算方法。将已有的非稳态声场重建方法按照声源形状不同分为两类:非稳态规则形状声源的声场重建方法和非稳态任意形状声源的声场重建方法。同时,为了实现非自由场条件下非稳态声场重建,本文也分析了非自由声场的时域分离技术。本文针对现有方法中仍存在的问题与不足进行了深入地研究,提出了相应的解决方法。针对非稳态平面声源,提出基于时域波数域(K-t)方法的声辐射计算和声场重建方法;针对非自由场的非稳态平面声源,提出基于K-t方法的非稳态声场分离技术,用于分离出目标声源单独辐射的声场;针对非稳态任意形状声源,提出基于插值时域等效源法(TDESM)的声辐射计算与声场重建方法;针对全息面一侧存在多个非稳态声源的情况,提出基于插值TDESM的多源声场分离技术,用于分离出位于全息面同侧每个声源单独辐射的声场。具体的研究内容如下:第一章阐述了研究NS-NAH的重要意义,然后详细地回顾了非稳态声源的声辐射计算与声场重建方法的发展和研究现状,并深入分析了现有方法存在的问题和不足,进而确定了本文的主要研究内容。第二章针对非稳态平面声源,运用Laplace变换分别推导出时域波数域的声压-加速度(p-a)、加速度-加速度(a-a)和振速-振速(v-v)之间的脉冲响应函数。在p-a脉冲响应函数的基础上,提出了基于K-t方法的声辐射计算方法,并通过实验验证了该方法的有效性。结合p-a和a-a脉冲响应函数,提出了基于K-t方法的加速度重建方法;在v-v脉冲响应函数的基础上,提出了基于K-t方法的振速重建方法,然后通过冲击铁板的实验验证了所提加速度和振速重建方法的有效性。第三章针对非自由场的非稳态平面声源,运用p-a脉冲响应函数,提出了基于声压和加速度测量的非稳态声场实时分离技术(RT-FST),然后通过数值仿真展示了 RT-FST在时域和空间域上的分离效果,最后通过实验进一步验证了所提RT-FST的有效性。之后,推导了声压-振速脉冲响应函数,提出了基于单层声压和振速测量的非稳态声场分离技术(SL-FST),然后通过实验验证了所提SL-FST的有效性,也说明了 p-u声强探头高通滤波的必要性,并通过与RT-FST对比验证了所提SL-FST的优势。第四章针对非稳态任意形状声源,提出了基于插值TDESM的声辐射计算方法,然后通过固定在无限大障板上的圆形活塞和脉冲加速度刚性球这两个数值仿真展示了插值TDESM的声辐射计算能力,同时通过实验进一步验证了该方法的有效性。随后,运用声压和声源表面加速度分别与等效源源强之间的脉冲响应函数,提出了基于声压测量的加速度重建方法;运用质点振速和声源表面振速分别与等效源源强之间的脉冲响应函数,提出了基于质点振速测量的振速重建方法,最后通过实验验证了所提声源表面加速度和振速重建方法的有效性。第五章针对全息面一侧存在多个非稳态声源的情况,首先提出了基于插值TDESM的非稳态多源场分离技术,以实现从混合声场中分离出每个声源单独辐射的声场,然后以两个固定在无限大障板上的圆形活塞进行数值仿真,验证了分离技术的有效性,同时分析了噪声、全息面与等效源面之间的距离和等效源间隔对分离精度的影响,最后以两个组合扬声器为对象进行实验研究,实验结果进一步验证了所提分离技术的有效性。第六章对全文研究内容进行了总结和概括,并给出了需要进一步研究的问题。