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《合肥工业大学》 2009年
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Patch近场声全息及近场声全息分辨率增强方法

徐亮  
【摘要】: 近场声全息技术是一种功能强大的噪声源识别、定位及声场可视化技术。由于该技术采用近场测量,测得的全息声压中包含了携有丰富声源细节信息的“倏逝波”(Evanescent Wave)成分,因此近场声全息技术突破了瑞利分辨率判据的限制,其空间分辨率可达分析波长的几十分之一,在机械故障诊断及机械设备噪声治理工程中有着广泛的应用前景。 然而,由于有效孔径造成的窗效应等误差因素的影响,普通近场声全息技术在小全息孔径、局部全息测量和大尺寸声源结构条件下存在较大误差,严重阻碍了近场声全息技术的推广。近年来,为解决小全息孔径条件下的声场重建问题,降低重建误差,Patch NAH技术逐渐兴起,成为国际研究的热点和近场声全息技术未来发展的趋势。本文针对Patch NAH技术中的关键问题——全息声压外推问题进行了深入的研究和探讨。论文首先对普通NAH的算法过程进行了理论研究,阐明了普通NAH过程中计算误差的主要来源及产生机理,并分析了这些误差与全息测量孔径尺寸大小间的关系,从而说明了Patch NAH技术中全息声压外推过程的必要性。在此基础上,提出了基于带限信号恢复算法(PGA)、波叠加(WSA)和正交球面波源(OSW)的全息声压外推方法,初步解决了不同情况下的全息声压外推问题,由此建立了相应的三种不同的Patch NAH技术,并通过仿真和实验证明了这些技术的有效性、正确性以及相对于普通NAH的优越性。同时,将全息声压外推方法用于全息声压的插值过程,提出通过全息声压插值来提高NAH图像的空间分辨率,建立了多种近场声全息分辨率增强方法,在达到相同空间分辨率的前提下,显著降低了所需的全息测量点数,大大节约了测量工作量,具有较大的实用价值。 第一章简要地回顾了近场声全息技术的诞生、发展历史和研究现状,分析了近场声全息技术在应用中存在的一些亟需解决的问题,并提出了解决的途径——Patch NAH技术,随后详细阐述了Patch NAH的技术特点,算法流程和研究现状,并在此基础上确立了本文的主要研究内容。 第二章根据傅立叶声学理论,研究了近场声全息重建过程中存在的主要算法误差以及这些误差的产生机理。通过分析Patch NAH中全息声压近场外推过程对这些算法误差的影响,发现通过外推可以有效抑制这些算法对重建结果的影响,从而证明了Patch NAH技术的有效性。 第三章首先通过理论分析揭示了全息声压的波数域带限特性,紧接着从带限信号恢复的角度在理论上证明了全息声压近场外推的科学性和正确性。然后利用全息声压的波数域带限性质,提出了基于PGA的全息声压近场外推方法,建立了基于带限信号恢复算法的Patch NAH。在此基础上,将PGA用于全息声压插值,建立了基于带限信号恢复算法的近场声全息分辨率增强方法。最后通过固支板声源的全息重建和分辨率增强实验验证了所提出的上述两种方法的有效性,也进一步证明了全息声压的波数域带限特性。 第四章将波叠加法引入Patch NAH,首先给出了声辐射问题的声学基础和定解问题描述,由此导出了波叠加方法的基本公式;在此基础上,提出采用波叠加法进行全息声压的近场外推和插值,建立了基于波叠加法的。Patch NAH以及相应的分辨率增强方法;详细分析了波叠加法中源强密度求解的病态性问题,提出通过优化模型参数来降低传递矩阵的病态程度,以及通过正则化方法来稳定求解过程,并介绍了几种常用的正则化方法和正则化参数的选择方法;最后进行了实验验证。 第五章针对基于波叠加方法中存在的虚源位置确定困难的问题,提出采用一系列相互正交的球面波源来进行声场的拟合,并在此基础上进行全息声压的近场外推与插值,建立了基于正交球面波源的Patch NAH以及相应的分辨率增强方法。 第六章总结了本文的主要研究成果,提出了需要进一步研究和解决的问题。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB53

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 刘松;基于相位共轭方法进行声源识别和定位[D];大连理工大学;2011年
2 嵇建飞;声障板对矢量传感器指向性的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 郭小霞;水下结构辐射噪声源快速诊断识别研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王佳典;近场声全息主要误差原因分析及参数优化[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 杜亮;基于声阵列与声全息的噪声源识别方法研究[D];浙江理工大学;2011年
