环形传声器阵列的圆谐域校准方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种环形传声器阵列的圆谐域校准方法、装置及系统，本发明专利技术的圆谐域校准方法包括采集环形传声器阵列在声源下进行自转的采样信号，自转一周共包含D个自转角度、每一个自转角度包含N个采样点，每一个采样点下对应多个单频信号频率；将采样信号转为频域数据；选择一个频域数据为基准，计算频域数据间的相对传递函数并构建传递函数矩阵H

【技术实现步骤摘要】
环形传声器阵列的圆谐域校准方法、装置及系统


[0001]本专利技术涉及传声器阵元校准
，具体涉及一种环形传声器阵列的圆谐域校准方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，户外噪声监测研究随着环境噪声污染的日趋严重而得到极大发展。在户外监测过程中，目标声源常为稳态宽带声源且入射方向固定，而干扰声源常为瞬态环境噪声且入射方向不固定。常见的户外声源多为多种声源的叠加，当在户外对某一目标噪声源进行声压级测量时，单一传声器无法抑制其余噪声的干扰，极大影响了传声器的测试结果的准确性。因此有必要采用基于传声器阵列技术进行定向声接收，且圆谐域定向声接收由于其等波束宽度特性，而被广泛使用。但由于安装位置等限制，传声器接收信号并不完全符合圆谐域技术的要求，因此如何对传声器阵列进行预先校准，已成为一项亟待解决的关键技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种环形传声器阵列的圆谐域校准方法、装置及系统，本专利技术能够实现环形传声器阵列的圆谐域校准，以使得环形传声器阵列更加准确地实现定向声接收。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种环形传声器阵列的圆谐域校准方法，包括：
[0006]S1，采集环形传声器阵列在声源下进行自转的采样信号；
[0007]S2，将采样信号转为频域数据；
[0008]S3，选择一个频域数据为基准，计算频域数据间的相对传递函数并构建传递函数矩阵H
D/>；
[0009]S4，根据传递函数矩阵H
D
计算得到圆谐域校准参数E。
[0010]可选地，所述环形传声器阵列在声源下自转一周包含D个自转角度，每一个自转角度包含N个采样点，每一个采样点下对应多个单频信号频率，N个采样点是指10*f
s
个采样点，其中f
s
为采集采样信号的采样频率。
[0011]可选地，步骤S2中将采样信号转为频域数据是指通过离散傅里叶变换将采样信号保持以单频信号频率ω、自转角度d、传声器m分组，将N个采样点的采样信号转换为一组频域数据，且函数表达式为：
[0012][0013]上式中，T(ω,m,d)为单频信号频率ω、自转角度d、传声器序号m对应的N个采样信号的频域数据，t(ω,d,m,n)为单频信号频率ω、自转角度d、采样点n以及传声器序号m对应的采样信号，j为虚数单位，e为自然常数。
[0014]可选地，步骤S3中计算频域数据间的相对传递函数的函数表达式为：
[0015]H(ω,m,d)＝T(ω,m,d)/T0，
[0016]上式中，H(ω,m,d)为单频信号频率ω、自转角度d、传声器m对应的N个采样信号的频域数据相对基准的相对传递函数，T(ω,m,d)为单频信号频率ω、自转角度d、传声器序号m对应的N个采样信号的频域数据，T0为作为基准的频域数据。
[0017]可选地，所述作为基准的频域数据为同一单频信号频率ω下自转角度d为0、传声器序号m为0对应的N个采样信号的频域数据。
[0018]可选地，步骤S3中构建传递函数矩阵H
D
时，传递函数矩阵H
D
由L1*L2维的相对传递函数构成，其中L1代表环形传声器阵列的传声器总数，L2代表自转一周的自转角度总数，L2＝360/d，d为自转角度。
[0019]可选地，步骤S4中圆谐域校准参数E的计算函数表达式为：
[0020][0021]上式中，C
D
为理想的圆谐域系数，W
D
为加权对角矩阵，H
D
为传递函数矩阵，β为正则化因子，I
s
为单位矩阵，上标T表示矩阵的转置，上标H表示矩阵的共轭转置。
[0022]此外，本专利技术还提供一种环形传声器阵列的圆谐域校准系统，包括：
[0023]信号采样程序单元，用于采集环形传声器阵列在声源下进行自转的采样信号；
[0024]频域转换程序单元，用于将采样信号转为频域数据；
[0025]传递函数计算程序单元，用于选择一个频域数据为基准，计算频域数据间的相对传递函数并构建传递函数矩阵H
D
；
[0026]校准参数计算程序单元，用于根据传递函数矩阵H
