[发明专利]基于图像识别定位和声学传感器阵列测量的声场分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及噪声源定位领域，具体涉及一种基于图像识别定位和声学传感器阵列测量的声场分析系统及方法。

背景技术

在工业领域经常需要采取降噪措施控制噪声，而首先需要进行噪声源诊断，确定各主要噪声源的位置及其特性，这是噪声控制的前提。随着现代信号处理技术地发展，谱分析技术，相干和偏相干分析技术、声强探测技术、波束形成、以及近场声全息技术等得到了迅速地发展。

在这些方法中，近场声全息技术能逆向重建声源表面的声场，包括声压和法向速度、以及可以由声压和法向速度计算得到的其它声学物理量。近场声全息方法的重建分辨率高，可以分辨相距很近的声源。因此，近场声全息在分析声场时具有很大的优势。但另一方面，近场声全息方法在信号采集过程中需要使用众多声学传感器，通常用声学传感器阵列进行测量。声学传感器的定位对于重建精度影响很大，因此每次要准确记录声学传感器的位置，这就导致了测试过程的复杂性高，增加了工作量。

经对现有技术文献的检索发现，目前的近场声全息技术主要有以下几种形式：[1]基于二维傅立叶变换的近场声全息，参见Williams E.G.,Maynard J.D.and Skudrzyk E.在《Journal of the Acoustical Society of America》(68(1980):340-344)上的撰文“Sound source reconstructions using a microphone array”（《美国声学学会杂志》：用麦克风阵列重建声源）；[2]基于边界元法的近场声全息，参见Veronesi W.，Maynard J.在《The Journal of the Acoustical Society of America》（85(1989):588-598）上的撰文“Digital holographic reconstruction of sources with arbitrarily shaped surfaces”（《美国声学学会杂志》：适用于任意外形声源的数值全息重建）；[3]基于波叠加的近场声全息，参见Fahnline J.B.和Koopmann Gary H.在《The Journal of the Acoustical Society of America》（90(1991):2808-2819）上的撰文“A numerical solution for the general radiation problem based on the combined methods of superposition and singular-value decomposition”(《美国声学学会杂志》：基于波叠加和奇异值分解法的广义辐射问题数值解)；[4]统计最优近场声全息技术，参见Hald J.Patch near-field acoustical holography using a statistically optimal method.Inter-Noise 2003,Jeju(Korea),2003:2203-2210（Inter-noise国际噪声工程会议，2003年，采用统计最优方法的局部近场声全息）。现有的技术文献对于这些方法有很全面的介绍，相关的参考资料也不仅限于所列文献，但是其余文献都可以认为是对这些方法的补充和改进，基本原理相同。但是所有的这些技术文献都没有涉及到采用图像识别技术定位声学传感器位置。同时，在对现有中国专利的检索中也未检索到采用图像识别方法定位，并结合近场声全息方法分析声场的技术与方法。

另外，目前常用的声学传感器的定位方法主要有以下几种：关节臂三坐标测量机、红外线三坐标测量仪和计算机控制的扫描架。前两种有商用产品，后一种基本靠自行设计，这些仪器的工作效率较差，并没有从根本上解决近场声全息方法声学传感器定位的技术问题。

综上所述，现有近场声全息噪声源定位方法存在声学传感器定位复杂度高，工作效率低且工作强度大的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图像识别定位和声学传感器阵列测量的声场分析系统，以解决现有近场声全息噪声源定位方法存在声学传感器定位复杂度高，工作效率低且工作强度大的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种基于图像识别定位和声学传感器阵列测量的声场分析方法，以解决现有近场声全息噪声源定位方法存在声学传感器定位复杂度高，工作效率低且工作强度大的技术问题。