一种用于自由声场传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量方法技术

本发明专利技术一种用于自由声场传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量方法，涉及一种传声筒在不同频率下幅值灵敏度与相位检测的方法，该方法包括以下步骤：测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数；测量计算互易声学换能器I，互易声学换能II的频率响函数以及待测传声筒的频率响应函数，得出待测传声筒的幅值灵敏度及相位，本发明专利技术最后测试结果中与具体的测试通道、信号驱动通道等中间结果没有具体关系，从而可以避免这些中间通道对结果的影响，数据精度较高，同时也克服了测试中中间通道的噪声对幅值灵敏度与相位的影响，克服了以住检测方法，在大背景随机噪声情况下，误差非常大的不足，这对在大噪声环境下对传声筒幅值灵敏度与相位的测试有很大的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种用于自由声场传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量方法
本专利技术涉及传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量新方法，特别是一种用于检测自由复杂多频声场传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量新方法。
技术介绍
近场声全息技术(NAH)是近年来声学研究一个重要方向，通过该技术，可以较精确地进行声源识别和定位，可以实现近场声场重建与可视化，因此，NAH技术的研究对于抑制噪声污染具有非常重大的意义，NAH技术是根据亥姆霍兹方程推导出重构平面上的复声压信号分布与全息面上的声压关系，即其中p(xH，yH，zH)为全息面上复声压信号，p(x，y，z)为重构平面上的复声压信号，为离散的格林函数，所以只要知道全息面上的复声压信号，就可以求出重构平面上的复声压信号，所以NAH技术的一个主要关键点是如何获得全息面上的复声压信号p为该点的幅值，为该点的相位，但是准确检测出这个复声压信号是比较难的，因为测试时由于传声器本身就有幅值灵敏度与相位延迟，特别是相位延迟，如果不能准确测出这个相位延迟角，很有可能测得数据，误差就非常大，这样的数据是不能作为反演依据的，而现在的测试方法，大部分只是测量传声器的幅值灵敏度，很少测传声器的相位延迟角，而NAH技术中对全息面的声压相位角要求有较高的精度，为了克服以上检测方法缺点，需要专利技术一种用于传声筒幅值灵敏度与相位的精确测量方法，特别是一种用于自由复杂多频声场传声器幅值灵敏度与相位的检测新方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于用于自由声场传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量方法，即使声场为多频自由声场的情况下，该方法仍能精确对传声筒在不同频率下的幅值灵敏度与相位进行测量。本专利技术为实现以上目的采用了以下技术方案：一种用于用于自由声场传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量方法，该方法中需要设置信号源，声学驱动通道I，声学驱动通道II，多支路高速电子选择开关I，多支路高速电子选择开关II，多支路高速电子选择开关III，互易声学换能器I，互易声学换能器II，待测传声筒，信号同步通道，数据测试及计算通道，信号源的输出与高速电子选择开关I相连，信号源还与信号同步通道相连，多支路高速电子选择开关I的输出分别与声学驱动通道I、声学驱动通道II相连，多支路高速电子选择开关I还与信号同步通道相连，声学驱动通道I的输出与多支路高速电子选择开关II相连，声学驱动通道II的输出也与多支路高速电子选择开关II相连，多支路高速电子选择开关II输出分别与互易声学换能器I、互易声学换能器II相连，多支路高速电子选择开关II的输出还有声学驱动通道II相连，同时多支路高速电子选择开关II还与信号同步通道相连，多支路高速电子选择开关II的输出还与数据测试及计算通道相连，待测传声器的输出与多支路高速电子选择开关III相连，互易声学换能器II的输出也与多支路高速电子选择开关III相连，多支路高速电子选择开关III的输出与数据测试及计算通道相连，另外多支路高速电子选择开关III还与信号同步通道相连，数据测试及计算通道还与信号同步通道相连，该测试方法包括以下步骤：A：测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数；B：测量计算互易声学换能器I，互易声学换能II的频率响函数以及待测传声筒的频率响应函数，得出待测传声筒的幅值灵敏度及相位。本专利技术更进一步技术案为：所述测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数的详细方法为：(a)：在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr频率，该信号经多支路高速电子选择开关I连接到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II直接加到数据测试及计算通道上，信号变为：其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，即：A01＝ArAq1Aj(2)；θ01＝θq1+θj(3)；该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号幅值A01及相位θ01；(b)：在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I，加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II直接加到数据测试及计算通道上，信号变为：其中Bq2(jw)为声学驱动通道II的频率响应函数，Aq2为Bq2(jw)的幅值，θq2为Bq2(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为的相位延迟角，即：A02＝ArAq2Aj(5)；θ02＝θq2+θj(6)；该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号幅值A02及相位θ02；(c)：在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I加到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II加到数据测试及计算通道，信号变为：其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Bq2(jw)为声学驱动通道II的频率响应函数，Aq2为Bq2(jw)的幅值，θq2为Bq2(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，即：A03＝ArAq1Aq2Aj(8)；θ03＝θq1+θq2+θj(9)；该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号幅值A03及相位θ03；联合式(2)(5)(8)通过A01，A02，A03可以求出Aq1，Aq2，Aj；Aq1＝A03/A02(10)；Aq2＝A03/A01(11)；Aj＝(A01A02)/(ArA03)(12)；联合式(3)(6)(9)通过θ01，θ02，θ02可以求出θq1，θq2，θj；θq1＝θ03-θ02(13)；θq2＝θ03-θ01(14)；θj＝θ01+θ02-θ03