运动声源声场可视化系统研究与开发

摘要

噪声是现代社会三大污染之一，尤其是机场噪声，对周围环境影响更为严重。机场噪声不仅严重危害人的身心健康，而且破坏养殖及农产的生态环境，诱发社会问题，并且长期处于高分贝值的机场噪声激励下，将引起机场设施疲劳破坏、造成飞行安全隐患导致经济损失。而中国民航业正处在大发展时期，年均增长速度14.1％，由此招致的机场噪声以及对环境的严重污染不问可知。因此开展民航机场噪声规律、噪声监测、噪声评估的研究势在必行。
　　机场的主要噪声源是运动声源产生的噪声，其声场是由典型的运动声源辐射形成，该声场还受到机场总体规划、周边城市的生态布局和建筑材料声学性能的影响，因此明确运动声源声辐射特征和声传播规律是有效监测机场噪声的前提和基础。
　　利用现代测试技术，确切识别主要噪源，剖析其声场特征，是解决运动声源产生噪声问题的关键。目前运动声源产生的噪声测试主要集中在声压法、声强法等传统的测量方法，不能客观地反应机场噪声实际。对于运动声源的声辐射，声数组技术是一种全新的、有效的测试方法，辅以可视化技术，能全面直观地反应运动声源的声特征，为运动声源产生的噪声测试提供了一条新的途径。运动声源声辐射的另一重要特性是多普勒效应，在采集到的声音信号中均伴随有多普勒效应，因此需要对声音信号进行多普勒效应消除的处理步骤。此外，在实际测量过程中，传声器采样只能得到实数信号，无法直接得到复信号以便进行多普勒效应的消除，所以需要构造复信号，以进行后续的全息函数构造、声场重建等工作。
　　为了能够形象地表示运动声源的声场状态及属性，在声学实验室通过搭建小型麦克风数组进行试验，以验证可视化软件的可用性。利用NI数据采集设备获得声音信号，采用远场声全息方法进行数据处理，进行声场重建，反推出噪声源的分布情况，并用色标图将声场信息，包括声压大小、声源位置，在实物图片中显示，以达到运动声场噪声源可视化的目的。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 运动声源辐射理论研究

1．2．2 运动噪声数字数组测试及可视化技术研究

1．2．3 运动声源监测和评估方法研究

1．3 课题的研究目标及内容

第2章 声场可视化基础

2．1 声全息概述

2．2 运动声源模型的建立

2．2．1 运动点源分析

2．2．2 声压辐射公式的推导

2．2．3 声信号多普勒效应的补偿

2．2．4 构造全息函数

2．3 运动声场重建

2．3．1 远场声全息原理

2．3．2 声场的重构过程

2．4 本章小结

第3章 声场可视化系统开发

3．1 可视化系统设计思路

3．2 声场可视化软件开发

3．2．1 麦克风数组设置模块

3．2．2 测量模块

3．2．3 分析模块

3．2．4 人机交互接口设计

3．3 硬件平台的构成

3．4 本章小结

第4章 可视化系统实验

4．1 实验目的

4．2 实验室实验

4．2．1 麦克风阵列及噪声源平台搭建

4．2．2 麦克风阵列及板卡参数配置

4．2．3 信道标定

4．2．4 噪声源测试

4．3 现场测试

4．3．1 测试平台搭建

4．3．2 现场测试结果

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 论文总结

5．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