3 唐琦;双面分离声场技术在Patch近场声全息中的应用研究[D];合肥工业大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毕传兴,陈剑,陈心昭;基于分布源边界点法的多源声场全息重建和预测理论研究[J];中国科学E辑:技术科学;2004年01期
2 毕传兴,陈心昭,陈剑,周蓉;基于等效源法的近场声全息技术[J];中国科学E辑:工程科学 材料科学;2005年05期
3 毕传兴,陈剑,周广林,陈心昭;分布源边界点法在声场全息重建和预测中的应用[J];机械工程学报;2003年08期
4 杨殿阁,刘峰,郑四发,连小珉,蒋孝煜;声全息方法识别汽车运动噪声[J];汽车工程;2001年05期
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9 万泉,蒋伟康;循环平稳声场近场声全息理论与实验研究[J];声学学报;2005年04期
10 张德俊,朱念秋,程建政,夏献华,王群,鄢锦;振动体及其辐射场的近场声全息实验研究[J];声学学报;1995年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 井长青;张永福;;多波段高分辨率星载合成孔径雷达成像处理方法研究[J];北京测绘;2011年02期
2 孙亮,陈梅莲;含噪信号的特征基表示与信号去噪重构[J];北京工业大学学报;2000年04期
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6 褚志刚;杨洋;蒋忠翰;;波束形成传声器阵列性能研究[J];传感技术学报;2011年05期
7 郭星辉,任双燕,鄂中凯;盘类旋转零部件噪声的机理[J];东北大学学报;2000年02期
8 石立华,周璧华,陈彬,高成;基于幅—频曲线的系统时域响应特性评价方法[J];电波科学学报;2000年04期
9 王晓峰,陈允平,张 霞;三相功率谐波源控制电路的研制[J];电测与仪表;2002年05期
10 易南概,赵俭斌;声波测试中振子衰减的线列阵模型[J];地震工程与工程振动;2003年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 应怀樵;沈松;刘进明;董书伟;;传递函数的测试及实时控制和反演[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
2 刘志红;仪垂杰;周扬民;林海波;;旋转声源声辐射预估方法研究[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
3 张永斌;毕传兴;陈心昭;;基于近场声全息技术的车内声源识别实验研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
4 张小正;毕传兴;张永斌;徐亮;;基于时域等效源法的瞬态声场重建方法[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
5 毕传兴;陈心昭;陈剑;;基于等效源法的声场分离技术及其在近场声全息中的应用[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
6 高煜;程昊;毕传兴;陈剑;;基于分布源边界点的结构声辐射和声灵敏度的研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
7 徐亮;毕传兴;陈心昭;陈剑;;一种基于正交球面波插值的近场声全息分辨率增强方法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
8 万泉;蒋伟康;;有关循环平稳近场声全息的重建参数的若干确定准则[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
9 崔志光;刘彩芬;徐海亭;;近场声全息技术与声纳目标强度测量[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
10 张明铎;任金莲;牛勇;;矩形声化学反应器纵向声场分布研究[A];中国声学学会功率超声分会2009年学术年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘松;基于相位共轭方法进行声源识别和定位[D];大连理工大学;2011年
2 贾文强;基于局部近场声全息的机械噪声源特征提取技术研究[D];上海交通大学;2011年
3 侯俊剑;基于声像模式识别的故障诊断机理研究[D];上海交通大学;2011年
