1. 实验室定位

声源定位采集与测试实验室是专注于噪声源识别与声场重构的专业实验平台，结合高精度声学测量技术与先进信号处理方法，解决复杂环境下的声源定位、噪声传播路径解析及声学目标特征提取等核心问题。实验室服务于噪声控制、故障诊断、声学隐身等前沿研究，覆盖从基础声学机理到工程应用的完整链条。

2. 核心技术与装备

2.1 声源定位技术体系

• 波束形成（Beamforming）：

• 原理：基于麦克风阵列的相位延迟叠加，实现声源空间滤波。

• 分辨率：与阵列孔径和频率成正比（如1 kHz时±5°方位角精度）。

• 变体技术：延迟求和（DAS）、自适应波束形成（MVDR）。

• 近场声全息（NAH）：

• 原理：通过声压场逆向求解声源表面振动分布。

• 优势：亚波长分辨率（适用于低频声源定位）。

• 声强法：

• 原理：双麦克风探头测量声能流矢量，直接定位噪声源。

• 适用场景：强背景噪声环境（如工业设备现场测试）。

2.2 核心测量设备

• 麦克风阵列系统：

• 螺旋阵列：64-128通道，频率范围20 Hz-20 kHz（如Brüel & Kjær Array）。

• 可重构阵列：模块化设计，适应不同测试场景（如无人机声学测试）。

• 高动态范围采集系统：

• 24位ADC，动态范围≥130 dB（如NI PXIe-4499）。

• 辅助传感器：

• 加速度计（同步振动测量）、激光测振仪（非接触声振耦合分析）。

2.3 声学环境控制

• 半消声室：截止频率80 Hz，自由场模拟（符合ISO 3745标准）。

• 混响室：扩散声场环境，用于声功率测试（符合ISO 3741标准）。

3. 测试与分析流程

1. 实验设计：

• 阵列布局优化（如基于CRLB下限的阵元位置规划）。

• 激励信号选择（白噪声、扫频信号或实际工况记录）。

2. 数据采集：

• 多通道同步采样（时域同步精度≤1 µs）。

• 背景噪声本底测量（信噪比控制≥15 dB）。

3. 信号处理：

• 频域分析：1/3倍频程、阶次分析（针对旋转机械）。

• 声源重构：基于逆问题的正则化算法（如Tikhonov正则化）。

4. 结果验证：

• 与已知声源对比（如点声源校准误差≤1 dB）。

• 交叉验证（波束形成+NAH+声强法三重确认）。

4. 关键技术挑战

• 相干声源分离：

• 采用偏相干（Partial Coherence）或盲源分离（BSS）算法。

• 近场与远场混合问题：

• 开发混合场波束形成算法（如等效源法）。

• 瞬态声源捕捉：

• 时-频联合分析（小波变换或Wigner-Ville分布）。

5. 典型应用场景

• 工业噪声诊断：

• 压缩机阀片异响定位（0.5 mm级振动声源识别）。

• 交通工具NVH优化：

• 轮胎空腔噪声传递路径可视化。

• 航空航天声学：

• 发动机燃烧噪声源层级分解（燃烧噪声 vs. 机械噪声）。

• 军事与安防：

• 无人机声纹特征提取与被动定位。

6. 前沿研究方向

• 人工智能辅助定位：

• 深度学习声源特征提取（如CNN分类噪声类型）。

• 分布式阵列网络：

• 无线同步麦克风阵列，用于大范围声场监测。

• 声学超材料测试：

• 负折射声学透镜的声源聚焦效果验证。

7. 实验室特色

• 多模态数据融合：声压、振动、流场数据联合分析（如PIV+声阵列）。

• 标准化与创新并重：

• 严格遵循ISO/ANSI标准，同时开发定制化算法（如压缩感知波束形成）。

• 产学研协同：

• 与车企共建声学目标库，与高校联合开发声学成像算法。

声源定位采集与测试实验室不仅是噪声问题的“诊断中心”，更是声学机理研究的创新平台。通过高精度空间声场重构与多物理场耦合分析，为噪声控制与声学设计提供从现象描述到本质认知的科学支撑。