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　　關(guān)鍵詞：噪聲源識(shí)別;聲強(qiáng)測(cè)量;聲全息

　　Progress of Techniques for Noise Source Identification

　　CHEN Xinzhao

　　( Institute of Sound and Vibration Research, Hefei University of Technology, Hefei 230009)

　　Abstract: The different Methods for identifying the noise sources are illustrated in this paper.After briefly introducing the traditional analysis methods as well as the common methods based on signal processing,，the principle,speciality and utility of some new techniques developed in recent years as sound intensity, acoustic holography and beamforming are presented.

　　Keywords: Noise source identification ,Sound intensity,Acoustic holography

　　產(chǎn)品和環(huán)境的噪聲控制需從三方面進(jìn)行，即聲源控制、傳播途徑控制和接受者保護(hù)。其中，聲源控制是最根本和最有效的。一臺(tái)設(shè)備往往有許多噪聲源，它們有不同的特性，對(duì)設(shè)備總的輻射噪聲起著不同的作用。實(shí)現(xiàn)聲源控制的前提是正確識(shí)別出主要的噪聲源，從而可以采取有效的措施來控制聲源的輻射。噪聲源識(shí)別的任務(wù)是：(1)弄清主要的噪聲源在何處，是哪個(gè)部件，它們對(duì)總噪聲的貢獻(xiàn)，以分清主次，排列次序;(2)了解主要噪聲源的頻率成分，輻射特性和產(chǎn)生的機(jī)理。正確識(shí)別噪聲源不僅可以采取針對(duì)性的措施減振降噪，更重要的是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就能加以控制，實(shí)現(xiàn)低噪聲設(shè)計(jì)。

　　噪聲源識(shí)別的方法很多，應(yīng)用時(shí)要根據(jù)實(shí)際對(duì)象和條件采用一種或幾種合理的方法。噪聲源識(shí)別技術(shù)的發(fā)展是與噪聲測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步緊密相連的，隨著數(shù)字信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，噪聲源識(shí)別技術(shù)在近數(shù)十年里有了很大的進(jìn)步，新的識(shí)別技術(shù)和儀器設(shè)備不斷出現(xiàn)，常用的噪聲源識(shí)別方法如下：

　　傳統(tǒng)識(shí)別方法： 主觀評(píng)價(jià)法，分別運(yùn)行法，覆蓋法

　　近場(chǎng)聲壓法，表面振速法

　　時(shí)域分析法： 時(shí)域平均，相關(guān)分析

　　頻域分析法： 頻譜分析，特征分析，相干分析，倒譜分析

　　時(shí)頻分析與小波分析

　　聲強(qiáng)測(cè)量法

　　聲全息法

　　波束形成法

　　傳統(tǒng)識(shí)別方法

　　(1) 主觀評(píng)價(jià)法

　　這種方法是直接利用人的感覺來判別噪聲源的位置和特性，靠人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)便易行，但不能作定量描述。方法雖原始，但對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的設(shè)備，經(jīng)驗(yàn)豐富的人也常能作出定性的判斷。

　　(2)分別運(yùn)行法

　　首先在一定的條件下測(cè)定機(jī)器工作的總噪聲，然后脫開或拆下可能發(fā)出較大噪聲的部件或組件，在同樣的條件下再測(cè)定機(jī)器的工作噪聲。根據(jù)聲壓級(jí)的疊加原理，可以由兩次測(cè)量結(jié)果計(jì)算出這個(gè)部件或組件輻射的噪聲。在汽車噪聲測(cè)試中，用此法可以分離出發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、傳動(dòng)系噪聲、輪胎噪聲、風(fēng)扇噪聲、進(jìn)排氣噪聲和燃燒噪聲等。由于在兩次測(cè)量時(shí)各部件的工況不盡相同，因此會(huì)影響到這種方法的識(shí)別精度。

