CN109696659A - 一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统 - Google Patents
一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，涉及一种自动控制系统，该智能控制系统包括控制中心模块及分别与控制中心模块相连的VGA接口模块、与上位机接口模块、传感器信号输入模块、距离测量模块、数据采集及幅值相位计算模块、整个装置水平调整模块、测试台运动控制模块、隔声板运动控制模块、传声筒所在机箱后面板控制模块、信息输入输出显示模块；通过该控制系统，可以自动调整测试装置，自动进行测试装置的坐标定位，自动测试传声筒幅值灵敏度与相位，自动计算，本发明具有测试速度快，计算数据精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能控制系统，特别是一种用于自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置的智能控制系统。
背景技术
自由声场近场声全息技术是近年来声学研究的一个热点，通过近场声全息技术(NAH)，可以较精确地对声源进行识别和定位，运用这种技术可以实现近场声场重建与可视化，因此，NAH技术的研究对于抑制噪声污染具有非常重大的意义，NAH技术很重要的一个关键是如何测得全息面上的复声压分布，即精确得到全息面上复声压的幅值与相位，否则最后利用NAH技术进行声学反演得到的计算结果误差很大，甚至是错误的，而要精确测出全息面上复声压就要先精确测量出传声筒本身的幅值灵敏度与相位，否则测出的复声压数据特别是复声压数据的相位，可能误差会很大，这样的数据是不能利用NAH技术来进行声学反演的，现有的装置一般只能简易测量出单个传声筒的幅值灵敏度，几乎不能测出相位，而且调试安装都非常麻烦，当对NAH技术中全息面上的大量传声筒进行幅值灵敏度与相位进行测量时工作量非常大，需要大量的人力与物力，因此有需要一种小型、轻量化的、新型的自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测试新装置，并且发明一种新的智能控制系统，使该装置能在相应的智能控制系统的控制下，能自动测试，自动得到批量传声筒本身的幅值灵敏度与相位值，以减少大量的人力与物力，减轻人们的劳动强度，同时特别能适合大型自由复杂稳定声场批量传声器幅值灵敏度与相位现场测量作业。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种高精度、高可靠的自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，这种智能控制系统能智能控制测试装置，自动进行测试通道校正，自动调试，自动实时测试数据，自动实时计算测试结果，从而可以减少大量的人力与物力，减轻人们的劳动强度，同时特别能适合大型自由复杂稳定声场中批量传声器本身幅值灵敏度与相位测量的现场作业，同时也为将来利用NAH技术来抑制噪声提供技术上的支持。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，该智能控制系统所控制的自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置装置包括整个装置水平调整机构I、测量装置机箱II、测量运动控制机构III；该智能控制系统包括控制中心模块及分别与控制中心模块相连的VGA接口模块、与上位机接口模块、传感器信号输入模块、距离测量模块、数据采集及幅值相位计算模块、整个装置水平调整模块、测试台运动控制模块、隔声板运动控制模块、传声筒所在机箱后面板控制模块、信息输入输出显示模块；所述的控制中心模块包括数字信号处理芯片DSP28335，以及分别与DSP28335相连的晶振电路、电源电路、看门狗电路；所述的VGA接口模块包括与DSP28335相连的VGA接口电路；所述的传感器信号输入模块包括与控制中心模块相连的水平位置传感器K1、水平位置K2、位置传感器P1、位置传感器P2接收电路；所述的距离测量模块包括与控制中心模块相连的测距激光发射电路，测距激光接收电路；所述的与上机接口模块包括USB与串口电路；所述的整个装置水平调整模块包括第一丝杆电机N1驱动电路、第二丝杆电机N2驱动电路、第三丝杆电机N3驱动电路，与第一丝杆电机N1驱动电路相连的第一丝杆电机N1，第一丝杆电机N1通过其丝杆与机箱下面板上的螺孔相连，还包括与第二丝杆电机N2驱动电路相连的第二丝杆电机N2，第二丝杆电机N2通过其丝杆与机箱下面板上的螺孔相连，另外还包括与第三丝杆电机N3驱动电路相连的第三丝杆电机N3，第三丝杆电机N3通过其丝杆与机箱下面板上的螺孔相连。
本发明进一步的技术方案所述的测量运动控制模块包括与控制中心模块相连的第三步进电机D3驱动电路、第四步进电机D4驱动电路、第五步进电机D5驱动电路、第六步进电机D6驱动电路、第七步进电机D7驱动电路，第四丝杆电机N4驱动电路，第三步进电机D3驱动电路还与第三步进电机D3相连，第三步进电机D3通过齿轮副I与丝杆I相连，第四步进电机D4驱动电路还与第四步进电机D4相连，第四步进电机D4通过齿轮副II与丝杆II相连，第五步进电机D5驱动电路还与第五步进电机D5相连，第五步进电机D5通过齿轮副III与短连接件I相连，第六步进电机D6驱动电路还与第六步进电机D6相连，第六步进电机D6通过齿轮副IV与短连接件II相连，第七步进电机D7驱动电路还与第七步进电机D7相连，第七步进电机D7通过齿轮副V与支撑杆相连，第四丝杆电机N4驱动电路还与第四丝杆电机N4相连，第四丝杆电机N4通过其丝杆与传声器固定头相连；所述的隔声板运动控制模块包括与控制中心模块相连的第一步进电机D1驱动电路，第一步进电机D1驱动电路还与第一步进电机D1相连，第一步进电机D1通过齿轮I与隔声板侧面的齿条II相啮合；传声筒所在机箱后面板控制模块包括与控制中心模块相连的第二步进电机D2驱动电路，第二步进电机D2驱动电路还与第二步进电机D2相连，第二步进电机D2通过齿轮II与机箱后面板侧面的齿条I相啮合。
本发明更进一步的技术方案所述的数据采集及幅值相位计算模块包括数据采集及幅值相位计算模块主控制单元、高速多支路电子选择开关I、信号驱动通道I、信号驱动通道II、高速多支路电子选择开关II、互易声学换能器单元I、互易声学换能器单元II、标定传声筒、高速多支路电子选择开关III、数据测试通道、待测传声筒阵列，高速多支路电子选择开关I与数据采集及幅值相位计算模块主控制单元的内部DDS单元相连，高速多支路电子选择开关I输出分别与信号驱动通道I、信号驱动通道II相连，信号驱动通道I、信号驱动通道II的输出与高速多支路电子选择开关II相连，高速多支路电子选择开关II的输出分别互易声学换能器单元I、互易声学换能器单元II、高速多支路电子选择开关I、数据测试通道相连，标定传声筒、互易声学换能单元II、待测传声筒阵列的输出与高速多支路电子选择开关III输入相连，高速多支路电子选择开关III的输出与数据测试通道的输入相连，数据测试通道的输出与数据采集及幅值相位计算模块主控制单元相连。
