基于双层统计最优近场声全息的声场分离技术

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压缩机噪声的跟踪采样近场声全息实验研究

（１）
复声压；ｒ）示等效源ｑ（ｎ表
源强，效源可以设置在声等
近场声全息技术主要针对稳态声场进行分析，在频域一和时域一。都可以计算。但是时域ＮＨ的计Ａ
源内部的任意位置；，和ｒｎ
摘要：降低噪声水平是提高产品质量的一个重要指标，识别噪声和振动源有助于采取针对性措施改进设计，从
而达到减振降噪的目的。近场声全息技术的三维可视化功能可以有效地重建声振场，识别噪声源的主要位置。针对工业
中广泛使用的旋转机械，出用跟踪采样技术结合近场声全息方法进行声场分析，以获取不同旋转区间的声场信息。提可
示声源的体积、界面以及边
近场声全息方法（ＡＮａ－ｅｄＡｏｓｃＨｌ — ＮＨ：ｅｒｆｌ照常规的平稳信号处理，损失旋会
转周期内的声场变化。若采用时域ＮＨ，Ａ无法体现辐射声场在一个旋转周期内各个区间的统计特性。为了获得更加丰富的信息，文提出一种简便的本方法对这一类的声场进行分析，采用分段重建的形即式分析一个周期内不同工作阶段的声场。根据旋转机
械结构的特殊性，只需要采集到旋转机械的旋转相位
角信息，可以对不同区间的声场进行分析。采用本就
方法简单有效，既可以分析不同工作阶段的声场，又无

双层车辆段上盖建筑振动及结构噪声特性分析

第 43 卷第 6 期2023 年 12 月振动、测试与诊断Vol. 43 No. 6Dec.2023 Journal of Vibration，Measurement & Diagnosis双层车辆段上盖建筑振动及结构噪声特性分析∗农兴中1，罗信伟1，冯青松2，陈艳明2，余超2，刘庆杰2（1.广州地铁设计研究院股份有限公司广州，510010）（2.华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心南昌，330013）摘要为研究双层车辆段地铁运行引发的垂向振动沿上盖建筑物的传播规律及二次结构噪声问题，介绍了横岗双层车辆段咽喉区断面及上盖建筑的现场测试。

采用傅里叶变换、传递损失以及1/3倍频谱等方法研究了振源特性，在此基础上，通过构建线性拟合函数和互功率谱密度函数，分析了上盖结构振动与室内二次结构噪声的关系。

分析结果表明：由于高频振动经过土体衰减迅速，在80 Hz以上频段，车辆段内1层承重柱振动加速度级小于2层承重柱；振动沿建筑物传至顶层时，入射波与反射波的叠加作用使得顶层振动能量放大；建筑物二次结构噪声声压主频在100 Hz以下，峰值出现在40 Hz附近，且预测建筑物中容易激发的噪声频段在40~60 Hz；楼板振动辐射噪声对室内二次结构噪声贡献主要在40 Hz附近。

综上，建议着重关注振动沿上盖建筑传递在40 Hz处的响应情况。

关键词双层车辆段；咽喉区；传递规律；二次结构噪声；相关性分析中图分类号TH113；U231引言我国正大力推动轨道交通发展［1］，地铁作为现代城市的重要交通工具之一，具有客流量大、安全、准时、方便及舒适等优点。

