定向噪声检测分析装置及其操作方法与流程

本发明涉及噪声监测领域，尤其涉及定向噪声检测分析装置及其操作方法。

背景技术：

水利枢纽泄洪时，在水流消能过程中产生巨大噪声，各个不同部噪声成因不同，噪声特性也各有特点。但由于空间中噪声相互叠加，单独采集各个部位的噪声较为困难。目前常用的方法是尽可能将测试装置接近欲测量的声源，以最大化该声源的噪声特性，但在某些情况下测试仪器受到限制无法贴近声源，导致测量结果无法准确；

现有的定向噪声检测分析装置，无法精度定位监测噪声。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决无法精度定位监测噪声的问题，而提出的定向噪声检测分析装置及其操作方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

定向噪声检测分析装置，包括水平操作台、隔音单向圆筒、激光测距仪和噪声采集探头，还包括左支撑管和右支撑管，所述水平操作台上表面中部前后两侧依次固定安装有左支撑管和右支撑管，所述左支撑管和右支撑管上端分别与隔音单向圆筒下端前后两侧活动连接，所述隔音单向圆筒内部下方固定安装有固定管，所述固定管下端内部活动套接有转动管，所述转动管下端与驱动装置啮合连接，所述固定管上端活动套接有密封管，所述转动管内部活动套接有螺纹旋杆，所述螺纹旋杆上端固定安装有噪声采集探头，所述螺纹旋杆上方左右两侧与连接杆内部下端固定连接，所述连接杆外部下端与激光测距仪上端固定连接，所述隔音单向圆筒下端后侧与旋转转轴一端固定连接，所述旋转转轴活动安装在左支撑管内部，所述旋转转轴与旋转装置固定连接，所述水平操作台内部固定安装有信号调理电路、信号选择器、数据处理模块、数据传输模块和自动定位模块。

优选地，所述驱动装置包括驱动电机、驱动转动轮、驱动传动轮、驱动转轴和驱动齿轮，所述水平操作台内部上方右侧固定安装有驱动电机，所述驱动电机右侧与驱动转动轮轴心固定连接，所述驱动转动轮与驱动传动带下端活动连接，所述驱动传动带上端穿过右支撑管内部与驱动传动轮外部活动连接，所述驱动传动轮轴心与驱动转轴右端固定连接，所述驱动转轴左端与隔音单向圆筒内部左侧内壁固定连接，所述驱动转轴左侧与驱动齿轮轴心固定连接，所述驱动齿轮与转动管下端啮合连接。

优选地，所述旋转装置包括旋转电机、旋转转动轮、旋转传动轮和旋转传动带，所述水平操作台内部上方左侧固定安装有旋转电机，所述旋转电机左侧与旋转转动轮轴心固定连接，所述旋转转动轮与旋转传动带下端活动连接，所述旋转转动带上端穿过左支撑管内部与旋转传动轮外部活动连接，所述旋转传动轮轴心与旋转转轴右端固定连接，所述旋转转轴右端与隔音单向圆筒下端外侧固定连接。

优选地，所述信号调理电路由电流电压转换电路、放大电路和低通滤波电路组成。

优选地，所述信号选择器由n个模拟开关组成，可对n路输入的模拟信号进行选择，输出需要进行模数变换的路光电信号。

优选地，所述数据处理模块由处理器及用于进行数据分析处理的程序软件构成。

定向噪声检测分析装置操作方法，包括以下使用步骤：

s1、将定向噪声监测分析装置安装在水下；

s2、启动驱动电机带动驱动装置进行运转带动转动管转动，驱动螺纹旋杆逐步上升，并同步激光测距仪上升，直到噪声采集探头上升至隔音单向圆筒外部，之后启动自动定位模块驱动旋转电机来回摆动，进行监测工作，当监测到某一方向的噪音之后；

s3、启动驱动电机带动驱动装置进行运转带动转动管转动，驱动螺纹旋杆逐步下降，并同步激光测距仪下降，直到噪声采集探头下降至隔音单向圆筒内部，之后通过启动旋转电机驱动旋转装置，带动旋转转轴转动，将隔音单向圆筒开口处对准噪声来源处，进行监测工作；

s4、启动噪声采集探头将采集到的声音信号量转化为电信号量；

s5、将启动信号选择器将噪声采集探头所转化的声电信号进行电流电压变换、电压放大和噪声滤波处理，输出可进行模数变换的电压信号；

s6、信号选择器对各方向对应的信号调理电路输出的模拟信号进行时分传输；

s7、数据处理模块采用时分轮询的方式完成对各路声电信号的获取和存储，然后所获取的各路声电信号进行分析处理，得到监测点的噪声情况信息；

s8、数据传输模块对数据处理模块分析处理的结果进行输出，输出的信息包括噪声分贝和噪声来源及距离。

与现有技术相比，本发明提供了定向噪声检测分析装置及其操作方法，具备以下有益效果：

1．本发明整体结构紧凑，在使用的时候，通过采用先大范围检测，后定向监测，可以有效的获取定点位置的噪音大小，在具体操作的时候，通过噪声采集探头，先大范围的检测，并通过激光测距仪进行判断，从而再进行调整，可以有效的过滤掉大部分的无效噪音，进行精确和有效的噪声采集，对比之前的大部分装置，该装置结构小巧，生产成本低，并且可以对噪声采集探头的要求较低，并且通过结构上的促进，加大了其的检测效果，使其在生产成本上大大降低。

