CN108924726A - 线阵音响声场检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线阵音响声场检测系统和方法。线阵音响声场检测系统，包括：无人热气球、无人热气球控制装置、音频检测装置、定位装置和数据处理装置。无人热气球分别与音频检测装置和定位装置机械连接；音频检测装置与无人热气球的气囊的距离大于第一预设距离。线阵音响的传声方向向上。无人热气球控制装置用于控制无人热气球带动音频检测装置和定位装置飞行，以使音频检测装置在线阵音响的声场检测空间内的检测声音。音频检测装置发送音频检测数据至数据处理装置。定位装置检测定位信息并发送至数据处理装置。数据处理装置对音频检测数据和定位信息进行数据处理，得到线阵音响的声场分布数据。排除了各方声波反射干扰，得到更准确的声场空间分布数据。

Description

线阵音响声场检测系统和方法

技术领域

本发明涉及声学测量与电子通信领域，特别是涉及一种线阵音响声场检测系统和方法。

背景技术

在线阵音响研发和出厂检测时，生产厂商需要对线阵音响的发声的声场进行检测，保证产品的质量。传统的声场检测方式为二维逐点测量，在线阵音响前的地面上设置检测点，通过检测人员携带检测设备检测各检测点的声音大小，得到线阵音响的声场分布数据。

在实现过程中，发明人发现传统的声场检测技术中至少存在如下问题：声波射在地面和墙体上后会进行反射，传统的线阵音响声场检测方式，会受到声波反射的干扰，不能准确的反映线阵音响的声场分布情况。

发明内容

基于此，有必要针对声波反射造成的声场检测结果不准确的问题，提供一种线阵音响声场检测系统和方法。

一方面，本发明实施例提供一种线阵音响声场检测系统，包括：无人热气球、无人热气球控制装置、音频检测装置、定位装置和数据处理装置；

无人热气球分别与音频检测装置和定位装置机械连接；音频检测装置与无人热气球的气囊的距离大于第一预设距离；线阵音响的传声方向向上；

无人热气球控制装置用于控制无人热气球带动音频检测装置和定位装置飞行，以使音频检测装置在线阵音响的声场检测空间内的检测声音；

音频检测装置，用于检测声场检测空间中的声音，发送音频检测数据至数据处理装置；定位装置，用于检测定位信息并发送至数据处理装置；数据处理装置，用于对音频检测数据和定位信息进行数据处理，得到线阵音响的声场分布数据。

在其中一个实施例中，数据处理装置与无人热气球机械连接；数据处理装置分别与音频检测装置和定位装置电连接。

在其中一个实施例中，音频检测装置包括：传声器和音频转换模块；

传声器与音频转换模块电连接，用于采集音频检测信号，并将音频检测信号传输至音频转换模块；

音频转换模块与数据处理装置电连接，用于将音频检测信号转换为音频检测数据，传输音频检测数据处理装置。

在其中一个实施例中，还包括RTK定位基准模块；定位装置为RTK定位流动模块。

在其中一个实施例中，无人热气球控制装置包括热气球牵引绳，热气球牵引绳的一端与无人热气球机械连接。

在其中一个实施例中，无人热气球控制装置包括机载控制装置和地面遥控装置；

机载控制装置设置在无人热气球上，用于接收地面遥控装置发送的移动控制信号，根据移动控制信号控制无人热气球移动。

在其中一个实施例中，第一预设距离的取值范围在5m至15m之间。

在其中一个实施例中，定位模块与传声器的间隔距离在预设间隔范围内。

另一方面，本发明实施例还提供一种线阵音响声场检测方法，包括步骤：

设置线阵音响的传声方向为向上；

通过无人热气球控制装置，控制无人热气球带动定位装置和音频检测装置飞行，以使音频检测装置在线阵音响的声场检测空间内的检测声音；音频检测装置发送音频检测数据至数据处理装置，定位装置发送定位信息至数据处理装置；

通过数据处理装置对定位信息和音频检测数据进行处理，得到声场分布数据。

在其中一个实施例中，通过无人热气球控制装置，控制无人热气球带动定位装置和音频检测装置飞行之前，包括步骤：

通过线阵音响按预设功率播放试验音频。

上述线阵音响声场检测系统和方法，设置线阵音响的传声方向向上。而且设置无人热气球的气囊与音频检测装置的距离大于第一预设距离。通过无人热气球带动音频检测装置和定位装置飞行，采集声场检测空间内的各处的音频检测信号，经过数据处理装置处理得到声场分布数据。排除了各方声波反射干扰，得到更准确的声场空间分布数据。