(15)；本专利技术更进一步的技术方案：所述通过测量计算互易声学换能器I，互易声学换能II的频率响函数以及待测传声筒的频率响应函数，得出待测传声筒的幅值灵敏度及相位精确详细方法为：(s1)：在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自由声场传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量方法，其特征在于该方法中需要设置信号源，声学驱动通道I，声学驱动通道II，多支路高速电子选择开关I，多支路高速电子选择开关II，多支路高速电子选择开关III，互易声学换能器I，互易声学换能器II，待测传声筒，信号同步通道，数据测试及计算通道，信号源的输出与高速电子选择开关I相连，信号源还与信号同步通道相连，多支路高速电子选择开关I的输出分别与声学驱动通道I、声学驱动通道II相连，多支路高速电子选择开关I还与信号同步通道相连，声学驱动通道I的输出与多支路高速电子选择开关II相连，声学驱动通道II的输出也与多支路高速电子选择开关II相连，多支路高速电子选择开关II输出分别与互易声学换能器I、互易声学换能器II相连，多支路高速电子选择开关II的输出还有声学驱动通道II相连，同时多支路高速电子选择开关II还与信号同步通道相连，多支路高速电子选择开关II的输出还与数据测试及计算通道相连，待测传声器的输出与多支路高速电子选择开关III相连，互易声学换能器II的输出也与多支路高速电子选择开关III相连，多支路高速电子选择开关III的输出与数据测试及计算通道相连，另外多支路高速电子选择开关III还与信号同步通道相连，数据测试及计算通道还与信号同步通道相连，该测试方法包括以下步骤：A、测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数；B、测量计算互易声学换能器I，互易声学换能II的频率响函数以及待测传声筒的频率响应函数，得出待测传声筒的幅值灵敏度及相位。...

【技术特征摘要】
1.一种用于自由声场传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量方法，其特征在于该方法中需要设置信号源，声学驱动通道I，声学驱动通道II，多支路高速电子选择开关I，多支路高速电子选择开关II，多支路高速电子选择开关III，互易声学换能器I，互易声学换能器II，待测传声筒，信号同步通道，数据测试及计算通道，信号源的输出与高速电子选择开关I相连，信号源还与信号同步通道相连，多支路高速电子选择开关I的输出分别与声学驱动通道I、声学驱动通道II相连，多支路高速电子选择开关I还与信号同步通道相连，声学驱动通道I的输出与多支路高速电子选择开关II相连，声学驱动通道II的输出也与多支路高速电子选择开关II相连，多支路高速电子选择开关II输出分别与互易声学换能器I、互易声学换能器II相连，多支路高速电子选择开关II的输出还有声学驱动通道II相连，同时多支路高速电子选择开关II还与信号同步通道相连，多支路高速电子选择开关II的输出还与数据测试及计算通道相连，待测传声器的输出与多支路高速电子选择开关III相连，互易声学换能器II的输出也与多支路高速电子选择开关III相连，多支路高速电子选择开关III的输出与数据测试及计算通道相连，另外多支路高速电子选择开关III还与信号同步通道相连，数据测试及计算通道还与信号同步通道相连，该测试方法包括以下步骤：A、测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数；B、测量计算互易声学换能器I，互易声学换能II的频率响函数以及待测传声筒的频率响应函数，得出待测传声筒的幅值灵敏度及相位。2.如权利要求1所述的一种用于自由声场传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量方法其特征在于所述测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数的详细方法为：(a)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr频率，该信号经多支路高速电子选择开关I连接到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II直接加到数据测试及计算通道上，信号变为：其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，即：A01＝ArAq1Aj(2)；θ01＝θq1+θj(3)；该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，T一般取为2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号的幅值A01及相位θ01；(b)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I，加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II直接加到数据测试及计算通道上，信号变为：其中Bq2(jw)为声学驱动通道II的频率响应函数，Aq2为Bq2(jw)的幅值，θq2为Bq2(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为的相位延迟角，即：A02＝ArAq2Aj(5)；θ02＝θq2+θj(6)；该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，T一般取为2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号幅值A02及相位θ02；(c)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I加到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II加到数据测试及计算通道，信号变为：其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Bq2(jw)为声学驱动通道II的频率响应函数，Aq2为Bq2(jw)的幅值，θq2为Bq2(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，即：A03＝ArAq1Aq2Aj(8)；θ03＝θq1+θq2+θj(9)；该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，T一般取为2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号幅值A03及相位θ03；联合式(2)(5)(8)通过A01，A02，A03可以求出Aq1，Aq2，Aj；Aq1＝A03/A02(10)；Aq2＝A03/A01(11)；Aj＝(A01A02)/(ArA03)(12)；联合式(3)(6)(9)通过θ01，θ02，θ02可以求出θq1，θq2，θj；θq1＝θ03-θ02(13)；θq2＝θ03-θ01(14)；θj＝θ01+θ02-θ03(15)。3.如权利要求1所述的一种用于自由声场传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量方法其特征在于所述通过测量计算互易声学换能器I，互易声学换能II的频率响函数以及待测传声筒的频率响应函数，得出...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍松，韦红霞，伍炜，
申请(专利权)人：柳州市展虹科技有限公司，广西科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45