[发明专利]基于波叠加法的声场重建方法

说明书

本发明提供了一种基于波叠加法的声场重建方法，包括：在待测空间中布置若干声压传感器，得到测量声压列向量P；在所述待测空间中布置若干等效源点，建立所述测量声压列向量P与所述等效源点的源强的声压传递矩阵Gsubgt;eh/subgt;；利用迭代阈值滤波方法求解所述等效源点的所述源强的向量Q；所述迭代阈值滤波方法中的阈值从所述等效源点的所述源强中选取；建立所述等效源点与待重建场点的声压传递矩阵Gsubgt;er/subgt;；利用公式Psubgt;r/subgt;＝Gsubgt;er/subgt;Q获得待重建场点的声压，实现声场的重建。本发明的声场重建方法，在低频的声场重建中能获得精度较高的重建结果。

技术领域

本发明涉及噪声声场技术领域，特别是声场重建技术领域。

背景技术

在噪声分析中，近场声全息技术是一种非常有效的噪声源定位、识别和声场可视化技术。其中波叠加法是一种通过在辐射体内部放置等效源来求解结构声辐射问题的有效手段，该方法不需要求解边界积分方程，无需处理复杂繁琐的奇异积分，求解十分简单。

传统的波叠加法要求测量点数量大于等效源数量，使求解方程为超定方程，对于病态矩阵采用二范数正则化约束的方法保证最终解的稳定，这样带来了大量的测量成本。宽带声全息技术是基于压缩感知思想提出的，对声场进行稀疏采样获得欠定方程，再通过设置阈值滤波函数对低于阈值的源强置零以增强主要声源，实现对声场的识别。

然而，现有的宽带声全息技术虽然能在中高频段内能取得令人满意的重建精度，但在低频段范围内的重建精度低，甚至会发生重建失效的现象。

发明内容

为了解决现有的宽带声全息技术在低频段重建精度低，甚至重建失效的问题，本发明提供了一种基于波叠加法的声场重建方法。

本发明的技术方案如下：

基于波叠加法的声场重建方法，包括以下步骤：

S1、在待测空间中布置若干声压传感器，所述声压传感器测量获得声压时域信号，对所述声压时域信号进行傅里叶变换得到测量声压列向量P；

S2、在所述待测空间中布置若干等效源点，利用波叠加法建立所述测量声压列向量P与所述等效源点的源强的声压传递矩阵G_eh；

S3、利用迭代阈值滤波方法求解所述等效源点的所述源强的向量Q；所述迭代阈值滤波方法中的阈值从所述等效源点的所述源强中选取；

S4、利用波叠加法建立所述等效源点与待重建场点的声压传递矩阵G_er；

S5、利用公式P_r＝G_erQ获得待重建场点的声压，实现声场的重建，所述公式中P_r为待重建场点的声压列向量。

可选地，步骤S3包括如下子步骤：

S31、建立阈值滤波函数式中I_k表示第k次迭代的索引系数；[·]表示对·取整，·代表其中的函数表达式；N_ite表示迭代总次数；其中N为所述等效源点的数量；

S32、初始化所述等效源点的所述源强的所述向量Q；

S33、在第k次迭代中，求解残差rq_k＝P-G_ehQ_k，计算梯度方向求解搜索步长第k+1次迭代的所述等效源点的所述源强的所述向量为Q_k+1＝s_kw_k+Q_k；其中上标H表示对该矩阵的共轭转置，Q_k表示第k次迭代的所述等效源点的所述源强的所述向量；