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不同插值方法对残缺环阵声源定位的影响

航空动力学报 2023年第2期38卷 394-407页

作者：李梦璇杨明绥马威上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所沈阳110015 上海交通大学航空航天学院上海200240 上海交通大学燃气轮机与民用航空发动机教育部工程研究中心上海200240

研究了利用不完整麦克风阵列进行声源定位的算法,通过修正傅里叶插值、B样条插值和三次样条插值对残缺麦克风阵列的交叉互谱矩阵的插值补偿,获得了声源定位算法。通过数值模拟对声源定位算法进行了验证,发现在波束形成的声源强度上,傅... 详细信息

研究了利用不完整麦克风阵列进行声源定位的算法,通过修正傅里叶插值、B样条插值和三次样条插值对残缺麦克风阵列的交叉互谱矩阵的插值补偿,获得了声源定位算法。通过数值模拟对声源定位算法进行了验证,发现在波束形成的声源强度上,傅里叶插值模拟结果最大偏差达到5.21 dB,B样条插值为1.17 dB,三次样条插值为0.80 dB;在声源位置偏差上,傅里叶插值为0.04 m,B样条插值为0.01 m,三次样条插值为0.01 m。结果表明傅里叶插值计算得到的声源定位的强度、位置精度和动态性能最差,三次样条插值最优,B样条插值表现一般。实验验证也得出类似的结论,因此利用三次样条插值计算不完整麦克风阵列的交叉互谱矩阵最佳。

关键词：波束成形残缺麦克风阵列旋转声源声源定位虚拟旋转阵列

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剪切层形态对声波传播与声源定位的影响研究

西北工业大学学报 2019年第6期37卷 1148-1157页

作者：王李璨陈荣钱尤延铖陈正武邱若凡厦门大学航空航天学院福建厦门361102 中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000

声学风洞开口实验段的剪切层形态对气动噪声测量及声源定位有重要影响。以平行剪切层和扩张剪切层为对象研究了剪切层的厚度、扩张角、强度等因素对声波穿过剪切层传播规律以及声源定位的影响。剪切层的流场采用自相似的速度分布来构造... 详细信息

声学风洞开口实验段的剪切层形态对气动噪声测量及声源定位有重要影响。以平行剪切层和扩张剪切层为对象研究了剪切层的厚度、扩张角、强度等因素对声波穿过剪切层传播规律以及声源定位的影响。剪切层的流场采用自相似的速度分布来构造,声传播模拟采用带源项的线化欧拉方程,声源定位使用基于Amiet理论的波束成形技术。研究结果表明:采用高精度的数值方法可以很好模拟声波穿过剪切层产生的折射、反射等现象;剪切层厚度、扩张角和强度等的变化对使用简化对流波动方程预测的垂直入射区影响较小,对上/下游区域影响较大,这主要体现在剪切层的存在改变了声传播的相位;剪切层厚度、扩张角和强度的增加,造成声波穿过有/无厚度剪切层的声场差别增大、基于Amiet理论定位的声源相对实际声源的位置偏移量增大。

关键词：气动声学风洞剪切层折射声源定位

采用听觉滤波器的宽带MUSIC声源定位方法

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声学学报 2012年第6期37卷 642-650页

作者：廖逢钗李鹏刘文举三明学院数学与计算机科学系福建三明365001 中国科学院自动化研究所数字内容技术与服务研究中心北京100190 中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室北京100190

在分析了采用短时傅里叶变换的宽带MUSIC声源定位算法(SF-MUSIC)存在问题的基础上,提出了一种采用听觉滤波器的宽带MUSIC声源定位算法(AF-MUSIC)。该算法使用听觉滤波器组对传声器阵列接收到的信号进行不等带宽分解后,在各个频率通道上... 详细信息

在分析了采用短时傅里叶变换的宽带MUSIC声源定位算法(SF-MUSIC)存在问题的基础上,提出了一种采用听觉滤波器的宽带MUSIC声源定位算法(AF-MUSIC)。该算法使用听觉滤波器组对传声器阵列接收到的信号进行不等带宽分解后,在各个频率通道上使用MUSIC算法进行声源定位,并结合子区间频数估计法得出最终定位结果。对算法进行的实验评估表明,在不同声源类型条件下,相比SF-MUSIC算法,AF-MUSIC算法的平均估计误差减少2.5479°,有效地提高了声源波达方向估计的精度。

