[发明专利]一种基于MEMS麦克风阵列的脉冲声波信号探测系统

说明书

本发明公开了一种基于MEMS麦克风阵列的脉冲声波信号探测系统，包括：MEMS麦克风阵列采用由八个麦克风组成的平面八元阵列，MEMS麦克风阵列用于采集声源发出的脉冲声波信号并生成模拟差分电压信号；预处理单元包括信号调理与前置放大电路、模数转换器以及低通滤波器，预处理单元用于接受模拟差分电压信号，并进行调理放大、模数转换以及低通滤波生成预处理数字信号；阵列信号处理单元用于接收预处理数字信号，并进行嵌入式的实时脉冲声波探测获取脉冲声波探测信号；无线通信模块和存储模块用于接收预处理数字信号和脉冲声波探测信号；本发明能够既能提高脉冲声波信号探测系统的灵敏度和抗干扰能力，且使用灵活方便。

技术领域

本发明涉及一种基于MEMS麦克风阵列的脉冲声波信号探测系统，属于技术领域。

背景技术

脉冲声波信号通常意味着异常突发事件的产生，如爆炸声、尖叫声、枪声等。对这类持续时间较短，能量较集中的脉冲声波信号进行探测，就能对突发事件快速反应和处理，可用于城市安防、反恐警戒、战场无人值守侦察等环境。相较于激光探测、红外探测、图像视频监控等技术，基于麦克风阵列的脉冲声波信号探测技术具有全空域、全被动、成本低、反应快速等优点，且受电磁、烟雾、扬尘等干扰小。作为声探测技术的前端拾音设备，MEMS麦克风阵列目前正被广泛使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于MEMS麦克风阵列的脉冲声波信号探测系统，既能提高脉冲声波信号探测系统的灵敏度和抗干扰能力，又能实现系统的小型化、全方向、全天候、低功耗、高性能化和高可靠性。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明提供了一种基于MEMS麦克风阵列的脉冲声波信号探测系统，包括依次电性连接的MEMS麦克风阵列、预处理单元和阵列信号处理单元，所述阵列信号处理单元上连接有无线通信模块和存储模块；所述MEMS麦克风阵列采用由八个麦克风组成的平面八元阵列，所述MEMS麦克风阵列用于采集声源发出的脉冲声波信号并生成模拟差分电压信号；所述预处理单元包括信号调理与前置放大电路、模数转换器以及低通滤波器，所述预处理单元用于接受模拟差分电压信号，并进行调理放大、模数转换以及低通滤波生成预处理数字信号；所述阵列信号处理单元用于接收预处理数字信号，并进行嵌入式的实时脉冲声波探测获取脉冲声波探测信号；所述无线通信模块和存储模块用于接收预处理数字信号和脉冲声波探测信号。

可选的，所述麦克风采用同批次的硅基MEMS差分模拟输出麦克风芯片SPA1687LR5H-1。

可选的，所述麦克风包括麦克风PCB底板、设置于麦克风PCB底板上的ASIC芯片以及罩设于ASIC芯片外侧的金属管壳，所述麦克风PCB底板和ASIC芯片均集成RC滤波器，所述金属管壳封装接地。

可选的，所述麦克风包括外壳、PCB板以及麦克风本体，所述麦克风本体上靠近PCB板一侧设置有麦克风声孔，所述外壳和所述PCB板上分别对应麦克风声孔设置有外壳孔和PCB声音孔，所述外壳和PCB板还设置有密封圈，所述对应麦克风声孔设置。

可选的，所述麦克风包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电容C3、MIC模块、VDD电源模块以及集成运放模块，所述MIC模块的供电端分别接地和接VDD电源模块；所述VDD电源模块通过电容C3接地；所述MIC模块的正输出端依次通过电容C1和电阻R1连接集成运放模块的负输入端，所述MIC模块的负输出端依次通过电容C2和电阻R2连接集成运放模块的正输入端，所述电阻R4连接于集成运放模块的负输入端和输出端之间，所述集成运放模块的正输入端通过电阻R3接地。

可选的，所述电容C1和电容C2采用AC耦合电容，所述电容C3采用非2类瓷介电容器。

可选的，所述存储模块包括文件管理控制芯CH378以及连接于文件管理控制芯CH378上的USB存储设备和SD卡。