本发明更进一步的技术方案所述数据采集及幅值相位计算模块主控制单元基于FPGA组成，包括位于FPGA芯片内部的分单元以及位于FPGA的外部分单元，内部分单元包括数据接收存储分单元、内部DDS分单元、时钟信号管理分单元、FFT计算及频谱能量重心法校正分单元、、内部控制分单元、同步脉冲分送分单元，内部的各个分单元通过内部总线相连，外部分单元包括与FPGA相连的系统复位分单元、外部扩展存储单元、FPGA外部振荡电路单元、看门狗单元、FPGA配置分单元、电源分单元；所述的信号驱动通道I包括低通虑波单元1以及与低通虑波单元1相连的功率放大单元1，信号驱动通道II包括低通虑波单元2以及低通虑波单元2相连的功率放大单元2；所述的互易声学换能I单元包括互易声学换能I，所述的互易声学换能II单元包括互易声学换能器II。
本发明更进一步的技术方案所述的数据测试通道包括信号放大单元、带通虑波单元、信号移位偏置单元、电压限幅单元、高速A/D变换单元，信号放大单元的输出与带通虑波单元输入相连，带通虑波单元的输出与信号移位偏置单元的输入相连，信号移位偏置单元的输出与电压限幅单元输入相连，电压限幅单元的输出与高速A/D变换单元输入相连，高速A/D变换单元的输出与数据采集及幅值相位计算模块主控制单元相连；所述的信息输入显示模块包括信息输入显示模块主控制单元、信息输入显示模块信息显示单元，其中信息输入显示模块主控制单元基于FPGA芯片组成，位于FPGA内部的分单元包括内部控制分单元、LCD输出控制分单元、同步时钟分配分单元、时钟分单元，内部的分单元通过内部总线相连，外部的分单元包括与FPGA芯片相连的电源电路分单元、复位分单元、FPGA配置分单元、外部晶振分单元、键盘输入电路，信息输入显示模块信息显示单元包括以下分单元，包括与信息输入显示模块主控制单元相连的LCD驱动单元、与LCD驱动单元相连的LCD。
本发明更进一步的技术方案：按照下面的方法对装置进行控制与计算：首先系统上电，首先进行控制中心模块70初始化，然后判初始化是否成功，如不成功，则判断是否超时，如不超时，则继续判断初始化是否成功，如超时则显示系统错误，如果初始化成功，则控制中心模块70向各分模块发出初始化命令并发出应答确认信号，然后判断是否收到全部应答信号，如没有全部收到，则判断初始化是否超时，如超时，则显示系统错误，如不超时，则继续判断是否收到全部应答信号，如收到，则进行进入系统就绪，则进入整个装置水平定位分流程，该流程结束以后，可以进行传声筒幅值灵敏度和相位测试，给出“请输入需要待测传声筒的个数“N1”以及校正频率个数“N2”及预置需要校正频率数据W[x]，其中x为1到N2，支撑座I预定高度参数h1，并且传声筒供应板第一个传声筒为标定传声筒7509，然后进入标定数据测试通道多频率幅值与相位及标定传声筒多频率幅值灵敏度与相位测试分流程，该流程结束以后进入普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流程，该流程结束以后再判断测试任务是否结束，如结束了则整个流程结束，如没有结束则返回普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流程。所述的整个装置水平定位分流程如图6所示首先驱动第一丝杆电机N1正反旋转，使支撑座I的高度等于给定的设定值h1，然后检测水平位置传感器K2的输入值，如果K2的输入值小于0则第三丝杆电机N3正转，使技撑座III抬高，如果K2的值大于0则第三丝杆电机N3反转，使支撑座III降低，如果K2的输入值等于0，则检测水平位置传感器K1的输入值，如果K1的输入值小于0，则驱动第二丝杆电机正向转动，使支撑座II抬高，如果K1的输入值大于0，则驱动第二丝杆电机N2反向转动，使支撑座II降低，如果K1的输入值＝0，则结束。
本发明更进一步的技术方案所述的标定数据测试通道多频率幅值与相位及标定传声筒多频率幅值灵敏度与相位测试分流程包括以下步骤：首先传入参数N2，N3，w[x]，其中x的范围为1到N2，然后给循环变量分别赋值L1＝1，L2＝1，然后给w，L2变量赋值w＝w[L2]，L2＝L2+1，该步结束后进入标定数据测试通道单一频率幅值与相位测试分流程，该流程结束进入标定传声筒的单一频率幅值灵敏度与相位测试分流程，该流程结束保存以上两个流程的输出结果，即：
B1[L1][L2]＝Aj β1[L1][L2]＝θj，B2[L1][L2]＝A04，β2[L1][L2]＝θ04 B3[L1][L2]＝An1，β3[L1][L2]＝θn1，然后判断L2是否大于N2，如不大于则返回给w，L2变量赋值w＝w[L2]，L2＝L2+1，如大于则L1＝L1+1然后就判断L1是否大于等于1，如果不大于等于1就返回给w，L2变量赋值w＝w[L2]，L2＝L2+1，如果大于等于1就任务结束。
本发明更进一步的技术方案所述普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流程步骤为：传入参数：N1，N2，N3，w[x]，B1[L1][L2]，β1[L1][L2]，B2[L1][L2]，β2[L1][L2]，其中x的范围为1到N2，L1为1到1，L2为1到N2，然后致循环变量m1＝1，m2＝1，然后对变量w进行赋值即w＝w[m2]，然后进入测试信号加载步骤即：声学传声筒取送运动控制机构34取出第m1路待测传声筒，在横向运动控制机构控制18帮助下，使该传声筒中心与互易声学换能I 17的中心相对，同时主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I 7502加到信号驱动通道I 7503，再经过高速多支路电子选择开关II 7505，加到互易声学换能I 17上，推动互易声学换能器I 17发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能I 17相距为r的第m1路传声筒接收，该信号经过高速多支路电子选择开关III 7508加到数据测试通道7511，信号变为：
即得：同步采样N3个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值及相位然后对传声器的幅值与相位变量C[m1][m2]，δ[m1][m2]进行求解与赋值，即：然后判断m2是否大于N2，如不大于，则返回对变量w进行赋值即w＝w[m2]，如大于则m1＝m1+1，然后再判断m1是否大于N1，如不大于，则返回对变量w进行赋值即w＝w[m2]，如大于则输出待测传声筒的幅值灵敏度与相位参数，即输出C[m1][m2]，δ[m1][m2]，C[m1][m2]为第m1路传声器在频率为w[m2]频率的幅值，δ[m1][m2]为第m1路传声器在频率为w[m2]频率的相位延迟角其中m1为1到N1，m2为1到N2。
由于采用上述结构，本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统具有以下有益效果：
(1)减轻人们的劳动强度。
本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，装置在该智能控制系统的控制下，能自动调试，自动测试，自动计算结果，可以减少大量的人力与物力，减轻人们的劳动强度，同时特别能适合于大型复杂自由稳定声场的现场作业。
(2)精确控制，数据精度较高。
本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，大大减少人为因素的干扰，同时由于采用了较新的计算算法，所以能精确控制，所得的数据精度较高，计算结果较为精确。
下面结合附图和实施例对一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统作进一步说明。
附图说明
图1是本发明种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统总体结构方框图；
