基于麦克风阵列的声源响度探测器和探测场景适应方法

1.本发明属于声音监控领域。


背景技术：

2.大型公园广场布置的呈环状分布的固定型音响系统中的各个音响单元可以看成一个点声源；在正常情况下，作为各个“点声源”的音响单元各项参数均一致，处于呈环状分布的固定型音响系统的中央时，会产生声音从四边八方的环绕感；但是如果呈环状分布的各个“点声源”中存在一个或几个出现功率(响度)偏低或偏高等非停机式的故障时，工作人员很难通过耳朵来判断是否存在故障、如果存在故障到底是哪一个出现故障，因此有必要专门设计一种进入测试模式时，能同时监控各个“点声源”响度并能相互比较的探测器；大型公园广场不属于理想完全空旷的场景，会存在“局部障碍物”的情形，在测试时需要抵消“局部障碍物”的影响。


技术实现要素：

3.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于麦克风阵列的声源响度探测器和探测场景适应方法，能同时监控各个“点声源”响度并能相互比较的探测器，抵消“局部障碍物”的影响。
4.技术方案：为实现上述目的，本发明的基于麦克风阵列的声源响度探测器，包括声源探测器，声源探测器包括隔音箱体，隔音箱体包括呈圆周阵列分布的若干侧壁，每个侧壁上均设置有一个呈喇叭状扩口型的集音口；隔音箱体内还呈圆周阵列分布有若干基于麦克风的声音感受器；每一个集音口均对应一个声音感受器，各集音口均通过独立的导声结构传声连接声音感受器。
5.进一步的，隔音箱体内为填充有隔音棉的隔音填充仓，各导声结构均包裹在隔音填充仓内的隔音棉中。
6.进一步的，声音感受器包括竖向的音筒，音筒顶端设置有封盖，音筒的同轴心设置有震膜，振膜的上侧为信号转换仓，振膜的下侧为音室；
7.震膜的上侧同轴心连接有电磁感应线圈，电磁感应线圈随震膜同步震荡，信号转换仓内固定安装有永磁铁，永磁铁的一端伸入电磁感应线圈内；电磁感应线圈在永磁铁附近的磁场中的震荡使电磁感应线圈形成感应电流；还包括能检测电磁感应线圈的感应电流强度的电流检测单元。
8.进一步的，导声结构包括导声弯管，导声弯管内为导声通道，导声通道，集音口的细端与音筒下端通过导声通道连通。
9.进一步的，音筒的下端内壁设置有环槽，还包括环形弹性片，环形弹性片的上下两侧轮廓边缘分别与环槽的上下两内侧壁密封胶接，使环形弹性片与环槽内壁之间形成液油填充环腔，液油填充环腔填充有油性液体；填充满油性液体的液油填充环腔与环形弹性片共同构成可变导声喉管，可变导声喉管的围合范围内形成上下贯通的喉管通道，喉管通道
上下端分别连通音室和导声通道。
10.进一步的，各音筒的一侧均设置有一个注油筒，注油筒内为填充有油性物质的注油仓，注油筒内活动设置有柱塞，注油仓远离柱塞的一端通过导油通道连通液油填充环腔；还包括直线电机，直线电机的直线推杆末端连接柱塞；直线推杆推动柱塞时，注油仓内的油性液体通过导油通道压入液油填充环腔内，使环形弹性片朝内膨胀，从而使喉管通道收窄。
11.进一步的，声源探测器的呈喇叭状扩口型的集音口共八个，且在隔音箱体的四周呈圆周阵列分布；以声源探测器为中心的外周等半径处成圆周阵列分布八个点声源，声源探测器同时监控自身外周的八个点声源。
12.进一步的，基于麦克风阵列的声源响度探测器的探测场景适应方法：
13.八个点声源分别为第一点声源、第二点声源、第三点声源、第四点声源、第五点声源、第六点声源、第七点声源和第八点声源；声源探测器四周不属于理想空旷区域的场景，存在“局部障碍物”；先采用标准的第一点声源、第二点声源、第三点声源、第四点声源、第五点声源、第六点声源、第七点声源和第八点声源同时发出实际响度一致的声音；
14.由于“局部障碍物”的存在，八个电磁感应线圈上分别检测到的电流强度存在不一致的情况，选定检测到电流强度偏高的电磁感应线圈下方的可变导声喉管，通过控制柱塞的运动，使注油仓内的油性液体通过导油通道压入选定的液油填充环腔内，使选定环形弹性片朝内膨胀，喉管通道收窄，更窄的喉管通道使最终传递到音室的声音强度变低，进而降低震膜的敏感度，从而使检测到电流强度偏高的电磁感应线圈的电流强度降低到与其他电磁感应线圈的电流强度一致，抵消“局部障碍物”的影响；
[0015]“局部障碍物”的影响抵消后，监控第一点声源、第二点声源、第三点声源、第四点声源、第五点声源、第六点声源、第七点声源和第八点声源时，如果八个电磁感应线圈上分别检测到的电流强度均一致，说明第一点声源、第二点声源、第三点声源、第四点声源、第五点声源、第六点声源、第七点声源和第八点声源所发出的声源响度一致，说明是合格的；如果八个电磁感应线圈上分别检测到的电流强度存在不一致的情况，则说明第一点声源、第二点声源、第三点声源、第四点声源、第五点声源、第六点声源、第七点声源和第八点声源中存在声音偏高或偏低的情况。
[0016]
