一种定向发声设备的声场测试方法及系统与流程

本发明涉及声场测试，具体涉及一种定向发声设备的声场测试方法。

背景技术：

1、超声换能器是指将电能转换为声能的器件，其在一定的三维空间内可以形成特定的声场分布。超声换能器声场的分布与换能器的形状、尺寸、材料、频率等因素有关，声束在近场区和远场区受到声波指向性、扩散角、干涉等影响表现出复杂的声场分布特征；另一方面，为了满足不同的检测需求，超声换能器技术和种类得到了广泛的发展，如平面非聚焦换能器、点聚焦换能器、线聚焦换能器、相控阵换能器阵列等，不同类型的换能器具有不同特征的辐射声场，所以直观、准确的测试超声换能器的声场，对于提升换能器性能、理解换能器的发声特征等具有重要的意义。

2、但是现有的超声换能器的测试方法需要建立复杂昂贵的测试系统，且同样无法可视化的测量换能器声场的声场分布，所以有必要提供一种新型的声场测试方案，以克服现有测试方法存在的上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种定向发声设备的声场测试方法及系统。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提出了一种定向发声设备的声场测试方法，包括：

3、s1，设定至少覆盖住定向发声设备的发声面的测试范围，所述测试范围包括多个测试点；

4、s2，通过对所有的所述测试点进行逐个扫频测试，得到对应的测试数据；

5、s3，对所述测试数据进行实时读取，并根据所述测试数据实时生成一声场分布图，所述声场分布图用于显示出声场在所述测试范围内的分布情况。

6、在一优选实施例中，所述测试范围为二维的测试平面或者为三维的立体测试空间。

7、在一优选实施例中，所述测试范围为二维的测试平面时，所述s1中设定所述测试范围包括：

8、s11，通过确定所述测试平面的特征参数，来确定所述测试平面的位置，所述特征参数包括测试平面的顶点位置，或者测试平面的圆心和半径；

9、s12，再设定所述测试平面内所述测试点的位置。

10、在一优选实施例中，所述测试范围为三维的立体测试空间时，所述s1中设定所述测试范围还包括：

11、s13，再设定垂直于所述测试平面方向上的多个测试位置。

12、在一优选实施例中，所述测试范围为二维的测试平面时，所述s2包括:s21,按照设定的测试路径对所述测试平面内的所有所述测试点进行逐个扫频测试，每测试完一个测试点，就得到所述测试点对应的点测试数据，所有所述点测试数据组成一个测试平面的所述测试数据。

13、在一优选实施例中，所述测试范围为三维的立体测试空间时，所述s2还包括:s22,测试完一个测试平面后，依次移动到垂直于所述测试平面的各个所述测试位置，在每个测试位置重复执行所述s21，从而得到多个测试平面的测试数据，所述多个测试平面的测试数据组成所述立体测试空间的测试数据。

14、在一优选实施例中，所述s3包括：由所述测试数据得到对应数量的像素点的像素图，采用数值计算方法对所述像素图进行放大处理，再对放大后的像素图进行上色，对不同声压级的像素点标记不同的颜色，从而生成用颜色标记声场在测试范围内的分布情况的所述声场分布图。

15、另一方面，本发明提出了一种定向发声设备的声场测试系统，包括：

16、操控设备，用于设定至少覆盖住定向发声设备的发声面的测试范围，所述测试范围包括多个测试点；

17、测试设备，与所述操控设备相连且固定一拾音设备，用于在所述操控设备设定好测试范围后，带动拾音设备到测试范围的各个测试点对定向发声设备进行拾音；

18、电控箱，与所述测试设备相连，用于对拾音设备拾音得到的声音信号进行扫频测试，得到对应的测试数据，并对所述测试数据进行实时读取，根据所述测试数据实时生成一声场分布图，所述声场分布图用于显示出声场在所述测试范围内的分布情况。

19、在一优选实施例中，所述测试设备包括x轴模组、z轴模组和y轴模组，所述拾音设备与所述z轴模组相滑动连接，在所述z轴模组的驱动下沿z轴方向来回移动；所述z轴模组与所述x轴模组相滑动连接，带动所述拾音设备沿x轴方向来回移动；所述x轴模组与所述y轴模组相滑动连接，带动x轴模组和拾音设备整体沿x轴方向来回移动，每个轴模组均包括一驱动电机和与驱动电机相连的滑动组件，所述驱动电机与所述操控设备相连。

