基于传声器阵列的产品噪声源定位技术的应用

基于传声器阵列的产品噪声源定位技术有两个主要方法:STSF和Beamforming,但两者的实现方法各不相同。通过对STSF和Beamforming声源定位技术的推导,给出了两种测量技术适用的频率范围和空间范围,从理论上对其应用范围的差异进行了说明,并提出了在实际测量中如何选择合适的声源定位方法。结合两种测量技术的特点,还提出了声源定位技术下一阶段的研究课题。     

一种新型半空域声源定位阵列

空域中声源定位主要利用传声器阵列TDOA技术实现,为了避免阵列自身精度对测量的影响和复杂的计算,提出一种结构简洁、计算便捷的平面十字形传声器阵列模型,并对声源定位的TDOA技术和这一模型在三维空间中的应用进行了分析,给出了定位算法和误差公式,通过实验论证了该阵列模型在构造、计算等方面的优势.所构造的系统虽然在精度等方面有待进一步提高,但其对无源定位的研究方法和所构造阵列较强的实用价值在各类传声器阵列技术领域中有着广泛的应用前景.     

基于传声器阵列的输电线噪声源定位*

结合噪声源定位方法和阵列信号处理技术,设计了一种能提取输电线噪声的传声器阵列,利用该阵列采集了复杂声场条件下的输电线噪声数据,并分析了噪声源的频谱特性和空间分布特征,验证了宽带频域近场聚焦波束形成方法对输电线噪声源定位的有效性.通过实验观测发现,西安上苑330 kV高压输电线噪声源主要为高频随机噪声,其频率集中在2～ 10 kHz范围内,信号能量分布较均匀;在频段为2～8 kHz范围内的噪声信号,增大信号处理的带宽可以提高声源定位的精度,但如果信号处理的带宽超过了输电线的主频范围,定位性能会变差.     

一种平面传声器阵列在声源定位中的研究

空域中声源定位主要利用传声器阵列到达时间差(TDOA)技术实现,为避免阵列自身精度对测量的影响和复杂的计算,提出一种便捷的平面十字形传声器阵列模型,分析声源定位TDOA技术和模型在三维空间中的应用,给出了定位算法和误差公式,论证了模型在构造、计算方面的优势。系统虽在精度等方面有待进一步提高,但对无源定位的方法和阵列构造有较强的实用价值,在各类阵列技术领域中有广泛的应用前景。     

基于FPGA的传声器阵列成像系统设计

声源可视化技术对传声器数量和采集系统的性能具有一定的要求,传统驻极体传声器阵列采集系统存在功耗高、体积大、采集系统可移植性差和拓展性差等问题.本文设计了36阵元数字MEMS传声器阵列成像系统,有效克服了以上问题.采集模块选用FPGA为硬件平台,完成数据采集和信号处理模块设计,分析了I2 S音频传输协议的实现、数据传输机制的建立和上位机数据的交互方式.并在普通室内环境中对此系统进行实验验证,系统的声源成像效果良好、成像分辨率高,在实际的噪声源定位与噪声设备监测中有广泛的应用前景.     

基于传声器阵列的声源定位

采用基于时延估计(Time Delay Estimation,TDE)的声源定位技术,估计出目标声源到达不同麦克风阵元间的时间差,并结合平面五元十字阵的几何定位模型算法确定了声源位置。针对目前基于传声器阵列声源定位系统定位精度有待进一步提高的问题,提出一种新的定位算法,利用组合传声器阵列阵元相互之间几何位置关系,即通过多个传声器,多方向估计,多个阵列之间综合考虑,确定具有较高精度的声源位置。     

基于传声器阵列的空间定位系统的研究

运用LabView和Matlab软件实现了基于传声器阵列的声源定位实验,该实验以基于声音到达时间差的定位技术为理论基础。在此基础上,声源的位置在沿着x和y方向上移动,这时四元阵和五元阵的阵列模型都能准确地定位出声源的空间位置,但五元阵的稳定性更强。声源定位技术为实现声源的可视化奠定了基础,同时在军事等领域也有非常重要的应用价值。     

