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基于双目视觉和声阵列的声学摄像机的开发

仪器仪表学报 2009年第4期30卷 823-827页

作者：邵林杨殿阁李兵李克强连小珉清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

基于双目视觉技术和阵列测量方法设计实现了一种声学摄像机,可以实现声场的动态视频可视化。基于波束成型原理,利用十字阵列实现空间声场的动态测量,构造空间指定位置的二维声场云图。利用双目立体视觉技术,实现被测空间的空间位置定位... 详细信息

基于双目视觉技术和阵列测量方法设计实现了一种声学摄像机,可以实现声场的动态视频可视化。基于波束成型原理,利用十字阵列实现空间声场的动态测量,构造空间指定位置的二维声场云图。利用双目立体视觉技术,实现被测空间的空间位置定位,与通过声阵列方法获得的声场图像建立统一的时间空间坐标系,实现声场图像和视频图像的融合,实现空间声场的视频可视化,达到准确、直观地进行声源定位和显示的目的。

关键词：双目视觉声阵列波束成型声场可视化

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基于声模态分解的风扇叶盘同步振动辨识

航空学报 2023年第6期44卷 226-236页

作者：文璧乔百杰李泽芃李镇东王艳丰陈雪峰西安交通大学机械工程学院西安710049 航空发动机高空模拟技术重点实验室绵阳621000 中国航发集团四川燃气涡轮研究院绵阳621000

采用非接触式非侵入式的测量方法实现航空发动机叶盘振动测量,对发动机研制、试验、运行安全具有重要意义。提出基于声模态分解的叶盘同步振动辨识方法,在某三级风扇试验器的进气道布置环形声阵列,作为参照并在动叶布置若干应变片,开展... 详细信息

采用非接触式非侵入式的测量方法实现航空发动机叶盘振动测量,对发动机研制、试验、运行安全具有重要意义。提出基于声模态分解的叶盘同步振动辨识方法,在某三级风扇试验器的进气道布置环形声阵列,作为参照并在动叶布置若干应变片,开展升降速试验。分析声压信号的叶片通过频率随转速的变化规律,对动叶一阶通过频率下的声阵列信号进行声模态分解,结合应变片实测的动叶坎贝尔图,建立主导声模态数与叶盘节径数的映射关系。声场和动应力测试结果表明:当主导声模态数与叶盘节径相等时,动叶发生共振现象,此时可有效地对风扇叶盘同步振动进行辨识;动叶与前后叶排静叶都存在转静干涉现象,声压信号呈现为窄带宽频,形成声模态离散,造成动叶表现为多模态振动;声压信号是叶片不同振动模态的气动载荷分布的综合反映,具有好的灵敏性和完备性,可实现航空发动机动叶非接触式非侵入式振动测量。

关键词：声阵列声模态分解坎贝尔图同步振动转静干涉动应力

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大孔径声全息密集阵列的阵元数量去冗余方法

应用声学 2017年第3期36卷 205-211页

作者：郭文勇陈林松曹跃云海军工程大学动力工程学院武汉430033 海军工程大学电子工程学院武汉430033

大孔径密集声全息阵列是实现对非平稳噪声成像的有效手段,通过现场快速成像可以掌握声场分布的动态特征。增加声阵列的孔径和阵元密度是提高近场声全息成像性能的主要措施,但随着声阵列阵元数量的增加,声压采集数据量增大,全息运算速度... 详细信息

大孔径密集声全息阵列是实现对非平稳噪声成像的有效手段,通过现场快速成像可以掌握声场分布的动态特征。增加声阵列的孔径和阵元密度是提高近场声全息成像性能的主要措施,但随着声阵列阵元数量的增加,声压采集数据量增大,全息运算速度降低,全息成像动态性能下降,不利于现场即时成像分析。研究表明,在一定信噪比条件下,盲目增加阵元数量并不一定能提高近场声全息性能,为此,本文针对密集声全息阵列的阵元数量冗余问题进行研究,提出最优阵元数量估算方法,并采取去冗余处理。本文仿真和实验验证表明:针对一定信噪比条件下的密集阵列去冗余方法实际有效,可以在不降低近场声全息成像性能的前提下,降低运算量,提高全息成像速度,对于非平稳噪声的现场声全息成像测试具有实用意义。

