[发明专利]一种针对提高低频声源分辨率的修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对提高相阵列试验低频声源分辨率的高效率修正方法。

背景技术

对于相阵列试验，经典的波束形成算法是最基本的气动噪声声源辨识研究方法，也是比较有效的方法。但经典的波束形成算法的分析频率很有限，尤其对于较低频率的声源分辨率很低。这主要是由于经典算法的分辨率受相阵列阵元分布特点的限制，因此有些时候需要采取一些方法提高低频噪声信号的分辨率，例如在噪声试验的时候，可以根据试验分析频率的不同设计不同孔径大小的阵列。有时候为了保证传感器的有效利用率，还需要反复拆装传感器，这大大浪费了试验的时间，增加了试验的成本。

随着相阵列试验技术的发展，一些新的相阵列后处理算法逐渐发展起来如：CLEAN-PSF、CLEAN-SC、DAMAS、NNLS等。这些算法的出现代表了相阵列技术研究的发展与进步。但由于这些算法需要反复迭代，计算效率比较低，计算时间比较长，不能满足声源辨识实时显示的需要。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种针对提高相阵列试验低频声源分辨率的修正方法，该方法通过控制阵元采集到的噪声信号的相位信息，加速噪声信号波束聚焦，从而提高低频噪声源的分辨率。

本发明的技术解决方案：

一种针对提高低频声源分辨率的修正方法，步骤如下：

（1）根据公式计算自谱互谱矩阵对角线上的元素G_ii(f)，根据公式计算自谱互谱矩阵非对角线上的元素G_ij(f)；其中，p_i(f)表示第i个测点测得的频率为f的声源信号，为p_i(f)的逆，i、j表示测点号，i、j皆为整数，f表示分析频率。

（2）通过公式确定修正矩阵E，其中，

Pha_n表示第n个测量点的信号相位，n=1,2,....J，J为修正矩阵E的维数，BW_taget表示目标波束宽度，BW_now为当前波束宽度；

(1)根据公式计算第m个扫描点的声源强度b_m，其中，G为步骤（1）中得到的自谱互谱矩阵，为第m个扫描点的控制矢量，表示的逆，m为正整数；

（4）根据计算得到的所有网格节点的声源强度b_m，生成波束云图，即低频声源的分辨率得到了修正。

所述测量点是指测量所述低频声源信号的传感器位置，传感器的总数等于J。所述扫描点是指在声源平面上划分网格之后的网格节点。

本发明的优点在于：

（1）本发明通过控制声源对应分析频率的信号的相位来达到加速噪声信号波束聚焦的目的，方法简单有效，容易操作；

（2）修正方法计算不涉及到数值迭代，计算时间短，计算效率比较高。

附图说明

图1（a）为单个声源经典波束形成算法结果；

图1（b）为单个声源修正方法的计算结果；

图2（a）为两个声源经典波束形成算法结果；

图2（b）为两个声源修正方法的计算结果；

图3为本发明方法流程图。

具体实施方式

如图3所示，本发明提供了一种针对提高低频声源分辨率的修正方法，该方法控制噪声信号相位信息，加速噪声信号波束聚焦主要是通过修正矩阵实现的。由于波束聚焦的宽度大小主要是由分析频率的大小所确定，最直接受制于分析频率对应的声波波长的影响。低频修正算法通过比较当前波束宽度与目标波束宽度的差别，确定出修正因子，进而控制输出的波束宽度为目标波束宽度。

步骤如下：

（1）根据公式计算自谱互谱矩阵对角线上的元素G_ii(f)，根据公式计算自谱互谱矩阵非对角线上的元素G_ij(f)；其中，p_i(f)表示第i个测点测得的频率为f的声源信号，为p_i(f)的逆，i、j表示测点号，i、j皆为整数，f表示分析频率，所述测量点是指测量所述低频声源信号的传感器位置，传感器的总数等于J；

（2）通过公式确定修正矩阵E，其中，

Pha_n表示第n个测量点的信号相位，n=1,2,....J，J为修正矩阵E的维数，BW_taget表示目标波束宽度，BW_now为当前波束宽度扫描点是指在声源平面上划分网格之后的网格节点；