[实用新型]基于单片机的智能声源定位系统演示仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种智能声源定位系统演示仪。

背景技术

声源定位技术，就是依靠声音传感器接收采集到声音的声强差来对空间的声源进行定位和跟踪。目前对声源定位技术的研究主要的热点集中于时延估计技术以及麦克风阵列声源定位，主流的研究方向是通过各种技术确定声源的精确位置。

传统的声源定位系统主要根据声音信号接收的时间差来计算声源的具体位置，操作不够简便，演示较复杂，缺乏声源定位的实时性和可见性。现缺少一种演示仪来实时演示使声源定位这一技术更加可视化，物理教学中需要一种仪器来演示声源的实时准确定位。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种智能声源定位系统演示仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本演示仪利用声音传感器接收采集到声音的声强差来进行声源定位的演示。本实用新型由声源阵列模块、声音接收模块和驱动定位三个模块构成，其中声源阵列模块包括单片机、蜂鸣器阵列装置，声音接收模块包括麦克风阵列装置、音频滤波处理装置和比较器，驱动定位模块包括矩形波信号发生器装置、步进机及其控制电路和仪器力臂支架。演示仪的定位过程：单片机控制蜂鸣器阵列发声，经声音接收模块接收处理转化后的电信号控制步进电机驱动力臂指向声源。

具体工作方式是：演示仪通过电源适配器提供5V电源开始工作；首先，声源阵列模块中的单片机产生500Hz的方波作为声响信号，利用音频集成功放LM386组成的可调音频功率放大器进行最高200增益的功率放大，功率放大后的信号输入至有源蜂鸣器发声，产生声源信号；然后由声音接收模块中的声音传感器将声波接收并转化为相应的电信号，然后经过比较器将得到的不同声传感器的电信号进行比较，得到具有有效声源方位的电信号；驱动定位模块中的的矩形波信号发生器将电信号转换为矩形方波，将处理得到的具有代表有效声源方位的矩形方波信号传递给步进电机，电机驱动力臂指向声源的位置，最终实现声源准确实时定位的演示。

本实用新型的有益效果是：本演示仪使声波的定位可视化，解决了传统声源定位仪器不能区分声源频率进行定位的问题，实现了声源定位的实时性，提高了声源定位的准确性。操作简单，演示方便，效果明显，适合大学物理等课程的教学演示。

附图说明

图1为声源准确定位演示仪的工作原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体结构作进一步说明。

图中，1-单片机及其控制模块，2-声源阵列(有源蜂鸣器)，3-声传感器，4-音频滤波器和比较器，5-矩形波发生器，6-步进电机，7-力臂，8-仪器支架。

演示仪通过电源适配器提供5V电源开始工作。当演示仪开始工作时，声源阵列模块中的单片机1在预定程序的控制下产生500Hz的方波作为声响信号，利用音频集成功放LM386组成的可调音频功率放大器进行最高200增益的功率放大，功率放大后的信号输入至有源蜂鸣器2中；有源蜂鸣器也是5V供电高电平发声，声源阵列产生声源信号；然后由声音接收模块中的5V供电的声音传感器3将声波接收，经过5V供电的音频滤波器处理后将对应声信号转化为电信号，然后比较器将得到的不同声传感器的电信号进行比较，得到具有代表有效声源方位的电信号并输出；驱动定位模块中5V供电的矩形波信号发生器5将会把接收到的电信号转换为可控制步进电机进行偏转的矩形方波；将处理得到的具有代表有效声源方位的矩形方波信号传递给5V供电的步进电机6，步进电机6就可以驱动力臂7指向声源的位置，最终实现声源准确定位的演示。

本实用新型声源定位演示仪的声音采集模块由两对声音传感器组成，每对声音传感器采集到的声音信号经过转化比较来控制步进电机转动到声源的位置。两个步进电机分别控制前后和左右的方向定位，使定位更加准确，迅速。同时本实用新型设计结构简单、操作方便、演示效果好。