多通道传声器相位校准系统的制作方法

文档序号:14923123发布日期:2018-07-11 05:09

本实用新型涉及一种多通道传声器相位校准系统。



背景技术:

目前,仪器厂家生产的相位校准器只能实现一次校准一个传声器,校准效率低。目前,由于声源定位技术的发展和推广,传声器矩阵得以推广使用,而传声器矩阵中,传声器相位直接决定了声源定位的准确性,为此,需要开发多通道传声器相位校方法和设备。

而目前相位校准设备中,对于传声器的安装和校准设备末端的结构形式考虑少,导致传声器相位校准时数值波动范围大;校准效率低,一次只能校准一个;或者需要的参考传声器多,需要2个或者2个以上;纵向安装方式中,传声器的间距必须足够大,否则会影响校准传声器的频率范围。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种合理设计耦合腔和传声器的多通道传声器相位校准系统,采用该多通道传声器相位校准系统能实现采用一个参考传声器,同时校准3个传声器,且校准相位误差满足:±0.5°50Hz-1000Hz;±1.0°1000Hz-4000Hz;±2.0°4000Hz-6000Hz的要求。

本实用新型所采用的技术方案是:本实用新型包括功率放大器、数据采集仪以及与所述数据采集仪相连接的数据分析终端,所述多通道传声器相位校准系统还包括分别与所述功率放大器以及所述数据采集仪相连接的校准机构,所述校准机构包括扬声器以及声波管,所述扬声器与所述功率放大器相连接,所述声波管的首端与所述扬声器的输出端相连接,所述声波管的末端适配塞设有吸音块,所述吸音块的首端呈圆锥形,所述吸音块的末端呈圆柱形,所述吸音块的首端适配置于所述声波管的末端的内部,所述吸音块的末端置于所述声波管的末端的外部,所述声波管上适配设有至少一个模块化传声器安装座,每个所述模块化传声器安装座上设置有若干个传声器。

所述吸音块的呈圆锥形的首端的锥顶与所述声波管的中轴线处于同一水平线上。

所述模块化传声器安装座均设置在所述吸音块的首端与所述声波管的首端之间的区间范围内,每个所述模块化传声器安装座上设置有四个传声器安装孔,四个所述传声器安装孔沿所述模块化传声器安装座的外壁呈圆周分布。

所述传声器安装孔上适配设置有一个传声器,所述传声器的长度方向与所述声波管的长度方向相垂直,所述传声器与所述数据采集仪相连接。

所述声波管上依次适配设有四个所述模块化传声器安装座,四个所述模块化传声器安装座依次连接装配。

所述扬声器的输出端的端面与首个所述模块化传声器安装座的传声器安装孔之间的距离长度范围为90-140mm,每个所述模块化传声器安装座的长度范围为30-45mm,每两个相邻的所述模块化传声器安装座上传声器安装孔之间的距离长度范围为25-60mm,所述吸音块的首端与所述声波管的末端之间的距离长度范围为300-450mm,所述吸音块的呈圆锥形的首端的长度范围为165mm-170mm。

本实用新型的有益效果是:本实用新型通过合理布置传声器的安装位置,使得本实用新型能够同时校准多个传声器的精度,又由于采用首端呈圆锥形的吸音块来进行吸音,吸音效果更加好,使得校准的相位在低频区域平直,高频能达到±2.0°的校准精度。同时传声器相位校准仪的固有相位差精度达到:±0.5°50Hz~1000Hz;±1.0°1000Hz~4000Hz;±2.0°4000Hz~6000Hz。

附图说明

图1是本实用新型的整体连接结构示意图;

图2是本实用新型中校准机构的结构示意图,

具体实施方式

如图1、图2所示,本实用新型包括功率放大器1、数据采集仪2以及与所述数据采集仪2相连接的数据分析终端3,所述多通道传声器相位校准系统还包括分别与所述功率放大器1以及所述数据采集仪2相连接的校准机构4,所述校准机构4包括扬声器41以及声波管42,所述扬声器41与所述功率放大器1相连接,所述声波管42的首端与所述扬声器41的输出端相连接,所述声波管42的末端适配塞设有吸音块43,所述声波管42上适配设有至少一个模块化传声器安装座44,每个所述模块化传声器安装座44上设置有若干个传声器441。所述扬声器41为全频扬声器。

所述吸音块43的首端呈圆锥形,所述吸音块43的末端呈圆柱形,所述吸音块43的首端适配置于所述声波管42的末端的内部,所述吸音块43的末端置于所述声波管42的末端的外部。所述吸音块43的呈圆锥形的首端的锥顶与所述声波管42的中轴线处于同一水平线上。所述吸音块43为强力吸音材料制成。