　　(3)覆蓋法

　　用鉛板做成一個(gè)與設(shè)備各部分表面相接近的密封隔聲罩，罩的內(nèi)壁襯有吸聲材料，以減輕罩內(nèi)的混響。罩表面設(shè)計(jì)出若干個(gè)可打開的小窗口，使相對(duì)應(yīng)的機(jī)器部件表面暴露出來，其發(fā)出的噪聲直接向罩外輻射。開啟不同的窗口，可以確定機(jī)器噪聲的主要輻射面和該面上的主要輻射區(qū)。這種方法操作很麻煩，只能找出主要的發(fā)聲面，但不了解噪聲的特性和來源。

　　(4) 近場(chǎng)聲壓法

　　傳聲器貼近振動(dòng)表面，沿表面各點(diǎn)依次測(cè)量聲壓，找出表面上最大的聲幅射區(qū)及其量值。此法簡(jiǎn)單易行，但精度不高，因?yàn)闊o法避免鄰近表面聲輻射的影響。然而，隨著p-u傳感器的日趨完善，表面聲壓的測(cè)量精度不斷提高，近場(chǎng)聲壓法在噪聲源識(shí)別中的作用將進(jìn)一步加強(qiáng)。

　　(5) 表面振速法

　　振動(dòng)表面的聲輻射是與其法向振動(dòng)速度密切相關(guān)的。因此，測(cè)量表面的振動(dòng)速度，通過計(jì)算可求得其聲輻射。這種方法精度不高，當(dāng)周圍的聲學(xué)測(cè)量環(huán)境很差時(shí)不得已而用之。

　　時(shí)域分析法

　　(1)時(shí)域平均

　　以一定的周期為間隔截取振動(dòng)或噪聲信號(hào)，進(jìn)行迭加平均，可消除信號(hào)中的非周期分量和隨機(jī)干擾，保留反映機(jī)器噪聲源特性的周期分量。例如以某個(gè)齒輪一轉(zhuǎn)為周期，進(jìn)行時(shí)域信號(hào)平均，可以使齒輪缺陷產(chǎn)生的周期分量突出。

　　(2)相關(guān)分析

　　所謂“相關(guān)”，是指變量之間的線性關(guān)系。信號(hào)或數(shù)據(jù) 的自相關(guān)函數(shù) 是描述一個(gè)時(shí)刻

　　的取值與另一個(gè)時(shí)刻的取值之間的依賴關(guān)系，可用在觀察時(shí)間T上對(duì)這兩個(gè)值求平均取極限而得到。

　　自相關(guān)函數(shù) 是以時(shí)延域 為變量的實(shí)偶函數(shù)，可正可負(fù)。任何確定性數(shù)據(jù)在所有時(shí)間上其自

　　相關(guān)函數(shù) 都不為0，周期信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)仍為同周期的周期函數(shù)，而隨機(jī)信號(hào)則當(dāng) →∞時(shí)，

　　→0。利用自相關(guān)函數(shù)這個(gè)特性，可以在機(jī)器噪聲中分離出周期信號(hào)。只要延長(zhǎng)參變量 的取值，

　　將信號(hào)中的周期分量暴露出來即可。當(dāng)機(jī)器運(yùn)行不正常時(shí)，噪聲信號(hào)中將出現(xiàn)越來越大的周期分量。用自相關(guān)方法可以較早地查出噪聲中隱藏的周期分量，發(fā)現(xiàn)機(jī)器的故障。

　　頻域分析法

　　(1)頻譜分析

　　一般工程上測(cè)得的多為時(shí)域信號(hào)，為了得到噪聲源的頻率特征，需將復(fù)雜的時(shí)間歷程波形經(jīng)過傅里葉變換分解成單一的諧波分量來研究，從而獲得信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)以及各諧波的幅值和相位信息。

　　隨機(jī)信號(hào)的自功率密度函數(shù) 描述了該信號(hào)的平均功率在各個(gè)頻率上的分布，簡(jiǎn)稱自譜，機(jī)器的各種噪聲源有不同的頻率特性，它是由機(jī)器的結(jié)構(gòu)和工況決定的。通過頻譜分析掌握了信號(hào)的頻率特性，再根據(jù)機(jī)器的結(jié)構(gòu)和工況，輔以一定的計(jì)算或試驗(yàn)，就可以進(jìn)一步查明噪聲的來源。

