一种声源识别定位系统计量校准方法及其校准装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种声源识别定位系统计量校准方法及其校准装置。本发明专利技术采用双点声源发声的方法对声源识别定位系统（波束形成法）的横向空间分辨力进行校准，用单点声源发声的方法对声源识别定位系统的主旁瓣抑制比进行校准，实现对声源识别定位系统的精确计量校准。本发明专利技术标准装置采用变截面波导管方案实现近似点声源，采用直线导轨及对应滑块结构，通过上位机控制电机驱动来实现点声源距离的精确调动。本发明专利技术实现对声源识别定位系统的准确、高效计量，为声源识别定位系统的计量校准提供了一种可借鉴的方式。

【技术实现步骤摘要】
一种声源识别定位系统计量校准方法及其校准装置
本专利技术涉及一种计量校准方法及标准装置，具体涉及一种声源识别定位系统（波束形成法）的计量校准方法及标准装置，属于定位

技术介绍
声源识别定位系统在对噪声指标有一定要求的领域里应用非常广泛，目前其应用领域包括：高铁、汽车、叉车、高端船艇、舰艇、潜艇、飞机的研制生产；汽发动机、柴油发动、及压缩机及特种装备制造，皮带运输机制造和使用；空调、冰箱、电视、洗衣机、剃须刀等家电生产；计算机系统及零部件制造、以及其它各种机械设备的研制生产等。特别是最近几年，科研单位、各大院校以及汽车制造厂家购置该系统的数量呈明显增长态势。国内外声源识别定位系统的售价很高，但其技术参数、精度以及使用指南和系统设置均由各生产厂商提供,而且每个厂家提出的参数名称、指标及操作过程也不尽相同，没有统一的指标进行量化，这对使用该系统的单位造成了很大的困扰，特别是涉及到对该系统进行购置选型时，很多单位不能很好辨别不同品牌声源识别定位系统的精度及特点，不能达到很好的资源配置。最重要的是，已经购买了该设备的用户，因没有明确、详细的使用标准和规范做指南，高价购买的声源识别定位系统，起不到应有的作用。目前为止，国内外还没有相关的标准和规范来衡量声源识别定位系统的技术指标和精度，这对计量部门检定以及使用单位造成了很大的困扰。由此可以看出，非常有必要开展声源识别定位系统计量校准方法的研究和相应计量标准装置的研制。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种声源识别定位系统（波束形成法）的计量校准方法及标准装置。一种声源识别定位系统计量校准方法，该声源识别定位系统是基于波束形成原理，其特征在于该方法具体包括以下两个步骤：步骤1：用双点声源对声源识别定位系统的横向空间分辨力进行计量校准；步骤2：用单点声源对声源识别定位系统的主旁瓣抑制比进行计量校准；其中，所述步骤1具体为：将两个声频信号发生器的输出分别接功率放大器的两个输入端，功率放大器的两个输出分别接到两个标准声源，标准声源采用非相干声源，测量频点按1/3倍频程取点。对于测量频点fi处，在一个标准声源正前方1m处布置工作标准传声器，设定对应的声频信号发生器输出正弦信号的频率为fi-Δf，调节输出电压幅值U1使工作标准传声器声压级Lp比背景噪声高20dB以上；同样在另一个标准声源正前方1m处布置工作标准传声器，设定另一个声频信号发生器输出正弦信号的频率为fi+Δf，调节输出电压幅值U2使工作标准传声器的声压级也为Lp。移除工作标准传声器，将声源识别定位系统中的传声器阵列的中心点正对两标准声源连线的中心点，两中心点相距1m（若声源识别定位系统的工作距离未包含1m，也可取声源识别定位系统技术指标对应的其他距离值）调整两标准声源至距离最近，同时发出声信号。调节声源识别定位系统图形显示模块的显示动态范围为3dB，通过电机驱动逐渐增大两标准声源之间的横向距离，直到成像图形上两标准声源成像的边界相切，此时读出成像图形上的一个标准声源声压最大值处到其边界的距离r1以及另一个标准声源声压最大值处到其边界的距离r2，则fi频点下声源识别定位系统的横向空间分辨力R：R=r1+r2；其中，所述步骤2具体为：将声频信号发生器的输出接功率放大器的输入端，功率放大器的输出接标准声源。