论声源水下结构辐射噪声源快速诊断识别

论文导读：
摘要：辐射噪声一直是衡量舰船战斗力及存活能力的主要性能之一，是各种声学武器探测的主要目标及破坏其声隐身性能的最主要因素，会直接影响本艇声呐的工作性能，由此降低这类水下航行器的辐射噪声具有重要作用。为了有针对性的开展噪声制约，同时为水下航行器声学设计中的噪声指标提供实际依据，开展噪声源识别定位技术探讨，估计水下航行器各噪声源对噪声贡献的大小，以及噪声源的空间分布，然后针对贡献大的源采取降噪措施，可为研制高隐蔽性能的水下航行器提供坚实的技术支撑。由此，探讨这类水下结构辐射噪声的快速诊断及识别技术对于其减振降噪、降低辐射噪声，提升自身隐身性能具有十分重要的作用。但是探讨这类水下结构辐射噪声有着一定的困难，其中包括如何高效获取测量数据，并探讨相应的数据处理算法；如何采取少量水听器完成测量，缩减测量成本；如何综合利用声场中的声压量、振速量，获得更有作用的工程运用等不足。针对水下结构辐射噪声定位识别中有着的这些不足，本论文做了如下探讨：首先简要介绍了水下结构辐射噪声源定位识别的探讨背景，概述了水下结构振动辐射噪声的基本特性，回顾总结了噪声源识别与近场声全息技术的进展概况，并对其中的近场声全息技术进行重点论述。针对运用近场声全息技术对水下结构辐射噪声源的识别定位这一目标，详细讨论了现有各种噪声源识别策略的优缺点，在此基础上提出需要解决的不足，确立了本论文的探讨基础。然后，探讨Helmholtz方程最小二乘法（HELS）的基本论述，得到振动体辐射声场的近似解，在此基础上推导基于振速测量的HELS策略，并联合基于振速测量的HELS算法和HELS基本算法进行数据处理，针对有着离散非适定性的不足，提出利用正则化策略减小误差影响。通过数值仿真验证，得出该算法在一定条件下可以对声源比较精确的识别，同时声压-振速联合处理算法可以分离相干声源，为了获得一定的声场重建精度，要求测量面与重建面之比至少为1.2，且当声场中有着多个声源时要求两两声源间至少有着3个采样点；在测量信号包含噪声时，必须采取正则化策略才能而得出正确解，比较发现信噪比越低正则化效果越显著；利用声压-振速联合处理策略完全可以以相干声场中较准确的分离出单个声源的各个声场量，尤其对于声场贡献大的声源具有较高的重建精度，拓展了HELS策略的运用范围。探讨HELS算法在全息测量和重建历程中各参数的选取不足，其中包括适配点位置、基函数个数、采样间隔、测量面位置及大小，通过数值仿真探讨了最优化参数的有着性，结合HELS算法的物理机理和数学模型，浅析了各个最优参数的合理性，快速获取最优参数，以而为HELS算法在工程中利用小测量面快速有效的运用提供依据。探讨基于移动框架技术的运动声全息策略，对有着多普勒频移的测量数据进行处理，获得无相对运动时声场的空间分布，并提出其与HELS算法相结合的处理任意形状的运动结构体噪声源识别策略；针对水下测量中有着坐标误差的不足，提出利用MUSIC近场聚焦波束形成对声源的轨迹进行修正，通过一系列的数值仿真探讨，得到如下结论：该算法只适用于马赫数小于0.1的情况；当声场为有着多个声源的复杂场时，该组合算法只适用于重建声源频率小于等于2.5kHz的辐射场；仅要求测量面为声源面的1.3倍，为其工程运用提供了方便；利用修正后的坐标数据进行声场重建对幅值重建精度和相位重建精度都有不同程度的改善，有效的解决了测量耗时长的不足。探讨基于HELS算法局部近场声全息策略的论述与运用，首先以数学的角度证明了利用一系列球面波函数的加权和近似声场的完备性，为HELS算法在外推声场中的运用提供了坚实的论述基础；其次详细的给出了该算法的外推历程和声场重建步骤；最后对运用该组合算法时的参数选择和重建声场的准确性进行探讨，仿真浅析测量面大小和声场外推区域选取的不足，并与常规声场重建策略进行比较。通过浅析得出有着最小测量面既可以保证一定的声场重建精度又节约工程成本；外推数据的点数不超过实际测量数据的点数。在小测量孔径条件下，基于HELS算法的Patch NAH的声场重建性能远优于常规NAH，有较高的工程运用价值。最后，开展水下噪声源近场定位识别策略试验探讨，探讨基于本论文策略的噪声源定位识别的可行性和准确性。介绍消声水池现有的硬件平台，设计完成全套水听器阵列与采集系统，实验策略和实施历程。在此基础上，在消声水池内以球形论文导读：
声源为探讨对象，进行噪声源定位识别的实验探讨，完成实验室内实验数据采集；在松花湖内以圆柱形和鱼唇形发射换能器为探讨对象进行试验探讨，完成外场实验的数据采集；最后对实验结果浅析表明：本论文策略是可行的和准确的，为其在工程运用打下基础。关键词：近场声全息论文HELS算法论文质点振速论文正则化论文移动框架技术论文声源识别论文近场聚焦波束形成论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要5-7
ABSTRACT7-13
第1章 绪论13-24

