[发明专利]一种能适应风洞测试环境的波束形成声源识别方法

说明书

本发明属于声源识别技术领域，公开了一种能适应风洞测试环境的波束形成声源识别方法，首先基于传统波束形成声源识别方法建立声波传递函数，其次通过声波穿过剪切流的模型推导时延修正因子，最后通过将时延修正因子引入到传递函数中对其进行修正。本发明基于波束形成的声源识别方法，剪切流修正方法所开发，主要包括两部分；第一部分主要是通过传统的波束形成算法搭建传递模型；第二部分则通过声波穿过剪切流模型推导修正因子，然后将这个因子引入到传递模型中输出修正后的声场分布。本发明能够对因声源穿过剪切流导致的“声漂移”现象进行修正，并且能够适应不同风速的风洞声源识别测试，极大的提高了声源识别鲁棒性和定位的精准度。

技术领域

本发明属于声源识别技术领域，尤其涉及一种能适应风洞测试环境的波束形成声源识别方法。

背景技术

目前，业内常用的基于传声器阵列的声源识别方法主要有两种:波束形成方法和声全息方法。两者各有优劣势，其中波束形成的中远距离声源识别性能相对于声全息较好，且高频性能优于声全息，所以常常被用于气动声学设计领域。

波束形成是近年来快速发展的一种声源识别方法，它使用传声器阵列(如十字轴和轮型阵列)进行信号采集，然后利用波束形成延时求和算法对声场进行重构，得到声源定位的结果。对比传统方法如主观评价法、选择隔离法等，波束形成具有识别结果真实客观、测量方便、重构声场可视化等优点。相比声强测量法，波束形成具有测量效率高和应用环境宽等优点。由于基于波束形成的噪声源识别方法具有灵活的动态显示范围、干扰能力强、中高频分辨率高以及识别距离远等优点，近年来得到大量学者的研究，使得其应用范围也不断地拓展，从航空、声呐等军事领域，逐渐发展到车辆噪声测试等民用领域。同时衍生出了各种不同的波束形成算法，如传统的互谱波束形成、反卷积算法以、广义逆波束形成算法以及无网格波束形成算法等。

由于波束形成方法有中高频分辨率高和适合远场测量等优点，常常被用于飞行器和车辆的气动声学性能设计。在风洞环境进行声源识别测试时，在高速气流的影响下，声源识别结果往往失真。在封闭式风洞中，由于对流效应的影响，声源在气流中的传播路径会发生变化，继续使用上述的波束形成方法，声源识别结果会想气流下游偏移；在开放式风洞中，在对流效应和剪切层的共同影响，同样会造成声源重构结果出现偏移。所以为了保证在风洞测试环境下得到真实可靠的声源识别结果，需要对现有波束形成方法进行改进。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)在封闭式风洞测试中，由于对流效应的影响，声源在气流中的传播路径会发生变化，导致声源识别结果失真。

(2)在开放式风洞测试中，在对流效应和剪切层的共同影响下，同样会造成声源重构结果出现失真。

基于现有技术存在的以上问题，本课题组公开了一种能适应风洞测试环境的波束形成声源识别方法，该算法推导了声波在气流中的传播路径模型，计算声波穿过剪切流模型的修正因子，然后将这个因子引入到传递模型中输出修正声场重构结果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种能适应风洞测试环境的波束形成声源识别方法。

本发明是这样实现的，一种能适应风洞测试环境的波束形成声源识别方法，所述能适应风洞测试环境的波束形成声源识别方法包括：基于传统波束形成声源识别方法建立声波传递函数；通过声波穿过剪切流的模型推导时延修正因子；将时延修正因子引入到传递函数中进行修正。

进一步，所述能适应风洞测试环境的波束形成声源识别方法具体包括：

初始化：e＝[u₁，…，u_k，…，u_M]，其中u_k＝e^-jwΔt，M为传声器数量；

Q_修＝N1×N1维矩阵；t_修＝1×N1维矩阵；