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,..3 copyright LMS International - 2008LMS 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)5 copyright LMS International - 2008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 − τj j =1Nj) with τ j = d cos Θc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 )ej =1NikR jwith 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。
9 copyright LMS International - 2007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)11 copyright LMS International - 2008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 3,412 copyright LMS International - 2008LMS 声源识别产品产品介绍• 外场声源识别1、基于阵列的声源识别技术 (近场声全息+ 声聚焦) 2、LMS HD 声学照相机 : 最新的“无规近场声全息” 处理过程 +实时声源识别• 内场声源识别3、LMS 3D 球形声学照相机Array based Sound Source Localization LMS product portfolio声源与阵列距离 声场类型 远场 快速 & 全局预览e ltim rea w Ne结合了3种技术 出色的分辨率精度 “HIGH DEFINITION”近场 高精度iNAHLMS Holography + focalization外部 自由场Large Customized double arrayLMS High Definition (2D) 声学照相机 beamforming focalization内部 反射场多数竞争者 只能提供 近场声线法 LMS 3D Acoustic CameraIntensity高的分辨率精度， 且可将测试范围提供一倍LMS 传统声全息技术LMS 传统声全息+声聚焦使用场合 : 稳态和瞬态（转速跟踪） 传统声全息用于低频分析 同一次测试即可完成 近场声聚焦用于高频分析 麦克风阵列为矩形, 麦克风数量和阵列尺寸可以根据需求定制.在全频带内有准确的声源识别精度和定量分析能力1、支持多次测量，最后完成声源识别 2、阵列硬件成本可以降低17 copyright LMS International - 2009LMS 传统声全息+声聚焦应用实例☺ 任何频率下都有好的分辨率☺高频段有良好的分辨 率 ☺ 高频段测试需要的麦 克风数量较少高频测试需要大量的麦克风低频的分辨率一般 近场声聚焦近场声全息Solution: 用近场声全息进行低频段声源识别，用近场声聚焦进行高频段声源识别 两种方法可以通过一次试验完成。
18 copyright LMS International - 2007LMS 传统声全息+声聚焦应用实例75声功率定量测试Acoustic Power (dB)7065麦克风阵列尺寸： 50*50cm 麦克风间距： 5 cm60555045200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300Frequency (Hz)高分辨率传统声全息用于低频声源定位FocusingNAHSource近场声聚焦用于高频声源定位Intensite dBA 91 90 89 88 87 86 85 84 83LMS 传统声全息+声聚焦应用实例以发动机声源识别为例: 声全息阵列尺寸定为. 0.8 m X 1m 如果仅使用近场声全息方法（要求麦克风间距<1/2最小波长） 1700 Hz, λ= 20 cm, microphone spacing = 10 cm => 9 x 11 = 99 points 3400 Hz, λ = 10 cm, microphone spacing = 5 cm => 17 x 21 = 357 points 如果近场声全息和近场声聚焦结合使用: 测量阵列: microphone spacing = 10 cm => 9 x 11 = 99 points 近场声全息可以测试1700 Hz以内的频带 近场声聚焦可以测试： 1700 Hz to 3400 Hz。
节省硬件投入或测试时间，但测量精度可以保证20 copyright LMS International - 2007LMS 传统声全息+声聚焦应用实例声全息2 个相距 20cm 的声源 利用60x60 cm² 的测试 阵列 采集 10x10 个点近场声聚焦 8dB scaleInterest in combining400 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 HzNAHandfocalization21 copyright LMS International - 2007LMS HDCam 声学照相机HDCam – iNah ProcessingLoudspeakers mapping近场声聚焦20 cmProcessingiNAH技术0dB-8dB60-70 Hz1/3 oct.250 Hz1/3 oct.1000 Hz1/3 oct.2000 Hz1/3 oct.4000 Hz23 copyright LMS International - 2009HDCam – iNah ProcessingPeugeot 407 SW engine2000 RPM300-340 Hz 20 cmdBA (Pa) 84. 83. 82. 81. 80. 79. 78. 77. 76. dBA (W.m-2) 85. 84. 83. 82. 81. 80. 79. 78. 77.24 copyright LMS International - 2009LMS HDCam – 与其他声源识别系统比较1/3 oct. 125 Hz• •LMS (same measure) B&K with SONAH and 2 measures•LMS• •LMS•LMSHDCam具有良好的分辨率1/3 oct. 1000 Hz0dB1/3 oct. 2000 Hz-8dB25 copyright LMS International - 2009HDCam 实时声源识别实例—电机声源识别电机平台转动，声源位置不断变化1/3 oct. 4000 Hz1/3 oct. 3000 Hz1/3 oct. 2000 Hz 1/3 oct. 1250 Hz低频使用 iNah 技术触屏实时检测26 copyright LMS International - 2009Source localization based upon beamforming b 8.ASupport of different antennas for different applicationsPBN Antenna: for wide frequency range 100 Hz – 10 kHz Standard: • 60 microphones Advanced: • < 100 microphones High Speed / accelerations allowed: Doppler corrections27 copyright LMS International - 2007LMS HDCam 特点概述使用全新的 iNAH技术 全频带内高分辨率 实时声源定位 支持稳态和瞬态工况 试验快速且精确 系统设置简单 使用b & Scadas 数采LMS 内场声源识别技术LMS 内部声源识别LMS 实心球阵列 可以在发射声场中得到更好的分析结果 36 个麦克风, 相机, 阵列直径30 cm 包括定位机构, 线缆, 以及可拆卸ICP传声器LMS b 3维声学照相机分析软件 针对真实结构进行精确处理和分析 清晰的可视化云图 & 基于3维网格或2维图片的报告 波束成型: • 频率范围: 200Hz - 5000 Hz • 低频空间分辨率降低 对于低频, 可以进行进一步的处理 (50-500Hz)30 copyright LMS International - 20083DCamdB Advanced –Movie presentation。