D
计算得到圆谐域校准参数E。
[0027]可选地，所述环形传声器阵列在声源下自转一周包含D个自转角度，每一个自转角度包含N个采样点，每一个采样点下对应多个单频信号频率，N个采样点是指10*f
s
个采样点，其中f
s
为采集采样信号的采样频率。
[0028]可选地，所述频域转换程序单元将采样信号转为频域数据是指：
[0029]通过离散傅里叶变换将采样信号保持以单频信号频率ω、自转角度d、传声器m分组，将N个采样点的采样信号转换为一组频域数据，且函数表达式为：
[0030][0031]上式中，T(ω,m,d)为单频信号频率ω、自转角度d、传声器序号m对应的N个采样信号的频域数据，t(ω,d,m,n)为单频信号频率ω、自转角度d、采样点n以及传声器序号m对应的采样信号，j为虚数单位，e为自然常数。
[0032]可选地，所述传递函数计算程序单元计算频域数据间的相对传递函数的函数表达式为：
[0033]H(ω,m,d)＝T(ω,m,d)/T0，
[0034]上式中，H(ω,m,d)为单频信号频率ω、自转角度d、传声器m对应的N个采样信号的频域数据相对基准的相对传递函数，T(ω,m,d)为单频信号频率ω、自转角度d、传声器序号m对应的N个采样信号的频域数据，T0为作为基准的频域数据。
[0035]可选地，所述作为基准的频域数据为同一单频信号频率ω下自转角度d为0、传声器序号m为0对应的N个采样信号的频域数据。
[0036]可选地，所述传递函数计算程序单元构建传递函数矩阵H
D
时，传递函数矩阵H
D
由
L1*L2维的相对传递函数构成，其中L1代表环形传声器阵列的传声器总数，L2代表自转一周的自转角度总数，L2＝360/d，d为自转角度。
[0037]可选地，所述校准参数计算程序单元计算圆谐域校准参数E的函数表达式为：
[0038][0039]上式中，C
D
为理想的圆谐域系数，W
D
为加权对角矩阵，H
D
为传递函数矩阵，β为正则化因子，I
s
为单位矩阵，上标T表示矩阵的转置，上标H表示矩阵的共轭转置。
[0040]此外，本专利技术还提供一种环形传声器阵列的圆谐域校准装置，包括电动转台、频率可控声源、声音采集模块和中央处理单元，所述电动转台上用于套设被校准的环形传声器阵列，所述电动转台、频率可控声源的控制端分别与中央处理单元相连，所述环形传声器阵列的输出端用于通过声音采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环形传声器阵列的圆谐域校准方法，其特征在于，包括：S1，采集环形传声器阵列在声源下进行自转的采样信号；S2，将采样信号转为频域数据；S3，选择一个频域数据为基准，计算频域数据间的相对传递函数并构建传递函数矩阵H
D
；S4，根据传递函数矩阵H
D
计算得到圆谐域校准参数E。2.根据权利要求1所述的环形传声器阵列的圆谐域校准方法，其特征在于，所述环形传声器阵列在声源下自转一周包含D个自转角度，每一个自转角度包含N个采样点，每一个采样点下对应多个单频信号频率，N个采样点是指10*f
s
个采样点，其中f
s
为采集采样信号的采样频率。3.根据权利要求1所述的环形传声器阵列的圆谐域校准方法，其特征在于，步骤S2中将采样信号转为频域数据是指：通过离散傅里叶变换将采样信号保持以单频信号频率ω、自转角度d、传声器m分组，将N个采样点的采样信号转换为一组频域数据，且函数表达式为：上式中，T(ω,m,d)为单频信号频率ω、自转角度d、传声器序号m对应的N个采样信号的频域数据，t(ω,d,m,n)为单频信号频率ω、自转角度d、采样点n以及传声器序号m对应的采样信号，j为虚数单位，e为自然常数。4.根据权利要求3所述的环形传声器阵列的圆谐域校准方法，其特征在于，步骤S3中计算频域数据间的相对传递函数的函数表达式为：H(ω,m,d)＝T(ω,m,d)/T0，上式中，H(ω,m,d)为单频信号频率ω、自转角度d、传声器m对应的N个采样信号的频域数据相对基准的相对传递函数，T(ω,m,d)为单频信号频率ω、自转角度d、传声器序号m对应的N个采样信号的频域数据，T0为作为基准的频域数据。5.根据权利要求3所述的环形传声器阵列的圆谐域校准方法，其特征在于，所述作为基准的频域数据为同一单频信号频率ω下自转角度d为0、传声器序号m为0对应的N个采样信号的频域数据。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢铃，曹浩，胡胜，陈炜，段新宇，万涛，胡伟，杨舟，彭继文，周卫华，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：