附图说明

图1为一实施例中线阵音响声场检测系统的结构示意图；

图2为另一实施例中线阵音响声场检测系统的结构示意图；

图3为一实施例中线阵音响声场检测系统的电连接模块结构示意图；

图4为另一实施例中线阵音响声场检测系统的电连接模块结构示意图；

图5为另一实施例中线阵音响声场检测系统的结构示意图；

图6为一实施例中线阵音响声场检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明实施例提供一种线阵音响声场检测系统，包括：无人热气球110、无人热气球控制装置120(图中未示出)、音频检测装置130、定位装置140和数据处理装置150。

无人热气球110分别与音频检测装置130和定位装置140机械连接；音频检测装置130与无人热气球110的气囊的距离大于第一预设距离。线阵音响60的传声方向向上。

无人热气球控制装置120用于控制无人热气球110带动音频检测装置130和定位装置140飞行，以使音频检测装置130在线阵音响60的声场检测空间内的检测声音。

音频检测装置130，用于检测声场检测空间中的声音，发送音频检测数据至数据处理装置150；定位装置140，用于检测定位信息并发送至数据处理装置150；数据处理装置150，用于对音频检测数据和定位信息进行数据处理，得到线阵音响60的声场分布数据。

其中，无人热气球110包括气囊和设置在气囊下与气囊相连的吊舱，气囊口内设置有燃烧器，吊舱中设有燃料箱和燃料供给装置。线阵音响60的声场检测空间为一个预设的三维空间。在声场检测之前，根据被测音箱设备的传声方向，建立三维检测坐标系，根据线阵音响60的坐标，设定一个三维空间作为线阵音响60的声场检测空间。定位信息指示定位装置140在三维检测坐标系中的定位坐标。线阵音响60的传声方向即线阵音响60发出声音的扬声器的声音发出方向。

具体的，音频检测装置130和定位装置140通过连接机构与无人热气球110的吊舱底部连接。在一个实施例中，连接机构可以是绳索，绳索一端固定在吊舱上，绳索上固定了音频检测装置130和定位装置140。为减小无人热气球110的气囊对音频检测的影响，音频检测装置130与无人热气球110的气囊相距距离大于第一预设距离。当进行声场检测时，将线阵音响60的传声方向向上设置，检测人员通过无人热气球控制装置120，控制无人热气球110通过连接机构带动音频检测装置130和定位装置140飞行。使音频检测装置130在线阵音响60的声场检测空间内飞行，检测声场检测空间内不同位置的声音。在音频检测装置130实时检测声音时，定位装置140进行同步定位。音频检测装置130检测声音，发送音频检测数据至数据处理装置150；定位装置140检测并发送定位信息至数据处理装置150；数据处理装置150实时接收音频检测数据和定位信息，进行数据处理，得到声场检测空间内不同定位坐标与该定位坐标处音频声压级的对应关系，也就是线阵音响60的声场分布数据。

本实施例提供的线阵音响声场检测系统，应用时将线阵音响60的传声方向设置为向上，通过检测人员控制无人热气球控制装置120，控制无人热气球110带动音频减小装置和定位装置140飞行，检测声场检测空间内不同位置的音频检测数据和定位信息，数据处理装置150根据音频检测数据和定位信息，进行数据处理，得到声场分布数据。本实施例为避免声波反射对声场检测的影响，设置线阵音响60的传声方向向上，且为了防止热气球气囊对声波的反射干扰声场检测，规定气囊与音频检测装置130的距离大于第一预设距离。排除了各方声波反射干扰，得到更准确的声场分布数据。而且，无人热气球110产生的噪音比其他飞行设备小很多，使音频检测装置130检测得到的音频检测数据更纯净，去除噪声干扰。

第一预设距离根据无人热气球110的气囊大小来选取。在一个实施例中，第一预设距离的取值范围在5m至15m之间。优选的，第一预设距离设置为10m。

在一个实施例中，如图2和3所示，数据处理装置150与无人热气球110机械连接；数据处理装置150分别与音频检测装置130和定位装置140电连接。

具体的，无人热气球110飞行时，带动数据处理装置150、音频检测装置130和定位装置140一起飞行。数据处理装置150与音频检测装置130和定位装置140电连接，例如，通过导线连接。这样数据处理装置150对音频检测数据和定位信息的接收更稳定、延时更短。