　　頻譜圖上的峰值與主要的噪聲源密切相關(guān)，但不一定是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。噪聲譜上的一個(gè)峰值可能來自幾個(gè)噪聲源，而有時(shí)一種噪聲源又可能在噪聲譜上產(chǎn)生多個(gè)峰值。為正確識(shí)別噪聲源，有時(shí)需要再用其它的方法，或改變機(jī)器的工況來作進(jìn)一步的驗(yàn)證。

　　互功率譜密度函數(shù) 描述了兩個(gè)信號(hào)在頻域上的相關(guān)程度，并且保留有兩個(gè)信號(hào)間的相位信息。它可以用來計(jì)算系統(tǒng)的頻響函數(shù)，進(jìn)行傳遞路徑的分析與識(shí)別。在噪聲源識(shí)別方面，基于互譜密度函數(shù)的相干分析和互譜聲強(qiáng)測(cè)量得到了很多應(yīng)用。

　　(2)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的特征分析

　　旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)噪聲通常與其轉(zhuǎn)速有關(guān)，在啟動(dòng)和停車過程中包含了豐富的信息。特征分析充分利用轉(zhuǎn)速信號(hào)，用以作跟蹤濾波和等速度采樣觸發(fā)，建立振動(dòng)噪聲與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。根據(jù)自變量選擇的不同，特征分析有六種表達(dá)形式，即：功率譜分析，階比譜分析，跟蹤譜分析，坎貝耳圖分析，轉(zhuǎn)速譜陣分析和時(shí)間譜陣分析。目前，特征分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析、工況監(jiān)測(cè)和故障診斷中。

　　(3)相干分析

　　相干函數(shù)可以描述兩個(gè)信號(hào)在頻域里的相關(guān)程度，反映了平穩(wěn)隨機(jī)過程的輸入與輸出間的因果關(guān)系。對(duì)于常參數(shù)的單輸入、單輸出系統(tǒng)，輸入 和 都是平穩(wěn)隨機(jī)過程，且外界噪聲只出現(xiàn)在輸出點(diǎn)上，則 與 間的常相干函數(shù) 可由兩個(gè)信號(hào)的自譜 、 和互譜 得到。當(dāng) 時(shí)，表示 與 不相關(guān)，輸出不是因這個(gè)輸入而起;當(dāng) 時(shí)，表示它們完全相關(guān)，輸出完全來自這個(gè)輸入。一般 ，表示除 外還有其他輸入存在或有外界噪聲混入，或說明該系統(tǒng)是非線性的。因此，在相干譜上某個(gè)頻率 處的 可以表示在該頻率處輸出譜 中有多少百分比來自于輸入譜 。

　　對(duì)于多輸入、單輸出系統(tǒng)，如輸入之間不相關(guān)，可分別計(jì)算其常相干函數(shù)，表示各個(gè)輸入對(duì)輸出的貢獻(xiàn)。這些常相干函數(shù)之和為重相干函數(shù)。若輸入之間是相關(guān)的，就要用偏相干函數(shù)來描述每個(gè)輸入對(duì)輸出的貢獻(xiàn)。

　　應(yīng)用相干分析，可以探尋噪聲譜中峰值的來由，也即是它與機(jī)器中哪個(gè)部件的振動(dòng)或所輻射噪聲之間的關(guān)系。

　　(4)倒頻譜分析

　　倒頻譜是頻譜的再次譜分析，是頻域信號(hào)的傅里葉變換。其定義有多種，取一種類似自相關(guān)函數(shù)形式的實(shí)倒譜定義，倒譜 定義為對(duì)數(shù)功率譜的傅里葉變換。倒頻譜中的自變量q 稱為倒頻率，它具有自相關(guān)函數(shù) 中的自變量 相同的時(shí)間量綱，一般以毫秒(ms)計(jì)。q值小者稱為低倒頻率，它表示頻譜圖上的快速波動(dòng)和密集諧頻;而q值大者稱為高倒頻率，它表示頻譜圖上的緩慢波動(dòng)和稀疏諧頻。