2．本发明还设置有驱动装置和旋转装置，在具体使用的时候先启动驱动电机带动驱动装置进行运转带动转动管转动，驱动螺纹旋杆逐步上升，并同步激光测距仪上升，直到噪声采集探头上升至隔音单向圆筒外部，之后进行监测工作，当监测到某一方向的噪音之后，启动驱动电机带动驱动装置进行运转带动转动管转动，驱动螺纹旋杆逐步下降，并同步激光测距仪下降，直到噪声采集探头下降至隔音单向圆筒内部，之后通过启动旋转电机驱动旋转装置，带动旋转转轴转动，将隔音单向圆筒开口处对准噪声来源处，进行监测工作。

附图说明

图1为本发明提出的定向噪声检测分析装置的展开立体结构示意图；

图2为本发明提出的定向噪声检测分析装置的立体结构示意图；

图3为本发明提出的定向噪声检测分析装置的剖面结构示意图；

图4为本发明提出的定向噪声检测分析装置的a放大结构示意图；

图5为本发明提出的定向噪声检测分析装置操作方法的原理结构示意图；

图6为本发明提出的定向噪声检测分析装置操作方法xyz坐标系示意图；

图7为本发明提出的定向噪声检测分析装置操作方法xyz坐标系角度示意图。

图中标号说明：

1连接杆、2密封管、3螺纹旋杆、4隔音单向圆筒、5固定管、6激光测距仪、7噪声采集探头、8左支撑管、9水平操作台、10信号调理电路、11信号选择器、12数据处理模块、13数据传输模块、14驱动电机、15驱动转动轮、16驱动传动带、17驱动传动轮、18驱动转轴、19转动管、20旋转转轴、21右支撑管、22旋转传动轮、23旋转电机、24旋转转动轮、25驱动齿轮、26旋转传动带、27自动定位模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

定向噪声检测分析装置，包括水平操作台9、隔音单向圆筒4、激光测距仪6和噪声采集探头7，还包括左支撑管8和右支撑管21，水平操作台9上表面中部前后两侧依次固定安装有左支撑管8和右支撑管21，左支撑管8和右支撑管21上端分别与隔音单向圆筒4下端前后两侧活动连接，隔音单向圆筒4内部下方固定安装有固定管5，固定管5下端内部活动套接有转动管19，转动管19下端与驱动装置啮合连接，固定管5上端活动套接有密封管2，转动管19内部活动套接有螺纹旋杆3，螺纹旋杆3上端固定安装有噪声采集探头7，螺纹旋杆3上方左右两侧与连接杆1内部下端固定连接，连接杆1外部下端与激光测距仪6上端固定连接，隔音单向圆筒4下端后侧与旋转转轴20一端固定连接，旋转转轴20活动安装在左支撑管8内部，旋转转轴20与旋转装置固定连接，水平操作台9内部固定安装有信号调理电路10、信号选择器11、数据处理模块12、数据传输模块13和自动定位模块27。

驱动装置包括驱动电机14、驱动转动轮15、驱动传动轮17、驱动转轴18和驱动齿轮25，水平操作台9内部上方右侧固定安装有驱动电机14，驱动电机14右侧与驱动转动轮15轴心固定连接，驱动转动轮15与驱动传动带16下端活动连接，驱动传动带16上端穿过右支撑管21内部与驱动传动轮17外部活动连接，驱动传动轮17轴心与驱动转轴18右端固定连接，驱动转轴18左端与隔音单向圆筒4内部左侧内壁固定连接，驱动转轴18左侧与驱动齿轮25轴心固定连接，驱动齿轮25与转动管19下端啮合连接。

旋转装置包括旋转电机23、旋转转动轮24、旋转传动轮22和旋转传动带26，水平操作台9内部上方左侧固定安装有旋转电机23，旋转电机23左侧与旋转转动轮24轴心固定连接，旋转转动轮24与旋转传动带26下端活动连接，旋转转动带26上端穿过左支撑管8内部与旋转传动轮22外部活动连接，旋转传动轮22轴心与旋转转轴20右端固定连接，旋转转轴20右端与隔音单向圆筒4下端外侧固定连接。

信号调理电路10由电流电压转换电路、放大电路和低通滤波电路组成；信号选择器11由n个模拟开关组成，可对n路输入的模拟信号进行选择，输出需要进行模数变换的声电信号；数据处理模块12由处理器及用于进行数据分析处理的程序软件构成。

