本文關(guān)鍵詞：基于波束形成原理的聲源定位系統(tǒng)校準(zhǔn)方法和校準(zhǔn)裝置　出處：《中國(guó)計(jì)量大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：基于波束形成原理的聲源定位系統(tǒng)通過測(cè)量到達(dá)傳聲器陣列的聲信號(hào)幅值和相位差,將聲場(chǎng)和聲源分布以聲相云圖的方式顯示給用戶,廣泛的應(yīng)用于對(duì)噪聲指標(biāo)有一定要求的領(lǐng)域,如制造業(yè)和各大科研單位等。目前聲源定位的參數(shù)均由廠商提供,缺乏統(tǒng)一的校準(zhǔn)規(guī)程來衡量聲源定位系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和精度,這使得對(duì)聲源定位系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)方法的研究成為需要重點(diǎn)解決的問題。首先,論文在研究波束形成原理和聲源定位系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上,對(duì)傳聲器陣列特性進(jìn)行了研究,并結(jié)合國(guó)內(nèi)外各大生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品參數(shù),選擇橫向空間分辨力、主旁瓣抑制比和定位誤差等三個(gè)關(guān)鍵校準(zhǔn)參數(shù),分析純音信號(hào)的相關(guān)性,確定了差頻信號(hào)和動(dòng)態(tài)范圍的選取,設(shè)計(jì)了校準(zhǔn)方法。利用Lab VIEW模擬了波束形成原理聲源定位系統(tǒng)的工作,確保校準(zhǔn)工作能夠順利進(jìn)行。然后,設(shè)計(jì)定位系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)裝置,包括標(biāo)準(zhǔn)聲源系統(tǒng)、信號(hào)發(fā)生采集分析系統(tǒng)以及傳動(dòng)控制系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)聲源系統(tǒng)由突變截面管和漸變截面管組成,變截面管使其聲源系統(tǒng)為近似點(diǎn)聲源。突變截面管根據(jù)駐波管內(nèi)聲擴(kuò)散原則設(shè)計(jì),主要用于低頻聲信號(hào);漸變截面管根據(jù)近似一維平面波進(jìn)行計(jì)算,主要用于高頻信號(hào)。信號(hào)發(fā)生采集分析系統(tǒng)采用丹麥BK公司的PULSE系統(tǒng)和傳聲器,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過編程調(diào)用、讀取PULSE的實(shí)時(shí)分析結(jié)果來實(shí)現(xiàn)。傳動(dòng)系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)及相應(yīng)的可編程控制器(PLC)、驅(qū)動(dòng)器組成,通過工控機(jī)控制電機(jī),實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)聲源的自動(dòng)移動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)橫向空間分辨力的校準(zhǔn)。最后,利用本文提出的校準(zhǔn)方法和標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)裝置對(duì)GFAI和BK公司的基于波束形成原理的聲源定位系統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行了校準(zhǔn)和不確定度分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果不確定度的分析表明,論文提出的校準(zhǔn)方法的合理正確,能滿足基于波束形成原理的聲源定位系統(tǒng)的校準(zhǔn)和溯源的要求。
[Abstract]:The sound source location system based on the principle of beamforming measures the amplitude and phase difference of the acoustic signal to the microphone array and displays the sound field and the distribution of the sound source to the user in the form of acoustic phase cloud image. It is widely used in some fields with certain requirements for noise index, such as manufacturing industry and major scientific research institutions, etc. At present, the sound source location parameters are provided by manufacturers. Lack of uniform calibration procedures to measure the technical indicators and accuracy of sound source positioning system, which makes the study of sound source positioning system calibration methods need to be solved. First of all. On the basis of studying the principle of beamforming and the working principle of sound source positioning system, the characteristics of microphone array are studied in this paper, and the horizontal spatial resolution is selected according to the product parameters of major manufacturers at home and abroad. The main sidelobe suppression ratio and positioning error are three key calibration parameters. The correlation of pure tone signal is analyzed and the choice of difference frequency signal and dynamic range is determined. The calibration method is designed. The work of the beamforming sound source positioning system is simulated by Lab VIEW to ensure that the calibration can be carried out smoothly. Then, the standard device of the positioning system is designed. The system includes standard sound source system, signal acquisition and analysis system and transmission control system. The standard sound source system is composed of abrupt cross-section tube and gradient cross-section tube. The variable cross section tube makes its sound source system approximate point sound source. The abrupt cross section tube is designed according to the principle of sound diffusion in standing wave tube and is mainly used for low frequency acoustic signal. The gradual section tube is calculated according to the approximate one dimensional plane wave, which is mainly used for high frequency signal. The signal generation and analysis system is based on the PULSE system and microphone of Danish BK Company. The data processing system is realized by calling the program and reading the real time analysis result of the PULSE. The transmission system is composed of the stepping motor and the corresponding programmable controller, the driver. The automatic movement of the standard sound source is realized through the control of the motor by the industrial control computer, and the lateral spatial resolution is calibrated. Finally. The calibration and uncertainty analysis of sound source positioning system based on beamforming principle of GFAI and BK Company are carried out by using the calibration method and standard calibration device proposed in this paper. The experimental data and measurement results are not accurate. The deterministic analysis shows that. The calibration method proposed in this paper is reasonable and correct and can meet the calibration and traceability requirements of the sound source location system based on the principle of beamforming.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN641

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