传声器阵列的声源定位研究

对传声器阵列进行了总体概述,研究了基于传声器阵列的声源定位所面临的问题,分析和比较了几类主要的声源定位方法。给出了一种基于时间到达差的声源定位在处于混响环境下时延估计的有效算法并通过实验验证了该算法。     

基于传声器阵列的声源定位系统设计

传声器声源定位是利用传声器阵列拾取声音信号,并用数字信号处理技术对其进行分析和处理的声源定位技术。设计了一种基于MUSIC算法的声源定位系统,该系统以数字信号处理器(DSP)为控制核心,通过TMS320C6747高速数字信号处理器,提高了系统处理速度,简化了设计,能更好的满足声源定位的要求。经测试,该系统具有实时、高速、精度高及可靠性好的优点。     

基于传声器阵列的声源定位

概括了利用传声器阵列进行语音声源定位几种方法,同时分析了几种声达时间延迟的相关算法,并给出了几种搜索算法,给出了基于互功率谱相位加权延迟估计的声源定位实验结果。     

麦克风阵列声源定位系统的研究

随着多媒体技术的进一步发展,语音接收和声音信号处理得到了日益广泛的关注和应用,而声源的定位和声源增强是实现语音增强,语音识别的前提和基础.基于麦克风阵列的声源定位技术由于其广泛的应用前景得到了众多学者的关注.单个麦克风接收到的信息量较少,缺少声源定位所需要的信息,而麦克风阵列克服了上述的缺点,利用了各麦克风信号之间信号的相关性对数据进行相关分析和处理从而实现声源的定位.文中阐述了麦克风阵列声源定位的原理,推导计算目标方位角、俯仰角以及距离的计算公式;阐述了硬件系统的组成以及各个部分的作用并通过实验进行了系统的测试,通过对测试数据的分析得出麦克风阵列声源定位系统能够实现声源的快速定位.     

传声器阵列校准技术研究

气动噪声通常为宽频噪声,设计的阵列需要同时满足对高低频信号的测量需求,在确定了阵列测量频率范围的情况下,设计相应的阵列形式。在风洞气动噪声试验技术中,基于传声器阵列的噪声源定位技术是核心试验技术,噪声源定位的精准度主要取决于传声器阵列校准技术。传声器相位阵列安装之后,由于传声器频率响应和灵敏度不同,前置放大器、电缆的铺设、电源和信号调理器的频率响应以及传声器在阵列中的安装影响,会引起数据采集系统各测量通道间固有的相位差和幅值差。修正传声器的相位差和幅值差使得所有的传声器幅频响应一致,保证试验结果的准度。     

TDOA声源定位中阵列阵型对误差的影响

在麦克风阵列声源定位中,不同阵列阵型及声源频率高低均对定位结果产生影响,探讨上述不同变量对定位结果产生误差的定量分析。使用到达时间差测量(TDOA)算法,运用16个麦克风分别组成十字型、同心圆、方型、L型、Y型阵列,探讨不同形状的麦克风阵列在不同频率声源下所产生的定位误差,并在Matlab上进行仿真分析,尝试得到较为准确的声源定位结果,提出一种误差最小的用于麦克风阵列声源定位的同心圆阵列阵型。     

一种利用线性预测定位的声源跟踪方法

在声源跟踪中,声源定位的精度和更新速率决定了声源跟踪方法的精确度和实时性。常用的声源定位算法易受噪声和混响的干扰,定位精度较差。提出了一种声源跟踪方法,利用语音的线性预测残留误差求互相关对声源定位,减小了噪声和混响对定位的影响。仿真结果显示,该声源跟踪方法有较高的精度和稳定性。     

