基于传声器阵列技术的车辆噪声源识别方法研究

论文摘要

车辆噪声是评价汽车舒适性能的重要指标之一。随着人们对车辆噪声的日益关注和车辆噪声限制标准的日渐严格,控制车辆噪声已经成为车辆工业发展中一项重要而又紧迫的任务。而噪声源识别是进行噪声控制的关键。只有正确识别振动源和噪声源的所在,才能正确分析噪声问题发生的机理,明确噪声控制的主要问题,才能事半功倍的解决噪声问题。本文基于均匀圆形传声器阵列技术,采用MUSIC空间谱估计算法,对某型轿车定置状态时不同转速下分别进行噪声源识别,找出其主要噪声源和声场分布特性,为进一步的汽车噪声控制提供依据。本文首先对车辆主要噪声源、噪声的传播途径、噪声的传播形式、阵列信号处理的研究现状、声学基础理论和小波理论以及声源定位方法进行了分析总结。然后在传声器阵列统计模型的基础上分别建立了均匀线形阵列和均匀圆形阵列的阵列信号模型,主要论述了阵列的方向图函数以及阵元的最小间距等影响阵列分辨性能的重要参数,并对均匀线阵和均匀圆阵的方向图进行仿真分析和对比。最后通过几种空间谱估计算法的对比和分析,结合汽车噪声源的声源特性,应用MUSIC算法分别对单声源和双声源进行了仿真分析。同时利用传声器阵列技术对该轿车进行噪声源识别试验,得出了其三维空间谱及三维空间谱的投影图,从而找出了主要噪声源。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 车辆主要噪声源
• 1.3 阵列信号处理的研究现状
• 1.4 本文研究的意义
• 1.5 本文的主要内容
• 第二章 声学与小波基础理论及声源定位方法介绍
• 2.1 声场波动方程与声场的基本特性
• 2.1.1 声场波动方程
• 2.1.2 平面声波与球面声波
• 2.1.3 近场和远场
• 2.1.4 声压、声强与声功率
• 2.2 小波分析理论与小波基的选择
• 2.2.1 小波分析的基本理论
• 2.2.2 小波基的选择
• 2.3 声源定位方法的介绍
• 2.3.1 声强法
• 2.3.2 基于最大输出功率的可控波束形成法
• 2.3.3 基于时延估计的声源定位法
• 2.3.4 基于高分辨率谱估计的定位法
• 2.4 本章小结
• 第三章 传声器阵列模型及特性研究
• 3.1 统计模型的建立
• 3.2 线阵和圆阵的阵列信号建模
• 3.2.1 线形阵列的信号模型
• 3.2.2 圆形阵列的信号模型
• 3.3 阵列参数的介绍
• 3.3.1 阵列的方向图函数
• 3.3.2 阵元的最小间距
• 3.3.3 主瓣宽度
• 3.3.4 阵列的分辨率
• 3.4 线阵与圆阵列方向图仿真及特性比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 几种空间谱估计算法介绍与MUSIC算法仿真
• 4.1 空间谱估计算法
• 4.1.1 古典谱估计法
• 4.1.2 capon最小方差法
• 4.1.3 经典music算法
• 4.2 均匀圆阵声源识别仿真分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 试验系统设计及结果分析
• 5.1 试验装置及试验流程
• 5.2 试验参数设置
• 5.3 车辆噪声源识别及结果分析
• 5.4 试验误差分析
• 5.5 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