图2是本发明种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统内部结构方框图；
图3是本发明种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统数据采集及幅值相位计算模块内部结构方框图；
图4是本发明种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统信息显示输入模块内部结构方框图；
图5是本发明种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统主流程图；
图6本发明种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统整个装置水平定位分流图；
图7是本发明种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统标定数据测试通道多频率幅值与相位及标定传声筒多频率幅值灵敏度与相位测试分流图；
图8是本发明种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流图；
图9是本发明种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统标定数据测试通道单一频率幅值与相位计算分流图；
图10是本发明种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统标定传声筒单一频率幅值与相位计算分流图；
图11是本发明种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统所控制自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置总体外观示意图；
图12是本发明种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统所控制自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置内部结构示意图；
图13是本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置测量运动机构机构示意图；
图14是本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置横向运动控制机构与声学传声筒取送运动控制机构示意图；
图15是本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置纵向运动控制机构正向示意图；
图16是本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置纵向运动控制机构底部示意图；
图17是本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置互易声学换能器I的支撑套件示意图；
图18是本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置互易声学换能器II的支撑套件示意图；
图19是本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置机箱后面板及传声筒阵列在后面板安装示意图；
图20是本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置隔声板结构示意图；
图21是本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置支撑座I内部结构示意图；
图22是本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置支撑座II内部结构示意图；
图23是本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置支撑座III内部结构示意图；
图24是本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置声学声筒取送运动控制机构
主要元件标号说明：1-支撑座I、2一支撑座II、3一支撑座III、4一机箱上面板、5一机箱左面板、6一机箱下面板、7一第一步进电机D1、8一第二步进电机D2、9一齿轮I、10一齿轮II、11一机箱前面板、12一外接VGA接口、13一外接USB接口、14一外接串口、15一微型液晶触摸显示屏、16一控制系统电路板、17一互易声学换能器I、18一横向运动控制机构、19一纵向运动控制机构、20一传声筒阵列、21一机箱后面板、22一滑槽I、23一隔声板、24一滑槽II、25一水平位置传感器K1、26一水平位置传感器K2、27一吸声层、28一机箱右面板、29一互易声学换能器II、30一互易声学换能器II支撑套件、31一互易声学换能器I支撑套件、32一支撑臂、33一激光接收器、34一声学传声筒取送运动控制机构、35一隔板、1801一横向运动控制机构机架、1802一丝杆I、1803一轴承I、1804一第三步进电机D3、1805一齿轮副I、1806一滑槽III、1807一滑槽IV、1808一丝杆套I、1809一轴承II、1901一纵向运动控制机构机架、1902一丝杆II、1903一轴承III、1904一第四步进电机D4、1905一齿轮副II、1906一丝杆套II、1907一轴承IV、1908滑槽V、1909一滑槽VI、2101一齿条I、2301齿条II、3001一短连接件I、3002一长连接杆I、3003一第五步进电机D5、3004一齿轮副III、3101一短连接件II、3102一长连接杆II、3103一第六步进电机D6、3104一齿轮副IV、101一机座I、102一第一丝杆电机N1、201一机座II、202一第二丝杆电机N2、301一机座III、302一第三丝杆电机N3、3401一圆形平台、3402一齿轮副V、3403一第七步进电机D7、3404位置传感器P1、3405一激光发射器、3406一第四丝杆电机N4、3407一传声筒固定头、3408一支撑杆、3409一档杆、3410一位置传感器P2。
具体实施方式
本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统所控制的一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置如图11至24，该装置包括整个装置水平调整机构I、测量装置机箱II、测量运动控制机构III；所述的整个装置水平调整机构I包括支撑座I 1，支撑座II2，支撑座III 3，三个支撑座分别通过各自的丝杆电机与测量装置机箱II的机箱下面板6相连；所述的测量装置机箱II包括机箱上面板4，机箱左面板5，机箱下面板6，机箱前面板11，机箱后面板21，机箱右面板28，隔板35，隔声板23组成，机箱内部被隔板35、隔声板23分成电器腔36，测量腔37，传声筒供应腔38，机箱前面板11上设有外接VGA接口12、外接USB接口13，外接串口14，微型液晶触摸显示屏15，机箱后面板21上设有传声筒阵列20，侧面设有齿条I 2101，隔声板23侧面设有齿条II 2301，机箱右面板28内表面设有滑槽I 22，滑槽II 24，机箱左面板5外部设有第一步进电机D1 7，齿轮I 9，第一步进电机D1 7固定在机箱左面板5上，齿轮I 9装在第一步进电机D1 7的轴上，齿轮I 9与隔声板23上的齿条II 2301相啮合，机箱左面板5外部还设有第二步进电机D2 8，齿轮II 10，第二步进电机D2 8固定在机箱左面板5上，齿轮II 10装在第二步进电机D2 8的轴上，齿轮II 10与机箱后面板21上的齿条I 2101相啮合，电器腔36里的机箱下底板6上安装有控制系统电路板16，测量腔37里的机箱下底板6上安装有纵向运动控制机构19，还设有水平位置传感器K125以及水平位置传感器K2 26，隔板35在测量腔37里的这一面与支撑臂32相连，组成测量腔37部分机箱右面板28、部分机箱下面板6、部分机箱上面板4、部分机箱左面板5、隔板35、隔声板23的内表面上还设有一层吸声层27；所述的支撑座I 1由机座I 101与第一丝杆电机N1102组成，第一丝杆电机N1 102装在机座I 101里，支撑座II 2由机座II 201与第二丝杆电机N2 202组成，第二丝杆电机N2 202装在机座II 201里，支撑座III 3由机座III 301与第三丝杆电机N3 302组成，第三丝杆电机N3 302装在机座III 301里。
