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基于截断总最小二乘算法的声散射场重建。 (英语) Zbl 1533.76098号

摘要:任意形状结构的声散射场重建是研究水下目标散射特性的基础。首先,利用边界元法(BEM)和流体域声辐射模式(ARMs)解,证明了散射压力可以用ARMs表示。其次,利用ARMs和新的声传递矩阵(ATM)构造声场分布模式(AFDMs)这是通过对传统ATM的简化而获得的。同时,散射压力可以表示为AFDM与模态膨胀系数的乘积。因此,将散射重建问题转化为模态展开系数的精确解问题。针对测点压力和AFDM存在的噪声,引入了总最小二乘(TLS)算法来获得精确解。此外,考虑到有故障的AFDM矩阵,引入截断总最小二乘(TTLS)算法求解模态展开系数。仿真结果表明,基于TLS的重建算法抵抗噪声污染的能力有限,基于TTLS的重建算法比TLS具有更好的去噪性能。同时,对于较小的波数,不同噪声水平下重建的模态阶数近似相等,重建误差较小。仿真结果还表明,基于TTLS的重建算法在较小波数下比在较大波数下具有更好的去噪性能。对于较高的波数,重构的模态阶数随着信噪比的降低而降低,重构误差随着信噪比的降低而增加。对于较小波数的后向重建,当重建面靠近结构时,应考虑结构复杂度上升和存在渐逝波对重建结果的影响。

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2005年第76季度 水力和气动声学
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Williams,E.G.和Maynard,J.D.,《无波长分辨率限制的全息成像》,Phys。修订稿45(7)(1980)554-557。
[2] Williams,E.G.,《超音速声强》,J.Acoust。《美国法典》97(1)(1995)121-127。
[3] Williams,E.G.,根据半圆上测量的远场压力对圆柱形外壳上的源进行成像,J.Acoust。《美国判例汇编》99(4)(1996)2022-2032。
[4] Williams,E.G.,平面声源上的超音速声强,J.Acoust。《美国法典》104(5)(1998)2845-2850。
[5] Magalháes,M.B.S.和Tenenbaum,R.A.,《声源重建技术:对其演变和新趋势的回顾》,Acta Acustica United with Acustica90(2)(2004)199-220。
[6] Magalháes,M.B.S.和Tenenbaum,R.A.,任意形状声源的超声波声强,Acta Acustica United with Acustica92(2)(2006)189-201。
[7] Marburg,S.,《外部声学中的正常模式》。第一部分:一维管道问题的研究,Acta Acustica United with Acustica91(6)(2005)1063-1078。
[8] Marburg,S.、Dienerowitz,F.、Horst,T.和Schneider,S.,《外部声学中的正常模式》。第二部分:二维特征值和特征向量,Acta Acustica United with Acustica92(1)(2006)97-111。
[9] Marburg,S.,《外部声学中的正常模式》。第三部分:基于频率相关模态叠加的声功率评估,Acta Acustica United with Acustica92(2)(2006)296-311。
[10] 费尔南德斯·格兰德(Fernandez-Grande,E.)、雅各布森(Jacobsen,F.)和勒克莱尔(Leclere,Q.),《空域超声声强的直接公式》(Direct formulation of the超音速声强),J.阿库斯特(J.Acoust)。《美国法典》第131卷第1期(2012年)第186-193页。
[11] Peters,H.、Kessissoglou,N.和Marburg,S.,《声辐射模式数值分析和声功率评估中的相互作用》,J.Compute。Acust.20(03)(2012)1884·Zbl 1360.76286号
[12] Peters,H.、Kessissoglou,N.和Marburg,S.,外部声-结构相互作用的模态分解,J.Acoust。《美国法典》第133卷第5期(2013年)第2668-2677页。
