近場聲全息
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
近場聲全息的視頻教程
B&K聲學與振動-噪聲源識別免費培訓
展示B&K在噪聲源識別方面的技術發展以及最新的聲成像技術，例如統計最優近場聲全息（SONAH）、Refined Beamforming、Spherical beamforming和寬帶聲全息等。
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近場聲全息的實例教程
<p>像統計最優近場聲全息（SONAH）和等效源（ESM）這樣的近場聲全息（NAH）方法僅限于低頻聲源成像，即平均麥克風間距小于聲波波長的一半，而波束形成（Beamforming）只能在中高頻率下提供有用的空間分辨率。通過適當的陣列設計，這兩種方法可以在同一個陣列中使用。但是，NAH要提供良好的低頻分辨率，需要較小的測量距離，而波束成形則需要較大的距離來限制旁瓣。</p><p><br></p><p>本文提出的寬帶聲全息（Wideband Holography, WBH）方法就是為了克服這一實際矛盾。只需在相對較短的距離內進行<strong>一次測量</strong>，就能獲得覆蓋<strong>全頻率范圍</strong>的單一結果，已申請為HBK專利技術。</p><p class="ql-align-center"><br></p><p>該方法采用<strong>壓縮感知</strong>（Compressed Sensing, CS）原理，假定聲場可以在一組給定的基函數下進行稀疏表示，使用不規則陣列進行測量，通過強制系數向量的稀疏性求解逆問題。本文提出的方法并沒有采用基于系數向量1-范數最小化的正則化方法，而是使用一種促進稀疏性的<strong>迭代求解程序</strong>。迭代法在大多數情況下都能得到非常相似的結果，而且計算效率更高。</p><p><br></p><p>WBH方法在處理分布式聲源（如振動板）有非常好的效果，典型的應用包括發動機或變速箱等，通常無法近距離測量，此時應用WBH會有很好的效果。</p><p><br></p><p>下面是一個實際測試案例，在一個沒有進行聲學處理的普通房間內，兩個4227型 Brüel & Kj?r嘴模擬器間隔12厘米，距離陣列36厘米。兩個聲源由兩個獨立的穩態隨機白噪聲發生器激勵，并調整到相等的聲壓級。
展開 此性能與傳聲器的布置形式有關。
圖6 動態范圍
截止頻率就是能準確識別信號的最高頻率，越高越好，此性能與陣列張角和傳聲器間隔有關，陣列張角和傳聲器間隔越大，截止頻率越低。
總之，波束成形的優點是可以采集和重構任何類型的表面，陣列可以小于測試件。缺點是只能得到重構的聲壓，沒有聲功率，只適用于遠場，對于低頻的信號空間分辨率差。
近場聲全息（Near Field Acoustic Holography）
聲全息是在光全息的基礎上發展起來的，隨著計算機科技的發展，以計算機數字模擬方式實現的聲全息技術在70年代以后得到了充分發展，并成為實現聲全息技術的重要方法。目前，近場聲全息（NAH）是常用的聲源識別方法，其原理是借助源表面與全息面之間的空間變換關系，由全息面所測聲壓便可重建源面的聲場。如圖7所示。
展開 日期：2019年8月19日—21日（周一—周三）
地點：重慶大學汽車學院507會議室
時間：每個培訓日9:30AM—5:00PM
報名截止日期：2019年8月12日
培訓內容
介紹如何通過頻譜分析、聲強和傳聲器陣列數據采集進行聲源定位、聲功率計算、聲源貢獻排序，包括聲強映射，近場聲全息，波束成形，球形波束成形以及相關應用。
課程將現場演示，展示更新技術，包括BK Connect Acoustic Camera軟件，以及在平面波束成形、球形波束成形和統計最優近場聲全息（SONAH）基礎上的改進算法，并進行典型案例分析。
展開 本圖顯示的3D保形繪圖是將SONAH計算獲得聲音云圖繪制到網格化的CAD模型上的結果
解決方案
GN ReSound傾向于能保證精度和可重復性的自動解決方案，因此選擇了Brüel & Kj?r 項目定制部門提供的基于統計優化近場聲全息（SONAH）技術的交鑰匙解決方案。
使用我們的專利SONAH技術、提供一個機器人整體解決方案，能實現GN ReSound所需要的準確性和可重復性。這個解決方案由三個主要部分組成：持有探針傳聲器的機器人、機器人控制器及LAN-XI模塊、PC工作站。
“采用這一系統，我們能測量聲強”Poul說：“這是我們之前無法做到的。采用SONAH系統，使這一流程可控。你可以使用自動控制裝置將傳聲器放置在某個特定位置上。我們現在可以測量精細網格，之前我們只能分析聲壓。”
配備探針傳聲器的自動控制裝置。探針傳聲器小巧、輕質，適合在靠近聲源的局促空間內測量聲壓
“在采用SONAH之前，我們在助聽器周圍移動傳聲器，以盡可能獲得聲音信息。但是由于這一過程要求精確，因此我們不得不進行大量測試，因此這一方法并不實用。而新方法則更為精確，并能提供更多信息?！?為GN ReSound提供的自動控制系統
SONAH 是什么？
Brüel & Kj?r獲得專利的先進全息技術，可采用比聲源更小的陣列實施測量，且不會出現嚴重的空間窗效應。
SONAH指“統計優化近場聲全息”