所述的测量运动控制机构III包括纵向运动控制机构19、横向运动控制机构18、互易声学换能器I 17、互易声学换能器II 29、互易声学换能器II支撑套件30、互易声学换能器I支撑套件31、支撑臂32、激光接收器33、声学传声筒取送运动控制机构34，纵向运动控制机构19固定在测量腔37里的机箱下面板6上，纵向运动控制机构19的左端与支撑臂32相连，支撑臂32固定在隔板35上，支撑臂32的左右两端分别与互易声学换能器II支撑套件30、互易声学换能器I支撑套件31相连，支撑臂32上设有激光接收器33，横向运动控制机构18的横向运动控制机构机架1801底部板与丝杆套II 1906的上部相连，声学传声筒取送控制机构34的圆形平台3401与丝杆套I 1808上部相连，互易声学换能器I支撑套件31一端与互易声学换能器I 17相连，易声学换能器II支撑套件30一端与互易声学换能器II 29相连，互易声学换能器I支撑套件31、互易声学换能II支撑套件30另一端分别与支撑臂32的左右两端相连。
所述的横向运动控制机构18包括横向运动控制机构机架1801、轴承II 1809、丝杆I 1802、丝杆套I 1808、轴承I 1803、齿轮副I 1805、第三步进电机D3 1804，横向运动控制机构机架1801的纵向两块板其中一块板内表面设有滑槽IV 1807，另一块内表面设有滑槽III 1806，轴承II 1809固定在横向运动控制机构机架1801的横向两块板其中一块板上，轴承II 1809与丝杆I 1802一端相连，横向运动控制机构机架1801的横向另一块板上固定轴承I 1803，轴承I 1803与丝杆I 1802另一端相连，丝杆套I 1808套在丝杆I 1802上，丝杆套I 1808的横向杆分别置于滑槽IV 1807、滑槽III 1806上，丝杆套I 1808的纵向杆的上端与声学传声筒取送控制机构34的圆形平台3401的下端相连，丝杆I 1802还穿过轴承I 1803与齿轮副I 1805其中一个齿轮相连，齿轮副I 1805中另一个齿轮与第三步进电机D3 1804相连；所述的纵向运动控制机构19包括纵向运动控制机构机架1901、轴承III 1903、丝杆II1902、丝杆套II 1906、轴承IV 1907、齿轮副II 1905、第四步进电机D4 1904，纵向运动控制机构机架1901的纵向两块板其中一块板内表面设有滑槽VI 1909，另一块板内表面设有滑槽V 1908，轴承IV 1907固定在纵向运动控制机构机架1901的横向两块板其中一块板上，轴承IV 1907与丝杆II 1902一端相连，纵向运动控制机构机架1801的横向另一块板上固定轴承III 1903，轴承III 1903与丝杆II 1902另一端相连，丝杆套II 1906套在丝杆II 1902上，丝杆套II 1906的横向杆分别置于滑槽VI 1909、滑槽V 1908上，丝杆套II 1906的竖向杆的上端与横向运动控制机构18底部相连，丝杆II 1902还穿过轴承III 1903与齿轮副II1905其中一个齿轮相连，齿轮副II 1905中另一个齿轮与第四步进电机D4 1904相连。
所述的互易声学换能器II支撑套件(30)包括短连接件I 3001、长连接杆I 3002、第五步进电机D5 3003、齿轮副III 3004，短连接件I 3001通过一个短轴与齿轮副III 3004其中一个齿轮相连，齿轮副III 3004中另一个齿轮与第五步进电机D5 3003的轴相连，第五步进电机D5 3003固定在长连接杆I 3002上；所述的互易声学换能器I支撑套件31包括短连接件II 3101、长连接杆II 3102、第六步进电机D6 3103、齿轮副IV 3104，短连接件II 3101通过一个短轴与齿轮副IV 3104其中一个齿轮相连，齿轮副IV 3104中另一个齿轮与第六步进电机D6 3103的轴相连，第六步进电机D6 3103固定在长连接杆II 3102上。
所述声学传声筒取送控制机构34包括圆形平台3401，圆形平台3401上设有齿轮副V 3402，齿轮副V 3402中一个齿轮与第七步进电机D7 3403的轴相连，齿轮副V 3402中另一个齿轮与支撑杆3408下端相连，支撑杆3408下端还设有档杆3409与激光发射器3405，支撑杆3408上端与传声筒固定头3407相连，传声筒固定头3407上还设有第四丝杆电机N4 3406，圆形平台3401上还设有位置传感器P1 3404与位置传感器P2 3410。
如图1至图4本发明一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统包括控制中心模块70及分别与控制中心模块相连的VGA接口模块71、与上位机接口模块72、传感器信号输入模块73、距离测量模块74、数据采集及幅值相位计算模块75、整个装置水平调整模块76、测试台运动控制模块77、隔声板运动控制模块79、传声筒所在机箱后面板控制模块78、信息输入输出显示模块80；所述的控制中心模块70包括数字信号处理芯片DSP28335，以及分别与DSP28335相连的晶振电路、电源电路、看门狗电路，控制中心模块70是整个系统的控制中心，所有的控制命令由它发出，晶振电路产生控制中心模块所需要的各种时钟，电源电路提供整个控制系统所需要的电源，看门狗电路是在系统死机时使系统复位；所述的VGA接口模块71包括与DSP28335相连的VGA接口电路，通过该VGA接口电路可以外接大屏幕VGA显示器，用于数据的显示；所述的传感器信号输入模块73包括与控制中心模块70相连的水平位置传感器K1、K2接收电路以及位置传感器P1、P2接收电路，通过水平位置传感器K1、K2接收电路可以接收水平位置传感器K1、K2信号，通过这两个信号以及与第一丝杆电机N1 102，第二丝杆电机N2 202，第三丝杆电机N3 302的配合，对整个装置进行水平调整；所述的距离测量模块74包括与控制中心模块70相连的测距激光发射电路，测距激光接收电路，测距激光发射电路与激光发射器3405相连，测距激光接收电路与激光接收器33相连，通过距离测量模块74可以测量声学传声筒取送运动控制机构34在纵向运动控制机构19的位置；所述的与上机接口模块(72)包括外接USB与串口电路，通过该电路可以进行与上位机或者同型的测量装置进行信息传递；所述的整个装置水平调整模块76包括第一丝杆电机N1驱动电路、第二丝杆电机N2驱动电路、第三丝杆电机N3驱动电路，与第一丝杆电机N1驱动电路相连的第一丝杆电机N1 102，第一丝杆电机N1 102通过其丝杆与机箱下面板6上的螺孔相连，还包括与第二丝杆电机N2驱动电路相连的第二丝杆电机N2 202，第二丝杆电机N2 202通过其丝杆与机箱下面板6上的螺孔相连，另外还包括与第三丝杆电机N3驱动电路相连的第三丝杆电机N3 30，第三丝杆电机N3 302通过其丝杆与机箱下面板6上的螺孔相连，通过三个丝杆电机正反转可以调整个三支撑座的高度，再结合两个水平位置传感器K1、K2的信号对整个装置进行水平调整。
