四自由度自动化声全息扫描测试分析系统技术方案

一种四自由度自动化声全息扫描测试分析系统，包括：声全息测试平台、传声器圆周阵列、PLC控制装置、数据采集装置和分析模块，其中：声全息测试平台与PLC控制装置相连且待测声源放置于声全息测试平台中，传声器圆周阵列设置于声全息测试平台上并与数据采集装置相连，分析模块根据待测声源的位置以及传声器圆周阵列的尺寸确定测量位置并输出至PLC控制装置，PLC控制装置驱动传声器圆周阵列移动到测量位置后，使用传声器圆周阵列在待测物体的全息面上对测量点进行扫描测量，由数据采集装置采集测量点的声压信号并通过分析模块根据声全息扫描算法得到待测物体的声源分布情况。本发明专利技术利用电机和直线导轨实现传声器圆周阵列自动移动到指定测量位置，测试时测量点的位置误差较小，提高了测试精度并简化了操作，能够实现近场声全息测试时声压信号的自动化采集。近场声全息测试时声压信号的自动化采集。近场声全息测试时声压信号的自动化采集。

【技术实现步骤摘要】
四自由度自动化声全息扫描测试分析系统


[0001]本专利技术涉及的是一种声学检测领域的技术，具体是一种四自由度自动化声全息扫描测试分析系统。

技术介绍

[0002]基于球函数基本解的近场声全息方法建立了结构表面的振速特征分解模式与辐射声场分布模式之间的映射关系，通过在测量面上识别辐射声压分布模式的参与系数，根据映射传递关系直接在结构表面重构所需的声学物理量。利用该方法对声源进行重建时，需要在全息面上的多个测量点采集声压数据，现有技术一般是使用传声器阵列在全息面上进行扫描来获取声压数据，但在移动传声器阵列时往往操作比较繁琐，使该方法的应用受到了一定限制。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术测试前通过手工进行标定，导致检测误差较大的同时，无法适用于测量点数较大的场合的缺陷，提出一种四自由度自动化声全息扫描测试分析系统，利用电机和直线导轨实现传声器圆周阵列自动移动到指定测量位置，测试时测量点的位置误差较小，提高了测试精度并简化了操作，能够实现近场声全息测试时声压信号的自动化采集。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术涉及一种四自由度自动化声全息扫描测试分析系统，包括：声全息测试平台、传声器圆周阵列、PLC控制装置、数据采集装置和分析模块，其中：声全息测试平台与PLC控制装置相连且待测声源放置于声全息测试平台中，传声器圆周阵列设置于声全息测试平台上并与数据采集装置相连，分析模块根据待测声源的位置以及传声器圆周阵列的尺寸确定测量位置并输出至PLC控制装置，PLC控制装置驱动传声器圆周阵列移动到测量位置后，使用传声器圆周阵列在待测物体的全息面上对测量点进行扫描测量，由数据采集装置采集测量点的声压信号并通过分析模块根据声全息扫描算法得到待测物体的声源分布情况。
[0006]所述的测量位置是指：传声器圆周阵列在三维空间中的位置，在该位置处数据采集装置采集声压数据，其通过待测声源所放置的位置、传声器圆周阵列在声全息测试平台中的安装位置以及所取球函数基本解的阶数进行确定。
[0007]所述的分析模块包括：通信单元、数据采集控制单元和扫描测量单元，其中：通信单元输出测量位置指令并接收声压信号；数据采集控制单元控制数据采集装置；扫描测量单元根据声全息扫描算法计算待测物体的声源分布情况。
[0008]本专利技术涉及一种基于上述系统的四自由度自动化声全息扫描测试分析方法，首先在传声器圆周阵列上设置传声器，然后通过分析模块将测量位置写入PLC控制装置中，进而由PLC控制装置驱动传声器圆周阵列移动到指定测量位置采集声压数据，具体包括：分析模块根据所设置的待测声源放置的位置、传声器圆周阵列在声全息测试平台中的安装位置以