目前，国内外仍是以地面单层车辆段为主。

双层车辆段相比地面单层车辆段，进一步提高了土地的利用率，相同的面积可以停放更多列车，在土地紧张且列车众多的大城市更加适用。

虽然双层式车辆段应用前景广阔，但地铁在其中运行时对环境振动产生的影响同样不容忽视［2⁃4］，其中既包括振动超标，也存在振动引发的二次结构噪声超标问题。

基于正交球面波插值的近场声全息分辨率增强方法

由于该技术利用了包含丰富声源细节信息的倏逝波
成份，具有很高的声源识别与定位精度，因此在机械故
障诊断、机械设备噪声治理工程中有着广泛的应用前景。现ｆ械设备结构日多样化、精细化，其辐射的趋
声场也越来越复杂，声场所包含的细节信息也越来越多，要在这种复杂的声场条件下准确地获得初械结构中噪声
真；Ｍａｉ提出通过限速传感器测量表面振速进而ＣＨｒｓｒ
近场声全息技术（币ｌＡｏｓｃｏｇｐｙＮｅｃｕｔｌｒｈ，简ｄｉＨｏａ称ＮＨ是２世纪８年代发展起来的一种具有强大的Ａ）００噪声源｝别、定位及声场可视化功能的声学前沿技术只
理，这就意味着需要提高空１司采样频率，亦即需要减小
测量间隔、± 力？量点数。然而，？Ｊ量间隔、± 口曾口贝０砌测勖
是通过全息面声压插值来提高ＮＨ图像的分辨率，但Ａ是该方法不需要声压梯度信息，因此更容易实现；同时，由于插值过程利用了全部测点的信息，并且插值所得声压满足球坐标Ｈｌｈｌｅｏｚ方程，因而具有较高的插值精ｍｔ
空间分辨率是很有实际意义的。国内外—些学者对此进行了很有意义的研究：ＲＢｉ出通过迭代ｗｎｅ滤Ｍａ提ｉｒｎ波可以改善全息重建结果的分辨率，并给出了数值仿
基金顷目：国家自然科学基氩ｌ５４ｏ，ｏ７０６及教育ｇｆ土，０Ｏ０６５６５５）『￣５尊
。
计算声压梯度，并以此为插值条件进行全息面声压插值可以提高ＮＨ图像的分辨率，Ａ并进行了实验验证。在已有成果的基础上，本文提出—种基于正交球面波插值的近场声全息分辨率增强方法。该方法首先通过

基于LabVIEW的近场声全息噪声源识别系统

ＬＱｎ１ｈａ－ｉ１ｉｇ，３Ｃｕｎｘｎ１ｇ，ＸＵＬａｇｉｎ
（ｓｔｔｏｕｄｎｉｒｔｎＲｓａｃ，ｌｆｉｎｖｒｔｆｅｈｏｏｙＨｅｅ２００，ｈｎ）ＩｔｕｅｆｏｎｄｂａｏｅｅｒｈｂｅｅＵｉｅｓｙｏＴｃｎｌｇ，ｆｉ３０９ＣｉａｎｉＳａＶｉｉ
ｓｔｍ，ｔａｑｉｉｉｎｙｓｅｈｅｃｕｓｔｏｍｅｈｄｆｒａｓａｓｏｃｎｔｏｏａｒｙｎｐｈｔａｂｅｓｄｕｅｗｈｎａｉｇｌｒｅｎｍｂｒｆｅｈｖｎａａｇｒｕｅｏ
ＬｂＩＷ可视化控件可以方便地实现重建和预测声场数据的显示。首先对该系统的原理及实现过程进行介绍，ａＶＥ随后
通过实验检验该系统的有效性。
关键词：声学；声全息；ａＶＩＷ；噪声源识别；ＬｂＥ阵列扫描
中图分类号：Ｂ２５Ｔ５＋文献标识码：ＡＤ编码：０９９．ｓ．０ —３５００６３ＯＩ１．６／ｉｎ１６１５．１．．４３ｊｓ０２００
Ａｂｔｃ：Ｓｎｅｍｏｔｏｔｅｎｉｅｓｕｃｉｅｔｃｔｎｓｓｅａｅｃｓｌ，ａｎａ・ｅｄｓａｔｒｉｃｓｆｈｏｓｏｒｅｄｎｉａｉｙｔｍｓｒｏｔｉｆｏｙｅｒｆｌｉａｏｓｉａ－ｏｏｒｐｙｎｉｅｓｕｃ－ｅｔｃｔｎｓｓｅｂｓｄｏｂＥｓｄｖｌｐｄｉｈｓｐｐｒｃｕｔｌｌｇａｈｏｓ－ｏｒｅｉｎｉａｉｙｔｍａｅｎＬａＶＩＷｉｅｅｏｅｎｔｉａｅ．ｃｈ・・ｄｉｆｏＴｉｓｓｍｓａｏｃｓａｄｍｏｅｐａｔａｏａｅｔｅｏｈｒｓｓｅ．ｓｄｏｈｒｐｓｄｈｓｙｔｅｉｔｌｗ— ｏｔｎｒｒｃｉｌｃｍｐｒｄｗｉｔｔｅｙｔｍｓＢａｅｎｔｅｐｏｏｅｃｈｈ

【国家自然科学基金】_声场测量_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730

推荐指数 5 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
2008年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47
科研热词空化微光测量系统声致发光高频数值计算超声清洗槽误差影响因素误差修正航空、航天推进系统脉冲响应网格统计最优近场声全息系统误差硅微矢量水声传感器矩形封闭长空间温度海底沉积物测量点分布波叠加法正则化方法正则化方向性脉冲响应方向分辨能力数据库匹配探针传声器影响射线跟踪室内声学头相关脉冲响应声阻抗测量声辐射模态声衰减测量声衰减声衬声源识别声场重构声场分布声全息声场重构同振型双耳听音环境双传声器法南海浅海低频测试传递函数个人化 morozov偏差原则 mems engl误差极小化原则
波导不变性波场分离水中噪声源识别气液两相流正交球面波椭球反射罩校准柱面bahim 有限差分法方位特征斜入射数据扩展扫描电子声显微镜技术局部损失实验验证实验研究完全匹配层子结构快速多极子边界元法多区域声场外推复灵敏度复声压相位声聚焦声源定位声振场声场重建声场测量声场模拟声场幅值声场变化声场分离声场传播声压测量声全息垂直入射地声反演噪声源识别噪声源定位噪声测量含气率检测反射波双面十字交叉阵列匹配场前向散射刚性界面分辨率分离方法分离技术分层成像共振声谱傅里叶变换法传递损失传声器