在标准声源正前方1m处布置工作标准传声器，设定声频信号发生器输出正弦信号的频率为fi，调节输出电压幅值使工作标准传声器声压级比背景噪声高40dB以上。移除工作标准传声器，将声源识别定位系统中的传声器阵列的中心点正对标准声源的中心点，两中心位置相距1m。标准声源发出声信号，调节声源识别定位系统图形显示模块的显示动态范围，使其从0dB开始逐渐增大直到成像图形上出现旁瓣，读出此时成像图形上的声源主瓣声压级最大值L1i与旁瓣声压级最大值L2i，则fi频点下声源识别定位系统的主旁瓣抑制比Di：Di=L1i-L2i。一种声源识别定位系统计量校准标准装置，该声源识别定位系统是基于波束形成原理，包括标准声源系统、信号发生采集分析系统、传动系统及控制系统。所述标准声源系统包括扬声器和密闭壳体，其负责产生点声源。所述信号发生采集分析系统包括PULSE装置和功率放大器，其负责产生特定频段的声波；并由PULSE装置实现声信号的采集和分析功能。所述传动系统包括步进电机及相应的可编程控制器、驱动器，负责实现标准声源沿平行导轨的横向运动。所述控制系统，实现计算机与信号发生采集分析系统、传动系统的数据、控制通讯。控制PULSE装置的信号发生和数据采集分析功能，进而实现标准声源信号的控制以及数据的记录、显示和保存。同时负责传动系统的运动控制，实现标准声源的移动方向、移动速度、移动位置的控制及距离位移的反馈。进一步说，所述的标准声源系统采用变截面波导管方案实现近似点声源，密闭壳体结构有两种：突变截面波导管和渐变截面波导管。为减小声源发声时对密闭壳体的振动传递，密闭壳体与扬声器的连接均采用软性连接方式，在壳体内安装吸声材料以减小扬声器发声时对壳体的影响。进一步说，传动系统还包括直线导轨和对应滑块结构，保证标准声源的平稳移动。通过电机转速调节和驱动器细分数的选择可实现很小的距离分辨率，从而对空间分辨力进行精确的计量校准，避免由于步长过大带来的精度影响。本专利技术的有益效果在于：填补了国内外声源识别定位系统计量校准方法的空白，实现对声源识别定位系统的准确、高效计量。为声源识别定位系统的计量校准提供了一种可借鉴的方式。附图说明图1为横向空间分辨力校准示意图；图2为主旁瓣抑制比校准示意图；图3为突变截面波导管点声源示意图；图4为渐变截面波导管点声源示意图；图5为突变截面波导管标准声源系统示意图；图6为渐变截面波导管标准声源系统示意图；图7动力及控制装置示意图。具体实施方式下面通过实例，并结合附图对本专利技术进行进一步的详细的描述。实施例一如图1所示，声频信号发生器1、2的输出分别接功率放大器3的两个输入端，功率放大器3的两个输出分别接到标准声源4、5。标准点声源选用图4所示的由扬声器11和渐变截面波导管密闭壳体14组成的渐变截面波导管标准点声源，选用图6所示的渐变截面波导管标准声源系统，在全消声室6中对声源识别定位系统（波束形成法）的横向空间分辨率进行计量校准。测量频点按1/3倍频程取点。对于测量频点1000Hz处，在标准声源4正前方1m处布置工作标准传声器7。通过图7所示的控制系统，设定声频信号发生器1输出正弦信号的频率为998Hz，调节输出电压幅值U1，激励标准声源4发声，观测工作标准传声器7经测量放大器9放大后反馈的声压级信号,使其声压级Lp=66dB(比背景噪声高20dB以上)；同样在标准声源5正前方1m处布置工作标准传声器7，设定声频信号发生器2输出正弦信号的频率为1002Hz，调节输出电压幅值U2,激励标准声源5发声，使工作标准传声器处的声压级也为66dB。移除工作标准传声器7，将声源识别定位系统传声器阵列8的中心点正对标准声源4与标准声源5连线的中心点，阵列与声源的中心位置相距1m（若该产品的工作距离未包含1m，也可取该产品技术指标对应的其他距离值）。