專利名稱：一種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置及方法
技術領域：
本發明屬于聲學計量技術領域，具體涉及一種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置及方法。
背景技術：
傳聲器又稱“聲電換能器”，是把空氣中聲信號轉換為電信號的變換裝置，其靈敏度具有相位特性。近年來隨著現代聲學測試技術不斷發展，出現了聲全息分析、聲測目標定位、聲測故障分析、聲振耦合分析、駐波管法材料參數分析等新技術，這些技術的測量系統一般需要兩只以上的傳聲器，例如在聲測目標定位測量系統中，由于聲傳播的時延特點，多只傳聲器在不同位置測量到的聲壓幅值與相位會有差別，多通道測量系統通過傳聲器的相對位置和多只傳聲器的聲壓相位信息可以計算出聲源的強度、大小、方向與距離，測量系統各通道之間的相位差是影響測量結果準確性的主要因素，目前尚未有相關方法可產生標準聲源，以達到校準多通道聲學測量系統的目的。
發明內容
本發明的目的在于提供一種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置及方法，可以實現多通道聲場同步控制，發生各通道之間任意聲壓幅值及相位差，解決多通道測量系統的標準聲源模擬以及相位差同步校準問題。本發明的技術方案如下一種傳聲器任意聲壓相位差發生方法，該方法具體包括如下步驟步驟I、將多通道聲學測量系統的M個傳聲器分別安裝在M個有源耦合腔的一端，M個參考傳聲器分別一一對應安裝在有源耦合腔的另一端，其中，M G (2,30)；步驟2、根據多通道聲學測量系統的M個傳聲器之間的相對坐標，模擬聲源相對于M個傳聲器的坐標及其輻射強度，計算獲得M個傳聲器所處位置的聲壓幅值Pn與相位小n(n=1,2, ...，M)；步驟3、利用通過數據采集卡、信號放大器A與M個參考傳聲器相連接的計算機控制多通道信號源驅動有源耦合腔產生聲壓信號，M個參考傳聲器監控有源耦合腔內的聲壓幅值及相位，通過信號放大器A和數據采集卡反饋給計算機，形成M個獨立的反饋控制閉環回路，計算機控制有源耦合腔內的聲壓幅值與相位等于步驟2中的計算結果Pn、(K(n = 1，2，...，M)；步驟4、通過信號放大器B與多通道聲學測量系統相連接的M個傳聲器此時處于模擬聲源環境下，模擬聲源的各項參數均已知，可以通過與多通道聲學測量系統測量的結果比較實現對該系統的模擬聲源的測量校準。一種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置，該發生裝置包括若干個有源耦合腔、若干個參考傳聲器、計算機以及多通道信號源，其中，若干個參考傳聲器一一對應固定安裝在若干個有源耦合腔的一端，若干個參考傳聲器通過信號放大器A與數據采集卡連接，數據采、集卡與計算機相連接，將由若干個參考傳聲器檢測到若干個有源耦合腔的信號，經過信號放大器A放大后，由數據采集卡采集輸入到計算機中；計算機通過多通道信號源與若干個有源耦合腔相連接，控制由多通道信號源輸入到若干個有源耦合腔的信號。所述的若干個有源耦合腔安裝有若干個參考傳聲器的另一端固定安裝有若干個傳聲器，若干個傳聲器通過信號放大器B與多通道聲學測量系統相連接，通過計算機控制若干個有源耦合腔的聲壓幅值及相位與預設值完全一致，從而為多通道聲學測量系統提供已知的標準聲源模擬。所述的多通道信號源由若干臺33220A型函數發生器組成，多通道信號源產生的每一個通道信號都單獨由一臺3320A型函數發生器產生。
所述的數據采集卡為NI-PCI-4472動態信號采集卡。本發明的顯著效果在于本發明所述的一種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置及方法，可以實現多通道傳聲器聲源同步控制，發生各通道之間任意聲壓相位差，可為校準多通道聲學測試系統提供各種模式的模擬聲源；同時，聲壓級控制精度達到0. ldB，相位差控制精度可達到0. I 。