噪声控制技术的发展与应用现状

噪声控制技术的发展与应用现状随着噪声污染的口趋严重，噪声控制技术也得到迅速发展。

噪声控制技术是声学理论的应用，从初的仅靠试验改进发展到当前运用各种技术进行噪声预测、噪声控制，研究者在噪声控制方面进行了大量的艰苦而有成效的工作。

内燃机噪声是动力设备噪声的主要来源，研究者在内燃机噪声机理研究、噪声源识别技术、噪声预测、噪声控制等方面进行了大量理论及试验研究，取得了的成果，积累了许多重要的经验，并推动内燃机噪声控制技术的不断发展内燃机噪声机理研究:内燃机噪声按激励源分为机械噪声、燃烧噪声和空气动力噪声。

在内燃机的空气动力噪声得到有效控制和解决内燃机动平衡的情况下，活塞撞击噪声、配气机构噪声、和附件的振动噪声是机械噪声主要的噪声源。

一般认为，燃烧噪声来源于气缸内气体压力的变化，包含由气缸内压力剧变引起的动力载荷和由冲击波引起气体的高频振动。

内燃机空气动力噪声是由气体的非稳定流动以及气体与物体的相互作用而产生的，主要表现在进气噪声、排气噪声和风扇噪声。

进气噪声是由进气门的周期性开、闭而产生的进气管压力起伏变化所形成的。

主要表现在基频及谐次进气噪声和涡流噪声。

排气噪声主要成分有:基频排气噪声、涡流噪声、管道内气柱共振噪声、气缸亥姆霍兹共振噪声等。

风扇噪声由叶片周期性切割空气产生的旋转螺声和叶片周围气体产生涡流形成的涡流噪声组成。

对这些噪声源的形成机理、影响因素、变化规律等开展的研究，取得了成果，为有针对性的从源头控制这些噪声奠定了基础。

噪声源识别及分离技术的发展:噪声源识别及分离技术是进行噪声控制及预测的基础。

噪声识别技术主要通过试验的方法实现;除了传统的铅屏蔽法、近场测量法、声强法等方法之外，表面振动法、声全息法等新的方法不断涌现并已能成熟应用。

目前，声强测量作为声学领域中一种重要的测量技术，在内燃机噪声识别和控制中得到广泛的应用。

而声全息法可以更地反映物体的特性，且适用面广，分辨率高，可操作性强，因此，是未来噪声源识别的重要发展方向。

基于声全息声强法的噪声检测研究

【】ｌａ．ｏｎｕｃｅｏｓｕｔｎＵｉａＭｃｐｏｅ１ＷｉｉＥＧＳｕｄＳｒｅｃｎｔｃｏｓｇｉｒｈｎｌｍｓｏＲｒｉｎｏ
采集４次为结束。分别在３个速度下（０ｎｎ５１０／、ｒａ５Ｏｍｎ７０ｎｎ采集噪声数据。Ｏ／ｉ、０／）４ｒ２ｒａ
…
４０
ｂ【Ｊｓ
＝行二＿
图６加入单位反馈后控制器抗干扰情况
但开环控制没有自动修正偏差的能力，抗扰动性较差，一般只应用于对精度要求不高的场合，由运４结束语动系统的开环传递函数Ｇ）表达式，可以得到磁悬浮从示波器的输出情况可以看出，在受到干扰情小球系统的开环极点况下，小球仍会偏离平衡位置，但是这个变化是有限Ｓ＝±、。２／
其中矩阵中的常数为（ｙ，）勘，ｏ０Ｚ取其值为。控制信
【］ｒｙｋｕａ￣ａａｕｋＡｂＡｖｎｅｅｈｏｇｎ３ＨｉｕｉＫｗｈ，Ｙｓｓｉ－ｏｄａｃｄＴｃｎｌｙｏｏ
Ｎｉｄｉｒｔｎｎｔｃｃｅ田．Ａ，９６０ｓａｂａｉｏｙｌｅｎＶｏｉＭｏｒｓｓＥ１９．
＝ｌ
（）１
其中ｃ独立于声场，但是和其与声源的距离有关，以上关系包括了所有的声场，对于角频函数也
收稿日期：０１ｌ — ４２１－１０基金项目：庆市科委资助项目（ＳＣ２０Ｂ２２重ＣＴ０９Ｂ２）作者简介：长勇（９２），邓１８一男山东德州人，讲师，工学硕士。主要研究汽车检测方向。２６