关键词： MUSIC算法声源定位定位方法滤波器宽带听觉短时傅里叶变换定位算法

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番茄病害胁迫声发射信号采集与声源定位

农业机械学报 2011年第4期42卷 159-162页

作者：王秀清张春霞杨世凤天津科技大学电子信息与自动化学院天津300222

以番茄为研究对象,利用声发射检测系统对番茄植株的声发射信号进行连续采集,利用上位机软件对采集到的数据进行处理和分析。对番茄的晚疫病病害胁迫声发射信号随病害程度变化进行了统计分析,得出染病植株的声发射现象并不像健康植株那... 详细信息

以番茄为研究对象,利用声发射检测系统对番茄植株的声发射信号进行连续采集,利用上位机软件对采集到的数据进行处理和分析。对番茄的晚疫病病害胁迫声发射信号随病害程度变化进行了统计分析,得出染病植株的声发射现象并不像健康植株那样按照一定的生理周期规律发生,在染病早期作物声发射信号的频次大大增加并且随着病害严重程度而逐渐降低,并出现多峰现象。利用声发射信号到达两路传感器的时差和采集到的两路声发射信号频谱分布变化可以进行声发射源定位判断。

关键词：番茄病害胁迫声发射信号分析声源定位

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公共场所异常声源定位中时延估计方法研究

仪器仪表学报 2012年第4期33卷 750-756页

作者：李伟红汤海兵龚卫国重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

HB(Hassab-Boucher)加权广义互相关(generalized cross correlation based on HB weighted function,GCC-HB)是常用的时延估计方法,在环境为弱高斯噪声情况下,可获得较为精确的时延估计值用于声源定位。通过分析认为,通常公共场所异常... 详细信息

HB(Hassab-Boucher)加权广义互相关(generalized cross correlation based on HB weighted function,GCC-HB)是常用的时延估计方法,在环境为弱高斯噪声情况下,可获得较为精确的时延估计值用于声源定位。通过分析认为,通常公共场所异常声音是一种短时信号,背景噪声主要为粉红噪声与脉冲噪声,符合分数低阶α稳定分布(fractional lower order alpha-stable,FLOA)。在此背景噪声的低信噪比环境下,GCC-HB方法的时延估计性能急剧下降。为此,提出基于反正切变换的改进GCC-HB的时延估计方法(improved GCC-HB method based on arc tangent transform,ATAN-IHB)。该方法首先对加噪信号采用反正切变换抑制噪声中尖峰脉冲的影响,然后结合每帧的信噪比对HB加权函数进行改变,并由多帧HB加权后的峰值确定出时延估计值。理论分析和计算机仿真结果表明,所提出的方法即使在低信噪比的环境下,也可以获得比较满意的时延估计值,具有一定的实用性价值。

关键词：声源定位脉冲噪声时延估计广义互相关 HB加权

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声源定位中波达角一致性检测方法

数据采集与处理 2010年第6期25卷 756-760页

作者：王瑞陈砚圃张恒西安通信学院基础部西安710106 中国科学院声学研究所北京100080

针对混响条件下声源定位的帧选取策略问题,提出了一种波达角一致性检测方法。该方法充分利用了传声器阵列的空域信息和每个传声器的时频域信息,能够检测出受混响影响较小的信号帧,进而提高声源定位算法的性能。实验结果表明,在一般会议... 详细信息

针对混响条件下声源定位的帧选取策略问题,提出了一种波达角一致性检测方法。该方法充分利用了传声器阵列的空域信息和每个传声器的时频域信息,能够检测出受混响影响较小的信号帧,进而提高声源定位算法的性能。实验结果表明,在一般会议室场景(混响时间大于300 m s)下,与传统基于信噪比和能量的帧选取方法相比,该方法在抗混响方面具有优势。

关键词：声源定位抗混响波达角一致性可控响应功率

土体中岩石破坏次声波的三维多测点振速矢量直线汇聚声源定位方法

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振动与冲击 2021年第14期40卷 144-152页

作者：赵久彬刘元雪柏准杨骏堂何少其陆军勤务学院军事设施系重庆401311 岩土力学与地质环境保护重庆市重点实验室重庆401311

滑坡泥石流等地质灾害发生前夕,灾害体内的岩石土块发生爆裂、摩擦和断裂等破坏会产生低频次声波信号向外传播。在次声波声场中,声压是标量场,质点运动振速为矢量场,可以利用振速矢量场提前准确预测出灾害发生地点的三维坐标位置。采用... 详细信息