关键词：近场声全息声成像声阵列冗余

基于声阵列混合动力电动客车电机系统噪声测试研究

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微电机 2011年第1期44卷 90-92页

作者：彭连云宋强王再宙北京理工大学机械与车辆学院北京100081 河北师范大学职业技术学院石家庄050016

介绍了电动汽车电机驱动系统测试平台,基于传声器阵列及分析系统对混合动力电动客车电机系统在额定转速不同转矩的工况进行了噪声测试,试验结果表明在额定转速不同转矩时随着转矩增加其噪声幅度,在低频时相对减少,在中频时相对增加,而... 详细信息

介绍了电动汽车电机驱动系统测试平台,基于传声器阵列及分析系统对混合动力电动客车电机系统在额定转速不同转矩的工况进行了噪声测试,试验结果表明在额定转速不同转矩时随着转矩增加其噪声幅度,在低频时相对减少,在中频时相对增加,而在高频时则相对不变。

关键词：混合动力电动客车电机声阵列噪声

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基于声阵列的语音增强系统的理论研究

基于声阵列的语音增强系统的理论研究

作者：李玲大连理工大学

学位级别：硕士

随着语音技术的迅猛发展及电讯技术的逐步成熟,人们对语音质量有着更高的要求。因此很有必要对如何提高语音质量作深入的探讨。提高语音质量也就是对语音信号进行增强处理。语音增强的方法很多,依据传声器的个数可以分为单传声器语音增... 详细信息

随着语音技术的迅猛发展及电讯技术的逐步成熟,人们对语音质量有着更高的要求。因此很有必要对如何提高语音质量作深入的探讨。提高语音质量也就是对语音信号进行增强处理。语音增强的方法很多,依据传声器的个数可以分为单传声器语音增强方法和多传声器(声阵列)语音增强方法。本文中主要讨论基于声阵列的语音增强方法。声阵列是指由若干个传声器或扬声器按照一定的几何结构排列而成的阵列系统,基于声阵列的语音增强方法主要是依赖于波束形成技术。波束形成器通常是与阵列相连,提供多种形式的空间滤波。本文主要详细讨论几种较为典型的算法:延迟求和波束形成技术,恒定指向性波束形成技术,自适应波束形成技术中的总旁瓣消除技术,以及后置滤波技术。并且对以上几种波束形成技术进行计算机模拟,对其在不同的噪声场中对信号的处理效果加以分析。得出以下结论: 延迟求和波束形成技术对于不相干的噪声具有较强的消噪能力,并且延迟求和波束形成技术能够提高语音信号的信噪比,通过理论计算,经过延迟求和波束形成技术处理后,得到的阵列信噪比为经过单个传声器处理后所得到的信号的信噪比的N倍,N为声阵列中元素的个数。在宽带信号环境下,恒定指向性波束形成是一种非常有用的技术。但是阵列的尺寸与最低的操作频率有关,因此,对于低频信号不适合用恒定指向性波束形成技术。总旁瓣消除波束形成技术不适用于消除不相干的噪声信号,对于相干噪声具有较强的消噪能力。相反,带有后置维纳滤波的波束形成技术能够完全消除不相干的噪声。在不相干噪声场中能够达到较好的语音增强效果。

关键词：声阵列语音增强波束形成技术

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胶轮路轨车辆车外噪声预测研究

噪声与振动控制 2023年第1期43卷 148-153页

作者：陈子昊葛剑敏刘姝张乾同济大学物理科学与工程学院上海200092 中华人民共和国生态环境部环境工程评估中心北京100012

在城市中胶轮路轨车辆使用充气轮胎在混凝土轨道上行驶,具有噪声污染低的优点。橡胶轮车辆车外噪声的主要来源为轮胎与路面噪声、轮胎激励车体振动辐射噪声和设备噪声。参考ISO 20908转鼓法轮胎噪声测试标准,使用声阵列在实验室中对轨... 详细信息