所述的测量运动控制模块77包括与控制中心模块70相连的第三步进电机D3驱动电路、第四步进电机D4驱动电路、第五步进电机D5驱动电路、第六步进电机D6驱动电路、第七步进电机D7驱动电路，第四丝杆电机N4驱动电路，第三步进电机D3驱动电路还与第三步进电机D3 1804相连，第三步进电机D3 1804通过齿轮副I 1805与丝杆I 1802相连，第三步进电机D3的正反运动，通过齿轮副I 1805的传递，可以带动丝杆I 1802旋转，从而带动丝杆套II 1808在滑槽IV 1807、滑槽III 1806上滑动，进而带动声学传声筒取送运动控制机构34做横向运动，第四步进电机D4驱动电路还与第四步进电机D4 1904相连，第四步进电机D41904通过齿轮副II 1905与丝杆II 1902相连，第四步进电机D4 1904的正反运动，通过齿轮副II 1905的传递，带动丝杆II 1902旋转，从而带动丝杆套II 1906在滑槽V、滑槽VI上运动，从而带动横向运动控制机构18以及声学传声筒取送运动控制机构34作纵向运动，第五步进电机D5驱动电路还与第五步进电机D5 3003相连，第五步进电机D5 3003通过齿轮副III 3004与短连接件I 3001相连，第五步进电机D5 3003做正反运动，通过齿轮副III 3004的传递带动短连接件I 3001做旋转运动，进而带动互易声学换能器II 29做作正反旋转90度运动，第六步进电机D6驱动电路还与第六步进电机D6 3103相连，第六步进电机D6 3103通过齿轮副IV 3104与短连接件II 3101相连，第六步进电机D6 3103做正反运动，通过齿轮副IV 3104的传递带动短连接件II 3101做旋转运动，从而带动互易声学换能器I 17做正反90度旋转运动，第七步进电机D7驱动电路还与第七步进电机D7 3403相连，第七步进电机D73403通过齿轮副V 3402与支撑杆3408相连，第七步进电机D7 3403做正反运动，通过齿轮副V 3402的传递带动支撑杆3408做正反运动，在位置传感器P1、P2信号的配合下改变传声器固定头3407的朝向，可以正反转180度，第四丝杆电机N4驱动电路还与第四丝杆电机N43406相连，第四丝杆电机N4 3406通过其丝杆与传声器固定头3407相连，通过第四丝杆电机N4 3406正反运动，可以使传声器固定头3407紧固与松开传声器；所述的隔声板运动控制模块78包括与控制中心模块70相连的第一步进电机D1驱动电路，第一步进电机D1驱动电路还与第一步进电机D1 7相连，第一步进电机D1 7通过齿轮I 9与隔声板23侧面的齿条II 2301相啮合，通过第一步进电机D1 7的正反运动带动隔声板23作上下运动；传声筒所在机箱后面板控制模块79包括与控制中心模块70相连的第二步进电机D2驱动电路，第二步进电机D2驱动电路还与第二步进电机D2 8相连，第二步进电机D2 8通过齿轮II 109与机箱后面板21侧面的齿条I 2101相啮合，通过第二步进电机D2 8的正反运动带动机箱板21做上下运动。
所述的数据采集及幅值相位计算模块75包括数据采集及幅值相位计算模块主控制单元7501、高速多支路电子选择开关I 7502、信号驱动通道I 7503、信号驱动通道II7504、高速多支路电子选择开关II 7505、互易声学换能器单元I 7507、互易声学换能器单元II 7506、标定传声筒7509、高速多支路电子选择开关III 7508、数据测试通道7511、待测传声筒阵列7510，高速多支路电子选择开关I 7502与数据采集及幅值相位计算模块主控制单元7501的内部DDS单元相连，高速多支路电子选择开关I 7502输出分别与信号驱动通道I7504、信号驱动通道II 7503相连，信号驱动通道I 7503、信号驱动通道II 7504的输出与高速多支路电子选择开关II 7505输入相连，高速多支路电子选择开关II 7505的输出分别互易声学换能器单元I 7507、互易声学换能器单元II 7506、高速多支路电子选择开关I7502、数据测试通道7511相连，标定传声筒7509、互易声学换能单元II 7507、待测传声筒阵列7510的输出与高速多支路电子选择开关III 7508输入相连，高速多支路电子选择开关III 7508的输出与数据测试通道7511的输入相连，数据测试通道7511的输出与数据采集及幅值相位计算模块主控制单元7501相连，高速多支路电子选择开关I、II、III主要是根据控制程序从输入信号中选中一路或几路信号输出。
所述数据采集及幅值相位计算模块主控制单元(7501)基于FPGA组成，FPGA是Field-Programmable Gate Array的简称，即现场可编程门阵列，位于FPGA芯片内部的分单元包括数据接收存储分单元、内部DDS分单元、时钟信号管理分单元、FFT计算及频谱能量重心法校正分单元、内部控制分单元、同步脉冲分送分单元，内部的各个分单元通过内部总线相连，其中数据接收存储分单元与数据测试通道7511相连，负责数据测试通道7511的数据接收，内部DDS分单元(DDS是Direct Digital Synthesizer的简称，即直接数字频率合成器，这个单元内部图较简单，技术很完善，这里不详细说出)与高速多支路电子选择开关I7502相连，目的是把内部控制分单元提供的频率控制字生成一个确定频率、幅值与相位的正弦波通过高速多支路电子选择开关I 7502送到信号驱动通道I 7503或信号驱动通道II7504，FFT计算及频谱能量重心法校正分单元，是根据数据接收存储分单元接收到的数据进行FFT(傅立叶)计算以及采用能量重心法进行频谱校正，得出信号各个频率点幅值、频率、相位，时钟信号管理分单元主要是与外部输入的时钟信号相连，对时钟信号进行倍频或分频，产生各个分单元所需要时钟，同步脉冲分送单元主要产生各种同步脉冲，由于有多个测试通道进行声压测试与采样，所以在对测试通道进行通道校正及声压测试时，要求各个分单元同时工作，即时间起点一样，这就要求同步脉冲分送单元产生各种同步脉冲，内部控制分单元主要是完成数据采集及幅值相位计算模块主控制单元7501一些事务处理，是一个小的控制中心，对数据采集及幅值相位计算模块主控制单元7501内外部各个分单元进行控制，所有的基于FPGA的内部分单元由FPGA编程语言VHDL语言生成，声压测试计算模块主控制单元7501外部的分单元包括分别与FPGA芯片相连的FPGA配置分单元、电源分单元、FPGA外部振荡电路分单元、系统复位分单元、看门狗分单元、外扩存储器分单元，其中的FPGA配置单元主要是存储产生数据采集及幅值相位计算模块主控制单元(7501)内部分单元的程序，电源分单元、FPGA外部振荡电路分单元、系统复位分单元、看门狗分单元、外扩存储器分单元是一些常用的单元，这里不再详细说明。
所述的信号驱动通道I 7503包括低通虑波单元1以及与低通虑波单元1相连的功率放大单元1、信号驱动通道II 7504包括低通虑波单元2以及低通虑波单元2相连的功率放大单元2，信号驱动通道I 7503与信号驱动通道II 7504是对内部DDS分单元给出的正弦波进行低通虑波与功率放大后再通过高速多支路电子选择开关II 7505的选择以便可以驱动互易声学换能单元I 7507、互易声学换能器单元II 7506发出声波或给数据测试通道7511加标定信号；所述的互易声学换能I单元7507包括互易声学换能器I 17，所述的互易声学换能II单元7506包括互易声学换能器II 29，互易声学换能器I 17与互易声学换能器II 29是互易器件，它们既可以在信号驱动下辐射声波，也可以作为声学接收传感器。