20、在一优选实施例中，所述电控箱包括音频分析仪和声场图像生成系统，所述音频分析仪用于对拾音设备拾音得到的声音信号进行扫频测试，得到对应的测试数据；所述音频分析仪用于对所述测试数据进行实时读取，并由所述测试数据得到对应数量的像素点的像素图，采用数值计算方法对所述像素图进行放大处理，再对放大后的像素图进行上色，对不同声压级的像素点标记不同的颜色，从而生成用颜色标记声场在测试范围内的分布情况的所述声场分布图。

21、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

22、1、本发明通过测试平面内或空间内定向发声设备的声音能量分布，并通过图像的形式将抽象的声音数据进行可视化的展示，从而可以从图像中直观地得到声场的分布情况、声场的均匀度以及声波的偏转方向等，对定向发声设备的性能分析、验证及改进具有重要的参考意义。

23、2、本发明通过自主设计测试设备及在音频分析仪中增设声场图像生成系统，并将改进后的操控设备、测试设备及音频分析仪搭建成一声场测试平台，实现对定向发声设备的自动化扫频测试以及对声场测试数据的可视化展示，且系统简单、易操作。

技术特征：

1.一种定向发声设备的声场测试方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的一种定向发声设备的声场测试方法，其特征在于，所述测试范围为二维的测试平面或者为三维的立体测试空间。

3.如权利要求2所述的一种定向发声设备的声场测试方法，其特征在于，所述测试范围为二维的测试平面时，所述s1中设定所述测试范围包括：

4.如权利要求3所述的一种定向发声设备的声场测试方法，其特征在于，所述测试范围为三维的立体测试空间时，所述s1中设定所述测试范围还包括：

5.如权利要求4所述的一种定向发声设备的声场测试方法，其特征在于，所述测试范围为二维的测试平面时，所述s2包括:s21,按照设定的测试路径对所述测试平面内的所有所述测试点进行逐个扫频测试，每测试完一个测试点，就得到所述测试点对应的点测试数据，所有所述点测试数据组成一个测试平面的所述测试数据。

6.如权利要求5所述的一种定向发声设备的声场测试方法，其特征在于，所述测试范围为三维的立体测试空间时，所述s2还包括: s22,测试完一个测试平面后，依次移动到垂直于所述测试平面的各个所述测试位置，在每个测试位置重复执行所述s21，从而得到多个测试平面的测试数据，所述多个测试平面的测试数据组成所述立体测试空间的测试数据。

7.如权利要求1所述的一种定向发声设备的声场测试方法，其特征在于，所述s3包括：由所述测试数据得到对应数量的像素点的像素图，采用数值计算方法对所述像素图进行放大处理，再对放大后的像素图进行上色，对不同声压级的像素点标记不同的颜色，从而生成用颜色标记声场在测试范围内的分布情况的所述声场分布图。

8.一种定向发声设备的声场测试系统，其特征在于，所述系统包括：

9.如权利要求8所述的一种定向发声设备的声场测试系统，其特征在于，所述测试设备包括x轴模组、z轴模组和y轴模组，所述拾音设备与所述z轴模组相滑动连接，在所述z轴模组的驱动下沿z轴方向来回移动；所述z轴模组与所述x轴模组相滑动连接，带动所述拾音设备沿x轴方向来回移动；所述x轴模组与所述y轴模组相滑动连接，带动x轴模组和拾音设备整体沿x轴方向来回移动，每个轴模组均包括一驱动电机和与驱动电机相连的滑动组件，所述驱动电机与所述操控设备相连。

10.如权利要求8所述的一种定向发声设备的声场测试系统，其特征在于，所述电控箱包括音频分析仪和声场图像生成系统，所述音频分析仪用于对拾音设备拾音得到的声音信号进行扫频测试，得到对应的测试数据；所述音频分析仪用于对所述测试数据进行实时读取，并由所述测试数据得到对应数量的像素点的像素图，采用数值计算方法对所述像素图进行放大处理，再对放大后的像素图进行上色，对不同声压级的像素点标记不同的颜色，从而生成用颜色标记声场在测试范围内的分布情况的所述声场分布图。

技术总结
本发明公开了一种定向发声设备的声场测试方法及系统，所述方法包括设定至少覆盖住定向发声设备的发声面的测试范围，所述测试范围包括多个测试点；通过对所有的测试点进行逐个扫频测试，得到对应的测试数据；对测试数据进行实时读取，并根据测试数据实时生成一声场分布图。本发明通过测试平面内或空间内定向发声设备的声音能量分布，并通过图像的形式将声场分布情况进行可视化的展示，从而可以从图像中直观地得到声场的分布情况、声场的均匀度以及声波的偏转方向等，对定向发声设备的性能分析、验证及改进具有重要的参考意义。

技术研发人员：潘浩,顾振荣,牛志强,毛峻伟
受保护的技术使用者：苏州清听声学科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22