优选的，线阵音响声场检测系统还包括电路盒体。数据处理装置150、音频检测装置130和定位装置140均设置在电路盒体中。电路盒体与无人热气球110的吊舱通过连接装置相连。

在一个实施例中，如图4所示，音频检测装置130包括：传声器131和音频转换模块132。

传声器131与音频转换模块132电连接，用于采集音频检测信号，并将音频检测信号传输至音频转换模块132；

音频转换模块132与数据处理装置150电连接，用于将音频检测信号转换为音频检测数据，将音频检测数据传输至数据处理装置150。

具体的，传声器131采集检测环境中的音频检测信号，音频检测信号指示传声器131所在位置的声音大小，可以为模拟电信号。音频转换模块132接收音频检测信号，对音频检测信号进行模数转换、音频编码等处理，将音频检测信号转化为音频检测数据，并将音频检测数据传输至数据处理装置150。音频检测数据以电信号的形式传输，一般为数字电信号形式，也可以是模拟电信号。优选的，传声器131为测量传声器。测量传声器是一类专用于声学研究的测量仪器，音频采集精度较普通的麦克风更高。

在一个实施例中，如图4所示，定位技术使用RTK(Real-time kinematic，实时动态定位)定位技术。上述的线阵音响声场检测系统还包括RTK定位基准模块160；定位装置140为RTK定位流动模块141。

具体的，RTK定位是基于GPS的差分定位技术。RTK定位基准模块设置在底面上的固定位置，RTK定位流动模块与无人热气球110的吊舱连接。定位时，RTK定位基准模块将接收到的GPS卫星信号通过无线通信链路发送至RTK定位流动模块。RTK定位流动模块接收RTK定位基准模块发来的信号和GPS卫星信号，根据这两种信号进行差分解算，求得RTK定位基准模块和RTK定位流动模块间的坐标增量，从而给出RTK定位流动模块的定位结果。RTK定位的实时性和精确度都可以满足声场检测的要求，可以在一秒钟内完成厘米级的三维定位。

在一个实施例中，无人热气球控制装置120包括热气球牵引绳，热气球牵引绳的一端与无人热气球110机械连接。

可选的，热气球牵引绳的一端与无人热气球110的吊舱连接，另一端由检测人员手持，检测人员可以根据检测需要，调整热气球牵引绳的长短和牵引方向，从而调节无人热气球110在空中的位置。

进一步的，如图5所示，为了更稳定的控制无人热气球110在空中的位置。热气球牵引绳的数量可以为多根，多根热气球牵引绳的一端分别与无人热气球110的吊舱连接，另一端分别由站在无人热气球110不同方位的多名检测人员手持，检测人员之间通过协作，调整各热气球牵引绳的长短和牵引方向，从而调节无人热气球110在空中的位置。

在另一个实施例中，多根热气球牵引绳的一端均与无人热气球110的吊舱连接，另一端分别绕设在一个卷扬机的滚筒上，检测人员通过控制各卷扬机收紧热气球牵引绳或放松热气球牵引绳，从而调节无人热气球110在空中的位置。

在一个实施例中，无人热气球控制装置120包括机载控制装置和地面遥控装置；

机载控制装置设置在无人热气球110上，用于接收地面遥控装置发送的移动控制信号，根据移动控制信号控制无人热气球110移动。

具体的，无人热气球110的动力系统包括上升装置和转向装置。机载控制装置设置在无人热气球110上，用于控制上升装置和转向装置。进行声场检测时，测试人员通过地面遥控装置，发送移动控制信号至机载控制装置；机载控制装置根据移动控制信号控制上升装置和转向装置，从而使无人热气球110按测试人员的控制在空中飞行。

在一个实施例中，上升装置包括设置在气囊内的燃烧器，设置在吊舱中的燃料箱、燃料供给装置、设置在燃料供给装置上的燃料供应调节阀和调节阀控制装置。移动控制信号包括高度控制信号和方向控制信号。调节阀控制装置接收高度控制信号，根据高度控制信号调节燃料控制调节阀的开度。

转向装置包括吊舱外侧设置的多个推进器、推进器供能装置和推进器控制装置。推进器控制装置接收方向控制信号，根据方向控制信号调节各个推进器的转速。

在一个实施例中，定位模块与传声器的间隔距离在预设间隔范围内。定位模块与传声器的间隔距离越小，定位模块检测的定位信息就与音频检测信号的采集位置越匹配。预设范围可以取3cm至15cm。在一个实施例中，定位模块与传声器的间隔距离为10cm。

