本實(shí)用新型屬于聲強(qiáng)測(cè)量和聲學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種便攜式二維聲強(qiáng)成像儀。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展和生活水準(zhǔn)的提高，人們對(duì)汽車(chē)、家電等設(shè)備的噪聲要求越來(lái)越嚴(yán)格。有效的噪聲控制方法和手段，都需要根據(jù)特定噪聲的產(chǎn)生機(jī)理、傳遞路徑、頻率特性和空間分布情況而制定。噪聲成像技術(shù)因其可以對(duì)設(shè)備噪聲進(jìn)行直觀的顯示，近年來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注。目前應(yīng)用較廣泛的噪聲成像技術(shù)主要包括聲學(xué)照相機(jī)、聲全息、聲陣列等，但這些技術(shù)對(duì)軟硬件的要求很高，在實(shí)際應(yīng)用中由于種種限制而往往難以實(shí)現(xiàn)。

聲強(qiáng)定義為單位面積通過(guò)的聲功率，它反映聲場(chǎng)中某一點(diǎn)聲能的大小及其流動(dòng)方向。聲強(qiáng)測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)單，方法易實(shí)施。除了可以得到輻射噪聲的分布情況外，還可以準(zhǔn)確、快速地分析出主要噪聲源。有基于此，本發(fā)明將聲強(qiáng)測(cè)試與聲學(xué)成像技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便快捷、精確度高，能夠?qū)υ肼曔M(jìn)行二維聲強(qiáng)成像的設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種便攜式二維聲強(qiáng)成像儀，解決了傳統(tǒng)設(shè)備、方法在噪聲測(cè)量和聲學(xué)成像中遇到的諸多問(wèn)題，其測(cè)試精度高、易于實(shí)現(xiàn)、操作方便。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種便攜式二維聲強(qiáng)成像儀，包括手持支架和固定其上的雙傳聲器陣列、超聲波距離傳感器以及固定支架及固定其上的攝像頭；所述超聲波距離傳感器的探頭位于雙傳聲器陣列的兩個(gè)傳聲器的中線上，使其到兩個(gè)傳聲器等距；所述雙傳聲器陣列和超聲波距離傳感器的信號(hào)輸出端分別與模/數(shù)轉(zhuǎn)換板的輸入端信號(hào)連接；所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換板的輸出端與增益放大器的輸入端信號(hào)連接；所述增益放大器的輸出端與控制器的輸入端信號(hào)連接；所述攝像頭的信號(hào)輸出端與控制器的輸入端連接，所述攝像頭安裝在固定支架上，所述雙傳聲器陣列和超聲波距離傳感器固定在手持支架上。

優(yōu)選的，所述雙傳聲器陣列包括第一傳聲器與第二傳聲器。

本實(shí)用新型的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：該便攜式二維聲強(qiáng)成像儀，先利用攝像頭采集測(cè)試聲源的基準(zhǔn)圖像，并在測(cè)試網(wǎng)格和距離傳感器的指示下利用雙傳聲器測(cè)量聲強(qiáng)值，然后將聲強(qiáng)等勢(shì)線疊加到基準(zhǔn)圖像上，生成測(cè)試聲源的二維聲強(qiáng)圖像。該方法將聲強(qiáng)測(cè)量與聲學(xué)成像相結(jié)合，易于實(shí)現(xiàn)、操作便捷、且測(cè)試精度高，填補(bǔ)了聲學(xué)測(cè)試和聲學(xué)成像領(lǐng)域的空白，可廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航天和家電等多個(gè)領(lǐng)域的噪聲控制工程中。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖；

圖2 為本實(shí)用新型的手持式支架的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖3為本實(shí)用新型的手持式支架的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

圖4為本實(shí)用新型的攝像頭及其固定支架的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本實(shí)用新型的使用方法流程圖；