　　與自相關(guān)函數(shù) 一樣，倒頻譜 也是自功率密度函數(shù) 的逆傅立葉變換，但不同的是，在變換之前對(duì) 作了對(duì)數(shù)加權(quán)。其作用除了擴(kuò)大頻譜的動(dòng)態(tài)范圍，提高再變換精度外，更主要是對(duì)數(shù)加權(quán)后使倒頻譜分析具有解卷積的作用。因?yàn)榻?jīng)過一次傅立葉變換，時(shí)域中的卷積轉(zhuǎn)換成頻域中的相乘，取對(duì)數(shù)后變成相加，再取一次傅立葉變換后，根據(jù)傅立葉變換的線性性質(zhì)，在得到的倒頻譜中保留了相加關(guān)系。利用這個(gè)特性可以在僅測(cè)得一個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)的情況下，將激勵(lì)的源信號(hào)或系統(tǒng)特性分離出來。利用倒頻譜技術(shù)，還能區(qū)別出因調(diào)制引起的功率譜中的周期分量，診斷出調(diào)制源。倒頻譜分析在振動(dòng)噪聲源識(shí)別、故障診斷、信號(hào)調(diào)制、回聲剔除、語(yǔ)音分析、地震測(cè)量等方面已得到廣泛應(yīng)用。

　　時(shí)-頻分析與小波分析

　　上述頻域分析的基礎(chǔ)是傅里葉變換，但是傅里葉變換的局限性在于只適用于穩(wěn)態(tài)信號(hào)分析。當(dāng)機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障或工作異常時(shí)，其振動(dòng)噪聲信號(hào)常常是時(shí)變非平穩(wěn)的，信號(hào)的頻率成分隨時(shí)間變化，甚至是具有瞬態(tài)特性的。遇到這種情況，基于一般傅里葉變換的傳統(tǒng)的頻譜分析方法就有困難。

　　一種方法是通過一個(gè)個(gè)時(shí)間窗口來觀察信號(hào)，使位于窗口中的信號(hào)接近平穩(wěn)。當(dāng)加窗信號(hào)沿時(shí)間平移并且完成連續(xù)重疊變換時(shí)，就可以得到與時(shí)間有關(guān)的信號(hào)頻譜的描述。這里用的是短時(shí)傅里葉變換(STFT),是時(shí)-頻分析方法的一種。信號(hào)能量的時(shí)頻分布提供了遠(yuǎn)比功率譜為多的信息，它把信號(hào)的時(shí)域與頻域聯(lián)系了起來。在時(shí)-頻分析方法中，除了短時(shí)傅里葉變換以外，還有其他方法，如偽Wigner­­­–Ville 分布(PWVD)、徑向高斯核分布(RGKD)等。

　　上述時(shí)-頻分析法有其難以克服的缺陷。在這種方法中，窗的大小和形狀是固定的，對(duì)在不同時(shí)段變化著的信號(hào)用的是相同的窗，它不能適應(yīng)信號(hào)頻率高低對(duì)窗的不同要求。在信號(hào)分析中，為能得到精確的高頻信息，采樣間隔應(yīng)相對(duì)小些;而為了完整地得到低頻信息，采樣間隔則應(yīng)相對(duì)大些。也就是說，需要一個(gè)“柔性”的時(shí)頻窗，其在較高的頻率處時(shí)域窗可以自動(dòng)地變窄，而在較低頻率處時(shí)域窗又可以自動(dòng)地變寬，從而在時(shí)域與頻域都有足夠的分辨率。小波變換就是能滿足這樣要求的分析方法，在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

　　聲強(qiáng)測(cè)量法

　　聲強(qiáng)測(cè)量(Sound Intensity)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種聲學(xué)測(cè)量的新技術(shù)。聲強(qiáng)是指在聲場(chǎng)中某一點(diǎn)處，單位時(shí)間內(nèi)通過與指定方向垂直的單位面積上的平均聲能，也即垂直于傳播方向上單位面積上的聲功率流。聲強(qiáng)既有大小又有方向，它是一個(gè)矢量。