4 熊济时;舷侧阵声纳平台结构振动自噪声预报方法研究[D];中国舰船研究院;2011年
5 李兵;运动汽车声场可视化方法研究[D];清华大学;2010年
6 范宗尉;基于超声辐射力场的微构件非接触操纵关键技术的研究[D];浙江大学;2011年
7 杨选辉;非稳态非线性信号处理理论和方法在地震资料分析中的应用研究[D];中国地震局地球物理研究所;2000年
8 郭元术;故障诊断中的信号分析和应用研究[D];长安大学;2000年
9 喻胜;基于现代DSP技术的多频信号测量理论研究及其在数字波形参数测量中的应用[D];电子科技大学;2000年
10 王秀峰;机器辐射声场分析的新型计算方法研究[D];合肥工业大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王振山;基于统计最优近场声全息水下运动噪声源定位识别[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 陈梦英;半空间运动目标声源全息识别方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴琴琴;近水面目标主要声源识别声全息技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孙宁宁;基于序列图像的超分辨率重建算法研究[D];河南工业大学;2010年
5 李明亮;基于盲分离的制冷机故障振动诊断研究[D];中南大学;2011年
6 姜洁怡;应用有限元法分析小房间室内声场[D];华南理工大学;2011年
7 张俊;鱼雷共形阵发射声场计算及波束优化研究[D];中国舰船研究院;2011年
8 韦浩;冻土场地中列车振动荷载下的近场隔振屏障研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 高菊;多激励作用下单、双层圆柱壳声振分析[D];华中科技大学;2011年
10 陈彤彤;基于某材料的水下声隐身研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 时洁;杨德森;刘伯胜;;基于虚拟时间反转镜的噪声源近场定位方法研究[J];兵工学报;2008年10期
2 徐张明,汪玉,华宏星,沈荣瀛;船舶结构的建模及水下振动和辐射噪声的FEM/BEM计算[J];船舶力学;2002年04期
3 林成;王华;李悦欣;;聚焦声源声场的有限元研究[J];重庆师范大学学报(自然科学版);2007年02期
4 时洁;杨德森;刘伯胜;宋海岩;;基于MVDR聚焦波束形成的辐射噪声源近场定位方法[J];大连海事大学学报;2008年03期
5 黎胜,赵德有;用边界元法计算结构振动辐射声场[J];大连理工大学学报;2000年04期
6 张善杰;旋转椭球函数的数值计算[J];电子学报;1993年12期
7 牛忠荣,王左辉,胡宗军,周焕林;二维边界元法中几乎奇异积分的解析法[J];工程力学;2004年06期
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9 曾学刚;阮成礼;林为干;;长旋转椭球波函数本征值的精确计算[J];电子科技大学学报;1992年01期
10 孙大军,田坦;合成孔径声呐技术研究(综述)[J];哈尔滨工程大学学报;2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 李建鲁;范军;万琳;汤渭霖;;利用近场板块元法计算水下简单目标的近场瞬态回波[A];中国声学学会2001年青年学术会议[CYCA'01]论文集[C];2001年
2 乔渭阳;Ulf Miche;;民用客机机体噪声源声学特性的实验分析研究[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韩一平;椭球粒子对高斯波束的散射[D];西安电子科技大学;2000年
2 黎胜;水下结构声辐射和声传输的数值分析及主动控制模拟研究[D];大连理工大学;2001年
3 陈晓东;近场平面声全息的测量和重构误差研究[D];合肥工业大学;2004年
4 毕传兴;基于分布源边界点法的近场声全息理论与实验研究[D];合肥工业大学;2004年
5 生雪莉;矢量反转镜时空滤波技术及其在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 于飞;基于波叠加方法的声全息技术与声学灵敏度分析[D];合肥工业大学;2005年
7 李卫兵;基于统计最优和波叠加方法的近场声全息技术研究[D];合肥工业大学;2006年
8 时胜国;矢量水听器及其在平台上的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 冯玉田;水中目标声散射特性研究[D];上海大学;2006年
