CN112188380B - 一种电声器件指向性测量***、测量方法及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电声器件指向性测量***，包括：话筒，用以接收声音信号；转台，用以安装话筒；旋转执行机构，用以控制转台的转动；驱动机构，用以驱动旋转执行机构按照固定旋转时间间隔转动；***控制器，用以采集话筒接收到的声音信号，输出控制信号给驱动机构并采集转台的旋转角度，同时将采集到的当前声音信号以及转台的当前角度信息发送给上位机；上位机，用以将上述声音信号和角度信息处理后绘制出反应电声器件指向性的极坐标图，本发明可实现声音的指向性分析。

Description

一种电声器件指向性测量***、测量方法及其应用方法
技术领域
本发明涉及一种声音测量***，特别涉及一种声音指向性测量***。
背景技术
在定位目标的位置搜寻过程中，为了根据定位目标辐射的音频信息快速寻找到定位目标，因此需要使用到声音检测定位装置。现有技术中公开了一种声音检测定位装置，其公开号为：CN210487966U，可实现声音检测定位，其不足之处在于，该方案并不能实现对声音的指向性分析。
发明内容
本发明的目的是提供一种电声器件指向性测量***及其测量方法，可实现声音的指向性分析。
本发明的目的是这样实现的：一种电声器件指向性测量***，包括：
话筒，用以接收声音信号；
转台，用以安装所述话筒；
旋转执行机构，用以控制所述转台的转动；
驱动机构，用以驱动旋转执行机构按照固定旋转时间间隔转动；
***控制器，用以采集话筒接收到的声音信号，输出控制信号给驱动机构并采集转台的旋转角度，同时将采集到的当前声音信号以及转台的当前角度信息发送给上位机；
上位机，用以将上述声音信号和角度信息处理后绘制出反应电声器件指向性的极坐标图。
作为本发明的进一步限定，还包括独立于***控制器的音频功率放大器，所述音频功率放大器用以放大话筒接收到的声音信号；所述音频功率放大器安装在转台上靠近话筒的位置。可有效减少声音信号传输的损耗、提升信噪比。
作为本发明的进一步限定，所述转台内设置有导电滑环，并通过导电滑环实现话筒与***控制器的电源和声音信号的传输。可实现不间断旋转、任意角度旋转；从而使得旋转执行机构上不再需要设置交流供电回路，进一步减少了对测量信号的干扰。
一种电声器件指向性测量方法，采用上述测量***，包括以下步骤：
步骤1）采集声音信号，通过安装在转台上的话筒实时采集声音信号；
步骤2）采集转动信号，通过***控制器输出控制信号给驱动机构，并通过驱动机构按照固定旋转时间间隔驱动旋转执行机构带动转台转动，同时采集实时采集转台转动的角度；
步骤3）数据上传，将采集到的转动角度及其映射的当前角度的声音信号发送给上位机；
步骤4）绘制极坐标图，将声音信号和角度信息处理后绘制出反应电声器件指向性的绘制极坐标图。
作为本发明的进一步限定，步骤1）采集声音信号时采用独立于***控制器的音频功率放大器，所述音频功率放大器用以放大话筒接收到的声音信号；所述音频功率放大器安装在转台上靠近话筒的位置。可有效减少声音信号传输的损耗、提升信噪比。
作为本发明的进一步限定，步骤2）所述控制转台转动时采用导电滑环的方式，并通过导电滑环将电源和声音信号进行传输。可实现不间断旋转、任意角度旋转；从而使得旋转执行机构上不再需要设置交流供电回路，进一步减少了对测量信号的干扰。
作为本发明的进一步限定，步骤2）所述固定旋转时间间隔设置在旋转执行机构谐振周期的20倍以上；同时在每次旋转完成后设定不低于0.1s的死区时间。
一种电声器件指向性测量***应用方法，根据获得的极坐标图来调整声场环境中音源的分布位置，实现环境中声场最佳传声增益和声压级。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明可得到声音的指向性分析，并得到极坐标图谱，从而根据图谱可以测试话筒的质量和性能，同时可以检测各种环境下声场传声增益和最大声压级。
附图说明
图1为本发明测量***结构框图。
图2为本发明测量***原理示意图。
图3为本发明测量***中转台、旋转执行机构结构示意图。
图4为本发明测量方法流程图。
图5为本发明中话筒接收的声音经放大、调理示意图。
图6为本发明获得的极坐标图示意图。
其中，1旋转执行机构，2转台，3导电滑环。
具体实施方式
如图1-3所示的一种电声器件指向性测量***，包括机械单元和控制单元；
机械单元包括安装在转台上的话筒，话筒用以接收声音信号；转台的内部中心设置有导电滑环，通过导电滑环实现话筒将外部电源输送给话筒，并将话筒采集到的声音信号经发送供给***控制器，转台上靠近话筒的位置还安装有外置独立于***控制器的音频功率放大器；转台安装在旋转执行机构上，通过旋转执行机构控制转台的转动，转台转动时，内部的导电滑环外圈随转台转动，内圈保持不转；旋转执行机构经驱动机构驱动，该实施例中可选用伺服驱动器配合伺服电机作为驱动机构，对应的旋转执行机构可使用转盘，转盘在伺服电机的控制下实现转动，伺服驱动器驱动时构按照固定旋转时间间隔转动，固定旋转时间间隔设置在旋转执行机构谐振周期的20倍以上；同时在每次旋转完成后设定不低于0.1s的死区时间，本实施例中旋转执行机构采用了二级减震设计和双面吸音罩的减噪处理，可以最大限度减少转动机构噪声对测量噪声的干扰；
