Повышение точности локализации дипольных источников звука с помощью плоских микрофонных антенн

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Разработан метод проведения настройки микрофонной решетки на оптимальное качество визуализации акустических диполей. Проведена генерация акустических диполей в экспериментальных условиях в заглушенной камере с помощью обтекания дозвуковым воздушным потоком тонкого металлического стержня и тонкой прямоугольной пластины. Для подтверждения работоспособности созданного подхода проведен сравнительный анализ карт визуализации, полученных с использованием разработанного подхода, с результатами, полученными с использованием решетки подобного класса, настроенной традиционным монопольным способом. Разработанный подход, адаптирующий решетку к дипольной модели излучения и основанный на модификации передаточных функций, учитывающих влияние направленности падения звуковых волн, демонстрирует повышение динамического диапазона решетки при использованном оптимальном размещении микрофонов.

Об авторах

В. Ф. Копьев

ФАУ ЦАГИ, Научно-исследовательский Московский комплекс ЦАГИ

Email: vkopiev@mktsagi.ru
Россия, 105005, Москва, ул. Радио 17

В. В. Ершов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: ersvic@yandex.ru
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский просп. 29

И. В. Храмцов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: ersvic@yandex.ru
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский просп. 29

О. Ю. Кустов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ersvic@yandex.ru
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский просп. 29

