Analýza vibrací pomocí akustické holografie
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Disertační práce se zabývá bezkontaktní analýzou vibrací pomocí metod akustické holografie v blízkém poli. Akustická holografie v blízkém poli je experimentální metoda, která rekonstruuje akustické pole v těsné blízkosti povrchu vibrujícího předmětu na základě měření akustického tlaku nebo akustické rychlosti v určité vzdálenosti od zkoumaného předmětu. Konkrétní realizace této metody závisí na použitém výpočetním algoritmu. Vlastní práce je zaměřena zejména na rozbor algoritmů, které využívají k rekonstrukci zvukového pole v blízkosti vibrujícího objektu transformaci do domény vlnových čísel (prostorová transformace), kde probíhá vlastní výpočet. V úvodu práce je vysvětlena základní teorie metody akustické holografie v blízkém poli s popisem základních vlastností a dále rozborem konkrétních nejčastěji používaných algoritmům pro lokalizaci a charakterizaci zdroje zvuku a pro následnou vibrační analýzu. Stěžejní část práce se věnuje pokročilým metodám zpracování, které se snaží určitým způsobem optimalizovat přesnost predice zvukového pole v blízkosti vibrujícího předmětu v reálných podmínkách. Jde zejména o problematiku použitého měřicího systému s akustickými snímači, které nejsou ideální, a dále o možnost měření v prostorách s difúzním charakterem zvukového pole. Pro tento případ byla na základě literárního průzkumu optimalizována a ověřena metoda využívající dvouvrstvé mikrofonní pole, které umožňuje oddělení zvukových polí přicházejících z různých stran a tedy úspěšné měření v uzavřených prostorách např. kabin automobilů a letadel. Součástí práce byla také optimalizace, rozšíření a následné ověření algoritmů publikovaných v posledních letech pro měření v reálných podmínkách za použití běžně dostupných akustických snímačů.
The main aim of the thesis is application of near-field acoustic holography for non-contact vibration analysis. Near-field acoustic holography is an experimental technique for reconstruction of sound field close to the surface of the vibrating object based on measurement of sound pressure or acoustic particle velocity in certain distance from the examined object. Practical realization of this method depends on used calculation procedure. The thesis is focused on analysis of acoustic holography algorithms with transformation into wavenumber domain (spatial transformation) where the reconstruction of the sound field near vibrating object is calculated. The introductory part of the thesis describes the theory of near-field acoustic holography with general characteristics and with analysis of most common algorithms used for localization and characterization of sound source and consequent vibration analysis. Principal part of the thesis deals with advanced processing methods where these methods try to optimize the accuracy of prediction of sound field near vibrating object in real environment. In this study, real measurement conditions represent the measurement system with non-ideal acoustic sensors and also areas with reverberant sound field. Based on literature study, there has been optimized and verified the new method which uses double layer microphone array to separate incoming and outgoing sound field, thus allows successful measurement in confined space e.g. cabins of cars and airplanes. Part of the thesis has been also focused on optimization, extension and successive experimental validation of selected classical algorithms published in last decade for possible measurement in real conditions and with common acoustic sensors.
The main aim of the thesis is application of near-field acoustic holography for non-contact vibration analysis. Near-field acoustic holography is an experimental technique for reconstruction of sound field close to the surface of the vibrating object based on measurement of sound pressure or acoustic particle velocity in certain distance from the examined object. Practical realization of this method depends on used calculation procedure. The thesis is focused on analysis of acoustic holography algorithms with transformation into wavenumber domain (spatial transformation) where the reconstruction of the sound field near vibrating object is calculated. The introductory part of the thesis describes the theory of near-field acoustic holography with general characteristics and with analysis of most common algorithms used for localization and characterization of sound source and consequent vibration analysis. Principal part of the thesis deals with advanced processing methods where these methods try to optimize the accuracy of prediction of sound field near vibrating object in real environment. In this study, real measurement conditions represent the measurement system with non-ideal acoustic sensors and also areas with reverberant sound field. Based on literature study, there has been optimized and verified the new method which uses double layer microphone array to separate incoming and outgoing sound field, thus allows successful measurement in confined space e.g. cabins of cars and airplanes. Part of the thesis has been also focused on optimization, extension and successive experimental validation of selected classical algorithms published in last decade for possible measurement in real conditions and with common acoustic sensors.
Description
Keywords
Akustická holografie v blízkémem poli, analýza vibrací, lokalizace zdroje zvuku, mikrofonní pole, bezkontaktní měření, akustické snímače, měřicí systémy., Near-field Acoustic Holography, Vibration Analysis, Sound Source Localization, Microphone Arrays, Non-contact Measurement, Acoustic Sensors, Array Measurement Systems.
Citation
HAVRÁNEK, Z. Analýza vibrací pomocí akustické holografie [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2009.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Kybernetika, automatizace a měření
Comittee
prof. Ing. František Šolc, CSc. (předseda)
Doc. Ing. Pavel Mazal, CSc. (člen)
prof. Ing. Karel Hájek, CSc. (člen)
Prof. Ing. Stanislav Ďaďo, Drsc. - oponent (člen)
Prof. Ing. Jiří Tůma, Csc. - oponent (člen)
doc. Ing. Petr Beneš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ludvík Bejček, CSc. (člen)
Date of acceptance
2009-10-30
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Přístup k plnému textu prostřednictvím internetu byl licenční smlouvou omezen na dobu 10 roku/let