一種傳聲器陣列系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及目標探測、聲信號處理等技術(shù)，特別涉及一種傳聲器陣列系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 聲是人類獲取信息、感知世界的主要途徑之一。正確判斷聲音來向和位置并分辨 出具體聲源是有效獲取和識別聲信息的關(guān)鍵。隨著當前科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展與信息的高速 膨脹，交流不再局限于人與人之間，而是擴展到人與物、物與物的信息交流。聲在這些信息 交流中起著十分重要的作用。利用聲信號進行目標探測與定位跟蹤，實施長期機械及建筑 狀態(tài)故障監(jiān)測，實現(xiàn)人機交流等已被廣泛應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，快速準確地判斷聲源方向與 位置也同樣至關(guān)重要。
[0003] 聲源定位可以通過傳聲器之間的時間差或是幅值差來實現(xiàn)。目前人們實現(xiàn)聲源定 位主要是通過若干個傳聲器組成陣列，利用不同傳聲器陣列所測得聲信號之間的時間差與 相位差來進行運算，最終計算得到聲源的位置。但由于傳統(tǒng)的聲陣列中各個傳聲器之間是 相互獨立的，而一般所探測的聲的波長又較長，陣列單元之間需要保持較大的間距以保證 測量精度，因此傳統(tǒng)的傳聲器陣列尺寸較大，在實際應(yīng)用中便攜性與隱蔽性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于現(xiàn)有技術(shù)中傳聲器陣列存在的不足，本發(fā)明提供了一種傳聲器陣列系統(tǒng)。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種傳聲器陣列系統(tǒng)，該傳聲器陣 列系統(tǒng)包括傳聲器陣列和親合電路；傳聲器陣列包括至少兩個傳聲器，至少兩個傳聲器按 照預(yù)設(shè)間距布設(shè)；傳聲器陣列利用至少兩個傳聲器獲得探測目標的聲信號之間的相位差； 耦合電路與傳聲器陣列連接，并將至少兩個傳聲器獲得探測目標的聲信號之間的相位差轉(zhuǎn) 換成幅值差，以及根據(jù)幅值差判斷探測目標的聲源方位。
[0006] 優(yōu)選地，傳聲器陣列的孔徑小于所述探測目標聲信號中心頻率波長的1/2。
[0007] 優(yōu)選地，耦合電路包括第一電感、第二電感、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一 電容、第二電容、第三電容、第一信號源、第二信號源、第一變壓器和第二變壓器；其中，
[0008] 第一電感的一端、第二電感的一端和第三電阻的一端連接于a點；第三電阻的另 一端連接第三電容的一端；第三電容的另一端、第一信號源的負極性端子和第二信號源的 負極性端子連接于b點，且b點接地處理；第一電感的另一端連接第一電阻的一端，第一電 阻的另一端連接第一變壓器輸入的同名端；第一變壓器輸入的非同名端連接第一電容的一 端；第一電容的另一端連接第一信號源的正極性端子；第二電感的另一端連接第二電阻的 一端，第二電阻的另一端連接第二變壓器輸入的同名端；第二變壓器輸入的非同名端連接 第二電容的一端；第二電容的另一端連接第二信號源的正極性端子。
[0009] 優(yōu)選地，親合方程式為：
[0011] 其中，R和Re為耦合電路中電阻的阻值，L為耦合電路中電感的系數(shù)，
C為耦合電路中電容的系數(shù)，ω =231 f，f為探測目標聲信 號的頻率（所述工作頻率），IG (ω) I，是一個放大因子，用來衡量耦合電路對相位差的放大 效果。
[0012] 優(yōu)選地，傳聲器陣列系統(tǒng)通過改變所述耦合電路的參數(shù)調(diào)節(jié)角度范圍。
[0013] 優(yōu)選地，耦合電路通過模擬信號實現(xiàn)。
[0014] 本發(fā)明將傳聲器陣列與親合電路相結(jié)合，解決了現(xiàn)有技術(shù)中傳聲器尺寸較大，以 及便攜性與隱蔽性較差的問題，同時提高了微小孔徑條件下的測向精度。
【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些 附圖獲得其他的附圖。
[0016] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種傳聲器陣列系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為圖1所示傳聲器陣列系統(tǒng)的耦合電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3為雙傳聲器陣列系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部。基于本發(fā)明中的 實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發(fā)明保護的范疇。
[0020] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種傳聲器陣列系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，傳 聲器陣列系統(tǒng)包括傳聲器陣列和耦合電路；傳聲器陣列包括至少兩個傳聲器，至少兩個傳 聲器按照預(yù)設(shè)間距布設(shè)；傳聲器陣列利用至少兩個傳聲器獲得探測目標的聲信號之間的相 位差；耦合電路與傳聲器陣列連接，并將至少兩個傳聲器獲得探測目標的聲信號之間的相 位差轉(zhuǎn)換成幅值差，以及根據(jù)幅值差判斷所述探測目標的聲源方位。
[0021] 具體設(shè)計耦合電路的方法為：耦合電路根據(jù)至少兩個傳聲器的間距、工作頻率與 頻寬、信號的輸入與輸出端阻抗參數(shù)中的一種或多種參數(shù)，運用耦合方程式，計算出耦合電 路中所需的各個元器件參數(shù)，設(shè)計并制備耦合電路。
[0022] 傳聲器陣列與耦合電路連接形成了傳聲器陣列系統(tǒng)，打破了傳統(tǒng)的測量聲源的方 法，而是采用測量傳聲器陣列中各傳聲器之間幅值差來測量聲源方向；通過調(diào)節(jié)耦合電路 的參數(shù)，該參數(shù)包括傳聲器中各傳聲器之間的間距、工作頻率與頻寬、信號的輸入和輸出端 阻抗參數(shù)，可以獲得高角度分辨率的同時，也得到負90度到90度的測量范圍。最主要的是 傳聲器陣列的孔徑小于探測目標聲信號中心頻率的半波長，簡化了結(jié)構(gòu)，便于攜帶。
[0023] 圖2為圖1所示傳聲器陣列系統(tǒng)的耦合電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，耦合電路 包括第一電感LU第二電感L2、第一電阻RU第二電阻R2、第三電阻Rc、第一電容CU第二 電容C2、第三電容Cc、第一信號源U_l、第二信號源U_2、第一變壓器Tl和第二變壓器T2。 其中，第一變壓器Tl和第二變壓器T2為理想變壓器，阻值忽略不計。耦合方程是由第一電 感LU第二電感L2、第一電阻RU第二電阻R2、第三電阻Rc、第一電容CU第二電容C2和第 三電容Cc確定，耦合方程式為：
[0025] 其中，耦合電路為對稱電路，Rl = R2 = R，LI = L2 = L，Cl = C2 = C，
f為探測目標聲信號的頻率，iG(co) I是一個放 大因子，用來衡量耦合電路對相位差的放大效果，Ig(Co)I越大，那么相同的相位差所帶來 的幅值差就越大。但是|g(c〇) I并不是越大越好；當|g(c〇) I太大時，影響測量角度范圍， 不能實現(xiàn)負90度（-90° )到90度（90° )的測量范圍；|G(c〇) I太小時，幅值差的變化也 就不明顯，因此測量效果也就不明顯；所以參數(shù)的選擇對于耦合電路很重要。