在城市中胶轮路轨车辆使用充气轮胎在混凝土轨道上行驶,具有噪声污染低的优点。橡胶轮车辆车外噪声的主要来源为轮胎与路面噪声、轮胎激励车体振动辐射噪声和设备噪声。参考ISO 20908转鼓法轮胎噪声测试标准,使用声阵列在实验室中对轨道车辆单条轮胎噪声进行测试,并通过公式将其转化至7.5 m处多轮胎的通过噪声。通过仿真计算得到7.5 m处车辆的振动辐射噪声。建立胶轮路轨车辆噪声源计算模型,通过叠加计算得到7.5 m处完整编组车辆的通过噪声源强值。通过线路不同位置处车外噪声实验,得到胶轮车辆辐射噪声几何发散衰减拟合曲线和公式。根据胶轮路轨车辆车外噪声预测模式,预测出不同噪声敏感点位置的声压级,并进行试验验证和误差分析,误差小于2 dB。

关键词：声学胶轮路轨车辆轮胎噪声声阵列车外噪声

基于声阵列与小波变换的柴油机噪声特征提取方法研究

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基于声阵列与小波变换的柴油机噪声特征提取方法研究

作者：冯明芳哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

由于声信号测量具有非接触测量和对早期故障敏感的特点,在机械诊断领域受到了广泛的关注,同时时频分析—小波变换能分析非平稳信号的特征,故本文基于声阵列与小波变换开展了柴油机配气机构噪声的特征提取分析:通过阵列布置研究得到了适... 详细信息

由于声信号测量具有非接触测量和对早期故障敏感的特点,在机械诊断领域受到了广泛的关注,同时时频分析—小波变换能分析非平稳信号的特征,故本文基于声阵列与小波变换开展了柴油机配气机构噪声的特征提取分析:通过阵列布置研究得到了适宜的声阵列间距、数目以及测量距离等数据,之后用声阵列传感器进行了数据的采集。然后将得到的阵列数据使用固定波束形成算法进行阵列信号的初步处理,用来提升声学信号信噪比低这一缺陷,并用信号增强指标来评判增强后声信号的质量提升效果。实验结果表明该方法提升了信号的信噪比。然后详细介绍了时频分析小波变换的基础理论知识,分析了其在信号分解中的优势。并针对小波基函数选取方法的主观性,提出了一种基于主成分分析的小波基函数选取方法,与传统小波基选取方法结合,得到了一个进行小波基函数选取的分析软件。最后针对信号非平稳性的特点,将小波变换引入到信号的特征提取中。研究了一种将主成分分析应用到连续小波变换中的特征提取方法,即把高维的矩阵信息降维到包含大量信号信息的主成分分量中,得到了表征柴油机信号的特征参数值,并利用主成分分量再次对信号频率成分进行分析,得到了柴油机在气门间隙变化后信号的特征频率段的变化。之后利用常用的小波包频带能量法以及之前的频谱分析,确定了适合小波包分解的层次并且得到了不同状态下信号频带能量的差异。最后通过实验分析结果得知,声阵列信号与小波变换相结合的特征提取方法在机械诊断中是行之有效的。

关键词：柴油机声阵列声信号增强小波变换特征提取

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基于声阵列的无人机侦测定位方法研究

基于声阵列的无人机侦测定位方法研究

作者：韩逸豪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来,无人机市场蓬勃发展,越来越多的无人机广泛应用于国防、测绘、警用、航拍、遥感、环保、电力、农业等诸多领域。然而,目前缺乏对无人机的有效管制,无人机很容易成为非法活动的载体,被用来从事侦测、走私、运毒、恐怖袭击、泄密... 详细信息