它在處理不規則陣列時依舊能實施空間FFT計算
它能實施3D保形繪圖
相比傳統的全息繪圖方法，頻率下限更低
結果
新系統使得聲強精確度達到更高的水準，還能實現小型物體的高分辨率映射。由于系統精確度很高，開發過程所需的時間——包括建模、模擬和驗證——已降低了20%。而且可重復性也提高了。
展開 并且通過聲壓記錄得到的全息圖，只能用于重建聲壓場，而不能得到振速、聲強等物理量。
2) 遠場聲全息
遠場聲全息是通過測量離聲源較遠(d>>λ)的聲壓場來重建表面聲壓及振速場，由此預報輻射源外任意一點的聲壓場、振速場和聲強矢量場，由于觀測點離聲源較遠，記錄不到倏逝波成份，因此分辨率受波長的限制，不適合于高分辨率的場合，但可以對火車或汽車等尺寸較大的物體進行噪聲識別，楊殿閣等[13，14]利用遠場聲全息方法對汽車噪聲的聲源識別進行了較詳細地研究，全息面采用平面，本質上仍是基于空間采樣進行重建，傳感器的布置受精度要求限制，且通過掃描方式獲得全息數據，測量工作比較費時，效率較低。
3) 近場聲全息(NAH)
近場聲全息是在緊靠被測聲源物理表面的測量面(d<<λ)記錄全息數據，然后通過變換技術重建三維空間聲壓場、振速場、聲強矢量場，并能預報遠場指向性。由于是近場測量，所以除了記錄傳播波成分外，還能記錄空間頻率高于且隨傳播距離按指數規律衰減的倏逝波成分。由于它含有振動體細節信息，所以理論上可獲得不受波長限制的高分辨率圖像，測量覆蓋了從聲源出來的一個大的方位角，有指向性的聲源能夠被不失信息地檢測出來。 比較上面三種聲全息技術，NAH實用面最廣，分辨率最高，可操作性最強，所以近些年來，國內外對NAH研究相當活躍。下面介紹一下NAH的原理及常用算法。
圖3：在典型的飛機測試中，<BR>每隔幾分鐘就有一架飛機經過<BR>麥克風陣列，記錄時間為16秒。
圖6：程序的GUI可以在被實時監視的八個通道的每1/3倍頻段上顯示SPL。高亮藍線代表頻段內SPL上限和下限的告警電平。
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<p>像統計最優近場聲全息（SONAH）和等效源（ESM）這樣的近場聲全息（NAH）方法僅限于低頻聲源成像，即平均麥克風間距小于聲波波長的一半，而波束形成（Beamforming）只能在中高頻率下提供有用的空間分辨率。通過適當的陣列設計，這兩種方法可以在同一個陣列中使用。但是，NAH要提供良好的低頻分辨率，需要較小的測量距離，而波束成形則需要較大的距離來限制旁瓣。
NTS.LAB聲學相機模塊采用基于等效源法的近場聲全息技術，可對任意形狀的聲源進行成像，同時具備物理原理清晰簡明、計算準確高效的優勢。
3 便攜式聲源定位系統設計
3.1系統總體設計方案
本公司以FPGA開發板為中心，輔以傳聲器陣列、攝像頭、SDRAM、顯示屏等外圍器件組成便攜式聲源定位系統的硬件結構，通過FPGA開發實現系統的各項功能。
這樣，我們的近場聲全息軟件所生成的聲成像圖就能達到非常高的空間分辨率。
噪聲源識別方式：聲全息和瞬態計算
通道數：≥6
尺寸：0.125m×0.125m以上（各種間距可用）
最大頻率：6kHz
根據陣列的形狀和大小以及陣列中使用的傳聲器的位置和數量，B&K的陣列產品將更好地助力您的工作。
由于采用了聲學波束形成和統計優化近場聲全息(SONAH)技術，聲學攝像機可在一個很寬的頻率范圍內測量。
HBK道路車輛移動聲源波束形成
該PULSE軟件對Pass-by（通過噪聲）測試的移動車輛（如轎車與卡車）所發出的噪聲進行噪聲源定位。
由于采用了聲學波束形成和統計優化近場聲全息(SONAH)技術，聲學攝像機可在一個很寬的頻率范圍內測量。
圖15 Wiliams早期進行NAH試驗裝置
法國OldB公司[12]拓展了近場聲全息的應用范圍，建立了適用于實艇尺度測試的NAH陣列與測試系統，并在法國、澳大利亞海軍等獲得了廣泛應用。
劉濱博士
專業領域：
結構聲學，近場聲全息，聲源識別定位，高維逆問題求解
盧奐釆教授說，如果好奇日常生活中時刻都會感受到的波動現象、振動現象的起因，一個人很自然就想進入聲學領域去學習，并很容易就喜歡上這個涵蓋數學、物理、動力學、信號處理、噪聲管理、人體生理和心理與聲音關聯的科學領域。
據Nikola介紹：“我們在進行測量時，一般從遠場開始，使用了波束成形技術，然后采用近場聲全息技術。有時候，也會使用寬帶全息一次測量就獲取全頻段結果，無需分次測量”。陣列中的傳聲器排列間隔是不規則的，這樣就允許同一個陣列使用不同寬帶聲全息、統計優化聲全息和波束成形算法。正如Nikola所說：“這種新設備為我們帶來了執行測量的巨大優勢，并且數據采集系統簡單可靠?！?/div>
本圖顯示的3D保形繪圖是將SONAH計算獲得聲音云圖繪制到網格化的CAD模型上的結果
解決方案
GN ReSound傾向于能保證精度和可重復性的自動解決方案，因此選擇了Brüel & Kj?r 項目定制部門提供的基于統計優化近場聲全息（SONAH）技術的交鑰匙解決方案。
這樣，我們的近場聲全息軟件所生成的聲成像圖就能達到非常高的空間分辨率。
噪聲源識別方式：聲全息和瞬態計算
通道數：≥6
尺寸：0.125m×0.125m以上（各種間距可用）
最大頻率：6kHz
根據陣列的形狀和大小以及陣列中使用的傳聲器的位置和數量，B&K的陣列產品將更好地助力您的工作。
