[发明专利]一种隧道多断面声传输特性检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明特别涉及一种隧道多断面声传输特性检测系统及方法，属于隧道噪声声传播特性测量领域。

背景技术

由于现有隧道拱形、圆形或矩形的半封闭空间结构，声音到达隧道界面会产生声反射，其直达声会与经壁面多次反射后的声波混叠，即不同频率、幅度和时间的声波在不同区域内进行叠加或消减，导致隧道内升压变大，形成了隧道内特殊的噪声规律，产生了较大的噪声值。这种噪声的强度远大于车辆经过自由场时产生的噪声强度，给司乘人员带来了不良影响。降低隧道噪声带来的危害，先要了解噪声在隧道内传播的规律，然后根据隧道内声传播的特性控制噪声。故隧道内声传播特性的研究是隧道降噪的关键技术之一。

隧道内噪声来源主要有车辆的发动机噪声和轮胎与路面摩擦带来的交通噪声以及通风机的噪声，要得到隧道内的声场结构，找出隧道内噪声的声传播特性，对不同位置的声场分布进行测量，就需在隧道内安装几十个甚至几百个探头进行测量。由于隧道内空间大，且要求测量的传播规律精确，同时还需测量车辆运动给声场结构带来的影响，而现有的测量设备多采用PC控制多通道设备进行测量，测量设备多为双声道或4声道设备，无法满足测量要求，即使目前可扩展至16或32声道，测量装置也无法实现隧道几十甚至上百点的测量。虽然可采用多个无线声波传感器进行声波采集，用MP3等设备记录声波，但无法达到同步采集的目的；且现有的测量设备多采用有线电缆连接，但对于隧道内多点测量来说，有线电缆的铺设不仅难度高，而且干扰性大。因此，要研究隧道内的声传播特性，就需要一种隧道内配合运动声源进行三维无线外多点同步声波采集的系统来进行的声传播特性检测。（本文中的英文缩写：1、WIFI，指能够将各类终端以无线方式互相连接的技术；2、A/D，指将模拟信号转换成数字信号。）

发明内容

本发明为克服现有技术无法多点同步采集，且多采用有线电缆进行信号传输，搭建困难，且干扰性大的不足，提供了一种隧道多断面声传输特性检测系统及方法。

一种隧道多断面声传输特性检测系统，该系统包括：主控计算机、主控制器、断面分控制器、无线外同步声波采集模块、无线接入点和移动声源；其中，

所述主控计算机，用于控制该系统的整体运行，且与主控器、断面分控器以及无线外同步采集前端中的同步控制器配合，共同控制无线外同步采集模块中无线外同步声波采集前端工作，发送相应的工作指令并接收采集到的数据，进行数据分析；

所述主控制器，用于接收从主控计算机发送的声波采集命令，之后通过网线通讯同步发送给各断面分控制器；

所述断面分控制器，用于接收主控制器发送的声波采集命令，控制其所在断面内的所有无线外同步声波采集模块工作；

所述无线外同步声波采集模块，包括红外发射器、同步控制器和无线外同步声波采集前端三部分，用于每个采集点上的声波信号同步采集；

所述无线接入点，用于提供无线外同步声波采集前端与主控计算机建立无线连接时所用的无线基站，使无线外同步声波采集模块能通过无线网络将采集到的声波信号传送给主控计算机；用于提供移动声源与主控计算机建立无线连接时所用的无线基站，使主控计算机通过无线通讯给移动声源发送开始工作命令；

所述移动声源，用于在测试过程中模拟车辆在隧道中的发出的噪声频率和振幅相同的声音信号；

所述主控计算机与主控器、各个断面上的断面分控器以及各个采集点的无线外同步声波采集模块依次相连；

所述无线接入点分别与无线外同步声波采集模块、主控计算机和移动声源相连。

所述主控器由串口通讯电路、温度检测器、一号单片机、A/D基准电压电路和一号网络通讯模块组成；其中，

所述一号单片机分别与串口通讯电路、温度检测器、A/D基准电压电路和一号网络通讯模块相连；

所述串口通讯电路与主控计算机相连。

所述断面分控器由红外控制电路、二号单片机、充电电路、控制模块和二号网络通讯模块组成；其中，

所述二号单片机分别与红外控制电路、充电电路、控制模块和二号网络通讯模块相连；

所述二号网络通讯模块与一号网络通讯模块相连。

所述无线外同步声波采集模块由红外线发射器、无线外同步声波采集前端和同步控制器组成；其中，

所述无线外同步声波采集前端分别与无线接入点和同步控制器相连；

所述红外线发射器与红外控制电路相连；

所述同步控制器由光电耦合器、采集前端驱动电路和红外检测电路组成；其中，所述采集前端驱动电路分别与光电耦合器和无线外同步声波采集前端相连；