所述模块化传声器安装座44均设置在所述吸音块43的首端与所述声波管42的首端之间的区间范围内,每个所述模块化传声器安装座44上设置有四个传声器安装孔442,四个所述传声器安装孔442沿所述模块化传声器安装座44的外壁呈圆周分布。

所述传声器安装孔442上适配设置有一个传声器441,所述传声器441的长度方向与所述声波管42的长度方向相垂直,所述传声器441与所述数据采集仪2相连接。

所述声波管42上依次适配设有若干个所述模块化传声器安装座44,若干个所述模块化传声器安装座44依次连接装配。所述扬声器41的输出端的端面与首个所述模块化传声器安装座44的传声器安装孔442之间的距离长度范围为90-140mm,每个所述模块化传声器安装座44的长度范围为30-45mm,每两个相邻的所述模块化传声器安装座44上传声器安装孔442之间的距离长度范围为25-60mm,所述吸音块43的首端与所述声波管42的末端之间的距离长度范围为300-450mm,所述吸音块43的呈圆锥形的首端的长度范围为165mm-170mm。

在本具体实施例中,述声波管42上依次适配设有四个所述模块化传声器安装座44,所述扬声器41的输出端的端面与首个所述模块化传声器安装座44的传声器安装孔442之间的距离长度为140mm,每个所述模块化传声器安装座44的长度为45mm,每两个相邻的所述模块化传声器安装座44上传声器安装孔442之间的距离长度为60mm,所述吸音块43的首端与所述声波管42的末端之间的距离长度为450mm。当所述吸音块43的呈圆锥形的首端的长度范围为165mm-170mm时,所述吸音块43的呈圆锥形的首端的吸声系数最高,在本具体实施例中,所述吸音块43的呈圆锥形的首端的长度为170mm。

本实用新型中采用上述多通道传声器相位校准系统来实现的多通道传声器相位校准方法,它包括以下步骤:

A.所述功率放大器1为所述扬声器41提供功率放大,接着所述扬声器41往所述声波管42内部输出声压信号;

B.每个所述传声器441接收到步骤A中的声压信号并将相对应的声压信号传送至所述数据采集仪2中,其中由首个所述模块化传声器安装座44上的传声器441传出的声压信号为参考安装位置声压信号pr0(t),由其余剩下的模块化传声器安装座44上的传声器441传出的声压信号为安装位置声压信号pri(t)(i=1,2,3...);

C.所述数据分析终端3对所述数据采集仪2所采集到的参考安装位置声压信号pr0(t)以及安装位置声压信号pri(t)(i=1,2,3...)进行快速傅里叶变化得到Pr0(f)和Pi(f)(i=1,2,3…);

D.取Pr0(f)和Pi(f)(i=1,2,3…)的相位,从而得到pahse_0(f)和phase_i(f)(i=1,2,3…);

E.所述数据分析终端3计算待校准传声器相位phase_if(f)=phase_0(f)-phase_r0(f)+phase_i(f)+phase_0i(f);

F.结束校准。

所述步骤C、步骤D以及步骤E的依据公式为:

标准传声器灵敏度 (1)

待校准传声器i灵敏度 (2)

由式(1)和(2)可得:

(3)

(4)

(5)

(6)

由式(3)、(4)、(5)和(6),可得

(7)

由式(3)和(7),可得

式中, Zr为标准传声器的安装位置,Zi为校准传声器的安装位置,r为反射系数,Ui和Ur为采集系统测量的电压信号值。

上述公式为在现有基础公式上所进行的推演,其推演根据是由于和为标准传声器的相位和采集系统通道间的相位差,其值都很小,特别是小于0.05°,可以忽略不计,所以传声器的计量精度主要由确定,校准设备的结构就是围绕提高精度来设计,其中对于传声器的计量精度影响最大的因素是吸声器的首端,本实用新型将吸声器的首端设计成圆锥形,增大了吸声器吸声的面积,同时使得声波与吸声器本体的碰撞更为顺滑,减少声波的反射,尽量减少吸声器的首端对校准设备的精度的影响。

本实用新型实现采用一个参考传声器,同时校准3个传声器,且校准相位误差满足:±0.5°(50Hz-1000Hz);±1.0°(1000Hz-4000Hz);±2.0°(4000Hz-6000Hz)的要求。

本实用新型适用于传声器校准领域。

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