基于聚焦算法的机械振动噪声声源定位的研究和应用

摘要

目前噪声污染已经越来越严重了，严重影响了人们的生活质量。特别是在工厂内，机械振动噪声是随处可见，严重的会危害工人的身心健康，一般的噪声也会分散工人的注意力，影响工作效率。特别是机械振动噪声也是设备出现故障的一个信号，所以工厂内机械振动噪声的控制迫在眉睫。
　　由于目前声源定位系统的造价较为昂贵，且对环境要求较高，无法有效的解决这种普遍存在的噪声污染。为此，本文拟设计一款经济、便携的声源定位系统。此定位系统主要针对机械振动噪声声源，适当的牺牲定位精度，主要提高定位系统的便携性和实施性。为后来者研制声源定位系统提供一定的思路，并解决一些简单情况的声源的定位工作，为噪声控制事业做一点点贡献。
　　本文的主要工作内容如下：
　　（1）声源定位算法的研究。了解目前常用的声源定位算法，结合工厂内机械振动噪声的特点，选出适合进行该环境下的声源定位算法，即聚焦算法和MUSIC算法的综合算法，并分析出其优劣。并根据定位算法的特性，对其进行优化，使其能更好的进行声源定位的计算。
　　（2）声源定位系统的研制。分析了目前常规的声源定位系统的思路和设计，从硬件和软件两方面入手，设计合理、可行的声源定位方案。硬件部分主要是麦克风阵列的设计和信号采集系统——DSP的设计。软件部分主要是信号采集程序和信号处理程序的编写。最后将设计好的方案进行实物搭接。
　　（3）声源定位系统的分析和运用。运用 MATLAB仿真软件，对设计好的声源定位方案进行仿真，分析各种因素对声源定位系统精确度的影响，为后期的实际运用提供理论基础。然后将该声源定位系统进行实测，分析采集信号的精确性和声源定位功能的准确性。对机械振动声源的定位提供具体方案。
　　上述内容给声源定位系统的研制提供了一个可行的思路，具有一定的指导和使用意义。

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第1章 绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3声源定位算法的分类

1.4研究目的与意义

1.5本文主要工作及安排

第2章 机械振动噪声的特性及声源定位的原理

2.1机械振动声源的特性

2.2机械振动噪声的评价标准

2.3近场声源和远场声源的区别

2.4 MUSIC算法的实现过程

2.5聚焦算法的理论基础

2.6 本章小结

第3章 声源定位聚焦算法的研究及仿真

3.1声源个数的估计

3.2 宽带信号的定义

3.3近场三维聚焦定位算法

3.4声源三维MUSIC算法仿真

3.5 本章小结

第4章 声源定位系统的设计

4.1声源定位系统的组成及实现原理

4.2声源数据采集设备的选择与实现

4.3声音信号的转变过程和处理

4.4 声源定位系统的硬件设计

4.5 本章小结

第5章 声源定位系统的实现和实验

5.1声源定位系统的软件设计

5.2 采集系统的精确性测试

5.3 声源定位系统的测试

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录A 作者研究生期间发表的论文