10 李加庆;基于声全息的故障特征提取技术研究[D];上海交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李海霞;有限障板对矢量水听器测向的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 何勤;有限障板下矢量水听器性能的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张巍;有障板时矢量声场特性与矢量信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 闫国军;基于有限元法的室内声衰减研究[D];中国建筑科学研究院;2004年
5 刘青山;边界元法在试井分析中的方法研究[D];西南石油学院;2004年
6 赵芳芳;波束形成方法在噪声源识别应用中的仿真和实验研究[D];上海交通大学;2007年
7 谢富科;基于近场声全息的运动车辆噪声源识别方法研究[D];吉林大学;2007年
8 孙玉;基于声全息技术的噪声源识别方法研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 孙磊;轻外壳对双层壳体结构水下辐射声影响研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
10 赵智伟;有限长圆柱壳声与振动的快速预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毕传兴,陈剑,陈心昭;基于分布源边界点法的多源声场全息重建和预测理论研究[J];中国科学E辑:技术科学;2004年01期
2 毕传兴,陈剑,周广林,陈心昭;分布源边界点法在声场全息重建和预测中的应用[J];机械工程学报;2003年08期
3 蒋伟康,高田博,西择男;声近场综合试验解析技术及其在车外噪声分析中的应用[J];机械工程学报;1998年05期
4 毕传兴,陈心昭,陈剑,李卫兵;正交球面波源边界点法及其在声全息中的应用[J];科学通报;2004年13期
5 杨殿阁,郑四发,李愈康,连小珉,蒋孝煜;利用声全息方法识别汽车噪声源[J];汽车工程;2000年02期
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7 尤云祥,缪国平;阻抗障碍物声散射的反问题[J];物理学报;2002年02期
8 于飞,陈心昭,李卫兵,陈剑;空间声场全息重建的波叠加方法研究[J];物理学报;2004年08期
9 何祚镛;;声学逆问题——声全息场变换技术及源特性判别[J];物理学进展;1996年Z1期
10 张德俊,夏献华,鄢锦,程建政,王群,朱念秋;近场声全息成像方法的研究[J];声学学报;1992年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王岩;王进军;潘蕾;;基于波叠加和BAHIM的内部声场可视化实现[J];电声技术;2009年02期
2 徐亮;毕传兴;王慧;许滨;陈心昭;;全息声压场的加权范数外推方法[J];物理学报;2011年11期
3 徐亮;毕传兴;陈心昭;陈剑;;基于正交球面波插值的近场声全息分辨率增强方法[J];中国科技论文在线;2007年03期
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5 贾文强;陈进;李加庆;杨超;;波叠加联合波束形成的局部声场重建技术研究[J];振动与冲击;2010年01期
6 李卫兵,陈剑,毕传兴,陈心昭;波数域滤波迭代近场声全息[J];机械工程学报;2004年12期
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9 李卫兵,陈剑,于飞,陈心昭;统计最优柱面近场声全息[J];机械工程学报;2005年04期
10 江汉红,赵英俊,杜润生,杨叔子;大动态范围 PGA 电路的设计与实现[J];工业仪表与自动化装置;1999年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贾文强;陈进;李加庆;杨超;;波叠加在噪声源识别中的应用研究[A];2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2008年
2 时晓剑;缪冶炼;卫昊;徐红;;γ-PGA对面包酵母的抗冻作用及其机理[A];中国食品科学技术学会第八届年会暨第六届东西方食品业高层论坛论文摘要集[C];2011年
3 张林;郑旭;;平面近场声全息中各参数的设定与实验[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年
4 胡博;杨德森;孙玉;;采用振速测量的统计最优柱面近场声全息技术[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年