滑坡泥石流等地质灾害发生前夕,灾害体内的岩石土块发生爆裂、摩擦和断裂等破坏会产生低频次声波信号向外传播。在次声波声场中,声压是标量场,质点运动振速为矢量场,可以利用振速矢量场提前准确预测出灾害发生地点的三维坐标位置。采用数值模拟计算土体中发生小当量炸药爆炸,通过信号频谱分析得到爆炸冲击波衰减为次声波的主要能量频率为2~8 Hz,模拟出土体中岩石破坏发出同范围次声信号现象。基于此提出一种三维多测点振速矢量直线汇聚次声声源定位方法,在地质灾害体范围内不同位置部署N个监测点传感器阵列收集质点振速矢量信号,待地质体内岩石破坏发出次声信号,计算经过测点且其法线为振速方向矢量的N条直线指向并汇聚于声源发生处位置,通过求两两直线间最短距离线段方程,获得N-1个中点坐标,最后求各中点坐标的质心,预测为即将发生地质灾害的源头位置处。通过仿真模拟实体土质滑坡模型和分层介质模型中发出次声信号,布置3个测点位于模型中不同位置收集次声信号,采用该方法准确获得灾害体内部三维声源位置。该方法为提升滑坡泥石流等预警技术水平提供了新的思路。

关键词：次声波声源定位质点振速直线汇聚

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高精度球面阵聚焦声源定位方法研究

声学学报 2013年第5期38卷 533-540页

作者：刘月婵何元安商德江尚大晶孙超哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001 船舶系统工程部北京10036

提出了一种高精度高空间分辨率球面阵聚焦声源定位方法——虚拟源法。该方法通过球面阵波束扫描获得实际声源的空间聚焦谱,并假定各扫描点为虚拟声源,将实际声源聚焦谱看作是全体虚拟源共同作用的结果,由此得到各虚拟源对声场的贡献量,... 详细信息

提出了一种高精度高空间分辨率球面阵聚焦声源定位方法——虚拟源法。该方法通过球面阵波束扫描获得实际声源的空间聚焦谱,并假定各扫描点为虚拟声源,将实际声源聚焦谱看作是全体虚拟源共同作用的结果,由此得到各虚拟源对声场的贡献量,从而可实现声源精确定位。仿真研究分析了频率,阵列孔径,声场模态阶数,信噪比等参数对声源定位性能的影响,并与常规算法进行对比。结果显示,该方法不受频率和阵列孔径的限制,避免了空间"混淆",能够进行高精度高分辨率声源定位,并具有良好的背景噪声抑制能力。

关键词：声源定位定位方法高精度聚焦面阵高空间分辨率波束扫描共同作用

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基于加权核范数最小化的非同步测量声源定位

机械工程学报 2024年第3期60卷 120-130页

作者：宁方立邓宗玲姚克强韦敏西北工业大学机电学院西安710072 西安石油大学电子工程学院西安710065

非同步测量声源定位中基于核范数最小化模型的补全算法求解互谱矩阵时,奇异值赋予相同权重,忽略对互谱矩阵奇异值具有的先验知识。针对核范数最小化模型的不足,提出了基于加权核范数最小化的交替方向乘子法和加速近端梯度算法,对缺省互... 详细信息

非同步测量声源定位中基于核范数最小化模型的补全算法求解互谱矩阵时,奇异值赋予相同权重,忽略对互谱矩阵奇异值具有的先验知识。针对核范数最小化模型的不足,提出了基于加权核范数最小化的交替方向乘子法和加速近端梯度算法,对缺省互谱矩阵进行补全,以完成声源定位。基于加权核范数最小化的补全算法在不同的奇异值上自适应地分配权重,能够更好地解决非凸非光滑低秩极小化问题。在不同频率和不同信噪比条件下进行了数值仿真和实验,对加权核范数最小化和核范数最小化两种模型的算法进行了对比。结果表明,基于加权核范数最小化的矩阵补全算法精度更高,且非同步测量声源定位结果在较低信噪比下能够有效缩小主瓣,抑制旁瓣,提高阵列的空间分辨率。

关键词：非同步测量矩阵补全声源定位加权核范数最小化