基于内积相关性的声源识别方法研究

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在噪声控制工程和机械设备故障诊断中,声源识别是一项非常重要的工作,准确地进行声源识别是进行噪声控制的前提和声学故障诊断的基础。声源识别的主要任务是弄清楚声源的频率、位置、强度等信息,为噪声控制和声学诊断提供依据。本文利用内积相关性的原理对点声源进行识别,分析研究该声源识别方法的计算特性、影响因素,在此基础上进一步研究噪声对该方法的影响和多个点源的识别。   平面近场声全息方法和波束形成方法是两种常用的利用传声器阵列测量进行声源识别的方法,这两种方法存在着一定的局限性。基于内积相关性的声源识别方法,利用传声器阵列测量的声压数据,构造关于声源位置的基函数,用声压数据和基函数之间做内积运算,根据声压数据和基函数之间的相关性来识别声源的准确位置,通过声源位置计算声源的强度。   对比了该方法与平面近场声全息方法对点声源的识别效果,表明该方法的识别精度优于声全息方法。研讨了传声器阵列的测量距离,空间采样间隔,测量面积对基于内积相关性的声源识别的影响,在没有噪声干扰的情况下,基于内积相关性的识别方法不受传声器测量距离、阵列面积的影响,都能够对点声源进行准确的识别。原因是该方法是基于柯西施瓦茨不等式,保证了内积模最大处的位置就是实际声源的位置。进而考察了信号中的噪声干扰对声源识别的影响,内积过程降低了噪声的影响,该方法具有很好的抗噪性。通过适当提高传声器阵列的空间采样点数可以抑制噪声的干扰,获得更为准确的声源识别结果。   在单个点源准确识别的基础上进一步研究多个点源的识别技术,研讨了当点源之间距离较大时和距离较近时的不同情况:当距离较大时点源在测量面上产生的声压信号之间的相关性不强,采用单个点源的识别为基础的方法就能够解决其识别问题;当点源之间距离较近时,点源在测量面上产生的声压信号的相关性变强,声源信号之间会产生干扰问题,提出利用迭代相减算法来降低声源之间的相互干扰。仿真算例表明,基于内积相关性的声源识别方法结合迭代相减方法可以用来对多个点声源进行准确的识别。
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