圖I為本發明所述的一種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置示意圖；圖中1、傳聲器；2、有源稱合腔；3、參考傳聲器；4、信號放大器A ;5、數據米集卡；6、計算機；7、多通道信號源；8、多通道聲學測量系統；9、信號放大器B。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。如圖I所示，一種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置，包括若干個有源耦合腔2、若干個參考傳聲器3、計算機6以及多通道信號源7,其中，若干個參考傳聲器3 對應固定安裝在若干個有源耦合腔2的一端，若干個參考傳聲器3通過信號放大器A4與數據采集卡5連接，數據采集卡5與計算機6相連接，將由若干個參考傳聲器3檢測到若干個有源耦合腔2的信號，經過信號放大器A4放大后，由數據采集卡5采集輸入到計算機6中；計算機6通過多通道信號源7與若干個有源耦合腔2相連接，控制由多通道信號源7輸入到若干個有源耦合腔2的信號。本發明所述的一種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置具體工作過程為將通過信號放大器B9與多通道聲學測量系統8相連接的3個傳聲器I 一一對應固定安裝3個有源耦合腔2的另一端，使3個傳聲器I與3個參考傳聲器3 —一對應安裝在有源耦合腔2的兩端；計算機6通過控制多通道信號源7向3個有源耦合腔2輸入預設的聲壓，3個參考傳聲器3監控3個有源耦合腔2內的聲壓幅值及相位，通過信號放大器A4和數據采集卡5后，反饋給計算機6，形成3個獨立的反饋控制閉環回路，計算機6控制多通道信號源7，使3個有源耦合腔2內的聲壓幅值及相位達到預設值，從而為多通道聲學測量系統8提供標準聲源模擬。實施例I一種傳聲器任意聲壓相位差發生方法，該方法具體包括如下步驟
步驟I、將多通道聲學測量系統8的3個傳聲器I分別安裝在3個有源耦合腔2的一端，3個參考傳聲器3分別對應安裝在有源稱合腔2的另一端；步驟2、根據多通道聲學測量系統8的3個傳聲器I之間的相對坐標，模擬點聲源相對于3個傳聲器I的坐標及其輻射強度，計算獲得3個傳聲器I所處位置的聲壓幅值Pn與相位 <K(n = 1,2,3)；步驟3、利用通過數據采集卡5、信號放大器A4與3個參考傳聲器3相連接的計算機6控制多通道信號源7驅動有源耦合腔2產生聲壓信號，3個參考傳聲器3監控有源耦合腔2內的聲壓幅值及相位，通過信號放大器A4和數據采集卡5反饋給計算機6，形成3個獨立的反饋控制閉環回路，計算機6控制有源耦合腔2內的聲壓幅值與相位等于步驟2中的計算結果 Pn、Kn = 1,2,3)； 步驟4、通過信號放大器B9與多通道聲學測量系統8相連接的3個傳聲器I此時處于模擬的點聲源環境下，點聲源的位置與輻射強度已知，可以通過與多通道聲學測量系統8測量的結果比較實現對該系統的點聲源測量校準。實施例2一種傳聲器任意聲壓相位差發生方法，該方法具體包括如下步驟步驟I、將多通道聲學測量系統8的6個傳聲器I分別安裝在6個有源耦合腔2的一端，6個參考傳聲器3分別對應安裝在有源稱合腔2的另一端；步驟2、根據多通道聲學測量系統8的6個傳聲器I之間的相對坐標，模擬球面聲源的大小、相對于6個傳聲器I的坐標及其輻射強度，計算獲得6個傳聲器I所處位置的聲壓幅值Pn與相位Kn= 1，2，…，6);步驟3、利用通過數據采集卡5、信號放大器A4與6個參考傳聲器3相連接的計算機6控制多通道信號源7驅動有源稱合腔2產生聲壓信號,6個參考傳聲器3監控有源I禹合腔2內的聲壓幅值及相位，通過信號放大器A4和數據采集卡5反饋給計算機6，形成6個獨立的反饋控制閉環回路，計算機6控制有源耦合腔2內的聲壓幅值與相位等于步驟2中的計算結果 Pn、<K(n = 1,2, ---,6)；步驟4、通過信號放大器B9與多通道聲學測量系統8相連接的6個傳聲器I此時處于模擬的球面聲源環境下，球面聲源的大小、位置與輻射強度已知，可以通過與多通道聲學測量系統8測量的結果比較實現對該系統的球面聲源測量校準。實施例3一種傳聲器任意聲壓相位差發生方法，該方法具體包括如下步驟步驟I、將多通道聲學測量系統8的N個傳聲器I分別安裝在N個有源耦合腔2的一端，N個參考傳聲器3分別一一對應安裝在有源耦合腔2的另一端，其中，N G (6,30)；步驟2、根據多通道聲學測量系統8的N個傳聲器I之間的相對坐標，模擬偶極球源的直徑、間距、相對于N個傳聲器I的坐標及其輻射強度，計算獲得N個傳聲器I所處位置的聲壓幅值Pn與相位Kn= 1，2，…，N);步驟3、利用通過數據采集卡5、信號放大器A4與N個參考傳聲器3相連接的計算機6控制多通道信號源7驅動有源耦合腔2產生聲壓信號，N個參考傳聲器3監控有源耦合腔2內的聲壓幅值及相位，通過信號放大器A4和數據采集卡5反饋給計算機6，形成N個獨立的反饋控制閉環回路，計算機6控制有源耦合腔2內的聲壓幅值與相位等于步驟2中的計算結果 Pn、<K(n = 1，2，N)； 步驟4、通過信號放大器B9與多通道聲學測量系統8相連接的N個傳聲器I此時處于模擬的球面聲源環境下，球面聲源的直徑、間距、位置與輻射強度已知，可以通過與多通道聲學測量系統8測量的結果比較實現對該系統的偶極球源測量校準。
