检索结果-内蒙古大学图书馆

声学学报 2025年第1期50卷 97-108页

作者：黄健丽王域宫在晓汪俊王海斌中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

反卷积波束形成可有效抑制旁瓣、提高目标探测的方位分辨力,传统反卷积波束形成算法大多要求阵列指向性函数满足移不变性,只适用于直线阵、圆阵等特定阵列;传统方法通常对波束强度进行处理,不适用于处理相干信号。为此,提出了一种基于... 详细信息

反卷积波束形成可有效抑制旁瓣、提高目标探测的方位分辨力,传统反卷积波束形成算法大多要求阵列指向性函数满足移不变性,只适用于直线阵、圆阵等特定阵列;传统方法通常对波束强度进行处理,不适用于处理相干信号。为此,提出了一种基于压缩感知的适用于任意阵列的波束域反卷积波束形成方法,该方法首先通过常规波束形成获取若干复数域波束输出,再将稀疏贝叶斯学习(SBL)重构算法应用于波束域模型进行复数域波束输出的反卷积,从而实现目标检测和波达方向估计。所提方法通过控制常规波束形成输出波束数,可有效降低算法的计算复杂度,且在处理相干信号时同样适用,方位分辨性能优于常规反卷积算法。仿真与海试数据处理结果表明,所提算法的方位分辨性能与传统阵元域SBL波束形成算法相当,且均优于常规波束形成和最小方差无失真响应方法;在应用于短密阵等阵列条件下,所涉及常规波束形成波束数明显小于阵元数时,所提算法的计算复杂度显著低于传统阵元域SBL波束形成算法。

关键词：波达方向高分辨力反卷积波束形成压缩感知稀疏贝叶斯学习

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深海海底水平阵直达声区宽带声源干涉结构匹配定位

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声学学报 2025年第2期50卷 433-444页

作者：翟肇锴李风华张波翟铎胡传兴中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对深海直达声区宽带声源定位问题,在海底水平阵列接收条件下,提出了一种干涉结构频率凹点匹配的声源定位方法。该方法利用接收阵列纵向孔径获得频率–距离干涉条纹,并利用增强的一维干涉结构提取干涉频率凹点。在引入先验估计距离的... 详细信息

针对深海直达声区宽带声源定位问题,在海底水平阵列接收条件下,提出了一种干涉结构频率凹点匹配的声源定位方法。该方法利用接收阵列纵向孔径获得频率–距离干涉条纹,并利用增强的一维干涉结构提取干涉频率凹点。在引入先验估计距离的基础上,通过匹配固定带宽内干涉频率凹点数量和数值进行目标定位。仿真结果表明,该方法不明显依赖于信号频谱的平坦程度,在信号频谱不平坦条件下,所提方法对信噪比的宽容度较匹配场处理和一维干涉结构匹配定位方法高约5 dB。利用某深海试验数据进行验证,多组实验信号证明了所提方法对频谱不平坦信号具有较好定位效果。

关键词：无源定位深海直达声区干涉结构水平阵列

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随钻声波数据遥传中的声通信仿真研究

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地球物理学报 2025年第1期68卷 355-364页

作者：赵傲耸陈浩何晓中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 北京市海洋深部钻探测量工程技术研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049

实时高效的数据遥传是制约随钻测井发展的关键技术难题.随钻声波遥传技术利用周期钻柱中的声载波传输测井数据,有望突破目前的低速遥传限制.随钻声信道是流固耦合的复杂波导,然而理论模型大多将其简化为自由钻柱,而忽略了充液井孔的耦... 详细信息

实时高效的数据遥传是制约随钻测井发展的关键技术难题.随钻声波遥传技术利用周期钻柱中的声载波传输测井数据,有望突破目前的低速遥传限制.随钻声信道是流固耦合的复杂波导,然而理论模型大多将其简化为自由钻柱,而忽略了充液井孔的耦合效应.本文从信道建模理论出发,构建了基于四端口传播矩阵的全波信道函数,并提出低复杂度的单载波相干声通信方案,从理论上评估了随钻声信道响应特性与传输性能.通过与有限差分法的对比验证了本文信道建模方法的有效性.仿真结果表明:随钻声信道具有离散带隙的幅度特性和非线性失真的相位特性;信道通带内传输的调制载波具有显著的群延迟,补偿后的系统传输性能得到提升;189.5 m信道通带内能实现单载波20 bps的有效数据传输.本文结果为随钻声波遥传提供了理论依据.

