[发明专利]阵列可变的旋转声学测量装置

说明书

一种阵列可变的旋转声学测量装置，包括：用于采集音频信号的可变线性阵列和用于承载声源的旋转测试平台，其中：可变线性阵列包括：固定底座、竖直设置的滑动导轨以及用于固定传声器的若干传声器支架，其中：若干传声器支架之间相互平行且与滑动导轨固定连接。本发明利用旋转测试台实现被测物体的空间测量，通过两个方向可调节实现阵列阵元布置的任意修改。

技术领域

本发明涉及的是一种声学测量领域的技术，具体是一种阵列可变的旋转声学测量装置。

背景技术

声阵列测量方法利用传声器阵列测量的声压获得某一物体表面面的振动特性以及辐射的噪声情况。常见的声阵列算法包括声全息和波束形成，分别对应于低频和高频的声信号测量。在声全息方法中，通过在声源辐射包络面上进行测量，可以获得辐射声源所有方向上的振速信息。在波束形成方法中，通过调节阵列传声器位置可以在硬件层面获得特定方向的噪声抑制效果。

线性传声器阵列因其结构简单，需要的传声器数目少等优势被广泛应用，但是线性阵列因为传声器个数和位置的限制有很大的不足：很难获得辐射体在空间所有方向上的声源信息，且移动阵列操作繁琐，精度差。另外，线性阵列多为不可变结构，很难有更广的适用范围。

发明内容

本发明针对现有声学测量装置适用范围窄，操作复杂的缺点，提出一种阵列可变的旋转声学测量装置，利用旋转测试台实现被测物体的空间测量，通过两个方向可调节实现阵列阵元布置的任意修改。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：用于采集音频信号的可变线性阵列和用于承载声源的旋转测试平台，其中：可变线性阵列包括：固定底座、竖直设置的滑动导轨以及用于固定传声器的若干传声器支架，其中：若干传声器支架之间相互平行且与滑动导轨固定连接。

所述的传声器支架和滑动导轨通过定位块固定连接，该定位块包括：位于下端的与滑动导轨配合的C形槽和用于连接传声器支架的固定孔，定位块与滑动导轨通过定位销固定连接；通过调节定位块在滑动导轨上的移动进行传声器在垂直方向的位置调节，通过调整传声器支架端点与定位块的距离实现传声器在水平方向的位置调节。

所述的传声器的位置，在声全息测量时设置于声源的辐射球面波的任一包络面上或在波束成形测量时设置于任一特定的方向上增益最大且旁瓣最小的位置。

所述的传声器位置，通过以下方式确定：以声源为中心，以旋转测试平台的中心距离底部的垂直高度h为半边长设置一立方体等效声源；以声源为中心，按照球面波模型以R为半径设置一个球形包络面，等效声源的底边距地面高度H即旋转测试平台的底部距离地面的垂直高度，根据几何关系可以得到水平距离声源为L的可变线性阵列上的传声器满足：以声源为原点，水平向上建立极坐标系则有其中：N为允许放置的传声器个数，h为旋转测试平台的中心距离底部的垂直高度，当半圆被N等分时，第i个点的垂直高度h_i以及与距离方形中心(半圆圆心)水平距离为L的垂直杆间的水平距离L_i，i＝1，2，3……N，则有由上向下的第i根杆的水平长度L_i＝L-Rsinθ_i，由上向下的第i根杆的垂直高度h_i＝H+h-Rcosθ_i。

技术效果

与现有技术相比，本发明装置通过被测声源的旋转和可变的阵列传声器位置组合实现较少的传声器在包络面所有方向的声全息测量。

同时，本发明装置可以通过合理设计传声器位置实现波束形成算法中阵列在特定方向增益的增强、以及其他方向的噪声抑制，获得更好的声源定位效果。

附图说明

图1为本发明装置轴测图；

图2为传声器连接件轴测图；

图3为定位块轴测图；