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TRM声聚焦波束形成的噪声源定位技术研究

刘月婵  
【摘要】: 波束形成技术是水下噪声源定位的重要技术之一。经过人们几十年的研究已取得相对成熟的技术。现有的波束形成噪声源定位技术大多是建立在自由空间内远场信号模型之上的,而无论是在潜艇,舰船,舱室及汽车等有限空间内噪声源识别定位问题上,噪声源多位于基阵的近场范围内。假设的远场模型并不成立,并且受到传播介质的多途干扰。因此,研究有限空间内噪声源定位问题具有非常重要的实际意义。本文对在有限空间内实施近场噪声源定位的方法进行研究,为实际应用提供借鉴与指导作用。 本文首先对近场声聚焦波束形成的原理进行分析,建立起开阔空间下的声聚焦定位模型。在有限空间内,考虑到周边界面影响,运用声波在平面层中的传播理论,建立声波在波导中的传播模型。从声信道的角度说明传播介质的多途干扰对有限空间内声场的影响。之后,从简正波理论和射线理论分析时间反转镜法抗多途干扰的原理。在此基础上,结合自由空间内的近场声聚焦定位模型,建立起有限空间中基于时间反转镜(TRM)声聚焦定位模型。 本文利用MATLAB工程仿真软件对所建立的各种模型进行了仿真研究,利用数值分析仿真方法,研究周边界面特性,分析频率,测量距离,声源间距,声源类型,噪声以及接收基阵的形状对聚焦测量的影响。对可能引起定位误差的各种因素做了分析讨论,绘制误差曲线,为实际应用提供参考 通过水池实验研究分析了在有限空间内影响近场声聚焦定位精度的各种因素,并验证的原理的正确性,方法的可行性。为实际在有限空间内的声源定位系统建立提供工程设计的理论依据和指导。


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