关键词：随钻测井声波遥传钻柱信道群延迟

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深海水平阵对空中声源的近场定位研究

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声学学报 2025年第1期50卷 1-11页

作者：毛俊杰张波彭朝晖张燕君钱鹏林霖中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 中山大学海洋工程与技术学院珠海519082

为实现水下对空中声源的探测定位,提出了一种利用深海不同路径声线进行近场聚焦波束形成的定位方法,实现了海底水平阵对近场菲涅尔区空中声源的定位。分析表明,直接利用不同路径声线进行聚集波束形成定位时,空间谱会产生伪峰。为此,应... 详细信息

为实现水下对空中声源的探测定位,提出了一种利用深海不同路径声线进行近场聚焦波束形成的定位方法,实现了海底水平阵对近场菲涅尔区空中声源的定位。分析表明,直接利用不同路径声线进行聚集波束形成定位时,空间谱会产生伪峰。为此,应用了基于声线到达幅度加权的伪峰抑制方法。仿真及海试实验数据验证了该方法的有效性,能够准确定位飞行高度约5000 m、水平距离在13~17 km范围内的固定翼飞机目标,平均定位误差为0.9 km。与仅利用直接透射声线的传统方法相比,所提方法显著提升了远距离空中声源的定位性能。

关键词：水下对空探测聚焦波束形成海底水平阵空中声源

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通风声超材料屏障研究进展

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科学通报 2025年第12期70卷 1750-1761页

作者：刘晨凯刘晓宙赖耘南京大学物理学院近代声学教育部重点实验室固体微结构物理国家重点实验室先进微结构协同创新中心南京2100932.中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190

通风隔音技术能够在保持空气流通的同时有效阻隔噪音,为建筑和工业应用提供舒适且健康的环境.声学超材料作为一类通过精心设计其内部结构来实现特殊物理性质的人工声学材料,凭借其独特的物理性质和亚波长尺寸的特点,在通风声屏障领域取... 详细信息

通风隔音技术能够在保持空气流通的同时有效阻隔噪音,为建筑和工业应用提供舒适且健康的环境.声学超材料作为一类通过精心设计其内部结构来实现特殊物理性质的人工声学材料,凭借其独特的物理性质和亚波长尺寸的特点,在通风声屏障领域取得了突破性的进展.本文综述了该领域的最新研究进展和应用,包括3种主要的物理原理:局域共振型、干涉相消型和相位梯度型,并探讨了从单频设计拓展至宽频设计的方法.此外,本文还介绍了在复杂应用场景下的新设计思路和优化方法,如柔性材料的应用、主动型超材料,以及人工智能和机器学习的设计优化.未来,随着技术的不断进步和跨学科的融合,基于超材料的通风声屏障将在建筑、交通和工业领域发挥更大的作用,为人类提供更加安静和舒适的环境.

关键词：声学超材料声学超表面通风声屏障通风隔音通风降噪

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高斯过程辅助的船舶辐射噪声分类算法

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应用声学 2025年第1期44卷 170-181页

作者：聂磊鑫王海斌李超张永霖中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

现阶段船舶辐射噪声分类通常使用深度学习方法,它需要大量的数据去训练过参数化的模型。船舶辐射噪声的实测数据量一般较少,因此可以采用数据扩增策略去改善训练数据的多样性。然而相比于实测数据的时频谱图,该策略得到的增广时频谱图... 详细信息

现阶段船舶辐射噪声分类通常使用深度学习方法,它需要大量的数据去训练过参数化的模型。船舶辐射噪声的实测数据量一般较少,因此可以采用数据扩增策略去改善训练数据的多样性。然而相比于实测数据的时频谱图,该策略得到的增广时频谱图通常存在边缘分布偏移,忽视这一点将无法充分利用增广数据,会带来性能上的损失。为此该文提出了一种高斯过程辅助的船舶辐射噪声时频谱图分类算法。该算法在训练分类模型时,除了最小化分类器输出与标签之间的交叉熵损失,也同时借助高斯过程回归,最小化了不同数据上特征提取器输出的分布差异,进而在特征空间实现真实数据时频谱图和增广时频谱图的边缘分布对齐,这可以促进分类器的训练。公开海试数据上的实验结果表明,相较深度学习方法中现有的预训练-微调策略,在不同训练数据量下,该文所提算法都能够对近场船舶辐射噪声实现更准确的分类。

关键词：船舶辐射噪声时频谱图扩增域自适应高斯过程回归

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局部放电中声波产生机理及仿真分析

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应用声学 2025年第2期44卷 489-496页

作者：王巍然安志武中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

局部放电是电力设备安全运行的严重隐患。超声法可以探测局部放电发出的声波并定位声源,是一种被广泛应用的检测手段。为了更加准确地描述局部放电产生超声波的机理和过程,该文针对电晕放电这一典型的局部放电现象在理论上分析了其产生... 详细信息

局部放电是电力设备安全运行的严重隐患。超声法可以探测局部放电发出的声波并定位声源,是一种被广泛应用的检测手段。为了更加准确地描述局部放电产生超声波的机理和过程,该文针对电晕放电这一典型的局部放电现象在理论上分析了其产生声波的机理。该理论基于流体动力学理论,将带电粒子的连续性方程、电场泊松方程和有源声波方程进行耦合,并利用有限元仿真求解出了声场分布。结果表明:声源附近处的声波频率和放电电流脉冲频率保持一致;声波具有较强的指向性,针尖正下方的声场明显强于其他方向;随着传播距离的增大,声波出现明显衰减,且高频分量衰减更快,表现为峰值频率向低频漂移;放电电流脉冲幅值、声压大小和峰值频率均和外接电压幅值呈正相关。相关结果能较好地明晰电学量与声学量之间的关系,为局部放电超声检测法的定量化研究提供一定帮助。

