[发明专利]一种基于双振速传感器声探头灵活指向性图的设计方法

说明书

本发明涉及一种基于双振速传感器声探头灵活指向性图的设计方法，首先利用勒让德函数将期望指向性图表示成一般形式，然后由推导出的声探头权值系数与一般化期望指向性图权值系数的解析函数关系求解出双振速传感器声探头的权值系数，最后得到双振速传感器声探头的指向性图。本发明方法设计出的声探头的指向性远大于现有技术方法设计出的声探头的指向性。可根据实际需求设计具有不同指向性图的声探头，且在使用较少传感器个数的条件下获得类似于获得的灵活的指向性图。

技术领域

本发明属于声学阵列信号处理、语音信号处理等领域，涉及一种基于双振速传感器声探头灵活指向性图的设计方法，适用于方位估计、目标定位、语音识别、助听器和音乐录制等领域。

背景技术

单指向性声探头由于在较小尺寸下具有较好的指向性，在方位估计、目标定位、语音识别、助听器和音乐录制等领域具有广泛应用。早期的单指向性声探头包含两个声压传感器，其心形指向性图由声压和一阶声压梯度组合得到，如文献1“A uni-directionalribbon microphone,J.Acoust.Soc.Am.3,315-316(1932)”公开的方法。然而，这样的声探头的指向性较小，满足不了日益提高的应用要求，因此利用更高阶声压梯度的具有更好指向性的声探头被设计出来，如文献2“Third order gradient microphone for speechreception,in 38th Convention of the Audio Engineering Society,Los Angeles,1970,pp.636–640”公开的三阶梯度传声器声探头。实际上，文献3“Unidirectionalacoustic probe based on the particle velocity gradient,J.Acoust.Soc.Am.139,EL179-EL183(2016)”公开的基于振速梯度的声探头也可以获得类似于高阶声压梯度声探头的指向性，且所需要的传感器个数较少，然而该方法设计得到的声探头的指向性图是固定的，难以根据实际需求进行灵活调整。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于双振速传感器声探头灵活指向性图的设计方法，避免现有技术设计出的声探头指向性图不够灵活的不足。

技术方案

一种基于双振速传感器声探头灵活指向性图的设计方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、根据一般化期望指向性图B_d(θ)给定一般化期望指向性图权值系数α_n：

一般化期望指向性图B_d(θ)：

根据B_d(θ)确定给定的期望指向性图权值系数α_n，其值为实数且满足

其中：P_n(cosθ)为第n阶勒让德函数，N＝2，θ为入射平面波的俯仰角；

步骤2、计算双振速传感器声探头的权值系数：

权值系数ω₀：

权值系数ω₁：

所述

所述

其中：k＝2π/λ为波数，λ为信号波长，l为两振速传感器之间距离的一半，j_n(·)为第一类n阶球形贝塞尔函数，(·)′表示求导，

步骤3、计算双振速传感器声探头的指向性图：将权值系数ω₀和ω₁代入双振速传感器声探头的指向性图B(θ)公式：