基于压缩感知的等效源近场声全息
2021-09-14耿胜远张学勇
安徽建筑大学学报 2021年4期
耿胜远,张学勇
(1.安徽建筑大学 数理学院,安徽 合肥 230601;2.安徽省建筑声环境重点实验室,安徽 合肥 230601)
近场声全息(Near-field Acoustic Holography,NAH)作为一种高效的声源识别、定位和可视化技术,在噪声控制、产品低噪声设计等方面引起国内外学者的广泛关注。目前,在汽车制造、机械故障诊断、潜艇、飞机和家电等行业,NAH 得到成功应用。NAH 通过测量声源近场全息面上的复声压或质点振速,利用空间声场变换算法,重建声源表面或整个三维空间声场。随着研究的深入,各种NAH 变换算法被提出,如空间傅里叶变换法、边界元法、Helmholtz 方程最小二乘法、统计最优法和等效源法(Equivalent Source Method,ESM)等。其中ESM 具有强适应性和数值计算优势,现被普遍应用于任意外形声源定位与识别。
ESM 又称波叠加法,其原理是通过在声源内部一定距离处分布一系列简单源,通过一系列简单源辐射的声场叠加来替代原来的声源声场,ESM能够处理具有复杂几何结构声源声场的重建问题。然而,ESM 由于受到Nyquist 采样定理的限制,为了克服这种测量缺陷,通常需将采样间隔设置足够小,采用较多的传声器进行数据采样,才能实现高分辨率的声场重建,因而基于ESM 的近场声全息技术测量成本较高。压缩感知理论是一项新兴的信号采样理论,该理论由Donnho 和Candes等人提出,其将信号采样和数据压缩同步进行,可使用远少于传统采样定理需要的采样点数,实现原始信号高概率重建。
本文在传统等效源NAH 基础上引入压缩感知理论,应用正交匹配算法,降低釆样成本,并完成声场高精度重建和声源识别。……
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