【摘 要】
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近场声全息（NAH）技术是一种具有声源识别、声源定位和声场可视化功能的声学前沿技术。近年来,NAH技术得到了多元化的发展,这些技术都是在媒质与声源相对静止的条件下进行的,对于媒质相对声源存在运动的情况,这些技术不再适用,因此,流动媒质中NAH技术的研究将是未来发展的趋势。为了扩展NAH技术使用范围,本文在深入研究均匀流动媒质中实时NAH技术的基础上,针对均匀流动媒质中实时NAH技术在重建声场过程中
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近场声全息（NAH）技术是一种具有声源识别、声源定位和声场可视化功能的声学前沿技术。近年来,NAH技术得到了多元化的发展,这些技术都是在媒质与声源相对静止的条件下进行的,对于媒质相对声源存在运动的情况,这些技术不再适用,因此,流动媒质中NAH技术的研究将是未来发展的趋势。为了扩展NAH技术使用范围,本文在深入研究均匀流动媒质中实时NAH技术的基础上,针对均匀流动媒质中实时NAH技术在重建声场过程中二维空间傅里叶变换带来的限制,比如卷绕误差和Gibbs效应。提出了均匀流下基于时域平面波叠加法的非稳态声场重建方法,该方法对二维空间傅里叶变换的双重积分进行直接离散计算,减少了卷绕误差和减弱了Gibbs效应。针对基于时域平面波叠加法在对非稳态声场进行重建的过程中,由于迭代次数过多造成误差累积和求逆过程中解的不稳定问题,提出了均匀流下基于多步时域平面波叠加法的非稳态重建方法,该方法减少了求解的总次数,降低了误差的累积,抑制了解的不稳定性。为了拓展非稳态声场分离NAH技术的研究范围,针对非自由声场的平面声源,提出了均匀流下基于双面声压测量的非稳态声场分离方法,用于均匀流下目标声源单独辐射的非稳态声场分离。具体的研究内容如下:第一章阐述了研究NAH的背景与意义,然后详细地介绍了稳态声源的研究方法从静态媒质到流动媒质的发展过程,非稳态声源的研究方法从静态媒质到流动媒质的发展过程和声场分离技术从静态媒质到流动媒质的发展过程。对研究的方法存在的问题进行了分析,确定了本文的内容。第二章针对非稳态声场重建过程中需要进行二维空间傅里叶变换带来的卷绕误差和Gibbs效应等问题,提出了均匀流下基于时域平面波叠加法的非稳态声场重建方法,为了与后面的方法做对比,把该方法定义为单步方法,实现了均匀媒质流动方向与全息面相平行和垂直两种情况下平面声源的非稳态声场重建。通过数值仿真验证了该方法的有效性,并进一步研究了信噪比、虚源面位置、媒质流动速度等参数对重建结果的影响。第三章针对非稳态声场重建过程中存在的误差累积和解的不稳定问题,提出了均匀流下基于多步时域平面波叠加法的非稳态声场重建方法,稳定地实现了非稳态声场重建。通过数值仿真展示声场重建效果,进一步验证了虚源面、信噪比、计算步数等情况下多步方法相对于单步方法的优势,证明了多步方法具有更大的适用范围。第四章将非自由场条件下的声场分离技术从静态媒质拓展到流动媒质中,提出了均匀流下基于双面声压测量的非稳态声场分离方法,以实现去除干扰声源的影响,分离出目标声源单独辐射的非稳态声场。通过三个点声源进行数值仿真,验证了该分离技术的有效性。第五章总结了本文的研究内容,提出了未来需要解决的问题。
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