[13] Peters,H.、Kessissoglou,N.和Marburg,S.,具有模型降阶的外部声-结构相互作用问题的模态分解,J.Acoust。《美国社会》135(5)(2014)2706-2717。
[14] Marburg,S.、Losche,E.、Peters,H.和Kessissoglou,N.,《辐射声功率的表面贡献》,J.Acoust。《美国法典》第133(6)(2013)第3700页。
[15] Liu,D.,Peters,H.,Marburg,S.和Kessissoglou,N.,预测辐射声的超音速强度和非负强度,J.Acoust。《美国法典》第139卷(5期)(2016年)第2797-2806页。
[16] Moheit,L.和Marburg,S.,《无限元素及其对外部声学正常模式和辐射模式的影响》,J.Compute。Acust.25(04)(2017)1650020。
[17] Moheit,L.和Marburg,S.,《外部声学中的正常模式和模态减少》,J.Compute。Acust.26(0)(2018)1850029。
[18] Moheit,L.和Marburg,S.,无界域中的声辐射模式和简正模式,Proc。见面。橡子。173EAA30(1)(2017)022004。
[19] Kleiner,M.、Gustafsson,H.和Backman,J.,使用近场声全息和声场空间变换测量定向散射系数,J.Audio Eng.Soc.45(5)(1997)331-346。
[20] Saijyou,K.,Ueda,M.和Yoshikawa,S.,广义近场声全息在散射问题中的应用,日本。J.应用。Phys.33(5B)(1994)3170-3175。
[21] Saijyou,K.和Yoshikawa,S.,简单支撑圆柱壳上任意波入射的声散射,J.Acoust。Soc.Jap.16(4)(1995)223-232。
[22] Saijyou,K.、Egawa,M.和Yoshikawa,S.,近场声全息散射能量流分析,日本。J.应用。《物理学》38(4)(1999)3036-3044。
[23] Bao,X.和He,Z.哈尔滨工程大学,NAH对目标散射场的研究.18(5)(1997)15-19。
[24] 包小霞,何振中,目标散射场声全息重建研究,声学学报25(3)(2000)254-264。
[25] Hu,D.,Bi,C.,Zhang,Y.和Geng,L.,平面近场声全息在噪声环境中识别声源的扩展,J.sound Vibr.333(24)(2014)6395-6404。
[26] Liu,D.,Peters,H.,Marburg,S.和Kessissoglou,N.,使用非负强度对散射声功率的表面贡献,J.Acoust。《美国法典》第140卷第2期(2016年)第1206页。
[27] Wu,S.F.,《基于声压测量重建声学量的方法》,J.Acoust。《美国法典》第124卷第5期(2008年)第2680-2697页。
[28] Antoni,J.,《声源重建的贝叶斯方法:最佳基础、正则化和聚焦》,J.Acoust。《美国法典》第131卷第4期(2012年)第2873-2890页。
[29] 赵晓霞,吴世芳,利用混合近场声全息技术重建振动声场,《声学振动杂志》282(3-5)(2005)1183-1199。
[30] 蒋政,声辐射问题的模态分析:III.声场重建,声学学报30(3)(2004)242-248。
[31] 蒋政,声辐射问题的模态分析:I.理论,声学学报29(4)(2004)373-378。
[32] 聂瑜、朱红,利用声源强度密度声辐射模式重建声场,《物理学报》63(10)(2014)104303。
[33] V.C.Henríquez,《数值传感器建模》,丹麦技术大学博士论文(2002年),网址:http://orbit.dtu.dk/files/5484829/vc_henriquez.pdf。
[34] R.Visser,《声辐射和声源识别的边界元方法》,特温特大学博士论文(2004),网址:https://ris.utwente.nl/ws/portalfiles/portal/6087538/thesis_Isser.pdf。
[35] Ishiyama,S.I.、Imai,M.和Maruyama,S.I.,《ACOUST/BOOM的应用:噪声级预测和降低计算机代码》,Proc。第七届国际汽车结构力学会议,汽车工程师学会(1988年),第195-205页。
[36] Yum,K.和Bolton,J.S.,《轮胎在反射面上的声辐射模式》,载于Noise-Con 04。2004年全国噪声控制工程会议(2004),第161-168页。