有益效果：本发明能同时监控各个“点声源”响度并能相互比较，直线推杆推动柱塞时，注油仓内的油性液体通过导油通道压入液油填充环腔内，使环形弹性乳胶片朝内膨胀，从而使喉管通道收窄，更窄的喉管通道使最终传递到音室的声音强度变低，进而实现降低震膜的敏感度的作用；通过上述原理控制单一方向的检测敏感度，从而抵消“局部障碍物”的声音反射带来的增强性影响。
附图说明
[0017]
附图1为声源探测器整体结构示意图；
[0018]
附图2为附图1的第一剖视图；
[0019]
附图3为附图1的第二剖视图；
[0020]
附图4为附图3的标记10处的放大示意图；
[0021]
附图5为附图4的侧视图；
[0022]
附图6为附图5的标记11处的放大示意图；
[0023]
附图7为8个点声源与声源探测器位置关系示意图。
具体实施方式
[0024]
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0025]
如附图1至7所示的基于麦克风阵列的声源响度探测器，包括声源探测器4，声源探测器4包括隔音箱体6，隔音箱体6包括呈圆周阵列分布的若干侧壁7，每个侧壁上均设置有一个呈喇叭状扩口型的集音口8；隔音箱体6内还呈圆周阵列分布有若干基于麦克风的声音感受器；每一个集音口8均对应一个声音感受器，各集音口8均通过独立的导声结构传声连接声音感受器。
[0026]
如图2和3；隔音箱体6内为填充有隔音棉的隔音填充仓13，各导声结构均包裹在隔音填充仓13内的隔音棉中；
[0027]
声音感受器包括竖向的音筒14，音筒14顶端设置有封盖33，音筒14的同轴心设置有震膜21，振膜21的上侧为信号转换仓17.2，振膜21的下侧为音室17.1；
[0028]
如图3、4、5、6；震膜21的上侧同轴心连接有电磁感应线圈20，电磁感应线圈20随震膜21同步震荡，信号转换仓17.2内固定安装有永磁铁19，永磁铁19的一端伸入电磁感应线圈20内；电磁感应线圈20在永磁铁19附近的磁场中的震荡使电磁感应线圈20形成感应电流；还包括能检测电磁感应线圈20的感应电流强度的电流检测单元；
[0029]
导声结构包括导声弯管12，导声弯管12内为导声通道27，导声通道27，集音口8的细端与音筒14下端通过导声通道27连通；
[0030]
音筒14的下端内壁设置有环槽16，还包括环形弹性乳胶片15，环形弹性乳胶片15的上下两侧轮廓边缘015分别与环槽16的上下两内侧壁16.1密封胶接，使环形弹性乳胶片15与环槽16内壁之间形成液油填充环腔18，液油填充环腔18填充有油性液体，如变压器油等；填充满油性液体的液油填充环腔18与环形弹性乳胶片15共同构成可变导声喉管34，可变导声喉管34的围合范围内形成上下贯通的喉管通道26，喉管通道26上下端分别连通音室17.1和导声通道27；各音筒14的一侧均设置有一个注油筒22，注油筒22内为填充有油性物质的注油仓24，注油筒22内活动设置有柱塞23，注油仓24远离柱塞23的一端通过导油通道25连通液油填充环腔18；还包括直线电机50，直线电机50的直线推杆51末端连接柱塞23；直线推杆51推动柱塞23时，注油仓24内的油性液体通过导油通道25压入液油填充环腔18内，使环形弹性乳胶片15朝内膨胀，从而使喉管通道26收窄，更窄的喉管通道26使最终传递到音室17.1的声音强度变低，进而降低震膜21的敏感度；
[0031]
基于麦克风阵列的声源响度探测器的探测场景适应方法
[0032]
如图7所示，例如广场环形分布的音响系统的测试等场景，集音口8的分布形式和数量根据具体的音响系统的布置而定；为了更好的解释本装置，本方案的声源响度探测器4的呈喇叭状扩口型的集音口8共八个，且在隔音箱体6的四周呈圆周阵列分布；声源探测器4同时监控自身外周的八个点声源广场的音响节点，如果八个点声源进入测试模式时，八个点声源同时发出相同功率的测试声音，如果八个点声源被声源探测器4判定发出的响度均一致，则是合格的；
[0033]
声源探测器4所布置的位置在理想空旷区域的场景：
[0034]
初始状态下，声源探测器4上的八个喉管通道26的最窄处的内径均一致；声源探测
器4的八个集音口8所对应的八个方位均为绝对空旷的理想情形，以声源探测器4为中心的外周等半径处成圆周阵列分布八个点声源，八个点声源分别对应在八个集音口8前方，八个点声源分别为第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8；
[0035]