所述的数据测试通道7511包括信号放大单元、带通虑波单元、信号移位偏置单元、电压限幅单元、高速A/D变换单元，信号放大单元的输出与带通虑波单元输入相连，带通虑波单元的输出与信号移位偏置单元的输入相连，信号移位偏置单元的输出与电压限幅单元输入相连，电压限幅单元的输出与高速A/D变换单元输入相连，高速A/D变换单元的输出与数据采集及幅值相位计算模块主控制单元(7501)相连，数据测试通道7511中信号放大单元、带通虑波单元、信号移位偏置单元、电压限幅单元主要是对传声筒输入的信号进行调理，以便为数据测试通道7511中高速A/D变换单元采集做好准备，高速A/D变换单元主要是完成高速信号的采集。
所述的信息输入显示模块80包括信息输入显示模块主控制单元8001、信息输入显示模块信息显示单元8002，其中信息输入显示模块主控制单元8001基于FPGA芯片组成，位于FPGA内部的分单元包括内部控制分单元、LCD输出控制分单元、同步时钟分配分单元、时钟分单元，内部的分单元通过内部总线相连，外部的分单元包括与FPGA芯片相连的电源电路分单元、复位分单元、FPGA配置分单元、外部晶振分单元、键盘输入电路，信息输入显示模块信息显示单元(8002)包括以下分单元，包括与信息输入显示模块主控制单元(8001)相连的LCD驱动单元、与LCD驱动单元相连的LCD，该模块可以完成信息的输入与显示。
本发明之一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统控制主要流程如图5所示首先系统上电，首先进行控制中心模块70初始化，然后判初始化是否成功，如不成功，则判断是否超时，如不超时，则继续判断初始化是否成功，如超时则显示系统错误，如果初始化成功，则控制中心模块70向各分模块发出初始化命令并发出应答确认信号，然后判断是否收到全部应答信号，如没有全部收到，则判断初始化是否超时，如超时，则显示系统错误，如不超时，则继续判断是否收到全部应答信号，如收到，则进行进入系统就绪，则进入整个装置水平定位分流程，该流程结束以后，可以进行传声筒幅值灵敏度和相位测试，给出“请输入需要待测传声筒的个数“N1”以及校正频率个数“N2”及预置需要校正频率数据W[x]，其中x为1到N2，支撑座I预定高度参数h1，并且传声筒供应板第一个传声筒为标定传声筒7509，然后进入标定数据测试通道多频率幅值与相位及标定传声筒多频率幅值灵敏度与相位测试分流程，该流程结束以后进入普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流程，该流程结束以后再判断测试任务是否结束，如结束了则整个流程结束，如没有结束则返回普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流程。所述的整个装置水平定位分流程如图6所示首先驱动第一丝杆电机N1正反旋转，使支撑座I的高度等于给定的设定值h1，然后检测水平位置传感器K2的输入值，如果K2的输入值小于0则第三丝杆电机N3正转，使技撑座III抬高，如果K2的值大于0则第三丝杆电机N3反转，使支撑座III降低，如果K2的输入值等于0，则检测水平位置传感器K1的输入值，如果K1的输入值小于0，则驱动第二丝杆电机正向转动，使支撑座II抬高，如果K1的输入值大于0，则驱动第二丝杆电机N2反向转动，使支撑座II降低，如果K1的输入值＝0，则结束。
所述标定数据测试通道多频率幅值与相位及标定传声筒多频率幅值灵敏度与相位测试分流程如图7，首先传入参数N2，N3，w[x]，其中x的范围为1到N2，然后给循环变量分别赋值L1＝1，L2＝1，然后给w，L2变量赋值w＝w[L2]，L2＝L2+1，该步结束后进入标定数据测试通道单一频率幅值与相位测试分流程，该流程结束进入标定传声筒的单一频率幅值灵敏度与相位测试分流程，该流程结束保存以上两个流程的输出结果，即：
B1[L1][L2]＝Aj β1[L1][L2]＝θj，B2[L1][L2]＝A04，β2[L1][L2]＝θ04 B3[L1][L2]＝An1，β3[L1][L2]＝θn1，然后判断L2是否大于N2，如不大于则返回给w，L2变量赋值w＝w[L2]，L2＝L2+1，如大于则L1＝L1+1然后就判断L1是否大于等于1，如果不大于等于1就返回给w，L2变量赋值w＝w[L2]，L2＝L2+1，如果大于等于1就任务结束。
所述普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流程如图8，传入参数：N1，N2，N3，w[x]，B1[L1][L2]，β1[L1][L2]，B2[L1][L2]，β2[L1][L2]，其中x的范围为1到N2，L1为1到1，L2为1到N2，然后致循环变量m1＝1，m2＝1，然后对变量w进行赋值即w＝w[m2]，然后进入测试信号加载步骤即：声学传声筒取送运动控制机构34取出第m1路待测传声筒，在横向运动控制机构控制18帮助下，使该传声筒中心与互易声学换能I 17的中心相对，同时主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I 7502加到信号驱动通道I 7503，再经过高速多支路电子选择开关II 7505，加到互易声学换能I 17上，推动互易声学换能器I 17发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能I 17相距为r的第m1路传声筒接收，该信号经过高速多支路电子选择开关III 7508加到数据测试通道7511，信号变为：
即得：同步采样N3个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值及相位然后对传声器的幅值与相位变量C[m1][m2]，δ[m1][m2]进行求解与赋值，即：然后判断m2是否大于N2，如不大于，则返回对变量w进行赋值即w＝w[m2]，如大于则m1＝m1+1，然后再判断m1是否大于N1，如不大于，则返回对变量w进行赋值即w＝w[m2]，如大于则输出待测传声筒的幅值灵敏度与相位参数，即输出C[m1][m2]，δ[m1][m2]，C[m1][m2]为第m1路传声器在频率为w[m2]频率的幅值，δ[m1][m2]为第m1路传声器在频率为w[m2]频率的相位延迟角其中m1为1到N1，m2为1到N2。
所述的标定数据测试通道单一频率幅值灵敏度与相位计算步骤分流程如图9，首先传入参数w，N3，其计算步骤为：
(a)：主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I 7502加到信号驱动通道I 7503上，该信号再经过高速多支路电子选择开关II 7505直接加到数据测试通道7511上，信号变为：
即：A01＝ArAq1Aj，θ01＝θq1+θj同步采样N3个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值A01及相位θ01，上面各式中Bq1(jw)信号驱动通道I(7503)的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为标定数据测试通道(7511)的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)相位延迟角。