控制单元包括外置于机械单元的***控制器、数传电台以及上位机，***控制器内置有调理电路、模数转换电路和Arduino UNO芯片，用以采集经音频功率放大器送来的声音信号，输出控制信号给驱动机构并采集转台的旋转角度，同时将采集到的当前声音信号转化成数字信号，配合与其映射的转台的当前角度信息发送给数传电台；数传电台将上述数字信号、角度信息通过无线的方式发送给上位机，数传电台同时还接受上位机的指令，将上位机的控制信号转发给***控制器，同时还接受***控制器反馈的控制信号接收状况，从而可实现校正；上位机将上述声音信号和角度信息处理后绘制出反应电声器件指向性的极坐标图，极坐标图基于LabVIEW软件绘制出。
如图4-6所示的一种电声器件指向性测量方法，采用上述测量***，包括以下步骤：
步骤1）采集声音信号，通过安装在转台上的话筒实时采集声音信号，采集声音信号时采用外置独立于***控制器的音频功率放大器和内置于***控制器的调理电路模块、模数转换模块处理后发送给内置于***控制器的Arduino UNO芯片，音频功率放大器用以放大话筒接收到的声音信号；调理电路模块，用以调理放大后的声音信号；音频功率放大器安装在转台上靠近话筒的位置；
步骤2）采集转动角度，通过Arduino UNO芯片输出控制信号经接口电路给伺服驱动器，伺服驱动器驱发出脉冲信号给伺服电机驱动转盘（旋转执行机构）转动，同时ArduinoUNO芯片通过接口电路实时采集伺服驱动器的脉冲信号并记录当前转动角度，将当前角度信息与当前声音信号进行映射；脉冲信号的给定方式具体为：固定旋转时间间隔设置在旋转执行机构谐振周期的20倍以上；同时在每次旋转完成后设定不低于0.1s的死区时间；
步骤3）数据上传，将转动角度与其映射的声音信号经数传电台发送给上位机，数传电台同时还接受上位机的指令，将上位机的控制信号转发给***控制器，同时还接受***控制器反馈的控制信号接收状况，从而可实现校正；
步骤4）绘制极坐标图，上位机将声音信号和角度信息处理后绘制出反应电声器件指向性的绘制极坐标图。
一种电声器件指向性测量***应用方法，上述获得的极坐标图来调整声场环境中音源的分布位置，实现环境中声场最佳传声增益和声压级。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电声器件指向性测量***，其特征在于，包括：
话筒，用以接收声音信号；
转台，用以安装所述话筒；
旋转执行机构，用以控制所述转台的转动；
驱动机构，用以驱动旋转执行机构按照固定旋转时间间隔转动；
***控制器，用以采集话筒接收到的声音信号，输出控制信号给驱动机构并采集转台的旋转角度，通过驱动机构按照固定旋转时间间隔驱动旋转执行机构带动转台转动，固定旋转时间间隔设置在旋转执行机构谐振周期的20倍以上；同时在每次旋转完成后设定不低于0.1s的死区时间，同时将采集到的当前声音信号以及与其映射的转台的当前角度信息发送给上位机；
上位机，用以将上述声音信号和角度信息处理后绘制出反应电声器件指向性的极坐标图。
2.根据权利要求1所述的一种电声器件指向性测量***，其特征在于，还包括独立于***控制器的音频功率放大器，所述音频功率放大器用以放大话筒接收到的声音信号；所述音频功率放大器安装在转台上靠近话筒的位置。
3.根据权利要求1所述的一种电声器件指向性测量***，其特征在于，所述转台内设置有导电滑环，并通过导电滑环实现话筒与***控制器的电源和声音信号的传输。
4.一种电声器件指向性测量方法，采用权利要求1-3中任一项所述的测量***，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）采集声音信号，通过安装在转台上的话筒实时采集声音信号；
步骤2）采集转动信号，通过***控制器输出控制信号给驱动机构，并通过驱动机构按照固定旋转时间间隔驱动旋转执行机构带动转台转动，同时采集实时采集转台转动的角度，所述固定旋转时间间隔设置在旋转执行机构谐振周期的20倍以上；同时在每次旋转完成后设定不低于0.1s的死区时间；
步骤3）数据上传，将采集到的转动角度及其映射的当前角度的声音信号发送给上位机；
步骤4）绘制极坐标图，将声音信号和角度信息处理后绘制出反应电声器件指向性的绘制极坐标图。
5.根据权利要求4所述的一种电声器件指向性测量方法，其特征在于，步骤1）采集声音信号时采用音频功率放大器，所述音频功率放大器用以放大话筒接收到的声音信号；调理电路模块，用以调理放大后的声音信号；所述音频功率放大器和调理电路模块采用分离方案，将音频功率放大器靠近话筒设置。
6.一种电声器件指向性测量***应用方法，其特征在于，根据权利要求1中获得的极坐标图来调整声场环境中音源的分布位置，实现环境中声场最佳传声增益和声压级。
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