及所取球函数基本解的阶数自动计算出测量位置；根据所采集的全息面上的声压数据，利用基于球函数基本解的近场声全息方法得到待测物体的声源分布情况。技术效果
[0009]与现有的技术手段相比，本专利技术避免了手动调整传声器阵列所带来的操作繁琐和定位精度低等问题，提高了测试效率和精度。
附图说明
[0010]图1为本专利技术示意图；
[0011]图2为声全息测试平台轴测图；
[0012]图3为传声器圆周阵列轴测图；
[0013]图4为传声器水平和竖直位置计算示意图；
[0014]图5为传声器圆周阵列测量位置计算示意图；
[0015]图6为实施例中的重建结果；
[0016]图中：声全息测试平台1、传声器圆周阵列2、PLC控制装置3、数据采集装置4、分析模块5、滑轮6、支撑架7、X轴滑动导轨8、滑块9、导轨固定件10、Y轴传动装置11、带传动部件12、电机13、X轴传动装置14、Y轴滑动导轨15、承载台16、Z轴传动装置17、Z轴滑动导轨18、旋转部件19、横向连接件20、纵向连接件21、角码22、支撑件23、支架固定装置24、支架25、传声器固定装置26、传声器27。
具体实施方式
[0017]如图1所示，为本实施例涉及的一种四自由度自动化声全息扫描测试分析系统，包括：声全息测试平台1、传声器圆周阵列2、PLC控制装置3、数据采集装置4和分析模块5，其中：声全息测试平台与PLC控制装置相连且待测声源放置于声全息测试平台中，传声器圆周阵列设置于声全息测试平台上并与数据采集装置相连，分析模块根据待测声源的位置以及传声器圆周阵列的尺寸确定测量位置并输出至PLC控制装置，PLC控制装置驱动传声器圆周阵列移动到测量位置后，使用传声器圆周阵列在待测物体的全息面上对测量点进行扫描测量，由数据采集装置采集测量点的声压信号并通过分析模块根据声全息扫描算法得到待测物体的声源分布情况。
[0018]如图2所示，所述的声全息测试平台1包括：矩形体结构的支撑架7以及设置于其中的三轴传动机构和承载台16，其中：传声器圆周阵列2固定设置于三轴传动机构上实现支撑架7内的三维移动，承载台16固定于支撑架7内部的下侧。
[0019]所述的支撑架7底部设有四个滑轮6。
[0020]所述的三轴传动机构包括：X轴滑动导轨8、滑块9、导轨固定件10、Y轴传动装置11、带传动部件12、4个电机13、X轴传动装置14、Y轴滑动导轨15、承载台16、Z轴传动装置17、Z轴滑动导轨18和旋转部件19，其中：X轴滑动导轨8固定在支撑架7顶部的左右两侧，Y轴滑动导轨15通过导轨固定件10固定在X轴滑动导轨8上的滑块上，带传动部件12分别设置于X轴滑动导轨8和Y轴滑动导轨15的两端，Z轴滑动导轨18的滑块通过Z轴传动装置17和Y轴滑动导轨15的滑块进行连接固定，旋转部件19固定于Z轴滑动导轨18的底部并与传声器圆周阵列2相连，若干电机固定在支撑架7上分别驱动各个滑块在相应导轨上平动以及旋转部件19的
转动，X轴传动装置14和Y轴传动装置11分别与对应电机连接，用于传递运动。
[0021]所述的4个电机13分别与PLC控制装置3相连并接收控制指令，以驱动传声器圆周阵列移动到测量位置。
[0022]如图3所示，所述的传声器圆周阵列2包括：支架固定装置24以及设置于其上的连接机构和若干组带有传声器固定装置26和支架25的传声器27，其中：支架25与支架固定装置24垂直设置，连接机构与三轴传动机构固定连接。
[0023]每个支架25的末端均通过螺钉连接一个传声器固定装置26，用于放置传声器27。
