In this presentation, a power-based spatial filtering procedure with application to spherical acoustical holography is presented. Planar and cylindrical holography are the most widely used amongst the various nearfield acoustical holography techniques. However, when the geometry of a source is similar to a sphere. spherical holography may yield better results than other types of holography since there are no errors due to truncation of the sound field in the spherical case. (omitted)
In this article, spatial filtering procedures with application to spherical acoustical holography are discussed. Planar and cylindrical holography are the most widely used amongst the various nearfield acoustical holography techniques. However, when the geometry of a source is similar to a sphere, spherical holography may yield better results than other types of holography since there are no errors due to truncation of the sound field in the spherical case. Spatial filtering affects the accuracy of spherical acoustical holography critically, especially in the case of backward projection. Thus spatial filtering is essential for successful application of spherical holography. In the present work, various filtering methods were evaluated in simulations made using sound pressure fields of various types and with different levels of random spatial noise. It was found that a procedure based on eliminating spherical harmonic coefficients that contribute insignificantly to the total sound power of the source gave the best results on average of the different procedures considered here. Spherical holography procedures were also verified experimentally. Reliable results were obtained using the power filtering algorithm. Thus it was concluded that spherical holography combined with power filtering may prove to be a useful tool for noise source identification.
A method to reconstruct the sound field around a Korean bell is developed. The sound radiation problem is formulated based on the boundary element method by using the algorithm of the acoustical holography. Sound pressures at the hologram surface are measured and used as input data for the analysis program that was developed in this study. An error minimization scheme is presented to overcome difficulties that arise in the backward reconstruction of the BEM-based acoustical holography In the model fictitious source surfaces were also introduced to reduce the complexity stemmed from the source shape. The sound field associated with the (4.0) vibrational mode of the Korean bell was visualized and verified experimentally.
Acoustical holography is one of the powerful methods in sound radiation problems. Just measuring hologram data on a plane, one can calculate whole space physical quantities such as pressure, particle velocity, and sound intensity. However, the use of finite and discrete operations introduce significant errors inevitably. This paper reviews error reduction schemes, and introduces error analysis criteria derived from modal analysis. Finally the effect of window functions is investigated by these criteria.
In this paper, a new method for Partial field decomposition is developed that is based on the beamforming algorithm for the application of acoustical holography to a composite sound field generated by multiple incoherent sound sources. In the proposed method, source Positions are first predicted by MUSIC(multiple signal classification) algorithm. The composite sound fields can then be decomposed into each partial field by the beamforming. Results of both numerical simulations and experiments show that the method can find each partial field very accurately and effectively, and that it also has Potential to be used for application to distributed sources.
원하는 복잡한 음장을 지정된 구역에 정확히 형성하는 것은 음향 어레이를 이용한 응용에 있어서 가장 어렵고도 중요한 일이다. 이를 해결하기 위해, 본 논문에서는 역 경계요소법을 원용한 음향홀로그래피 방법을 이용하여 원하는 음장의 특성을 얻기 위한 음원 어레이의 필터 계수를 설계하는 방법을 제안하였다. 음원 파악에 적용되는 음향 홀로그래피는 음장에서의 음압을 측정하여 표면에서의 음원 특성을 재구성하게 되는데, 이와 유사한 음원 설계 문제에서는 목적하는 음장 특성이 주어진 조건이 되며, 음원의 체적 속도는 이러한 음장을 얻기 위한 출력 신호가 된다. 설계 과정에 있어서 먼저 목표 음장의 특성 제한 조건을 갖는 음장 데이터를 구성하고, 음원과 공간을 경계요소법으로 모델링 한 뒤, 소요되는 음원의 정보를 역으로 유도한다. 예제로서 16개의 스피커를 갖는 어레이를 이용해 전방의 반은 평면파 전파, 나머지 반은 정숙공간을 동시에 갖도록 하는 목표 음장을 구현하였다.
Multi-reference, scan-based Acoustical Holography is a useful measurement technique when insufficient microphones are available to measure a complete hologram at once. When the sound sources are stationary, the whole hologram can be constructed by joining together sub-holograms captured using a relatively small scan array. Here that approach is extended by the development of a formulation that explicitly includes the acoustical transfer functions between the reference microphones and the scanning microphones. Based on those expressions, a compensation procedure of spectral variance due to source-non-stationarity is proposed. It has been verified both numerically and experimentally that this procedure can help suppress spatially distributed noise caused by the source level non-stationarity that is always present in a measurement.
Non-singular boundary element method (BEM) codes are developed in acoustics application. The BEM code is then used to calculate unknown boundary surface normal displacements and surface pressures from known exterior near field pressures. And then the calculated surface normal displacements and surface pressures are again applied to the BEM in forward in order to calculate reconstructed field pressures. The initial exterior near field pressures are very well agreed with the later reconstructed field pressures. Only the same number of boundary surface nodes (1178) are used for the initial exterior pressures which are at first calculated by Finite Element Method (FEM) and BEM. Pseudo-inverse technique is, used for the calculation of the unknown boundary surface normal displacements. The structural object is a tuning fork with 128.4 ㎐ resonant. The boundary element is a quadratic hexahedral element (eight nodes per element).
역경계요소법에 기초한 근접음장 음향홀로그래피는 근접 음장에서의 음압 측정과 음향경계요소법을 이용한 전달함수를 이용하여 소음원의 특성을 재구성하고, 임의 형상의을 갖는 소음원을 재구성 할 수 있는 강점이 있지만, 음압 측정에 많은 마이크로폰이 필요로 한다. 많은 실험 비용을 줄이기 위해, 본 연구에서는 마이크로폰이 고정된 상태에서 반사체를 추가하여 음장을 변화시키고, 이 상태에서 측정된 음압을 음원 재구성의 추가 정보로 이용하는 방법이 제안되고, 적용예제로서 모터의 표면 속도를 재구성 하였다. 직육면체 강체 반사체를 이용하여, 각 마이크로폰 위치에서 2 배수의 음압을 얻어, 이를 재구성에 이용하였다. 또한 수치유효랭크를 이용하여 재구성에 사용된 모우드의 개수를 계산하였다.
한국음향학회 1994년도 FIFTH WESTERN PACIFIC REGIONAL ACOUSTICS CONFERENCE SEOUL KOREA
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pp.842-847
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1994
This paper presents the nearfield acoustic holography (NAH) imaging system for airborne sound constructed in our own laboratory. The effects of different kinds of noise and the filter function's form in wave number space for reconstructions are analysed emphatically. Using the system we have measured the vibrating mode and the radiated field of a simulative "Chime Stone" made by metal, and gotten interesting results. These results indicate that NAH can be used to research the mechanism of sound production and evalution of musical quality for Chime Stone as an effective means.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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