[发明专利]基于声强矢量分解的多点声源声功率频率谱的分离方法

权利要求书

1.一种基于声强矢量分解的多点声源声功率频率谱的分离方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

步骤1：在同时存在多个点声源的三维空间中放置三维声强探头，接着选定三维空间中任意的一点，作为三维直角坐标系原点，据此用来确定各个点声源以及三维声强探头的三维直角坐标，然后将三维直角坐标转换为球坐标系下的位置；其中，点声源个数为N，在球坐标系下的位置为对应声功率为W_n(ω)，n＝1,2,...,N，ρ_Sn为球坐标系原点O到第n个点声源的距离，α_Sn为球坐标系原点O与第n个点声源连线的有向线段与Z轴正向的夹角；θ_Sn为第n个点声源和球坐标系原点O的连线在XOY平面的投影与X轴的夹角；三维声强探头个数为M，在球坐标系下的位置为ρ_Tm为球坐标系原点O到第m个三维声强探头的距离，α_Tm为球坐标系原点O与第m个三维声强探头连线的有向线段与Z轴正向的夹角，θ_Tm为第m个三维声强探头和球坐标系原点O的连线在XOY平面的投影与X轴的夹角；

步骤2：每个三维声强探头上装有的4个阵列传声器，三维声强探头上4个传声器所测得的声压分别为p_m1(t)、p_m2(t)、p_m3(t)、p_m4(t)；其中，p_m1(t)为第m个三维声强探头上的传声器1采集到的声压的时域信号，p_m2(t)为第m个三维声强探头上的传声器2采集到的声压的时域信号；p_m3(t)为第m个三维声强探头上的传声器3采集到的声压的时域信号；p_m4(t)为第m个三维声强探头上的传声器4采集到的声压的时域信号；

步骤3：对三维声强探头采集到的多个点声源的混合声压信号进行分析计算，得到每个三维声强探头中心点O处的声强；构建声强与声功率的方程：其中，为第m个三维声强探头中心点O处的声强，∠表示矢量相角；

步骤4：根据声强的矢量特性把三维声强探头中心点O处的声强矢量分解到三维空间中的X、Y、Z三个方向上，得到声强分量和展开三个声强分量的表达式得到声强矢量方程组；其中，为第m个三维声强探头中心点O处的声强在X方向上的声强分量，为第m个三维声强探头中心点O处的声强在Y方向上的声强分量，为第m个三维声强探头中心点O处的声强在Z方向上的声强分量；

步骤5：将点声源在球坐标系下位置、三维声强探头在球坐标系下的位置及声强分量的值代入到上述声强矢量方程组；

步骤6：运用粒子群优化算法求解声强矢量方程组的最优值，即各点声源的声功率值；

步骤7：通过上述步骤从N个点声源的混合声压信号计算得出了N个点声源的各自的声功率值，即分离了N个点声源的声功率；把分离得到的声功率值在以频率为横坐标的平面直角坐标系中表示出来，就得到了N个点声源的声功率频率谱。

2.根据权利要求1所述的基于声强矢量分解的多点声源声功率频率谱的分离方法，其特征在于：所述三维声强探头的数量至少为点声源数量的1/3。