水下弹性结构主要噪声源识别近场波束形成方法研究

摘要

近场波束形成方法是有效进行噪声源识别的一种方法。本文首先根据传统的波束形成基本理论推导出一维及二维情况下的近场波束形成理论。详细介绍了时延求和算法、功率谱算法以及去自谱的功率谱算法，对比分析得到去自谱的功率谱算法具有更好的降低噪声和抗干扰能力。 鉴于水听器阵列的布局对系统的输出具有重要的影响，本文对水听器阵列的相关参数以及阵列参数对声源识别的影响进行了讨论分析和数值仿真研究，说明了一个性能良好的阵列应该具有较高的分辨力，较低的旁瓣级和较窄的主瓣宽度。本文还利用Matlab仿真研究了各种阵列针对各种情况下声源的识别效果。数值仿真研究结果表明波束形成理论用于噪声源识别是有效的。 最后通过实验验证了此理论模型的准确性和可行性。研究结果表明波束形成技术用于水下噪声源的识别是可行的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1论文背景

1.2噪声源识别的主要研究方法

1.2.1声全息技术

1.2.2波束形成技术

1.2.3近场声全息技术和波束形成技术的对比

1.3论文主要研究内容

第2章 近场波束形成基本理论

2.1波束形成基本理论的推导

2.1.1远场波束形成基本原理

2.1.2阵列自然指向特性

2.1.3时延求和波束形成算法

2.2一维近场波束形成理论

2.3二维近场波束形成理论

2.4功率谱波束形成算法

2.5本章小结

第3章 水听器阵列特性研究

3.1阵列设计

3.1.1一维阵列

3.1.2二维阵列

3.2阵列模式

3.2.1一维阵列的阵列模式

3.2.2二维阵列的阵列模式

3.3最大旁瓣级

3.4阵列的有效带宽

3.4.1一维阵列的有效带宽

3.4.2二维阵列的有效带宽

3.5阵列的分辨力

3.6一种评价阵列采样效率的方法

3.7本章小结

第4章 近场波束形成理论的数值仿真研究

4.1一维阵列的数值仿真研究

4.1.1阵列自身参数对声源识别的影响

4.1.2测量距离对声源识别的影响

4.1.3分析频率对声源识别的影响

4.2二维阵列的数值仿真研究

4.2.1空间点声源的识别仿真研究

4.2.2平板上声源的识别仿真研究

4.2.3圆柱壳上声源的识别仿真研究

4.3本章小结

第5章 波束形成识别噪声源的实验研究

5.1实验测量系统

5.1.1发射系统

5.1.2接收系统

5.2实验过程

5.3实验数据处理及结果分析

5.3.1数据预处理

5.3.2实验数据处理分析

5.3.3实验误差分析

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