本发明还设置有驱动装置和旋转装置，在具体使用的时候先启动驱动电机14带动驱动装置进行运转带动转动管19转动，驱动螺纹旋杆3逐步上升，并同步激光测距仪6上升，直到噪声采集探头7上升至隔音单向圆筒4外部，之后进行监测工作，当监测到某一方向的噪音之后，启动驱动电机14带动驱动装置进行运转带动转动管19转动，驱动螺纹旋杆3逐步下降，并同步激光测距仪6下降，直到噪声采集探头7下降至隔音单向圆筒4内部，之后通过启动旋转电机23驱动旋转装置，带动旋转转轴20转动，将隔音单向圆筒4开口处对准噪声来源处，进行监测工作。

实施例2：基于实施例1有所不同的是；

定向噪声检测分析装置操作方法，包括以下使用步骤：

s1、将定向噪声监测分析装置安装在水下；

s2、启动驱动电机14带动驱动装置进行运转带动转动管19转动，驱动螺纹旋杆3逐步上升，并同步激光测距仪6上升，直到噪声采集探头7上升至隔音单向圆筒4外部，之后启动自动定位模块27驱动旋转电机23来回摆动，进行监测工作，当监测到某一方向的噪音之后；

s3、启动驱动电机14带动驱动装置进行运转带动转动管19转动，驱动螺纹旋杆3逐步下降，并同步激光测距仪6下降，直到噪声采集探头7下降至隔音单向圆筒4内部，之后通过启动旋转电机23驱动旋转装置，带动旋转转轴20转动，将隔音单向圆筒4开口处对准噪声来源处，进行监测工作；

s4、启动噪声采集探头7将采集到的声音信号量转化为电信号量；

s5、将启动信号选择器11将噪声采集探头7所转化的声电信号进行电流电压变换、电压放大和噪声滤波处理，输出可进行模数变换的电压信号；

s6、信号选择器11对各方向对应的信号调理电路10输出的模拟信号进行时分传输；

s7、数据处理模块12采用时分轮询的方式完成对各路声电信号的获取和存储，然后所获取的各路声电信号进行分析处理，得到监测点的噪声情况信息；

s8、数据传输模块13对数据处理模块12分析处理的结果进行输出，输出的信息包括噪声分贝和噪声来源及距离；

本发明整体结构紧凑，在使用的时候，通过采用先大范围检测，后定向监测，可以有效的获取定点位置的噪音大小，在具体操作的时候，通过噪声采集探头7，先大范围的检测，并通过激光测距仪6进行判断，从而再进行调整，可以有效的过滤掉大部分的无效噪音，进行精确和有效的噪声采集，对比之前的大部分装置，该装置结构小巧，生产成本低，并且可以对噪声采集探头7的要求较低，并且通过结构上的促进，加大了其的检测效果，使其在生产成本上大大降低。

实施例3：基于实施例1和2有所不同的是；

根据图7，本发明的一种实施例的声音传输示意图，在xyz三维坐标体系中，传输到噪声采集探头7上的噪声为单向平行噪声，噪声的传输方向为图所示方向so，则so与三维坐标体系各坐标平面的夹角分别为：与xoy平面的夹角为∠soa，用α表示，与yoz平面的夹角为∠sob，用β表示，与xoz平面的夹角为∠soc，用γ表示，假设传输声音强度为e，该强度在噪声采集探头7上所感应的声电电流强度为i=k*e，其中k为光电传感器的声电流感应系数；

则如图6，所示，由于声音传输角度的不同，面1、2和5为感应面，面3、4和6感应电流较小忽略方便演示计算，则各感应面上的声电电流强度为：

面1：电流1=i*sinβ=k*e*sinβ；

面2：电流2=i*sinγ=k*e*sinγ；

面3：电流3=0；

面4：电流4=0；

面5：电流5=i*sinα=k*e*sinα；

面6：电流6=0。

声电电流经信号调理电路10后，输出的声电压为：

面1信号调理电路输出：电压1=m*电流1=m*k*e*sinβ；

面2信号调理电路输出：电压2=m*电流2=m*k*e*sinγ；

面3信号调理电路输出：电压3=0；

面4信号调理电路输出：电压4=0；

面5信号调理电路输出：电压5=m*电流5=m*k*e*sinα；

面6信号调理电路输出：电压6=0。

其中m为信号调理电路10的电流转换系数

各面信号调理电路的输出电压经过信号选择器11后采用模数转换电路进行模数变换；假设模数转换电路的量化位数为n，参考电压为vref，假设电压1、电压2、电压3、电压4、电压5和电压6都小于参考电压vref，则模数转换电路对各面信号调理电路输出电压的量化结果为：

面1信号调理电路的输出电压的量化结果：

面2信号调理电路的输出电压的量化结果：

面3信号调理电路的输出电压的量化结果：

面4信号调理电路的输出电压的量化结果：

面5信号调理电路的输出电压的量化结果：

面6信号调理电路的输出电压的量化结果：

其中int为取整符号。

则在处理器的实际运算中，忽略模数转换电路的转换精度问题，并使；

则可以计算到；

。

因此，采用本发明不仅可以测量测音点的声音强度，还可以得到声音来源方向，并通过激光测距仪6，检测接受点与声音发源地的距离，从而可以计算出该声音发源地的噪音大小。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。