　　雙傳聲器互譜測(cè)量法是當(dāng)前聲強(qiáng)測(cè)量中應(yīng)用最多的方法，用兩個(gè)相距很近的傳聲器，取其信號(hào)的互譜來求得。

　　聲強(qiáng)測(cè)量用來識(shí)別噪聲源，有三種方法：(1)聲功率排序法。用聲強(qiáng)探頭測(cè)出各表面上的聲強(qiáng)，求和計(jì)算得到各表面的輻射聲功率，排出其對(duì)機(jī)器總噪聲貢獻(xiàn)大小的次序。(2)峰值掃描法。將探頭軸線平行于被測(cè)表面平移，當(dāng)信號(hào)改變符號(hào)時(shí)，過探頭中點(diǎn)的垂線上必有聲源存在。此法簡(jiǎn)單快速，用來粗略地找出聲源，如檢測(cè)隔板或隔墻的聲泄漏十分有效。(3)等聲強(qiáng)線和三維聲強(qiáng)圖。在靠近機(jī)器的某個(gè)表面上設(shè)置測(cè)量網(wǎng)格面，在網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)上測(cè)量聲強(qiáng)，得到該聲輻射面的三維聲強(qiáng)圖和等聲強(qiáng)線圖，比較直觀地表現(xiàn)該表面的聲輻射狀況。

　　從聲強(qiáng)的定義知，聲強(qiáng)是矢量，能表示聲能流的方向和大小，因此若能全面畫出機(jī)器的聲強(qiáng)矢量圖，則可了解從聲源到接受者之間聲能流傳遞的方向和途徑。

　　如果只對(duì)與某個(gè)信號(hào)相關(guān)的聲強(qiáng)感興趣，則可將該信號(hào)作為參考信號(hào)，僅測(cè)量與此相干的聲強(qiáng)，得到選擇聲強(qiáng)譜(圖)。

　　聲全息技術(shù)

　　與以上的噪聲源識(shí)別技術(shù)相比，聲全息技術(shù)(Acoustical Holography)的優(yōu)點(diǎn)在于不僅利用了聲的強(qiáng)度信息，而且還充分利用了聲的相位信息，因而具有更強(qiáng)的識(shí)別功能。按全息測(cè)量面與聲源面相距的遠(yuǎn)近，可分為遠(yuǎn)場(chǎng)聲全息和近場(chǎng)聲全息。遠(yuǎn)場(chǎng)聲全息是指全息測(cè)量面與聲源面之間的距離遠(yuǎn)大于分析聲波波長(zhǎng)的情況，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的噪聲源識(shí)別定位，但缺點(diǎn)是其分辨率受波長(zhǎng)( )的限制，僅記錄了攜帶低空間頻率的傳播波成分，丟失了具有高空間頻率信息的倏逝波成分，因而識(shí)別的分辨率不高，功能不強(qiáng), 且不能重建得到振速、聲強(qiáng)等物理量。多用于對(duì)火車、汽車等較大的物體進(jìn)行噪聲源定位或用在當(dāng)全息測(cè)量面不能靠近噪聲輻射面時(shí)。

　　近場(chǎng)聲全息技術(shù)(NAH)是20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的一種具有強(qiáng)大的噪聲源識(shí)別定位、聲場(chǎng)計(jì)算及可視化功能的聲學(xué)前沿技術(shù)。它通過測(cè)量聲源近場(chǎng)全息面上的復(fù)聲壓或質(zhì)點(diǎn)振速，利用空間聲場(chǎng)變換算法重建出聲源的表面聲壓、法向振速和整個(gè)三維聲場(chǎng)中任意點(diǎn)處的聲壓、質(zhì)點(diǎn)速度、聲強(qiáng)等聲學(xué)量。由于它利用了包含豐富聲源細(xì)節(jié)信息的倏逝波成份，因此其分辨率可達(dá)波長(zhǎng)的幾十分之一，從而可以對(duì)噪聲源進(jìn)行精確的識(shí)別和定位，也可以對(duì)聲源在聲場(chǎng)空間中的輻射屬性進(jìn)行預(yù)測(cè)，為噪聲控制、聲質(zhì)量設(shè)計(jì)等提供依據(jù)。