在一个实施例中，在一个实施例中，为使无人热气球110的载重更轻，数据处理装置150可以为单片机、FPGA或ARM处理器。

另一方面，如图6所示，本发明实施例还提供一种线阵音响声场检测方法，包括步骤：

步骤S210，设置线阵音响60的传声方向为向上；

步骤S230，通过无人热气球控制装置，控制无人热气球带动定位装置和音频检测装置飞行，以使音频检测装置在线阵音响60的声场检测空间内的检测声音；音频检测装置发送音频检测数据至数据处理装置，定位装置发送定位信息至数据处理装置；

步骤S240，通过数据处理装置对定位信息和音频检测数据进行处理，得到声场分布数据。

其中，关于无人热气球110、声场检测空间、定位信息以及传声方向的说明可以参见上文中对于线阵音响声场检测系统的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，通过无人热气球控制装置，控制无人热气球带动定位装置和音频检测装置飞行之前，包括步骤：

步骤S220，通过线阵音响60按预设功率播放试验音频。

其中，预设功率为一个预设参量。由检测人员根据不同的检测需要和检测环境而选取。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种线阵音响声场检测系统，其特征在于，包括：无人热气球、无人热气球控制装置、音频检测装置、定位装置和数据处理装置；

所述无人热气球分别与所述音频检测装置和所述定位装置机械连接；所述音频检测装置与所述无人热气球的气囊的距离大于第一预设距离；线阵音响的传声方向向上；

所述无人热气球控制装置用于控制所述无人热气球带动所述音频检测装置和所述定位装置飞行，以使所述音频检测装置在所述线阵音响的声场检测空间内的检测声音；

所述音频检测装置，用于检测所述声场检测空间中的声音，发送音频检测数据至所述数据处理装置；所述定位装置，用于检测定位信息并发送至所述数据处理装置；所述数据处理装置，用于对所述音频检测数据和所述定位信息进行数据处理，得到所述线阵音响的声场分布数据。

2.根据权利要求1所述的线阵音响声场检测系统，其特征在于，所述数据处理装置与所述无人热气球机械连接；所述数据处理装置分别与所述音频检测装置和所述定位装置电连接。

3.根据权利要求2所述的线阵音响声场检测系统，其特征在于，音频检测装置包括：传声器和音频转换模块；

所述传声器与所述音频转换模块电连接，用于采集音频检测信号，并将所述音频检测信号传输至所述音频转换模块；

所述音频转换模块与所述数据处理装置电连接，用于将所述音频检测信号转换为音频检测数据，传输所述音频检测数据处理装置。

4.根据权利要求3所述的线阵音响声场检测系统，其特征在于，还包括RTK定位基准模块；所述定位装置为RTK定位流动模块。

5.根据权利要求4所述的线阵音响声场检测系统，其特征在于，所述无人热气球控制装置包括热气球牵引绳，所述热气球牵引绳的一端与所述无人热气球机械连接。

6.根据权利要求4所述的线阵音响声场检测系统，其特征在于，所述无人热气球控制装置包括机载控制装置和地面遥控装置；

所述机载控制装置设置在所述无人热气球上，用于接收所述地面遥控装置发送的移动控制信号，根据所述移动控制信号控制所述无人热气球移动。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的线阵音响声场检测系统，其特征在于，所述第一预设距离的取值范围在5m至15m之间。

8.根据权利要求7所述的线阵音响声场检测系统，其特征在于，所述定位模块与所述传声器的间隔距离在预设间隔范围内。

9.一种线阵音响声场检测方法，其特征在于，包括步骤：

设置所述线阵音响的传声方向为向上；

通过无人热气球控制装置，控制无人热气球带动定位装置和音频检测装置飞行，以使所述音频检测装置在所述线阵音响的声场检测空间内的检测声音；所述音频检测装置发送音频检测数据至数据处理装置，所述定位装置发送定位信息至数据处理装置；

通过所述数据处理装置对所述定位信息和所述音频检测数据进行处理，得到声场分布数据。

10.根据权利要求9所述的线阵音响声场检测方法，其特征在于，所述通过无人热气球控制装置，控制无人热气球带动定位装置和音频检测装置飞行的步骤之前，包括步骤：

通过所述线阵音响按预设功率播放试验音频。