【浙江省自然科学基金】_声场_期刊发文热词逐年推荐_20140812

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年序号 1 2 3 4 5 6 7 8
科研热词自由声场特性自动测量球波函数叠加消声室小型阵列探头声波分离声压级声压测量
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
科研热词平面阵列聚焦波束形成聚合速度统计能量分析法球面波球面声波灵敏度波束形成有限元法有限元与统计能量混合方法曲面构件尾流效应多孔橡胶板多元高斯声束声源深度声波团聚声传递损失变厚度三维空间中声源的识别定位三维声源的识别和定位 pm2.5
2012年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
科研热词风能热声时均流辐射器超声检测超声振动系统语言清晰度语言传输指数计权方法耦合振动纵向振动等效电路法空气噪声环形汉语普通话模式转换曲面工件探头位姿室内声场大涡模拟多元高斯声束叠加声束追踪声振荡声场圆环噪声控制变幅杆变厚度发动机压电换能器厂房 cfd
2009年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
科研热词频率方程超声空化超声振动负载特性等效电路空化气泡直线超声电机最佳初始半径微气泡动力学径向振动弯曲振动复合管换能器压电陶瓷共振模态

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ｍｅｎｔｓｒｅａｃｏｎｄｕｃｔｅｄｕｓｉｎｇｓｅｌｆ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ２×５×５ｄｏｕｂｌｅｌａｙｅｒｓｑｕａｒｅａｒａｙ．ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇｉｔｓｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ．
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｐｅｃｉａｌＰｕｒｐｏｓｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＲｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｉｎｉｓｔｙｒｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，
ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１４，Ｃｈｉｎａ）
ＳｏｕｎｄＦｉｅｌｄＳｅｐａｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅＵｓｉｎｇｔｈｅＰｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＤｏｕｂｌｅＬａｙｅｒＳｔａｔｉｓｔｉｃａｌｌｙＯｐｔｉｍａｌＮｅａｒ－ｉｆｅｌｄＨｏｌｏｇｒａｐｈｙ

ｆｒｅｅ — ｉｆｅｌｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎｍａｎｙｐｒａｃｔｉｃｌａｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈａｓｉｎＣｒａｃａｂｉｎ，ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓｆｒｏｍｌｌａｄｉｒｅｃｔｉｏｎｍａｙａｐｐｅａｒ．Ｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｌｙｏｐｔｉｍａｌｎｅａｒ — ｉｆｅｌｄｈｏｌｏｇｒａｐｈｙｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｄｏｕｂｌｅｌａｙｅｒａｒｒａｙｔｏｒｅａｌｉｚｅｓｏｕｎｄｉｆｅｌｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｎｕ —
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｉｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｖｅｒｓｉｏｎｏｆｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｌｙｏｐｔｉｍａｌｎｅａｒ — ｉｆｅｌｄｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ，ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｒｒａｙｈａｓａｓｉｎｇｌｅｌａｙｅｒａｎｄ
【摘要】传统的统计最优近场声全息应用在单层阵列中，要求声源位于测量面的一侧，即另一侧必须为自由声场。
但在很多实际情况下（如车舱中），可能会存在各个方向的声波反射，很难达到全息面一侧的声场为自由声场。为克
服这个问题，将统计最优近场声全息应用在双层阵列中来实现声场分离，在给出理论推导的基础上通过数值仿真研
电声基础
１至
丽０，匡０＠＠ ⑥ 囿＠ ⑨ 凹ｓ锄＠ｓ
基于双层统计最优近场声全息的声场分离技术・论文・
张承斌，裘信国，龚
（浙江工业大学机械工程学院
健
杭州３１００１４）
特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室，浙江
ｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｅｘｐｅｒｉ —
ｉｓｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄｔｏｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｗｈｅｒｅａｌｌｓｏｕｒｃｅｓａｒｅｃｏｎｉｎｆｅｄｏｎｏｎｅｓｉｄｅｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｌａｎｅ，ｗｈｉｃｈｍｅａｎｓ，ｔｈｅｏｔｈｅｒｓｉｄｅｉｓ
究验证了该方法的可行性，并采用自行研制的２× ５× ５双层方阵进行实验，验证了该方法的有效性。
【关键词】声场分离；声场重建；双层ＳＯＮＡＨ
【中图分类号】ＴＮ５３
【文献标志码】Ａ
ＺＨＡＮＧＣｈｅｎｇｂｉｎ，ＱＩＵＸｉｎｇｕｏ，ＧＯＮＧＪｉａｎ