一块电路板（81)封装固定在上半球（1021)内球顶处或下 半球（1022)内球顶处；TF卡（40)、光电显示与报警电路（60)和电源模块（70)集成在第二 块电路板（82)上，且相应地第二块电路板（82)封装固定在下半球（1022)内球顶处或者上 半球（1021)的球顶；第一块电路板（81)和第二块电路板（82)之间通过柔性排线连接，使 得MCU同时与TF卡、光电显示与报警电路和电源模块连接起来； 所述多方向调整器（10)包括半球形基座体（100)、环形套盖体（101)和用于对电路板 进行封装固定的扁平球形壳体（102);所述扁平球形壳体（102)由固定连接的两部分构成， 分别定义为上半球（1021)和下半球（1022);上、下半球（1021，1022)的顶部均为扁平状； 扁平球形壳体（102)设置在半球形基座体（100)上，环形套盖体（101)套过该扁平球形壳 体（102)上端与半球形基座体（100)固定连接，且扁平球形壳体上端部显露在环形套盖体 (101)外部；显露在环形套盖体（101)外部的扁平球形壳体（102)的上端部（10211)作为 手持端，用于手工扭转扁平球形壳体（102);扁平球形壳体（102)在扭转力的作用下可以在 半球形基座体（100)内任意滑动调整，实现扁平球形壳体（102)内的声音传感器（30)的噪 声信号测试方向与感兴趣噪声测点方向一致，从而可以实现多方向测试高铁噪声；所述显 露在环形套盖体（101)外部的扁平球形壳体（102)上端部设置一能够使噪声进入扁平球形 壳体内部的孔（1023)。2. 根据权利要求1所述的多方向测试高铁噪声的MEMS传声器，其特征在于：在所述孔 (1023)上安装有用于避免噪声测试中较大风速干扰的防风保护片（1025)。3. 根据权利要求1所述的多方向测试高铁噪声的MEMS传声器，其特征在于：在所述环 形套盖体（101)上设置有螺钉结构形式的卡具（103)，该卡具（103)从环形套盖体（101)外 侧穿入环形套盖体（101)内并与扁平球形壳体（102)直接刚性接触。4. 根据权利要求1至3中任一个所述的多方向测试高铁噪声的MEMS传声器，其特征在 于：所述半球形基座体（100)的底面安装有强力磁体，同时，基座体（100)底部还设置了螺 纹孔；当待测噪声位置附近的选定结构为铁质材料时，通过磁力吸附的方法将半球形基座 体（100)固定连接在选定结构的表面上；当待测机构为非铁质材料时，利用半球形基座体 (100)底部设置的螺纹孔通过螺柱（104)将半球形基座体（100)固定在选定结构表面上。5. 根据权利要求1至3任一个所述的多方向测试高铁噪声的MEMS传声器，其特征在 于：所述半球形基座体（100)的底部安装滑道（105)，该滑道（105)可与无损贴片（106)配 合，通过在无损贴片（106)底面涂覆胶水的方式，将半球形基座体（100)固定在选定结构表 面上。6. 根据权利要求4所述的多方向测试高铁噪声的MEMS传声器，其特征在于：所述半球 形基座体（100)的底部安装滑道（105)，该滑道（105)可与无损贴片（106)配合，通过在无 损贴片（106)底面涂覆胶水的方式，将半球形基座体（100)固定在选定结构表面上。7. 采用权利要求1所述的用于多方向测试高铁噪声的MEMS传声器的方法，其特征在 于：包括如下步骤： 步骤1 :根据噪声信号测试的需要，在需要测试噪声信号的附近区域将一个或者多个 传声器布置在预先确定的一个或者多个测点上； 步骤2 :通过多方向调整器对传声器进行调整，使传声器的测试方向与感兴趣噪声测 点方向一致； 步骤3 :声音传感器将声音信号转化为模拟电信号，然后通过信号放大电路将该模拟 电信号放大，最后通过采样电路将电信号转化为数字电信号并将该数字电信号数据通过 I2C总线传送给MCU ; 步骤4 :MCU实时将接收到的噪声数字电信号数据与预设的阈值进行对比，并根据对比 结果，将相应噪声等级的噪声信号过滤出来作为待存储噪声信号； 步骤5 :MCU对待存储噪声信号进行滤波处理后，将数据发送给TF卡进行存储。8. 根据权利要求7所述的用于多方向测试高铁噪声的MEMS传声器的方法，其特征在 于：步骤3包括： 步骤3-1 :在第一次给该传声器上电时，首先MCU对其外设进行初始化和复位工作，然 后通过Mailbox命令将声音传感器从深睡眠状态唤醒； 步骤3-2 :MCU通过触发START信号给I2C总线表示开始数据的传输。9. 根据权利要求7所述的用于多方向测试高铁噪声的MEMS传声器的方法，其特征在 于：步骤4包括： 步骤4-1 :由于高铁铁轨存在着缝隙，所产生的噪音信号具有很强的周期性，关注超过 某一个设定值的噪音信号才有意义，而无需记录其它时刻的噪音信号；在MCU中预先设定 两个噪声阈值：听力不适噪音阀值和听力损伤噪音阀值； 步骤4-2 :MCU将接收到的噪声数字电信号数据与预设的听力不适噪音阀值和听力损 伤噪音阀值进行对比，若当前的高铁机车噪声信号大于等于听力不适噪音阀值且小于阈值 听力损伤噪音阀值时，则将当前的噪声信号进行采集和存储，以便于进一步的分析和监测； 若当前的高铁机车噪声信号小于听力不适噪音阀值，则不需对当前的噪声信号进行采集和 存储；若当前的高铁机车噪声信号大于等于听力损伤噪音阀值，则需对当前的噪声信号进 行采集和存储，以便后续采用降噪措施进行改进。10. 根据权利要求7所述的用于多方向测试高铁噪声的MEMS传声器的方法，其特征在 于：步骤5包括： 步骤5-1 :MCU首先将I2C总线上的数据存到缓存队列中，之后对缓存队列中的数据进 行滤波处理； 步骤5-2 :滤波后的数据会被写入TF卡数据暂存区，TF卡数据处理函数根据智能切分 算法将数据分割后，按采集时间命名成多个大小合适的文件； 步骤5-3 :TF卡根据加密算法将分割后的数据加密并对数据进行压缩后存储到上述各 个文件中； 步骤5-4 :TF卡读写函数会实时将分割后的文件，通过SPI总线写入系统初始化时建立 好的文件系统中，以便于上位机对数据做进一步的分析和处理。
【专利摘要】一种用于多方向测试高铁噪声的MEMS传声器及方法，属于噪音检测技术领域。包括多方向调整器、MCU、声音传感器、信号放大电路、采样电路、TF卡、光电显示与报警电路和电源模块；在需要测试噪声信号的附近区域将一个或者多个传声器布置在预先确定的一个或者多个测点上；通过多方向调整器对传声器进行调整，使传声器的测试方向与感兴趣噪声测点方向一致；声音传感器将声音信号转化为模拟电信号，信号放大电路将模拟电信号放大，采样电路将电信号转化为数字电信号并将该数字电信号数据通过I2C总线传送给MCU；MCU实时将相应噪声等级的噪声信号过滤出来作为待存储噪声信号；MCU将待存储噪声信号发送给TF卡进行存储；可多个方向获取噪声数据，操作简单成本低廉。
【IPC分类】G01H11/06
【公开号】CN105157815
【申请号】CN201510502740
【发明人】李晖, 王源, 王化明, 赵子瑾, 李鹤, 许卓, 王一冰
【申请人】东北大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月17日