[发明专利]一种麦克风传声器阵列阵型优化方法

说明书

本发明公开了一种麦克风传声器阵列阵型优化方法，在软件中设置模拟声源以及麦克风阵型的坐标位置；通过声场仿真计算得到各个麦克风所在位置应接收到的动态声信号；将动态声信号转换成电信号后输入至对应的耦合腔声源中，耦合腔声源则一一对应的辐射声压信号给麦克风；麦克风传声器阵列中各个麦克风采集到声信号后，由声源定位算法得到定位声源；将定位声源与模拟声源在分辨率、动态范围、定位精度等方面进行定量分析比较；通过改变麦克风数目、间距和坐标可以获得不同的麦克风阵列阵型。本发明方法无需加工麦克风阵列，这样可以大大降低阵型选择难度，并做到定量分析；并且可以很容易地测试多种阵型的定位结果，进而选择出更为合适的麦克风阵型。

技术领域

本发明涉及一种麦克风传声器阵列阵型优化方法。

背景技术

声阵列的应用日益广泛，可是对于声阵列系统以及产品来说，系统定位准确与否与麦克风阵列的结构有很大的关系。目前麦克风阵列阵型一般根据所检测的声源类型选择，麦克风的个数根据算法和要求精度选择，麦克风之间的间距根据算法要求选择。要做到比较精细的定量分析，需要耗费大量的人力物力做出多种阵型的麦克风阵列进行实验比较，与此同时麦克风的个数以及间距也会组合成多种情况，这使得麦克风阵列阵型的定量分析成为一个困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种麦克风传声器阵列阵型优化方法，使用声源模拟方法仿真任意空间声源的辐射声场，并使用一套声源模拟装置在信号领域重建声场信息，声场重建精度由声源模拟节点（耦合腔声源）决定；本发明方法取消了麦克风阵列设计时的硬件设计工作，而仅仅通过软件设置即可模拟所有阵型的麦克风阵列。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种麦克风传声器阵列阵型优化方法，包括以下步骤：

（1）在软件中设定模拟声源位置，并根据设计的麦克风传声器阵列中各个麦克风的位置关系在软件中设定各个麦克风相对模拟声源的位置；

（2）通过数值计算得到模拟声源的辐射声场，并通过声场仿真计算得到各个麦克风所在位置应接收到的动态声信号；

（3）将计算得到的各个麦克风所在位置应接收到的动态声信号转换成电信号后输入至对应的耦合腔声源中，耦合腔声源则一一对应的辐射声压信号给麦克风；

（4）麦克风传声器阵列中各个麦克风采集到声信号后，由声源定位算法来进行空间声源的定位和声成像，以得到定位声源；

（5）将由声源定位算法得到的定位声源与模拟声源进行比较，若分辨率、动态范围、定位精度均在误差范围内时即可；

（6）若分辨率、动态范围、定位精度中的任一者不在误差范围内时，重复步骤（1）至（5），并在步骤（1）中调节麦克风的数量和/或各个麦克风相对模拟声源的位置，直至分辨率、动态范围、定位精度均在误差范围内。

优选地，所述模拟声源包括点声源、面声源、体积声源、不规则体声源。

更优选地，所述点声源包括单个点声源、多个离散分布点声源、连续分布点声源的集合。

优选地，所述声场仿真计算包括有限元方法、能量统计法、边界元方法。

优选地，所述动态声信号包括声压幅值、声音频率和声信号相位。

优选地，所述耦合腔声源辐射的声压信号与所述声场仿真计算得到的动态声信号一致。

优选地，所述声源定位算法为波束形成方法。