圖6為本實(shí)用新型的測(cè)試網(wǎng)格示意圖。

圖中：1控制器、2增益放大器、3模/數(shù)轉(zhuǎn)換板、4雙傳聲器陣列、5超聲波距離傳感器、6攝像頭、7手持支架、8固定支架。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖1－6，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例中的便攜式二維聲強(qiáng)成像儀，如圖1所示。它包括控制器1、增益放大器2、模/數(shù)轉(zhuǎn)換板3、雙傳聲器陣列4、超聲波距離傳感器5、攝像頭6。雙傳聲器陣列4和超聲波距離傳感器5的信號(hào)輸出端分別連接模/數(shù)轉(zhuǎn)換板3的輸入端；模/數(shù)轉(zhuǎn)換板3的輸出端連接增益放大器2的輸入端；增益放大器2的輸出端連接控制器1的輸入端；攝像頭6的信號(hào)輸出端連接控制器1的輸入端。

本實(shí)施例中的控制器1，用于控制信號(hào)采集、視頻顯示及數(shù)據(jù)運(yùn)算。

本實(shí)施例中的增益放大器2，選用德州儀器（Texas Instruments）輸入運(yùn)算放大器 TL084型，用于對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行放大并過(guò)濾干擾信號(hào)。

本實(shí)施例中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換板3，用于將雙傳聲器陣列4和超聲波距離傳感器5產(chǎn)生的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制器1可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。該設(shè)備選用美國(guó)國(guó)家儀器（National Instruments）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) NI 9234型，具有3個(gè)性能參數(shù)完全一致的通道，且在工作時(shí)兩個(gè)通道保持同步采集數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例中的雙傳聲器陣列4，用于采集聲場(chǎng)的壓力幅值、相位和空間信息。本實(shí)施例中的傳聲器均為標(biāo)準(zhǔn)1/2英寸電容式傳聲器，兩個(gè)傳聲器中心間距為12毫米，測(cè)試的頻率范圍為120 Hz 至5000 Hz；

本實(shí)施例中的超聲波距離傳感器5，用于定位待測(cè)目標(biāo)點(diǎn)并測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)與傳感器之間的距離；如圖2和圖3所示，本實(shí)施例利用手持支架7將雙傳聲器陣列4和超聲波距離傳感器5組裝在一起，且超聲波距離傳感器5的探頭位于兩個(gè)傳聲器的中線位置。

本實(shí)施例中的攝像頭6，用于采集待測(cè)噪聲源的視頻畫(huà)面。如圖4所示，本實(shí)施例利用可伸縮的固定支架8調(diào)節(jié)和固定攝像頭6。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例中的便攜式二維聲強(qiáng)成像儀與實(shí)施例1的區(qū)別在于，第一傳聲器401與第二傳聲器402的中心間距為50毫米，對(duì)應(yīng)的測(cè)試范圍為30 Hz 至1200 Hz。雙傳聲器陣列4的測(cè)量頻率范圍由第一傳聲器401與第二傳聲器402的中心間距決定，測(cè)試時(shí)根據(jù)測(cè)試環(huán)境的特性設(shè)置傳聲器間距。對(duì)于超過(guò)5000 Hz 的高頻噪聲測(cè)試，應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)1/4英寸傳聲器。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例中的便攜式二維聲強(qiáng)成像儀與實(shí)施例1的區(qū)別在于，測(cè)試前需要對(duì)傳聲器陣列4進(jìn)行相位和幅值標(biāo)定。由于相位失配是聲強(qiáng)測(cè)試最主要的誤差源，所以在測(cè)量前應(yīng)使用校準(zhǔn)器或均勻平面波聲場(chǎng)對(duì)陣列進(jìn)行校準(zhǔn)。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例中的便攜式二維聲強(qiáng)成像儀與實(shí)施例1的區(qū)別在于，測(cè)試環(huán)境中若存在高速氣流，雙傳聲器陣列4前端應(yīng)使用防風(fēng)罩以消除測(cè)試誤差，防風(fēng)罩可為草帽狀，帽體部分為雙傳聲器陣列防風(fēng)，帽沿部分通過(guò)螺栓固定在成像儀上。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。