　　雖然近二十年來，國(guó)外對(duì)NAH技術(shù)的研究取得了很大進(jìn)展，并已推出了相應(yīng)的測(cè)量分析系統(tǒng)，但是現(xiàn)有的NAH技術(shù)無論在理論方法和推廣應(yīng)用方面仍然存在很多需要解決的問題，主要有：一是要正確測(cè)得全息面上的復(fù)聲壓，即要同時(shí)獲得每個(gè)測(cè)點(diǎn)上的聲壓(聲強(qiáng))幅值和相位。現(xiàn)有的測(cè)量方法有三種，即：快照法，參考源法和聲強(qiáng)測(cè)量法，可根據(jù)聲源的性質(zhì)選用。對(duì)于非穩(wěn)態(tài)聲源，必須使用快照法，即用一傳聲器陣列同時(shí)記錄所有測(cè)點(diǎn)的聲壓幅值和相位。二是要正確實(shí)現(xiàn)聲源表面振動(dòng)的重建和空間聲場(chǎng)的預(yù)測(cè)，這有賴于空間聲場(chǎng)變換算法的性能，它是近場(chǎng)聲全息技術(shù)的核心和實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。理想的空間聲場(chǎng)變換算法應(yīng)該是精度高，速度快，適應(yīng)性強(qiáng)，這三者看似互相矛盾的要求需要得到較好的解決。目前國(guó)外主流的算法有：基于空間Fourier變換，基于邊界元方法(BEM)和基于Helmholz方程最小二乘法(HELS)等。以這些方法為基礎(chǔ)開發(fā)出的軟件和系統(tǒng)分別成為國(guó)外著名公司的產(chǎn)品。三是要解決工程應(yīng)用中的實(shí)際問題，在實(shí)際應(yīng)用中，測(cè)量時(shí)的聲學(xué)環(huán)境并不是自由聲場(chǎng)，有反射成分，聲源也可能是多源的、相干的，而且不僅僅分布在全息面的一側(cè)，因此需要解決反射、多源、背景干擾等問題。四是由于進(jìn)口的聲全息測(cè)量分析系統(tǒng)價(jià)格昂貴，要在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、功能較全、價(jià)格低廉、可供實(shí)用的NAH測(cè)量分析系統(tǒng)十分必要。

　　在NAH技術(shù)中，為了減小“有限孔徑效應(yīng)”和“邊緣聲壓的不連續(xù)的影響，要求全息面遠(yuǎn)大于聲源面積，如基于FFT法的NAH就要求全息面至少為聲源的2倍。這個(gè)要求對(duì)于大尺寸結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很大困難，有時(shí)甚至不可能。再則，對(duì)于一般機(jī)器結(jié)構(gòu)，往往只有一個(gè)或數(shù)個(gè)重點(diǎn)噪聲源和聲輻射表面，如果我們不管關(guān)心的是整個(gè)結(jié)構(gòu)的輻射情況，還是只是其局部信息，都不得不去對(duì)整個(gè)機(jī)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，顯然既無必要，也不經(jīng)濟(jì)。為解決這個(gè)問題，近年來提出了一種新的NAH技術(shù)――Patch NAH,該技術(shù)通過合理的數(shù)值方法對(duì)在較小全息面上的聲壓數(shù)據(jù)進(jìn)行外推，獲得較大全息面的聲壓數(shù)據(jù)近似值，從而“增大”了測(cè)量孔徑，減小了“有限孔徑效應(yīng)”，改善了測(cè)量聲壓的不連續(xù)性，并保證了重建精度。

　　實(shí)現(xiàn)Patch NAH 有多種方法，按是否需要進(jìn)行迭代計(jì)算大致形成兩大類。Patch NAH經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，雖已取得了不少進(jìn)展，但客觀地說目前已有的各種方法都不夠完善，有待于繼續(xù)研究。目前對(duì)Patch NAH的研究多集中在方法上，而對(duì)于全息面測(cè)量參數(shù)對(duì)重建結(jié)果的影響、重建誤差的分析以及誤差控制方法等這些與Patch NAH具體應(yīng)用相關(guān)的問題研究很少，這使得目前這種技術(shù)還基本停留在方法研究上，真正意義上的工程應(yīng)用還剛剛開始。