[37] Yu,H.、Wang,Y.、Wang、Q.和Gou,Y.,任意结构声辐射模式的远场计算方法,噪声振动。控制34(6)(2014)1-6。
[38] Cunefare,K.A.和Currey,M.N.,《关于结构的外部声辐射模式》,J.Acoust。《美国法典》96(4)(1994)2302-2312。
[39] Cunefare,K.A.、Currey,M.N.、Johnson,M.E.和Elliott,S.J.,自由空间声辐射模式的辐射效率分组,J.Acoust。《美国社会学杂志》109(1)(2001)203-215。
[40] 贾伟强,基于贴片近场声全息的断层特征提取技术,博士论文,上海交通大学(2011)。
[41] Williams,E.G.,《近场声全息的正则化方法》,J.Acoust。《美国法典》第110卷第4期(2001年),1976-1988年。
[42] 徐明,G.E.和季苍,W.U.,适定总最小二乘问题的广义正则化,《地理学报》41(3)(2012)372-377。
[43] Wang,L.和Caijun,X.U.,总最小二乘法的进展,地理信息。科学。武汉大学38(7)(2013)。
[44] Renaut,R.A.和Guo,H.,正则化总最小二乘解的有效算法,SIAM J.矩阵分析。申请26(2)(2004)457-476·Zbl 1082.65045号
[45] Sima,D.M.、Huffel,S.V.和Golub,G.H.,基于二次特征值问题求解器的正则化总最小二乘法,BIT-Numer。数学44(4)(2004)793-812·兹比尔1079.65048
[46] Lampe,J.和Voss,H.,基于特征问题求解正则化总最小二乘问题,台湾。《数学杂志》14(3)(2010)885-909·Zbl 1198.65081号
[47] Fierro,R.D.、Golub,G.H.、Hansen,P.C.和O'Leary,D.P.,《截断总最小二乘正则化》,SIAM J.Sci。计算18(4)(1997)1223-1241·Zbl 0891.65040号
[48] Sima,D.M.和Huffel,S.V.,截断总最小二乘法中的水平选择,计算。统计师。数据分析52(2)(2007)1103-1118·Zbl 1452.62125号
[49] He,X.,Liang,J.,Qu,X.Huang,H.,Hou,Y.和Tian,J.。生物发光层析成像反问题的截断参数选择实用方案的截断总最小二乘法,国际生物医学杂志。图.2010(2010)11。
[50] Marburg,S.和Schneider,S.,元件类型对声学边界元件数值误差的影响,J.Compute。Acust.11(03)(2003)363-386·Zbl 1360.74147号
[51] Marburg,S.,声学问题边界元方法中的污染效应,J.Theoret。计算。Acust.26(02)(2018)1850018。
[52] Lawrence,K.L.,ANSYS教程12.1版。Schroff Development Corporation(2010)。
[53] Ihlenburg,F.,《声散射的有限元分析》,第132卷(Springer,柏林,1998年)·Zbl 0908.65091号
[54] Henriquez,V.C.和Juhl,P.M.,OpenBEM-声学中的开源边界元方法软件,收录于《国际声学》2010(2010),第13-16页。
[55] Schenck,H.A.,《声辐射问题的改进积分公式》,J.Acoust。《美国法典》第44(1)(1968)卷第41-58页·Zbl 0187.50302号
[56] Marburg,S.,每波长六个边界元素:够了吗?J.计算。Acust.10(01)(2002)25-51·Zbl 1360.76168号
[57] Seybert,A.F.,Wu,T.W.和Wu,X.F.,《使用边界元法从弹性固体和壳体辐射和散射声波》,J.Acoust。《美国判例汇编》84(5)(1988)1906-1912年。
[58] P.L.M.Siemens,《软件》,比利时鲁汶,LMS虚拟实验室11(2012)。
[59] Liu,Y.,基于三维弹性的边界元法分析类壳结构:公式化和验证,国际数值杂志。方法。工程41(3)(1998)541-558·Zbl 0910.73068号
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