[发明专利]一种使用太赫兹波进行声音探测与感知的方法及系统

权利要求书

1.一种使用太赫兹波进行声音探测与感知的方法，其特征在于，通过向有或无隔声环境下的被测声源(4)发射太赫兹波，使得太赫兹波与被测声音信号产生干涉现象，并对采集的太赫兹回波信号进行探测，识别感知未知声音频率，包括以下步骤：

S1、设定矢量网络分析仪中的参数，使其采样频率不低于被测声源中最大声音频率的两倍；

S2、打开被测声源，控制矢量网络分析仪发射太赫兹波至被测声源，采集太赫兹回波信号，并以散射S参数的形式存储；

S3、解析太赫兹回波信号、获取相位信息，通过快速傅里叶变换解析被测声音信号的频率。

2.根据权利要求1所述的一种使用太赫兹波进行声音探测与感知的方法，其特征在于，所述设定矢量网络分析仪的采样频率设定，包括：

a.在矢量网络分析仪中设置参数，包括采样点数n，中频带宽m；

b.计算采样频率：

其中，扫描时间t为矢量网络分析仪根据采样点数n、中频带宽m计算获得；

c.若计算出的采样频率f_s满足香农采样定理，则停止设置参数，否则返回步骤a重新设置参数。

3.根据权利要求2所述的一种使用太赫兹波进行声音探测与感知的方法，其特征在于，所述香农采样定理公式如下：

其中，f_s,min是f_s的最低频率，B是待测声音信号的带宽，M则是结果的小数部分，N则是整数部分，f_max是待测声音信号中的最大频率。

4.根据权利要求1所述的一种使用太赫兹波进行声音探测与感知的方法，其特征在于，所述以散射S参数的形式存储的太赫兹波回波信号复数的形式表达如下：

其中，R表示网络中的阻抗，L为电感，C为电容，ω为角频率。

5.根据权利要求1所述的一种使用太赫兹波进行声音探测与感知的方法，其特征在于，所述通过快速傅里叶变换解析被测声音信号的频率，包括：

通过对S参数进行处理以及快速傅里叶变换得出太赫兹波的相位变化频率，即为太赫兹系统与被测目标物体间的周期性距离变化，从而确定被测物体的发声频率。

6.根据权利要求1所述的一种使用太赫兹波进行声音探测与感知的方法，其特征在于，所述该方法适用于有或无隔声环境下的未知声音的频率感知，所述隔声箱体(3)采用纸箱或亚克力材质箱体，箱体内壁或外壁贴阻尼材料。

7.根据权利要求1所述的一种使用太赫兹波进行声音探测与感知的方法，其特征在于，所述矢量网络分析仪发射的频率为太赫兹波段。

8.一种使用太赫兹波进行声音探测与感知的系统，其特征在于，包括：太赫兹收发一体设备(1)、增益天线(2)、隔声箱体(3)、被测声源(4)、控制计算机(5)；所述太赫兹收发一体设备(1)的波导输出端口连接增益天线(2)；控制计算机(5)分别连接被测声源(4)、太赫兹收发一体设备(1)；控制计算机(5)中存储有程序，当加载程序时执行如权利要求1-7任意一项所述的方法步骤，实现通过控制计算机(5)控制发射太赫兹波，经过增益天线(2)后收束直接或者透过隔声箱体照射在被测声源(4)上产生干涉现象，采集太赫兹回波信号进行探测，并识别感知未知声音频率。

9.根据权利要求8所述的一种使用太赫兹波进行声音探测与感知的系统，其特征在于，所述太赫兹收发一体设备(1)包括：依次连接的矢量网络分析仪、扩频模块、频率扩展器；所述频率扩展器的波导输出端口连接增益天线；所述矢量网络分析仪连接控制计算机(5)。

10.根据权利要求8所述的一种使用太赫兹波进行声音探测与感知的系统，其特征在于，所述扩频模块以及频率扩展器用于对矢量网络分析仪输出的太赫兹波进行频率在75-110GHz范围的提升。