| 【中文题名】 | 小尺度传感器阵列超指向性研究及实现 |
| 【英文题名】 | Studies on Super-Directivity with Realization for Small-Scale Sensor Array |
| 【学科专业】 | 水声工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-5-23 |
| 【中关键词】 | 超指向性,传感器阵列,最大信噪比,方向性综合,谐波模态重构,模态分解 |
| 【英关键词】 | Super-directivity,Sensor array,Maximum signal-to-noise ratio,Directivity synthesis,Reconstruction via harmonic modes,Mode decomposition,Boundary element method（BEM）,Sound field modeling,Manifold,Circular array,Experiment, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>发送器（变换器）、传感器> |
| 【论文摘要】 | 本论文研究分析了小尺度传感器阵列超指向性形成的原理和实现方法。参考现有方法，并基于实际科研课题，将传感器阵列超指向性形成方法分为三类数学模型：最大信噪比超指向性数学模型、方向性综合超指向性数学模型和谐波模态重构超指向性数学模型。对该三类模型进行了细致的原理分析和数学推导证明。并且引入了声场计算的边界元方法，使得三类模型具有广泛的适用性。论文的工作主要包括以下几个方面：
1．指出了阵列超指向性研究的重要意义和应用价值，介绍了阵列超指向性概念。
2．细致分析了最大信噪比超指向性数学模型，推导出阵列获得最佳超指向性时阵元权值计算的一般公式。对直线阵和圆环阵的超指向性形成进行了重点分析，推导出圆环阵超指向性形成时最佳权向量的解析公式，以及波束计算公式。
3．推导分析了任意结构圆环阵傅立叶级数展开方向性综合数学模型，给出了方向性合成的阵元加权公式、超指向性指数以及波束计算公式。引入了声场计算的边界元法，使得模型能适合任意障板结构的圆环阵。制作了多种结构圆环水听器，进行了水池实验。
4．推导分析了基于平面波声场模态重构的超指向性数学模型，提出了诸如球谐波模态分解器、... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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Abstract |
5-9 |
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第一章 绪论 |
9-15 |
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1.1 研究背景及意义 |
9-10 |
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1.2 研究历史及现状 |
10-12 |
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1.3 本论文主要研究内容 |
12-15 |
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第二章 超指向性概念及最大信噪比超指向性数学模型 |
15-27 |
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2.1 指向性基本概念 |
15-16 |
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2.2 超指向性概述 |
16 |
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2.3 最大信噪比超指向性数学模型 |
16-18 |
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2.4 小间距直线端射阵超指向性分析以及仿真实验 |
18-20 |
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2.5 圆环形传感器阵列超指向性分析以及仿真实验 |
20-25 |
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2.6 本章小结 |
25-27 |
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第三章 水听器阵列流形数值计算及验证 |
27-37 |
|
3.1 水听器基阵阵列流形的边界元计算 |
27-30 |
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3.1.1 基于边界元法求解基阵阵列流形的计算模型 |
27-29 |
|
3.1.2 阵列流形与波束设计 |
29-30 |
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3.2 散射声场边界元计算验证 |
30-32 |
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3.3 阵列流形以及阵元单元指向性仿真计算与水池测量验证 |
32-35 |
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3.4 本章小结 |
35-37 |
|
第四章 基于方向性综合超指向性数学模型 |
37-53 |
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4.1 方向性综合思想概述 |
37 |
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4.2 傅立叶级数展开方向性综合基本理论 |
37-39 |
|
4.3 傅立叶级数展开方向性超指向性概述 |
39-42 |
|
4.4 圆环阵超指向性仿真实验 |
42-45 |
|
4.4.1 声透明圆环阵 |
42-44 |
|
4.4.2 刚性球表面圆环阵 |
44-45 |
|
4.5 薄壁圆环阵仿真实验分析 |
45-48 |
|
4.5.1 水平面模态强度仿真实验 |
45-47 |
|
4.5.2 圆环阵超指向性仿真实验 |
47-48 |
|
4.6 小尺度圆环阵方向性综合仿真实验及水池实验 |
48-50 |
|
4.7 本章小结 |
50-53 |
|
第五章 基于平面波声场球谐波模态重构超指向性数学模型 |
53-69 |
|
5.1 声场球谐波模态分解器 |
53-55 |
|
5.2 最小二乘声场模态滤波器 |
55-56 |
|
5.3 高斯积分声场模态滤波器 |
56-57 |
|
5.4 波束形成器 |
57-58 |
|
5.5 球形传感器基阵超指向性证明 |
58-59 |
|
5.6 球形传感器基阵超指向性形成仿真实验 |
59-65 |
|
5.7 圆环形传感器基阵水平面内波束形成仿真实验 |
65-67 |
|
5.8 本章小结 |
67-69 |
|
第六章 基于平面波声场傅立叶模态重构超指向性数学模型 |
69-95 |
|
6.1 球体表面赤道声场的傅立叶模态分解 |
69-71 |
|
6.2 柱体表面声场的余弦柱面波模态分解 |
71-73 |
|
6.3 任意结构表面声场的傅立叶模态分解 |
73-74 |
|
6.4 傅立叶模态滤波器 |
74-77 |
|
6.4.1 最小二乘傅立叶模态滤波器 |
75-76 |
|
6.4.2 基于二阶锥规划的傅立叶模态滤波器 |
76-77 |
|
6.5 圆环阵傅立叶模态分解波束形成器(MDB) |
77-79 |
|
6.6 圆环阵契比雪夫模态分解波束形成器(DC-MDB) |
79-80 |
|
6.7 任意圆环阵超指向性计算公式 |
80-81 |
|
6.8 圆环阵超指向性仿真实验 |
81-85 |
|
6.8.1 声透明圆环阵 |
81-84 |
|
6.8.2 刚性球表面圆环阵 |
84-85 |
|
6.9 球体表面圆环阵水平面波束合成仿真实验 |
85-87 |
|
6.10 柱体表面圆环阵水平面波束合成仿真实验 |
87-90 |
|
6.11 水平波束合成的湖上实验验证 |
90-92 |
|
6.12 傅立叶模态滤波器实验验证 |
92-93 |
|
6.13 本章小结 |
93-95 |
|
第七章 本文总结 |
95-97 |
|
7.1 主要工作和创新点 |
95-96 |
|
7.2 需要进一步完善的问题 |
96-97 |
|
参考文献 |
97-101 |
|
致谢 |
101-102 |
|
攻读硕士学位期间发表的文章 |
102-103 |
|
作者简介 |
103-105 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.383075 |