[0024]所述的支架25在支架固定装置24上活动设置，从而调节传声器27的竖直位置，支架25上的若干个均匀分布的圆孔可以调节其在支架固定装置24的水平位置，进而调节传声器27的水平位置，通过调节传声器27在传声器固定装置26中的位置可对传声器27的水平位置进行微调。
[0025]所述的连接机构包括：横向连接件20、纵向连接件21、角码22、支撑件23，其中：横向连接件20和纵向连接件21固定连接，纵向连接件21和支撑件23固定连接，并利用角码22通过螺钉和螺母进行固定，支撑件23和支架固定装置24利用角码2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四自由度自动化声全息扫描测试分析系统，其特征在于，包括：声全息测试平台、传声器圆周阵列、PLC控制装置、数据采集装置和分析模块，其中：声全息测试平台与PLC控制装置相连且待测声源放置于声全息测试平台中，传声器圆周阵列设置于声全息测试平台上并与数据采集装置相连，分析模块根据待测声源的位置以及传声器圆周阵列的尺寸确定测量位置并输出至PLC控制装置，PLC控制装置驱动传声器圆周阵列移动到测量位置后，使用传声器圆周阵列在待测物体的全息面上对测量点进行扫描测量，由数据采集装置采集测量点的声压信号并通过分析模块根据声全息扫描算法得到待测物体的声源分布情况；所述的声全息测试平台包括：矩形体结构的支撑架以及设置于其中的三轴传动机构和承载台，其中：传声器圆周阵列固定设置于三轴传动机构上实现支撑架内的三维移动，承载台固定于支撑架内部的下侧；所述的传声器圆周阵列包括：支架固定装置以及设置于其上的连接机构和若干组带有传声器固定装置和支架的传声器，其中：支架与支架固定装置垂直设置，连接机构与三轴传动机构固定连接。2.根据权利要求1所述的四自由度自动化声全息扫描测试分析系统，其特征是，所述的三轴传动机构包括：X轴滑动导轨、滑块、导轨固定件、Y轴传动装置、带传动部件、4个电机、X轴传动装置、Y轴滑动导轨、承载台、Z轴传动装置、Z轴滑动导轨和旋转部件，其中：X轴滑动导轨固定在支撑架顶部的左右两侧，Y轴滑动导轨通过导轨固定件固定在X轴滑动导轨上的滑块上，带传动部件分别设置于X轴滑动导轨和Y轴滑动导轨的两端，Z轴滑动导轨的滑块通过Z轴传动装置和Y轴滑动导轨的滑块进行连接固定，旋转部件固定于Z轴滑动导轨的底部并与传声器圆周阵列相连，若干电机固定在支撑架上分别驱动各个滑块在相应导轨上平动以及旋转部件的转动，X轴传动装置和Y轴传动装置分别与对应电机连接，用于传递运动。3.根据权利要求1所述的四自由度自动化声全息扫描测试分析系统，其特征是，每个支架的末端均通过螺钉连接一个传声器固定装置，用于放置传声器。4.根据权利要求1所述的四自由度自动化声全息扫描测试分析系统，其特征是，所述的支架在支架固定装置上活动设置，从而调节传声器的竖直位置，支架上的若干个均匀分布的圆孔可以调节其在支架固定装置的水平位置，进而调节传声器的水平位置，通过调节传声器在传声器固定装置中的位置可对传声器的水平位置进行微调。5.根据权利要求1所述的四自由度自动化声全息扫描测试分析系统，其特征是，所述的连接机构包括：横向连接件、纵向连接件、角码、支撑件，其中：横向连接件和纵向连接件固定连接，纵向连接件和支撑件固定连接，并利用角码通过螺钉和螺母进行固定，支撑件和支架固定装置利用角码通过螺钉和螺母进行固定。6.根据权利要求1所述的四自由度自动化声全息扫描测试分析系统，其特征是，所述的传声器在传声器圆周阵列上的水平位置和竖直位置，具体为：首先根据Gauss...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海军，张宁，蒋伟康，孙瑞华，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：