基于Fourier變換-源強(qiáng)模擬技術(shù)的近場(chǎng)聲全息重建方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了基于Fourier變換-源強(qiáng)模擬技術(shù)的近場(chǎng)聲全息重建方法，在矩形虛源面上布置連續(xù)簡(jiǎn)單源，源強(qiáng)函數(shù)為三維自由空間Green函數(shù)；將未知的源強(qiáng)密度函數(shù)作二重Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)，推導(dǎo)出聲壓表達(dá)式；通過(guò)快速Fourier變換和逆變換計(jì)算，推導(dǎo)出全息面上各測(cè)點(diǎn)處的聲壓表達(dá)式，并整理成以Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)系數(shù)為未知項(xiàng)，聲壓為常數(shù)項(xiàng)的非齊次線性方程組；通過(guò)廣義逆矩陣求解出系數(shù)，回代入重建公式，得到輻射場(chǎng)中任一場(chǎng)點(diǎn)處的聲壓表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)整個(gè)空間聲場(chǎng)的重建與預(yù)測(cè)。本發(fā)明提供的基于Fourier變換-源強(qiáng)模擬技術(shù)的近場(chǎng)聲全息重建方法，易實(shí)現(xiàn)、計(jì)算速度快，不受有限孔徑的限制，適用于任意形狀的聲源。
【專利說(shuō)明】 基于Four ier變換-源強(qiáng)模擬技術(shù)的近場(chǎng)聲全息重建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于Fourier變換-源強(qiáng)模擬技術(shù)的近場(chǎng)聲全息重建方法,屬于聲全息【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近場(chǎng)聲全息在上世紀(jì)八十年代中期提出，主要用于噪聲源的識(shí)別、聲揚(yáng)的可視化等方面。其基本原理是在緊靠被測(cè)聲源物體表面的測(cè)量面上記錄全息數(shù)據(jù)，然后通過(guò)空間聲場(chǎng)變換算法重構(gòu)三維空間空間聲場(chǎng)。而目前的近場(chǎng)聲全息重建技術(shù)存在的缺陷是實(shí)現(xiàn)過(guò)程復(fù)雜、速度慢，對(duì)于某些特殊形狀的聲源無(wú)法實(shí)現(xiàn)重建。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種基于Fourier變換-源強(qiáng)模擬技術(shù)的近場(chǎng)聲全息重建方法，易于實(shí)現(xiàn)、計(jì)算速度快，適用于任意形狀的聲源。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
基于Fourier變換-源強(qiáng)模擬技術(shù)的近場(chǎng)聲全息重建方法，包括以下步驟:
a.在矩形虛源面上布置連續(xù)的簡(jiǎn)單源——單極子，源強(qiáng)函數(shù)取為三維自由空間Green函數(shù)；
b.將未知的源強(qiáng)密度函數(shù)作二重Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)，推導(dǎo)出具有二維離散Fourier變換形式的聲壓表達(dá)式；
c.通過(guò)快速Fourier變換(FFT)和快速Fourier逆變換(IFFT)加速計(jì)算，推導(dǎo)出全息面上各測(cè)點(diǎn)處的聲壓表達(dá)式，并整理成以Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)系數(shù)作為未知量項(xiàng)，聲壓為常數(shù)項(xiàng)的非齊次線性方程組，聲壓(即全息數(shù)據(jù))由全息測(cè)量陣列測(cè)量得到；
d.通過(guò)廣義逆矩陣求解出系數(shù)，再回代入重建公式，最后得到輻射場(chǎng)中任一場(chǎng)點(diǎn)處的聲壓表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)整個(gè)空間聲場(chǎng)的重建與預(yù)測(cè)。
[0005]本發(fā)明一種基于Fourier變換-源強(qiáng)模擬技術(shù)的近場(chǎng)聲全息重建方法,易于實(shí)現(xiàn)、計(jì)算速度快，不受有限孔徑的限制，適用于任意形狀的聲源。
【具體實(shí)施方式】
[0006]以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0007]基于Fourier變換-源強(qiáng)模擬技術(shù)的近場(chǎng)聲全息重建方法，包括以下步驟:
a.在矩形虛源面上布置連續(xù)的簡(jiǎn)單源——單極子，源強(qiáng)函數(shù)取為三維自由空間Green函數(shù)；
b.將未知的源強(qiáng)密度函數(shù)作二重Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)，推導(dǎo)出具有二維離散Fourier變換形式的聲壓表達(dá)式；
c.通過(guò)快速Fourier變換(FFT)和快速Fourier逆變換(IFFT)加速計(jì)算，推導(dǎo)出全息面上各測(cè)點(diǎn)處的聲壓表達(dá)式，并整理成以Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)系數(shù)作為未知量項(xiàng)，聲壓為常數(shù)項(xiàng)的非齊次線性方程組，聲壓(即全息數(shù)據(jù))由全息測(cè)量陣列測(cè)量得到；
d.通過(guò)廣義逆矩陣求解出系數(shù)，再回代入重建公式，最后得到輻射場(chǎng)中任一場(chǎng)點(diǎn)處的聲壓表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)整個(gè)空間聲場(chǎng)的重建與預(yù)測(cè)。
[0008]本發(fā)明一種基于Fourier變換-源強(qiáng)模擬技術(shù)的近場(chǎng)聲全息重建方法,易于實(shí)現(xiàn)、計(jì)算速度快，不受有限孔徑的限制，適用于任意形狀的聲源。
[0009]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于Fourier變換-源強(qiáng)模擬技術(shù)的近場(chǎng)聲全息重建方法，其特征在于包括以下步驟: a.在矩形虛源面上布置連續(xù)的簡(jiǎn)單源——單極子，源強(qiáng)函數(shù)取為三維自由空間Green函數(shù)； b.將未知的源強(qiáng)密度函數(shù)作二重Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)，推導(dǎo)出具有二維離散Fourier變換形式的聲壓表達(dá)式； c.通過(guò)快速Fourier變換(FFT)和快速Fourier逆變換(IFFT)加速計(jì)算，推導(dǎo)出全息面上各測(cè)點(diǎn)處的聲壓表達(dá)式，并整理成以Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)系數(shù)作為未知量項(xiàng)，聲壓為常數(shù)項(xiàng)的非齊次線性方程組，聲壓(即全息數(shù)據(jù))由全息測(cè)量陣列測(cè)量得到； d.通過(guò)廣義逆矩陣求解出系數(shù)，再回代入重建公式，最后得到輻射場(chǎng)中任一場(chǎng)點(diǎn)處的聲壓表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)整個(gè)空間聲場(chǎng)的重建與預(yù)測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK103759811SQ201310721034
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】向宇, 胡金意 申請(qǐng)人:廣西科技大學(xué)