權利要求
1.一種傳聲器任意聲壓相位差發生方法，其特征在于該方法具體包括如下步驟 步驟I、將多通道聲學測量系統(8)的M個傳聲器(I)分別安裝在M個有源耦合腔(2)的一端，M個參考傳聲器(3)分別對應安裝在有源I禹合腔(2)的另一端,其中,M G (2,.30)； 步驟2、根據多通道聲學測量系統(8)的M個傳聲器(I)之間的相對坐標，模擬聲源相對于M個傳聲器(I)的坐標及其輻射強度，計算獲得M個傳聲器(I)所處位置的聲壓幅值Pn 與相位 <K(n = 1,2, M)； 步驟3、利用通過數據采集卡(5)、信號放大器A (4)與M個參考傳聲器(3)相連接的計算機(6)控制多通道信號源(7)驅動有源耦合腔(2)產生聲壓信號，M個參考傳聲器(3)監控有源耦合腔(2)內的聲壓幅值及相位，通過信號放大器A(4)和數據采集卡(5)反饋給計算機(6)，形成M個獨立的反饋控制閉環回路，計算機(6)控制有源耦合腔⑵內的聲壓幅值與相位等于步驟2中的計算結果Pn、4>n(n = 1,2, M)； 步驟4、通過信號放大器B (9)與多通道聲學測量系統(8)相連接的M個傳聲器(I)此時處于模擬聲源環境下，模擬聲源的各項參數均已知，可以通過與多通道聲學測量系統(8)測量的結果比較實現對該系統的模擬聲源的測量校準。
2.一種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置，其特征在于該發生裝置包括若干個有源耦合腔(2)、若干個參考傳聲器(3)、計算機(6)以及多通道信號源(7)，其中，若干個參考傳聲器(3) 對應固定安裝在若干個有源I禹合腔(2)的一端,若干個參考傳聲器(3)通過信號放大器A (4)與數據采集卡(5)連接，數據采集卡(5)與計算機(6)相連接，將由若干個參考傳聲器(3)檢測到若干個有源耦合腔(2)的信號，經過信號放大器A(4)放大后，由數據采集卡(5)采集輸入到計算機￠)中；計算機(6)通過多通道信號源(7)與若干個有源耦合腔(2)相連接，控制由多通道信號源(7)輸入到若干個有源耦合腔(2)的信號。
3.根據權利要求2所述的ー種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置，其特征在于所述的若干個有源耦合腔(2)安裝有若干個參考傳聲器(3)的另一端固定安裝有若干個傳聲器(I)，若干個傳聲器(I)通過信號放大器B(9)與多通道聲學測量系統(8)相連接，通過計算機(6)控制若干個有源耦合腔(2)的聲壓幅值及相位與預設值完全一致，從而為多通道聲學測量系統(8)提供已知的標準聲源模擬。
4.根據權利要求2或3所述的ー種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置，其特征在于所述的多通道信號源(7)由若干臺33220A型函數發生器組成，多通道信號源(7)產生的每ー個通道信號都単獨由一臺3320A型函數發生器產生。
5.根據權利要求2或3所述的ー種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置，其特征在于所述的數據采集卡(5)為NI-PCI-4472動態信號采集卡。
全文摘要
本發明涉及聲學計量技術領域，具體公開了一種傳聲器任意聲壓相位差發生裝置及方法。該發生裝置中若干參考傳聲器一一對應固定安裝在若干個有源耦合腔的一端，若干個參考傳聲器通過信號放大器A與數據采集卡連接，數據采集卡與計算機相連接，將由若干個參考傳聲器檢測到若干個有源耦合腔的信號，經過信號放大器A放大后，由數據采集卡采集輸入到計算機中；計算機通過多通道信號源與若干個有源耦合腔相連接，控制由多通道信號源輸入到若干個有源耦合腔的信號。發生裝置及方法可以實現多通道傳聲器聲場同步控制，發生各通道之間任意聲壓相位差，可為校準多通道聲學測試系統提供各種模式的模擬聲源，其聲壓級控制精度達到0.1dB，相位差控制精度可達到0.1°。
文檔編號H04R29/00GK102651842SQ20121004456
公開日2012年8月29日 申請日期2012年2月23日 優先權日2012年2月23日
發明者劉鑫, 孫鳳舉, 朱剛, 楊曉偉, 閆磊 申請人:中國運載火箭技術研究院, 北京航天計量測試技術研究所