2.声学测试技术及进展

LMS 声学测试与分析——声源识别

目 录
1 2 3 4 5 6 LMS 总体声学解决方案 LMS 声源识别技术 LMS 声源识别产品 LMS 传统声全息技术 LMS HDCam 声学照相机 LMS 内场声源识别技术

声学试验涵盖哪些领域? 与客户需求有什么样的相关性?
这个声音正常么? 为什么听上去不舒服? 声品质
回放/滤波，心理声学指标， 客观及主观评价
声音是从哪里发出来的? 声源识别
声强 – 波束成型 声全息 – 声聚焦 车外 & 车内噪声源识别
根源是什么? 声源? 传递途径? 声振耦合分析工程
传递路径分析 声源量化排序 声振耦合模态分析
Intensite dBA 91 90 89 88 87 86 85 84 83
需要用什么样的材料来 降低噪声?
材料及部件测试
吸声，传递损失 驻波管法，现场试验法，试验室法
产品是否满足标准要求?
声功率 & 通过噪声
声压法 & 声强法 试验室内，车内，试车场
是否满足产品质量目标? 声学分析仪
声级计，Leq连续等效声压级，倍频程， 响度，语言清晰度,..
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LMS 声源识别技术

声源识别
为什么要做声源识别? 声压测试无法解释分析各个声源的贡献量? 测试声压不能分析声能量是如何传播流动的?
Intensite dBA 76 75 74 73 72 71 70 69 68
声压图显示出有3个声源 而实际上只有2个声源 (干涉)
声源识别需要专门的技术 声强法 (一般来说仅适合于稳态声源) 远场波束成型 (+声聚焦) 近场声全息 (+声聚焦)
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声源定位技术简介
声强法：
•硬件上需要声强探头 •可用于远场和近场测试 •只能用于测试稳态工况
传统声全息支持规则阵列
声全息：
•阵列尺寸大于被测对象 •用于近场测试 •高频段需要更多的麦克风
iNAH技术支持不规则阵列
声线法：
• 阵列尺寸小于被测对象 •只能用于远场 •低频空间分辨率一般
声聚焦：
•与声线法相同，但可扩展到近场 •空间分辨率是声线法2倍

声强法
优点 支持 ISO/ANSI 标准 在工业上有广泛的应用 支持声功率计算 缺点 声强探头比较昂贵 一般用于远场测试 在进行噪声源识别时比较耗时

声线法：Beamforming 和 声聚焦 Focalazation
声线法和声聚焦均认为所有麦克风是同时记录声 压信号。 声线法假设：麦克风阵列是在远场，声源是以平 面波传递的。
1 s (t ) ≈ N
∑ p (t − τ
j j =1
N
j
) with τ j = d cos Θ
c
声聚焦假设：麦克风阵列是在近场，声源是以球 面波传递的。
S ( f ) ≈ ∑ Pj ( f )e
j =1
N
ikR j
with kRj = 2Πfτ j
因此：声线法可用于远场声源识别， 声聚焦可用于近场声源识别

近场声全息技术
假设条件: 测试得到近场的耗散波
Pc ( x, y , w) = ∫∫ Sc ( k x , k y , w).e
− j ( k x x +k y y )
dk x dk y . . 2π 2π
因此：主要用于近场声源识别，其分辨率 与麦克风间距有关。
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各种不同声源定位技术的应用场合
空间分辨率决定是否将声源进行分离
差 声强法 中等 声线法 好 声全息
到被测声源的距离
远场 声线法 声强法 近场 声全息 声强法
声学环境
外场（自由场） 2D 阵列 内场 (反射场） 3D 阵列
运行工况
稳态 声强法 瞬态 声全息 声线法

LMS High Definition 声学照相机 组合远场波束成型和近场声聚焦
被测物
2
声聚焦 将阵列移近到声源热点， 两倍提高空间分辨率 (在近场的测试需要 不同的处理方法)
1
远场波束成型 基于麦克风间的时间延迟进行声源定位 所有通道(36-52)同时测试。天线包含光学照相机 从一定距离处快速预览声源分布 空间分辨率与分析频率相关 (34cm@1000Hz，而3m@100 Hz)
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近场声全息 & 声聚焦
Fmin
传统的声全息
Fmax 空间 分辨率
近场技术 (靠近声源进行测试) 阵列要覆盖整个测试物表面 (也可以分块测试) 频率下限决定于阵列尺寸 频率上限决定于麦克风间距 空间分辨率决定于麦克风间距
被测物
LMS 声全息可以用声聚焦进行功能拓展。 如果没有声聚焦，如果要将频率上限提高一倍，需要4倍 的测点。 (将花费4倍的时间或通道数).
frequency Hz 50 100 124 500 1.000 2.000 5.000 wave microphone hologram lenght distance size cm cm cm 686 343 343 172 277 138 69 34 34 17,2 17 8,6 7 3,4
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LMS 声源识别产品