　　波束形成技術(shù)

　　近場(chǎng)聲全息技術(shù)是一種功能很強(qiáng)的聲源識(shí)別技術(shù)，但是它的局限性在于：全息測(cè)量面必須很靠近聲源表面，要小于最小聲波波長(zhǎng)的一半，聲波的最高頻率越高，這個(gè)要求就越難滿足;要求全息面遠(yuǎn)大于聲源面積，而由于分辨率的限制，傳聲器(測(cè)點(diǎn))的間距又要小于最小聲波波長(zhǎng)的一半，當(dāng)聲源有很高頻率成分時(shí)，傳聲器陣列(測(cè)點(diǎn)數(shù))會(huì)非常大。

　　波束形成技術(shù)(Beamforming)在聲納、雷達(dá)、通信和電子對(duì)抗信號(hào)處理中已廣泛應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)是將一定幾何形狀排列的多元基陣各陣元輸出經(jīng)過處理(加權(quán)、延時(shí)、求和等),增強(qiáng)特定方向上的有用信號(hào)，衰減其它方向上的干擾信號(hào)，從而形成空間指向性。將其引入到傳聲器陣列信號(hào)處理中，增強(qiáng)聲源入射方向上的信號(hào)，在該方向上形成主瓣，成為一種有效的聲源識(shí)別技術(shù)。它可以克服上述近場(chǎng)聲全息技術(shù)的不足，測(cè)量速度快，可在中遠(yuǎn)距離測(cè)量，能識(shí)別大結(jié)構(gòu)的噪聲源，對(duì)于汽車、火車、飛機(jī)這樣運(yùn)動(dòng)中的聲輻射體的聲源識(shí)別尤其有用。

　　傳聲器陣列的形狀可以設(shè)計(jì)成一字形、十字、網(wǎng)格、螺線、輪輻、平面、球面、隨機(jī)分布等。傳聲器陣列的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)主瓣，遏制旁瓣，消除“虛像”，取得良好的指向特性，同時(shí)又可盡量減少傳聲器的數(shù)量。

　　NAH和Beamforming這兩種技術(shù)測(cè)量的距離和適用的頻率不同，因此在實(shí)際測(cè)試中根據(jù)不同的要求選用，頻率高、中遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)用Beamforming,中低頻率、近距離測(cè)量時(shí)則用NAH,也可以將它們綜合應(yīng)用。

　　展望

　　噪聲源識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是使得對(duì)噪聲源的識(shí)別更準(zhǔn)確、更快速(實(shí)時(shí))、更方便(現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別)。近幾年來出現(xiàn)的噪聲源識(shí)別前沿技術(shù)，無不具有可視化、信息化、智能化的特點(diǎn)。其測(cè)量系統(tǒng)一般由傳聲器陣列、數(shù)據(jù)記錄器、筆記本電腦加軟件構(gòu)成。傳聲器陣列和數(shù)據(jù)記錄器記錄聲波信號(hào)，在筆記本電腦上運(yùn)行專用軟件進(jìn)行對(duì)信號(hào)的處理和運(yùn)算，附裝在聲陣列上的數(shù)碼相機(jī)拍攝聲源目標(biāo)的圖像，所得到的噪聲影像圖顯示光學(xué)圖像和聲音，噪聲從聽得見變成“看得見”。這種被稱為“聲學(xué)照相機(jī)”或“聲學(xué)攝像機(jī)”的聲源識(shí)別系統(tǒng)可用來測(cè)量分析穩(wěn)態(tài)聲源、緩變聲源(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化)、恒速移動(dòng)聲源(汽車、火車、飛機(jī))和加速運(yùn)動(dòng)聲源(汽車加速)。如果在測(cè)量噪聲的同時(shí)記錄相關(guān)的信號(hào)，則可顯示噪聲聲場(chǎng)與諸如時(shí)間、轉(zhuǎn)速、曲軸轉(zhuǎn)角等的關(guān)系。

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