(b)：主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I 7502加到信号驱动通道II 7504上，该信号再经过高速多支路电子选择开关II 7505直接加到数据测试通道7511上，信号变为：
即：A02＝ArAq2Aj，θ02＝θq2+θj，同步采样N3个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值A02及相位θ02，上面各式中Bq2(jw)信号驱动通道II(7504)的频率响应函数为，Aq2为Bq2(jw)的幅值，θq2为Bq2(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为标定数据测试通道(7511)的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)相位延迟角。
(c)：主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I(7502)加到信号驱动通道I 7503上，该信号再经过高速多支路电子选择开关II 7505加到信号驱动通道II 7504上，再经过高速多支路电子选择开关II 7505加到数据测试通道7511上，信号变为：
即：A03＝ArAq1Aq2Aj，θ03＝θq1+θq2+θj，同步采样N3个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值A03及相位θ03，上式Bq1(jw)信号驱动通道I(7503)的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为标定数据测试通道(7511)的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)相位延迟角，Bq2(jw)信号驱动通道II(7504)的频率响应函数为，Aq2为Bq2(jw)的幅值，θq2为Bq2(jw)的相位延迟角。
(d)：由A01，A02，A03，Ar求出Aq1，Aq2，Aj，由θ01，θ02，θ03求出θq1，θq2，θj：
Aq1＝A03/A02，Aq2＝A03/A01，Aj＝(A01A02)/(ArA03)，
θq1＝θ03-θ02，θq2＝θ03-θ01，θj＝θ01+θ02-θ03，
输出参数A01，A02，A03，A04，θ01，θ02，θ03，θj，N3。
所述的标定传声筒单一频率幅值与相位计算步骤分流程如图10，首先传入以下的参数w，A01，A02，A03，θ01，θ02，θ03，N3，其计算过程步骤为：
(a)：声学传声筒取送运动控制机构取出标定传声筒7509，在横向运动控制机构18控制下，使标定传声筒7509中心与互易声学换能器I 17的中心相对，同时主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I 7502加到信号驱动通道I 7503，再经过高速多支路电子选择开关II 7505，加到互易声学换能器I 17上，推动互易声学换能器I 17发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能I17相距为r的标定传声筒7509接收，该信号经过高速多支路电子选择开关III 7508加到数据测试通道7511，信号变为：
即得：A04＝ArAq1Atr1An1Aj，θ04＝θq1+θtr1+θn1+θj，同步采样N3个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值A04及相位θ04，上式Bq1(jw)信号驱动通道I(7503)的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为标定数据测试通道(7511)的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)相位延迟角，Btr1(jw)为互易声学换能I17发射频率响应函数，Atr1为Btr1(jw)的幅值，θtr1为Btr1(jw)相位延迟角，Bn1(w)为标定传声器7509接收频率响应函数，An1为Bn1(w)的幅值，θn1为为Bn1(w)的相位延迟角。
(b)：在横向运动控制机构控制下，使标定传声筒7509中心与互易声学换能器II29的中心相对，同时主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经高速多支路电子选择开关I 7502，加到信号驱动通道II 7504，该信号经过高速多支路电子开关II 7505，加到互易声学换能器II 29上，推动互易声学换能器II 29发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能器II 29相距为r的标定传声筒7509接收，该信号经过高速多支路电子选择开关III 7508加到数据测试通道(7511)，信号变为：
即得：A05＝ArAq2Atr2An1Aj θ05＝θq2+θtr2+θn1+θj，同步采样N3个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值A05及相位θ05，上式Bq2(jw)信号驱动通道II(7504)的频率响应函数，Aq2为Bq2(jw)的幅值，θq2为Bq2(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为标定数据测试通道(7511)的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)相位延迟角，Btr2(jw)为互易声学换能II 29发射频率响应函数，Atr2为Btr2(jw)的幅值，θtr2为Btr2(jw)相位延迟角，Bn1(w)为标定传声器7509接收频率响应函数，An1为Bn1(w)的幅值，θn1为为Bn1(w)的相位延迟角。
(c)：在互易声学换能器I、II支撑套件控制下，使互易声学换能器I 17、II 29中心相对，主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I 7502，加到信号驱动通道I 7503，该信号经过高速多支路电子选择开关II 7505上加到互易声学换能器I 17上，推动互易声学换能器I 17发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能器I 17相距为r的互易声学换能器II 29接收，该信号经过高速多支路电子选择开关III 7508加到数据测试通道7511上，信号变为：
即得：A06＝ArAq1Atr1Atr2[2r/(ρf)]Aj，θ06＝θq1+θtr1+θtr2-kr+π/2+θj，同步采样N3个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号的幅值A06及相位θ06，上式Bq1(jw)信号驱动通道I(7503)的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为标定数据测试通道(7511)的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)相位延迟角，Btr1(jw)为互易声学换能I 17射频率响应函数，Atr1为Btr1(jw)的幅值，θtr1为Btr1(jw)相位延迟角，Btr2(jw)为互易声学换能II 29发射频率响应函数，Atr2为Btr2(jw)的幅值，θtr2为Btr2(jw)相位延迟角，B′tr2(jw)为互易声学换能II 29接收频率响应函数，ρ0为空气密度，f为声波的频率，2r/ρ0f为球面自由声场的互易参量，对于其他自由声场这个参数要适当修正，同样可以适用用其他类型的自由声场来做为测试声源。