基于舰船辐射噪声的舰船目标定位技术

通过声传感器阵列可实现对声源的自适应检测定位及跟踪,这使得它在目标探测、故障诊断等诸多领域有着广泛的应用。在复杂环境中,常规的相关方法对于声源的定位往往难以得到准确的定位结果。针对常规时差测向定位抗干扰性能差和易受噪声影响,特别是噪声存在显著的尖峰时更不能得到满意结果的问题,本文提出基于盲分离的定位算法改进其性能。通过仿真实验,可以看到本文提出的定位方法能够取得更稳定、准确的结果。     

利用相位时频掩蔽的麦克风阵列噪声消除方法

本文提出了一种在干扰声源和背景噪声存在条件下麦克风阵列噪声消除的方法。麦克风阵列通过波束形成增强由导向矢量所指定方向的目标声源来抑制背景噪声。然而,现有的波束形成算法在干扰声源存在的情况下,无法进行准确的导向矢量估计。为此,本文提出一种基于音频信号互相关功率谱相位的麦克风阵列噪声消除方法。首先通过音频信号的相位时频掩码估计导向矢量,并对其进行波束形成,从而有效抑制干扰声源和背景噪声;然后利用语音存在概率,采用最大似然的方法估计波束形成后信号中残留的干扰噪声功率谱密度,对其进行后处理,进一步抑制残留干扰和噪声。实验结果表明在干扰声源和背景噪声存在的条件下,所提方法有效地实现了麦克风阵列噪声消除,且各种性能指标优于基线方法。      

声阵列技术在雷达传动系统异响故障诊断中的应用

声阵列技术通过特定方式排布的声传感器阵列接收声场信号,采用波束形成原理对声场信号进行特殊处理,获取噪声源的幅值、相位、方位等信息,得到声场的空间分布,实现混响环境多个声源的检测与识别。针对某轮轨式大型相控阵雷达天线座滚轮的异响噪声故障,基于声阵列噪声源识别技术,利用平面螺旋声像检测系统对滚轮噪声的辐射声场进行测量,获得了滚轮噪声的频率特性和声场能量分布特征,并通过声场图像和光学视频图像的透明重叠,以云图方式准确直观地呈现了滚轮噪声源的频率、分布位置。研究结果表明:声阵列技术能够快速准确地进行噪声源的诊断和空间定位,为雷达传动系统异响噪声故障的诊断分析提供了有效的工程经验。     

声传感基阵与数据融合的声源定位系统研究

针对实际应用环境中存在的噪声和反射对声源定位精度的影响,探讨一种基于五元平面阵声传感声源定位的三基阵系统的实现方法,利用声信号到达不同位置各传声器的时延差及各基阵几何位置参数关系进行定位.采用几何数学方法分析声源定位的基础,利用FPGA完成声信号的高速采集和预处理.实验证明,在具有一定环境噪声和反射条件下,系统能对声源的距离、方位进行有效定位,实验数据稳定可靠.     

一种新颖的声源被动定位技术研究

通过声传感器阵列可实现对声源的自适应检测定位及跟踪,这使得它在声学目标探测、目标跟踪等诸多领域有着广泛的应用。五元十字阵是一种有效的声源定位结构,但在复杂环境中,常规的相关方法对于声源的被动定位往往难以得到准确的定位结果。由此提出采用互信息的时差定位方法改进其性能,并对这种新的被动定位算法进行了完整的分析。实验结果表明：文章提出的被动定位方法能够取得比常规定位方法更稳定、准确的结果,而且实现简单,实时性好,能充分满足实际工程应用的要求。     

一种多基阵炸点声源定位系统设计

为提高火炮武器的命中精度和攻击效果,提出了一种基于无源声探测的目标定位技术。系统通过传声器阵列采集目标声源发出的声信号,采用多个基阵定向结果对目标进行交汇定位,搭建了基于FPGA+DSP架构的基阵节点,对节点的软硬件进行了详细设计,并利用时延估计和定位算法解算出目标声源的三维坐标,实现对炮弹炸点的精确定位。最后模拟现场环境,设计完成了多次测试实验,验证了方位角估计理论的正确性及试验系统的可行性。实验数据表明,该方法具有较高的估计精度,可获得炸点的具体位置信息,具有一定的实用价值和应用前景。