基于空间声场变换的近场声全息参数选取及重建误差研究

作     者：辛雨 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈心昭

授予年度：2009年

学科分类：12[管理学] 083002[工学-环境工程] 1204[管理学-公共管理] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 120402[管理学-社会医学与卫生事业管理(可授管理学、医学学位)] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

主      题：声全息 信噪比 滤波窗函数 参数选取 重建误差 

摘      要：近场声全息(NAH)是上世纪八十年代发展起来的一种有效而快捷的声源重建和声场可视化技术。该技术对振动和噪声辐射特性研究、噪声源的识别与定位等都有重要作用,它有助于对结构振动、噪声进行有效控制,在工程上具有很高的应用价值。基于空间声场变换(STSF)的算法是NAH技术中提出最早、发展最快、应用最广泛的一种算法。本文在简要回顾NAH技术发展历史和研究现状的基础上,介绍了基于STSF的NAH技术基本原理,并对基于STSF的NAH技术中参数选取问题进行分析研究,进一步丰富了NAH技术的理论体系。本文内容概括如下: 第一章回顾NAH技术产生和发展历程,明确其国内国外研究现状,介绍NAH技术的不同算法,以及现有声场信息测量方法、测量系统。针对基于STSF的NAH技术中仍存在的一些问题,确立本文主要研究内容。 第二章简要介绍基于STSF的NAH技术基础理论。首先介绍平面NAH技术及其离散化问题,接着介绍柱面NAH技术及其离散问题,最后简要介绍了球面NAH技术。 第三章通过对平面NAH技术预测及重建过程进行分析,验证了在波数域内噪声分布情况的假设,给出两种专门用于平面NAH技术的信噪比(SNR)估计方法:能量法SNR估计和幅值法SNR估计,使用两方法皆可较好的估计出信噪比,其中能量法SNR估计更精确。 第四章通过对全息预测及重建过程进行分析推理,以及对全息重建误差的来源进行分析,给出一种新的截止波数选取方法。该方法综合考虑了重建过程中的几种因素,与现有经验公式相比,可更有效地减小重建误差。 第五章对平面NAH技术参数选取作详细研究,给出全息面大小与采样间隔、采样点数的取值方法,分析三者之间的关系;总结验证全息面与声源距离的取值范围;与现有方法相比,使用本文方法可得到更高精度重建结果。 第六章对柱面NAH技术参数选取进行专门分析。总结柱面NAH技术与平面NAH技术在参数选择方面的不同之处,并对柱面NAH技术中全息面大小、采样间隔、采样点数、全息面与声源距离等的关系进行分析,给出各参数取值范围。 第七章总结本文主要研究成果,指出需要进一步研究和解决的问题。