通过电机驱动使滑块12带动标准声源4和标准声源5沿着直线导轨13相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声源识别定位系统计量校准方法，该声源识别定位系统是基于波束形成原理，其特征在于该方法具体包括以下两个步骤：步骤1：用双点声源对声源识别定位系统的横向空间分辨力进行计量校准；步骤2：用单点声源对声源识别定位系统的主旁瓣抑制比进行计量校准；其中，所述步骤1具体为：将两个声频信号发生器的输出分别接功率放大器的两个输入端，功率放大器的两个输出分别接到两个标准声源，标准声源采用非相干声源，测量频点按1/3倍频程取点；对于测量频点fi 处，在一个标准声源正前方1 m处布置工作标准传声器，设定对应的声频信号发生器输出正弦信号的频率为fi‑Δf，调节输出电压幅值U1使工作标准传声器声压级Lp比背景噪声高20 dB以上；同样在另一个标准声源正前方1 m处布置工作标准传声器，设定另一个声频信号发生器输出正弦信号的频率为fi+Δf，调节输出电压幅值U2使工作标准传声器的声压级也为Lp；移除工作标准传声器，将声源识别定位系统中的传声器阵列的中心点正对两标准声源连线的中心点，两中心点相距1 m，调整两标准声源至距离最近，同时发出声信号；调节声源识别定位系统图形显示模块的显示动态范围为3 dB，通过电机驱动逐渐增大两标准声源之间的横向距离，直到成像图形上两标准声源成像的边界相切，此时读出成像图形上的一个标准声源声压最大值处到其边界的距离r1以及另一个标准声源声压最大值处到其边界的距离 r2，则fi 频点下声源识别定位系统的横向空间分辨力R：R=r1+r2；其中，所述步骤2具体为：将声频信号发生器的输出接功率放大器的输入端，功率放大器的输出接标准声源；在标准声源正前方1m处布置工作标准传声器，设定声频信号发生器输出正弦信号的频率为fi，调节输出电压幅值使工作标准传声器声压级比背景噪声高40 dB以上；移除工作标准传声器，将声源识别定位系统中的传声器阵列的中心点正对标准声源的中心点，两中心位置相距1m；标准声源发出声信号，调节声源识别定位系统图形显示模块的显示动态范围，使其从0 dB开始逐渐增大直到成像图形上出现旁瓣，读出此时成像图形上的声源主瓣声压级最大值L1i与旁瓣声压级最大值L2i，则fi 频点下声源识别定位系统的主旁瓣抑制比Di：Di=L1i ‑ L2i。...

【技术特征摘要】
1.一种声源识别定位系统计量校准方法，该声源识别定位系统是基于波束形成原理，其特征在于该方法具体包括以下两个步骤：步骤1：用双点声源对声源识别定位系统的横向空间分辨力进行计量校准；步骤2：用单点声源对声源识别定位系统的主旁瓣抑制比进行计量校准；其中，所述步骤1具体为：将两个声频信号发生器的输出分别接功率放大器的两个输入端，功率放大器的两个输出分别接到两个标准声源，标准声源采用非相干声源，测量频点按1/3倍频程取点；对于测量频点fi处，在一个标准声源正前方1m处布置工作标准传声器，设定对应的声频信号发生器输出正弦信号的频率为fi-Δf，调节输出电压幅值U1使工作标准传声器声压级Lp比背景噪声高20dB以上；同样在另一个标准声源正前方1m处布置工作标准传声器，设定另一个声频信号发生器输出正弦信号的频率为fi+Δf，调节输出电压幅值U2使工作标准传声器的声压级也为Lp；移除工作标准传声器，将声源识别定位系统中的传声器阵列的中心点正对两标准声源连线的中心点，两中心点相距1m，调整两标准声源至距离最近，同时发出声信号；...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚磊，桑帅军，张志凯，孙旭朋，陈杭升，
申请(专利权)人：浙江省计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33