1.1 探讨背景13-14

1.2 水下结构振动辐射噪声基本特性14-15

1.3 噪声源识别策略15-16

1.4 近场声全息的进展概况16-21

1.4.1 基于空间声场变换（ST）的 NAH16-18

1.4.2 基于边界元的（BEM）的 NAH18-19

1.4.3 基于 Helmholtz 方程最小二乘法（HELS）的 NAH19-21

1.4.4 近场声全息技术测量策略21

1.5 现存不足21-22

1.6 论文主要探讨内容22-24

第2章 基于 HELS 近场声全息算法探讨24-45

2.1 引言24

2.2 HELMHOLTZ 方程最小二乘算法基本论述24-27

2.3 基于振速测量的 HELS 算法27-29

2.4 基于声压-振速联合处理的声场重建29-30

2.5 重建不足中的不适定性及正则化算法30-35

2.5.1 不适定性不足的定义31

2.5.2 奇异值分解31-33

2.5.3 正则化策略33-34

2.5.4 正则化参数的选取34-35

2.6 数值仿真35-44

2.6.1 基于振速测量的算法验证35-40

2.6.2 基于声压-振速联合处理的算法验证40-43

2.6.3 测量误差及正则化策略43-44

2.7 本章小结44-45

第3章 基于 HELS 近场声全息算法参数选取及误差浅析探讨45-62

3.1 引言45

3.2 适配点位置及基函数个数45-51

3.

2.1 适配点位置选取45-48

3.

2.2 基函数个数选取48-51

3.3 空间采样间隔及声源频率51-54

3.1 空间采样间隔选取52-53

3.2 声源频率的影响53-54

3.4 测量平面位置与大小54-61

3.4.1 测量平面与大型结构声源距离选取54-60

3.4.2 测量平面大小选取60-61

3.5 本章小结61-62

第4章 基于连续扫描方式的 HELS 算法探讨62-79

4.1 引言62

4.2 多普勒效应的误差影响62-63

4.3 移动框架技术基本论述63-65

4.4 声源运动速度修正算法65-68

4.1 近场测量模型描述65-67

4.2 MUSIC 近场聚焦波束形成67-68

4.5 数值仿真68-78

4.5.1 组合算法仿真浅析68-76

4.5.2 速度修正仿真浅析76-78

4.6 本章小结78-79

第5章 基于 HELS 算法局部近场声全息79-94

5.1 引言79

5.2 HELS 算法的完备性证明79-82

5.3 基于 HELS 算法的 PATCH NAH 原理82-85

5.

3.1 HELS 算法的数据外推历程82-83

5.

3.2 平面近场声全息基本论述83-85

5.4 影响因素及误差浅析85-92
5.

4.1 HELS 算法的数据外推浅析86-90

5.

4.2 Patch NAH 的声场重建浅析90-92

5.5 本章小结92-94
第6章 水下噪声源的定位识别试验探讨94-113

6.1 引言94

6.2 消声水池噪声源定位识别试验94-106

6.

2.1 试验系统及参数选取94-98

6.

2.2 试验数据预处理98-100

6.

2.3 试验数据结果浅析100-106

6.3 湖试噪声源定位识别试验106-111
6.

3.1 试验概况106-107

6.

3.2 基于振速测量的近场全息重建107-111

6.4 本章小结111-113
结论113-117
参考文献117-125
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果125-126
致谢126