监控过程中，如果第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8同时发出响度完全一致的测试声音；由于声源探测器4处于四周空旷的场景，八个集音口8不会接受到反射声波；因此八个集音口8所接收到的声波强度是一致的，由于初始状态下八个喉管通道26的最窄处的内径均一致，因此八个集音口8接收到的声波经各自的导声通道27和喉管通道26传递到八个音室17.1内的声音强度是一致的，从而使八个电磁感应线圈20的震荡强度一致，八个电磁感应线圈20上分别检测到的电流强度均一致，此时根据八个电磁感应线圈20上分别检测到的电流强度均一致来判定第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8的发出声音的响度一致，说明是正常合格的；
[0036]
同理，如果第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8的发出声音的响度不一致，与之对应的八个集音口8接收到的声波强弱相应的不一致，最终造成八个电磁感应线圈20的震荡强度也会相应的不一致；因此可以根据八个电磁感应线圈20上分别检测到的电流强度的大小来判断第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8中哪个响度高哪个响度低；
[0037]
由上述过程可知，声源探测器4所布置的位置在理想空旷区域的场景，且声源探测器4内的八个喉管通道26的最窄处的内径均一致的情况下，声源探测器4可以通过八个电磁感应线圈20上分别检测到的电流强度准确的对第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8所发出的声音的强度进行比较；
[0038]
因此，声源探测器4的初始设置是适应理想空旷区域的场景的；
[0039]
声源探测器4所布置的位置不属于理想空旷区域的场景：
[0040]
例如，第八点声源1.8远离声源探测器4的一侧不远处存在一个“局部障碍物”；如果声源探测器4内的八个喉管通道26的最窄处的内径仍然是一致的，当第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8这时同时发出响度一致的声音时，由于“局部障碍物”会反射一部分声音，因此与第八点声源1.8相对应的集音口8以及相邻的集音口8除了接收“声源”所发出的声音外，还要接收经“局部障碍物”反射的一部分声音；因此与第八点声源1.8相对应的集音口8以及相邻的集音口8所接收到的声音强度要比其他的几个集音口8所接收到的声音更大；从而造成八个电磁感应线圈20上分别检测到的电流强度不一致的情况；
[0041]
这时虽然第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8同时发出实际响度一致，但是八个电磁感应线圈20上分别检测到的电流强度不一致，探测结果与实际情况不相符；
[0042]
因此声源探测器4的初始设置与非理想空旷区域的场景不适应，因此需要对这种
非理想空旷区域的场景进行适应，具体过程如下：
[0043]
在布置广场音响系统之前，采用标准的第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8同时发出实际响度一致的声音；
[0044]
由于“局部障碍物”的存在，八个电磁感应线圈20上分别检测到的电流强度存在不一致的情况，因此需要消除和抵消掉“局部障碍物”的影响；这时选定检测到电流强度偏高的电磁感应线圈20下方的可变导声喉管34，通过控制柱塞23的运动，使注油仓24内的油性液体通过导油通道25压入选定的液油填充环腔18内，使选定环形弹性乳胶片15朝内膨胀，喉管通道26收窄，更窄的喉管通道26使最终传递到音室17.1的声音强度变低，进而降低震膜21的敏感度，从而使检测到电流强度偏高的电磁感应线圈20的电流强度降低到与其他电磁感应线圈20的电流强度一致，抵消“局部障碍物”的影响；
[0045]
通过上述步骤消除“局部障碍物”的影响后，监控第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8时，如果八个电磁感应线圈20上分别检测到的电流强度均一致，说明第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8所发出的声源响度一致，说明是合格的；如果八个电磁感应线圈20上分别检测到的电流强度存在不一致的情况，则说明第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8中存在声音偏高或偏低的情况；因此可以根据八个电磁感应线圈20上分别检测到的电流强度的大小来判断第一点声源1.1、第二点声源1.2、第三点声源1.3、第四点声源1.4、第五点声源1.5、第六点声源1.6、第七点声源1.7和第八点声源1.8中哪个响度高哪个响度低。
[0046]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。