应用于传声器阵列定位校准的空间点声源声场拟合方法
发布时间：2021-08-12 05:39
介绍了一种用于传声器阵列声源定位精度校准的空间点声源声场模拟方法,并基于该方法设计了一套空间点声源模拟系统,完成了一个传声器阵列的定位位置精度校准。文章采用多通道点声源空间声场合成算法模拟了一个位于自由场空间的点声源,根据传声器阵列中每一个传声器的空间位置坐标,计算出传感器所处位置声场的动态声信号。通过耦合腔标准声源将对应的多通道电压信号输入被校准阵列系统,完成点声源的模拟。然后,该阵列运用波束形成算法进行声源定位,得出点声源的位置,并与模拟点声源的位置进行比对,实现对阵列定位准确性的校准。
【文章来源】：声学技术. 2020,39(04)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
阵列系统示意图
)相位差一致性曲线图632个耦合腔标准声源幅值与相位一致性Fig.6Theconsistencyofamplitudeandphaseof32couplingcavitystandardsoundsources2.2传声器阵列声源定位精度校准流程与装置具体校准流程分以下几步：首先利用上面的算法计算出各个传声器的动态声信号；接着利用耦合腔标准声源将对应的多通道声压信号输入到被校准的声阵列系统中，完成点声源的模拟。然后使用被校准声阵列进行声源定位计算。最后将模拟点声源的位置与阵列定位的位置进行比对。传声器阵列声源定位精度校准具体流程图如图7所示。图7传声器阵列定位精度校准装置校准流程图Fig.7Calibrationflowchartofmicrophonearraypositioningaccuracy传声器校准装置如图8所示。信号发射装备将计算好的动态声信号传至对应的耦合腔部件，耦合腔内标准声源发出对应的声音。各个传声器接收声
?雌矫姹换?殖蒒×N的网格点，运用波束成形算法依次扫描每个网格点，获得坐标sr处的声源强度。运用此模拟系统可获得当声源网格点处有固定频率、幅值、相位的点声源时，传声器处对应的声音信号。图1阵列系统示意图Fig.1Schematicdiagramofthearraysystem在实际测量中，由于传声器阵列与声源间的距离是一定的，声源平面上各声源辐射声波更接近球面波[5]。阵列各传声器接收的声压信号不仅存在相位差异，而且存在幅值差异，这些差异与传声器和声源的空间位置密切相关。球面波声场中传感器接收信号示意图如图2所示。图2球面波声场中传感器接收信号示意图Fig.2Schematicrepresentationofsensorreceivingsignalinthesphericalsoundfield虚拟的单极子点声源位于声源计算平面上r位置，P0为其声源信号，没有反射的自由声场中格林函数为j||()e/||kv=rrr(1)其中，k=ω/c为声波波数，ω为角频率，c为介质中的声速；r代表声源的位置。则各传声器接收的声压信号为00()()()mmmPw≡Pvr=Pvrr(2)其中：P0为虚拟点声源的声信号；mr代表传声器所在位置。由于点声源的半径r0比声波波长小很多，是一个满足0kr1条件的脉动球源，点声源声场辐射声压为00j[(,,)(,,)]0jed4(,,)ωtkhxyzxyzSkcpQhxyzαρ=π∫∫(3)其中：0ρ为介质静态密度；0c为介质中的声速；h(x,y,z)为点声源面元到传声器所在位置的距离；α(x,y,z)为面元的初相位；204aQ=πru为点源强度；au为点声源表面振速幅值。通过式(2)、(3)可计算出空间中存在单极点声源时，声场中每个传声器所在空
【参考文献】：
期刊论文
[1]传声器阵列阵元坐标标定精度影响因素研究[J]. 贺谦,孙志强,冯建民,韩凯. 工程与试验. 2018(03)
[2]基于麦克风阵列的声源定向时延估计的研究[J]. 王书海,石俊峰. 科技创新与应用. 2018(23)
[3]传声器阵列校准技术研究[J]. 李元首,陈宝,张雪,姜涛. 现代电子技术. 2014(24)
本文编号：3337699
【文章来源】：声学技术. 2020,39(04)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
阵列系统示意图
)相位差一致性曲线图632个耦合腔标准声源幅值与相位一致性Fig.6Theconsistencyofamplitudeandphaseof32couplingcavitystandardsoundsources2.2传声器阵列声源定位精度校准流程与装置具体校准流程分以下几步：首先利用上面的算法计算出各个传声器的动态声信号；接着利用耦合腔标准声源将对应的多通道声压信号输入到被校准的声阵列系统中，完成点声源的模拟。然后使用被校准声阵列进行声源定位计算。最后将模拟点声源的位置与阵列定位的位置进行比对。传声器阵列声源定位精度校准具体流程图如图7所示。图7传声器阵列定位精度校准装置校准流程图Fig.7Calibrationflowchartofmicrophonearraypositioningaccuracy传声器校准装置如图8所示。信号发射装备将计算好的动态声信号传至对应的耦合腔部件，耦合腔内标准声源发出对应的声音。各个传声器接收声
?雌矫姹换?殖蒒×N的网格点，运用波束成形算法依次扫描每个网格点，获得坐标sr处的声源强度。运用此模拟系统可获得当声源网格点处有固定频率、幅值、相位的点声源时，传声器处对应的声音信号。图1阵列系统示意图Fig.1Schematicdiagramofthearraysystem在实际测量中，由于传声器阵列与声源间的距离是一定的，声源平面上各声源辐射声波更接近球面波[5]。阵列各传声器接收的声压信号不仅存在相位差异，而且存在幅值差异，这些差异与传声器和声源的空间位置密切相关。球面波声场中传感器接收信号示意图如图2所示。图2球面波声场中传感器接收信号示意图Fig.2Schematicrepresentationofsensorreceivingsignalinthesphericalsoundfield虚拟的单极子点声源位于声源计算平面上r位置，P0为其声源信号，没有反射的自由声场中格林函数为j||()e/||kv=rrr(1)其中，k=ω/c为声波波数，ω为角频率，c为介质中的声速；r代表声源的位置。则各传声器接收的声压信号为00()()()mmmPw≡Pvr=Pvrr(2)其中：P0为虚拟点声源的声信号；mr代表传声器所在位置。由于点声源的半径r0比声波波长小很多，是一个满足0kr1条件的脉动球源，点声源声场辐射声压为00j[(,,)(,,)]0jed4(,,)ωtkhxyzxyzSkcpQhxyzαρ=π∫∫(3)其中：0ρ为介质静态密度；0c为介质中的声速；h(x,y,z)为点声源面元到传声器所在位置的距离；α(x,y,z)为面元的初相位；204aQ=πru为点源强度；au为点声源表面振速幅值。通过式(2)、(3)可计算出空间中存在单极点声源时，声场中每个传声器所在空
【参考文献】：
期刊论文
[1]传声器阵列阵元坐标标定精度影响因素研究[J]. 贺谦,孙志强,冯建民,韩凯. 工程与试验. 2018(03)
[2]基于麦克风阵列的声源定向时延估计的研究[J]. 王书海,石俊峰. 科技创新与应用. 2018(23)
[3]传声器阵列校准技术研究[J]. 李元首,陈宝,张雪,姜涛. 现代电子技术. 2014(24)
本文编号：3337699
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