一种基于球形麦克风阵列的声源定位分析装置的制作方法

本发明涉及声源定位分析，尤其涉及一种基于球形麦克风阵列的声源定位分析装置。

背景技术：

当前，室内噪声成为一个越来越重要的关注点，实现内部噪声源识别，以提高舒适度和安全性。舒适度主要关系到乘客的乘坐体验度，乘客希望在交通工具中和他人交谈，打电话等，所以希望尽量低的噪声，不希望听到刺耳的噪声。安全性体现在指令的交互，比如飞行员之间的交流，工程车操作员需要清楚听到同事的指令等。因此，生产厂商需要找到噪声产生根源的解决方案，从而改善设计实现降噪。

传统的方法是利用声强探头，通过移动探头实时测量声强变化或者在被测设备表面放置一个假象网格进行声强成像绘图来进行定位。这种方法简单，但费时费力，且一般来说仅适用于稳态声源。但由于在复杂的内部声场环境中，噪声源可能来自于各个方向并且存在声波反射，声源并不稳定，而且平面阵列麦克风阵列和线阵列麦克风阵列无法应对复杂的内部声场环境。

技术实现要素：

针对上述现状，本发明提出一种基于球形麦克风阵列的声源定位分析装置。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种基于球形麦克风阵列的声源定位分析装置，所述声音定位分析装置包括信号传感器模块、数据采集分析模块和数据处理模块，其中：所述信号传感器模块，与所述数据采集分析模块耦接，用于通过所述信号传感器模块获得声音信号和图像信号；所述数据采集分析模块，与所述信号传感器模块和所述数据处理模块耦接，用于收集所述信号传感模块获得的声音信号并进行信号放大，ADC采集和信号存储，以及将分析后的数据传送至所述数据处理模块；所述数据处理模块，与所述数据采集分析模块耦接，进行声学成像处理，图像缝合等处理，用于对收到的采集数据进行数据处理。

可选的，所述信号传感器模块包括64个mems麦克风和11个摄像头，分别用于获取声音信号和图像信号。

可选的，所述数据采集分析模块包括2台OROS 3X系列信号采集分析设备。

可选的，所述数据处理包括：通过实时算法和后处理算法对声学成像算法参数进行设定，完成对声音信号的处理，并对图像信号进行处理，生成二维静态背景图像，输出声像匹配的噪声源云图或动画。

可选的，所述11个摄像头中1个摄像头在北极，另外10个摄像头设在两个纬圈。

可选的，球麦克风阵列直径为30cm。

可选的，所述实时算法采用Functional beamforming，所述后处理算法采用deconvolution method中的NNLS。

本发明具有如下有益效果：

本发明基于球形麦克风阵列的声源定位分析装置适用于瞬态和稳态应用，可实现三维内部噪声源识别，掌握主要噪声源属性，理解噪声源产生的根源(噪声源位置、频谱成分、相对的声功率贡献)，方便的生成声学动画和各种频谱显示，能够快速、可靠的生成便于使用的结果，以及全频带不低于30dB的动态范围。

附图说明

图1为本发明的所述基于球形麦克风阵列的声源定位分析装置示意图；

图2为本发明的所述基于球形麦克风阵列的声源定位分析装置的主视图示意图；

图3为本发明的所述基于球形麦克风阵列的声源定位分析装置的俯视图示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

实施例1

本实施例提供了一种基于球形麦克风阵列的声源定位分析装置。

参见图1所示为基于球形麦克风阵列的声源定位分析装置的示意图，本实施例中声源定位分析装置包括信号传感器模块101、数据采集分析模块102和数据处理模块103，其中：

信号传感器模块101，与数据采集分析模块102耦接，用于通过信号传感器模块101获得声音信号和图像信号；

数据采集分析模块102，与信号传感器模块101和数据处理模块103耦接，用于收集信号传感模块获得的声音信号进行信号放大，ADC采集和信号存储，将分析后的数据传送至数据处理模块103；

数据处理模块103，与数据采集分析模块102耦接，进行声学成像处理，图像缝合等处理，用于对收到的采集数据进行数据处理，生成可供使用文件。

其中，上述的信号传感器模块101包括11个摄像头和64个微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，简称MEMS)麦克风，分别用于获取声音信号和图像信号。11个摄像头中1个摄像头在北极，另外10个摄像头设在两个纬圈。由于球麦克风阵列本身结构的对称性，目前它广泛的应用于三维空间波束形成、声源定位、高空间分辨率的声场录制、声场重现以及声场空间特性分析等各个领域，本发明中球麦克风阵列直径可为30cm，此处仅为举例，但不限于此。

其中，数据采集分析模块102包括2台OROS 3X系列信号采集分析设备。

其中，数据处理包括：通过实时算法和后处理算法对声学成像算法参数进行设定，完成对声音信号的处理，并对图像信号进行处理，生成二维静态背景图像，输出声像匹配的噪声源云图或动画。实时算法采用Functional beamforming，后处理算法采用deconvolution method中的NNLS。

本发明基于球形麦克风阵列的声源定位分析装置适用于瞬态和稳态应用，可实现三维内部噪声源识别，掌握主要噪声源属性，理解噪声源产生的根源(噪声源位置、频谱成分、相对的声功率贡献)，方便的生成声学动画和各种频谱显示，能够快速、可靠的生成便于使用的结果，以及全频带不低于30dB的动态范围。

为使本发明描述更为清楚，特提供基于球形麦克风阵列的声源定位分析装置的主视图和俯视图，分别如图2和图3所示。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。