关键词：局部放电电晕放电发声机理仿真分析流体动力学模型

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基于肋骨为强吸声体的多层介质内非线性声场研究

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物理学报 2025年第4期74卷 171-180页

作者：王浩宇赖宁磊晏张平林伟军刘晓宙南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心南京大学声学研究所近代声学教育部重点实验室南京210093 成都海克医疗设备有限公司成都610041 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190

在使用高强度聚焦超声进行肋下病灶治疗的过程中,肋骨的遮挡显著影响了治疗的效果,在先前的研究中,肋骨通常被视作完美吸声体,这一模型虽然能够在一定程度上体现肋骨造成的影响,但也同样可能导致对肋后能量的低估.为弥补现有工作的不足... 详细信息

在使用高强度聚焦超声进行肋下病灶治疗的过程中,肋骨的遮挡显著影响了治疗的效果,在先前的研究中,肋骨通常被视作完美吸声体,这一模型虽然能够在一定程度上体现肋骨造成的影响,但也同样可能导致对肋后能量的低估.为弥补现有工作的不足,本文提出了一种将肋骨视作强吸声体、而非完美吸声体的数值计算方法,并使用ABS塑料构建的仿肋模型进行了相关实验以比较两类方法的优劣,此外本文还在多层介质模型中研究了肋骨对非线性声场造成的影响.由于肋骨在新模型中具有较大的声衰减系数,现有算法在计算过程中容易出现数值振荡问题,为此本研究使用了算子分离法以提高数值计算的稳定性,并进一步通过矩阵向量化方法在后向隐式差分格式下实现了声场的稳定求解.这些改进不仅提高了数值计算的准确性,还揭示了完美吸声体模型造成的肋后能量低估问题,对于优化临床治疗策略具有重要意义.

关键词：高强度聚焦超声算子分离法非轴对称矩阵向量化

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光纤声传感相位生成载波解调技术的相位校正与调制深度补偿

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应用声学 2025年

作者：李斐然吴先梅安秉文李子琪冷涛孔超师芳芳中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室中国科学院大学

相位生成载波(PGC)调制解调技术具有线性度好和动态范围广等优点，广泛应用于光纤声传感领域。针对PGC调制解调过程产生的相位偏移和调制深度漂移问题，该文提出了一种基于可编程门阵列(FPGA)的相位校正与调制深度补偿方法。在FPGA中对... 详细信息

相位生成载波(PGC)调制解调技术具有线性度好和动态范围广等优点，广泛应用于光纤声传感领域。针对PGC调制解调过程产生的相位偏移和调制深度漂移问题，该文提出了一种基于可编程门阵列(FPGA)的相位校正与调制深度补偿方法。在FPGA中对应用反正切方法进行干涉光信号解调时产生的相位偏移进行实时计算和校正，对载波调制深度通过实时计算进行估计与补偿，实现了声传感信号的实时解调。仿真分析显示，进行相位校正与调制深度补偿后的PGC解调方法可得到更稳定可靠的解调效果。在声传感实验中所得实验结果表明该方法能够明显抑制调制深度的漂移，解调所得信号的信噪比有显著提高，信号的总谐波失真显著降低，这对于提升光纤声传感系统的总体性能具有重要意义。

关键词：相位生成载波技术光纤光栅声传感调制深度补偿相位校正

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深海移动水平阵声源被动定位方法研究进展

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应用声学 2025年第1期44卷 36-54页

作者：刘与涵郭良浩董阁章伟裕徐嘉璘徐鹏刘建军任岁玲屈嵩岳中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 中国舰船研究设计中心武汉430064

被动定位是水声装备研制和海军国防建设的重要需求,研究有效实用的深海声源定位方法具有重要意义。适装于移动平台的水平声学基阵是实现被动定位的有效技术途径之一,但受限于深海声场特性复杂多变、基阵垂直孔径不足等因素,其被动定位... 详细信息

被动定位是水声装备研制和海军国防建设的重要需求,研究有效实用的深海声源定位方法具有重要意义。适装于移动平台的水平声学基阵是实现被动定位的有效技术途径之一,但受限于深海声场特性复杂多变、基阵垂直孔径不足等因素,其被动定位算法设计面临诸多挑战。该文以深海移动水平阵被动定位为应用背景,从深海环境和声传播特性出发,简要概述了深海声源定位方法的研究进展,包括传统几何定位方法、匹配场处理方法、基于多途传播特性的深海环境适配方法以及机器学习类方法,并讨论了未来发展趋势和可能的研究思路。

关键词：深海水平阵声源定位被动定位

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