Список литературы

  1. Zaytsev M.Y., Kopiev V.F, Velichko S.A., Belyaev I.V. Fly-over noise source localization during acoustic flight tests of advanced passenger aircraft // AIAA. 2019–2426.
  2. Bahr C.J., Humphreys W.M., Ernst D., Ahlefeldt T., Spehr C., Pereira A., Leclère Q., Picard C., Porteous R., Moreau D., Fischer J.R., Doolan C.J. A comparison of microphone phased array methods applied to the study of airframe noise in wind tunnel testing // AIAA 2017–3718.
  3. Копьев В.Ф., Храмцов И.В., Ершов В.В., Пальчиковский В.В. О возможности использования единичной временной реализации для исследования шума вихревых колец // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 1. С. 48–57.
  4. Берсенев Ю.В., Вискова Т.А., Беляев И.В., Пальчиковский В.В., Кустов О.Ю., Ершов В.В., Бурдаков Р.В. Применение метода плоского бимформинга к идентификации вращающихся звуковых мод // Вестник ПНИПУ. Механика. 2016. № 1. С. 26–38.
  5. Ishii T., Ishii Y., Hald J., Nagai K., Oinuma H. Application of Sound Source Identification using CLEAN-SC to a Turbofan Engine // 7th Berlin Beamforming Conference. 2018. BeBeC-2018-D25.
  6. Christensen J.J., Hald J. Beamforming. Technical review // Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurements A/S, Denmark, Nærum, 2004. 48 p.
  7. Sijtsma P. CLEAN Based on Spatial Source Coherence // AIAA 2007–3436.
  8. Steinhardt A., Van Veen B. Adaptive beamforming // Int. J. Adapt. Contr. Signal Process. 1989. V. 3. P. 253–281.
  9. Brooks T.F., Humphreys W.M. A deconvolution approach for the mapping of acoustic sources (DAMAS) determined from phased microphone arrays // J. Sound Vib. 2006. V. 294. № 4–5. P. 856–879.
  10. Zavala P., Roeck W., Janssens K., Arruda J., Sas P., Desmet W. Monopole and Dipole Identification Using Generalized Inverse Beamforming // AIAA 2010–3740.
  11. Sijtsma P. Experimental techniques for identification and characterisation of noise sources // National Aerospace Laboratory (NLR). 2004. Report No. NLR-TP-2004-165. 47 p.
  12. Curle N. The influence of solid boundaries upon aerodynamic sound // Proc. R. Soc. A. 1955. V. 231. P. 505–514.
  13. Liu Y., Quayle A., Dowling A., Sijtsma P. Beamforming correction for dipole measurement using two-dimensional microphone arrays // J. Acoust. Soc. Am. 2008. V. 124. № 1. P. 182–191.
  14. Suzuki T. L1 generalized inverse beam-forming algorithm resolving coherent/incoherent, distributed and multipole sources // J. Sound Vib. 2011. V. 330. № 24. P. 5835–5851.
  15. Бычков О.П., Демьянов М.А., Фараносов Г.А. Локализация дипольных источников шума плоскими микрофонными решетками // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 5. С. 675–687.
  16. Porteous R., Prime Z., Doolan C.J., Moreau D.J., Valeau V. Three-dimensional beamforming of dipolar aeroacoustic sources // J. Sound Vib. 2015. V. 355. P. 117–134.
  17. Jordan P., Fitzpatrick J., Valiere J. Measurement of an aeroacoustic dipole using a linear microphone array // J. Acoust. Soc. Am. 2002. V. 111. № 3. P. 1267–1273.
  18. Oudompheng B., Pereira A., Picard C., Lecl`ere Q., Nicolas B. A theoretical and experimental comparison of the iterative equivalent source method and the generalized inverse beamforming // 5th Berlin Beamforming Conference. 2014. BeBeC-2014-12.
  19. Hald J., Christensen J.J. A class of optimal broadband phased array geometries designed for easy construction // Proc. the 2002 Int. Congress and Exposition on Noise Control Engineering (Inter-Noise 2002), Dearborn, MI, USA, 2002.
  20. Hald J., Christensen J.J. A novel beamformer array design for noise source location from intermediate measurement distances // J. Acoust. Soc. Am. 2002. V. 112. № 5. P. 2448.
  21. Malgoezar A., Snellen M., Sijtsma P., Simons D. Improving beamforming by optimization of acoustic array microphone positions // 6th Berlin Beamforming Conference. 2016. BeBeC-2016-S5.
  22. Lashi D., Quevy Q., Lemeire J. Optimizing microphone arrays for delay-and-sum beamforming using genetic algorithms // Proc. the 4th Int. Conf. on Cloud Computing Technologies and Applications (Cloudtech), Brussels, Belgium, 2018.
  23. Soltankarimi F., Nourinia J., Ghobadi Ch. Side lobe level optimization in phased array antennas using Genetic Algorithm // Eighth IEEE Int. Symp. on Spread Spectrum Techniques and Applications – Programme and Book of Abstracts (IEEE Cat. No. 04TH8738), 2004. P. 389–394.
  24. Gerstofta P., Hodgkiss W. Improving beampatterns of two-dimensional random arrays using convex optimization // J. Acoust. Soc. Am. 2011. V. 129. № 4. P. 135–140.
  25. Bai M., Lin J., Liu K. Optimized microphone deployment for near-field acoustic holography: To be, or not to be random, that is the question // J. Sound Vib. 2010. V. 329. № 14. P. 2809–2824.
  26. Li M., Wei L., Fu Q., Yang D. Ghost image suppression based on particle swarm optimization-MVDR in sound field reconstruction // J. Vib. Acoust. 2015. V. 137. № 3. P. 031007.
  27. Prime Z., Doolan C., Zajamsek B. Beamforming array optimisation and phase averaged sound source mapping on a model wind turbine // Proc. the 43rd Int. Congress and Exhibition on Noise Control Engineering (Inter-Noise 2014), 2014, Melbourne, Australia.
  28. Ершов В.В. Проектирование конструкции лучевой микрофонной антенны с возможностью быстрой перенастройки ее конфигурации // Научно-технический вестник Поволжья. 2019. № 11. С. 20–23.
  29. Khramtsov I.V., Ershov V.V., Cherenkova E.S. Investigation of the position of noise sources in a turbulent subsonic jet using the beamforming technique // Proc. the 2020 Int. Conf. on Dynamics and Vibroacoustics of Machines (DVM), 2020, Samara, Russia.
  30. Ershov V.V., Sorokin E.V., Palchikovskiy V.V., Korin I.A. Study of new beam microphone array operation based on aerodynamic noise sources localization // Proc. the 2020 Int. Conf. on Dynamics and Vibroacoustics of Machines (DVM), 2020, Samara, Russia.
  31. Palchikovskiy V.V., Khramtsov I.V., Ershov V.V., Gornova D.A., Selivanova A.A. Aeroacoustic investigations of subsonic jet in PNRPU anechoic chamber // IOP Conference Series – Materials Science and Engineering. 2017. V. 208. № 012032.
  32. Demyanov M., Bychkov O., Faranosov G., Zaytsev M. Development of beamforming methods for uncorrelated dipole sources // 7th Berlin Beamforming Conference. 2018. BeBeC-2018-D16.
  33. Бычков О.П., Фараносов Г.А. Анализ взаимной связи модовой структуры пульсаций ближнего поля струи и шума взаимодействия струи и крыла // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 1. С. 34–45.

© В.Ф. Копьев, В.В. Ершов, И.В. Храмцов, О.Ю. Кустов, 2023