近年来,无人机市场蓬勃发展,越来越多的无人机广泛应用于国防、测绘、警用、航拍、遥感、环保、电力、农业等诸多领域。然而,目前缺乏对无人机的有效管制,无人机很容易成为非法活动的载体,被用来从事侦测、走私、运毒、恐怖袭击、泄密等活动,已经严重威胁到个人隐私安全与国家社会安全,并且多数无人机属于典型的“低慢小”目标,可观测性较低。被动式的声信号侦测方法成本低,设备体积小巧,具有较好的隐蔽性,因此,本文针对旋翼型无人机,设计了一种基于声阵列的侦测定位方法。首先详细分析了无人机音频信号的组成成分及产生原理,在此基础上根据其产生原理实现了无人机音频的仿真合成,从而克服了无人机音频数据采集上的困难。接着研究了对于无人机目标的检测识别,提出一种基于MUSIC空间谱的无人机目标检测方法,在很大程度上实现了对不相关噪声干扰的抑制。然后指出无人机音频信号的特点,通过实验说明了传统DOA估计法在无人机音频信号应用上的问题,介绍了宽带信号MUSIC测向方法,并针对无人机音频特点,对宽带信号MUSIC方法进行了调整,通过频谱峰值检测来划分子频带,对不同频带的估计结果进行聚类,直接得到最终估计结果,并综合多结点数据实现对单个及多个无人机声源目标的定位,从而在一定程度上克服了大多传统DOA估计法需要预知信源数目的缺点。仿真实验结果表明,该方法对单个无人机声源目标的DOA估计及定位性能较好。

关键词：无人机声阵列目标检测 DOA估计

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基于声阵列的无人机检测及定位系统

基于声阵列的无人机检测及定位系统

作者：常先宇浙江大学

学位级别：硕士

随着无人机市场的快速发展,无人机在带来便利的同时,也带来了安全和隐私方面的威胁。近年来,无人机“黑飞”、“滥飞”的事件频发,严重危害了个人隐私、公共场所、航空以及国家安全。因此,无人机监管的需求不断增长,无人机监管技术受到... 详细信息

随着无人机市场的快速发展,无人机在带来便利的同时,也带来了安全和隐私方面的威胁。近年来,无人机“黑飞”、“滥飞”的事件频发,严重危害了个人隐私、公共场所、航空以及国家安全。因此,无人机监管的需求不断增长,无人机监管技术受到了国内外社会各界的重视。音频作为一种有效的探测方法,能够实现对入侵无人机的检测、定位,因此受到了学术界和工业界的广泛研究。本文详细分析了无人机音频信号特征,研究了无人机检测和定位算法,并基于声阵列搭建了无人机监测系统。本文的主要工作如下:(1)采用压缩声谱图构建了无人机音频特征样本,利用残差神经网络进行分类、检测,并设计了多传感器融合检测算法改善性能。首先利用时频分析研究了无人机音频信号特征,然后设计了一种基于压缩声谱图的特征提取算法,该算法通过降低频率分辨率和截取有效频段两种方式解决原始声谱图维数大、特征稀疏的缺点。最后根据贝叶斯最优决策和逻辑斯蒂回归模型对分类结果进行融合,得到无人机检测概率。(2)提出了基于无人机音频信号谐波分布特征的波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计算法。该算法利用无人机音频信号谐波频率分布关系,估计出各次谐波中心频率,然后利用高分辨率窄带DOA估计算法得到各次谐波的方向,最后根据谐波能量分布特征,加权得到DOA估计结果。该算法充分利用了信号谐波分布特征,提升了DOA估计的性能。(3)改进了基于到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)的声源定位算法。该算法充分利用冗余TDOA信息,并针对牛顿迭代解初值估计问题,构造了多组维数较小的线性方程组,避免了原始模型中非线性和稀疏的问题;然后利用聚类算法剔除线性方程求解过程中的异常点,并将初值估计值代入迭代解得到定位结果。(4)在多径效应和低信噪比的情况下,利用高斯先验概率密度分布函数(Gaussian Priori Probability Density Function,GPDF)改进了时延估计。声音传播具有多径效应,影响广义互相关函数的谱峰搜索结果;同时,当声源信号信噪比较低时,谱峰会被噪声淹没。该算法通过利用上一时刻的TDOA信息构造一个GPDF,对广义互相关函数滤波得到新的互功率谱密度函数,改善了TDOA的估计精度。

关键词：无人机声阵列音频特征检测定位