5 赵源萌;邓朝;张馨;张存林;;被动式人体太赫兹安检成像的分辨率增强算法研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
6 ;使用载波叠加~处理技术优化卫星通信[A];2007中国卫星应用大会会议文集[C];2007年
7 禹建;;近场声全息技术中k域变换的数据平滑处理方法研究[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
8 毕传兴;陈心昭;陈剑;;基于等效源法的声场分离技术及其在近场声全息中的应用[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
9 万泉;蒋伟康;;有关循环平稳近场声全息的重建参数的若干确定准则[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
10 吕伟国;储昭坦;邓可教;谢富科;;基于统计最优平面近场声全息理论的运动声源识别方法[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 朱益;次贷余波叠加信贷紧缩,英房地产市场增速放慢[N];新华每日电讯;2007年
2 本报记者 吴长锋;此时“无声”胜“有声”[N];科技日报;2009年
3 贾林男;CPI年内新低难振市场信心[N];中华工商时报;2008年
4 本报记者 范胜利;Volvo S80 2.5T磅礴登场[N];华夏时报;2004年
5 赛沃雷;高尔夫四“大调”[N];中国体育报;2001年
6 本报记者 陈翔;V.92 继续窄带的日子[N];中国计算机报;2001年
7 候鸟 小承;2002年,把赛扬Ⅲ带回家[N];电脑报;2002年
8 泽民;测谎与个体心理差异[N];人民公安报;2000年
9 陈镜清 张晓群;高尔夫四大赛观赏指南[N];深圳商报;2001年
10 明毅;惠普经济型激光打印机出炉[N];大众科技报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐亮;Patch近场声全息及近场声全息分辨率增强方法[D];合肥工业大学;2009年
2 张海滨;循环平稳声场的非共形面近场声全息理论与实验研究[D];上海交通大学;2008年
3 董瑛;Fourier变换光谱分辨率增强技术研究[D];中国科学院西安光学精密机械研究所;2001年
4 胡博;基于矢量阵近场声全息技术的噪声源识别方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 贾文强;基于局部近场声全息的机械噪声源特征提取技术研究[D];上海交通大学;2011年
6 陈达亮;发动机整车匹配中的振动噪声识别与控制研究[D];天津大学;2008年
7 耿旭;马来酰亚胺聚谷氨酸天冬氨酸聚合物药物载体系统的建立及装载顺铂应用[D];华东师范大学;2012年
8 王晓飞;高光谱图像分辨率增强及在小目标检测中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 毕传兴;基于分布源边界点法的近场声全息理论与实验研究[D];合肥工业大学;2004年
10 沈珊瑚;纳米级电路光刻建模及可制造性设计研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴剑光;γ-PGA酸水解测定法的改进及发酵产γ-PGA过程分子量分布和水解酶基因克隆的研究[D];浙江工业大学;2011年
2 李文婧;γ-聚谷氨酸发酵及提取工艺研究[D];山东轻工业学院;2010年
3 王风青;枯草芽孢杆菌发酵合成聚γ-谷氨酸的研究[D];哈尔滨商业大学;2011年
4 郑重;BacillussubtilisZJUTZY固定化转化生产γ-PGA及其水解定量检测方法的改进[D];浙江工业大学;2010年
5 王佳典;近场声全息主要误差原因分析及参数优化[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 郑焕兰;纳豆芽孢杆菌γ-PGA的发酵工艺及其吸水性树脂的制备[D];天津科技大学;2010年
7 于晓丹;γ-聚谷氨酸发酵条件优化及结构表征分析[D];山东轻工业学院;2011年
8 石冬霞;γ-聚谷氨酸的微生物合成、分离纯化及性质与应用研究[D];哈尔滨商业大学;2010年
9 张虹;高表达PGA的枯草芽孢杆菌蛋白质组学研究[D];浙江理工大学;2010年
10 袁艳;基于分布源边界点法的局部近场声全息理论与实验研究[D];合肥工业大学;2010年
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