(d)：由A01，A02，A03，A04，A05，A06，Ar求出Atr1，Atr2，An1：
由θ01，θ02，θ03，θ04，θ05，θ06求出θtr1，θtr2，θn1： θm1＝(θ01+θ04+θ05-θ03-θ06-θj+kr-π/2)/2，所求得的An1、θn1就是标定传声筒的幅值灵敏度与相位，输出An1，θn1A04，θ04。
所述的能量重心法频谱校正法为对频率校正，对幅值进行校正，其中M一般取1或2，Xk为快速傅里叶变换中频谱图中k位置的复值谱，Kt为能量恢系数，Kt的取一般与窗函数的选取有关，用Hanning窗时一般取8/3。
Claims (8)
1.一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，其特征在于该智能控制系统所控制的一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置包括整个装置水平调整机构I、测量装置机箱II、测量运动控制机构III；该智能控制系统包括控制中心模块(70)及分别与控制中心模块相连的VGA接口模块(71)、与上位机接口模块(72)、传感器信号输入模块(73)、距离测量模块(74)、数据采集及幅值相位计算模块(75)、整个装置水平调整模块(76)、测试台运动控制模块(77)、隔声板运动控制模块(79)、传声筒所在机箱后面板控制模块(78)、信息输入输出显示模块(80)；所述的控制中心模块(70)包括数字信号处理芯片DSP28335，以及分别与DSP28335相连的晶振电路、电源电路、看门狗电路；所述的VGA接口模块(71)包括与DSP28335相连的VGA接口电路；所述的传感器信号输入模块(73)包括与控制中心模块(70)相连的水平位置传感器K1、K2接收电路以及位置传感器P1、P2接收电路；所述的距离测量模块(74)包括与控制中心模块(70)相连的测距激光发射电路，测距激光接收电路；所述的与上机接口模块(72)包括外接USB与串口电路；所述的整个装置水平调整模块(76)包括第一丝杆电机N1驱动电路、第二丝杆电机N2驱动电路、第三丝杆电机N3驱动电路，与第一丝杆电机N1驱动电路相连的第一丝杆电机N1(102)，第一丝杆电机N1(102)通过其丝杆与机箱下面板(6)上的螺孔相连，还包括与第二丝杆电机N2驱动电路相连的第二丝杆电机N2(202)，第二丝杆电机N2(202)通过其丝杆与机箱下面板(6)上的螺孔相连，另外还包括与第三丝杆电机N3驱动电路相连的第三丝杆电机N3(302)，第三丝杆电机N3(302)通过其丝杆与机箱下面板(6)上的螺孔相连。
2.如权利1所述一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，其特征在于所述的测量运动控制模块(77)包括与控制中心模块(70)相连的第三步进电机D3驱动电路、第四步进电机D4驱动电路、第五步进电机D5驱动电路、第六步进电机D6驱动电路、第七步进电机D7驱动电路，第四丝杆电机N4驱动电路，第三步进电机D3驱动电路还与第三步进电机D3(1804)相连，第三步进电机D3(1804)通过齿轮副I(1805)与丝杆I(1802)相连，第四步进电机D4驱动电路还与第四步进电机D4(1904)相连，第四步进电机D4(1904)通过齿轮副II(1905)与丝杆II(1902)相连，第五步进电机D5驱动电路还与第五步进电机D5(3003)相连，第五步进电机D5(3003)通过齿轮副III(3004)与短连接件I(3001)相连，第六步进电机D6驱动电路还与第六步进电机D6(3103)相连，第六步进电机D6(3103)通过齿轮副IV(3104)与短连接件II(3101)相连，第七步进电机D7驱动电路还与第七步进电机D7(3403)相连，第七步进电机D7(3403)通过齿轮副V(3402)与支撑杆(3408)相连，第四丝杆电机N4驱动电路还与第四丝杆电机N4(3406)相连，第四丝杆电机N4(3406)通过其丝杆与传声器固定头(3407)相连；所述的隔声板运动控制模块(78)包括与控制中心模块(70)相连的第一步进电机D1驱动电路，第一步进电机D1驱动电路还与第一步进电机D1(7)相连，第一步进电机D1(7)通过齿轮I(9)与隔声板(23)侧面的齿条II(2301)相啮合；传声筒所在机箱后面板控制模块(79)包括与控制中心模块(70)相连的第二步进电机D2驱动电路，第二步进电机D2驱动电路还与第二步进电机D2(8)相连，第二步进电机D2(8)通过齿轮II(109)与机箱后面板(21)侧面的齿条I(2101)相啮合。
3.如权利1所述一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，其特征在于所述的数据采集及幅值相位计算模块(75)包括数据采集及幅值相位计算模块主控制单元(7501)、高速多支路电子选择开关I(7502)、信号驱动通道I(7503)、信号驱动通道II(7504)、高速多支路电子选择开关II(7505)、互易声学换能器单元I(7507)、互易声学换能器单元II(7506)、标定传声筒(7509)、高速多支路电子选择开关III(7508)、数据测试通道(7511)、待测传声筒阵列(7510)，高速多支路电子选择开关I(7502)与数据采集及幅值相位计算模块主控制单元(7501)的内部DDS单元相连，高速多支路电子选择开关I(7502)输出分别与信号驱动通道I(7503)、信号驱动通道II(7504)相连，信号驱动通道I(7504)、信号驱动通道II(7503)的输出与高速多支路电子选择开关II(7505)相连，高速多支路电子选择开关II(7505)的输出分别互易声学换能器单元I(7507)、互易声学换能器单元II(7506)、高速多支路电子选择开关I(7502)、数据测试通道(7511)相连，标定传声筒(7509)、互易声学换能单元II(7507)、待测传声筒阵列(7510)的输出与高速多支路电子选择开关III(7508)输入相连，高速多支路电子选择开关III(7508)的输出与数据测试通道(7511)的输入相连，数据测试通道(7511)的输出与数据采集及幅值相位计算模块主控制单元(7501)相连。
4.如权利3所述一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，所述数据采集及幅值相位计算模块主控制单元(7501)基于FPGA组成，包括位于FPGA芯片内部的分单元以及位于FPGA的外部分单元，内部分单元包括数据接收存储分单元、内部DDS分单元、时钟信号管理分单元、FFT计算及频谱能量重心法校正分单元、、内部控制分单元、同步脉冲分送分单元，内部的各个分单元通过内部总线相连，外部分单元包括与FPGA相连的系统复位分单元、外部扩展存储单元、FPGA外部振荡电路单元、看门狗单元、FPGA配置分单元、电源分单元；所述的信号驱动通道I(7503)包括低通虑波单元1以及与低通虑波单元1相连的功率放大单元1、信号驱动通道II(7504)包括低通虑波单元2以及低通虑波单元2相连的功率放大单元2；所述的互易声学换能单元I(7507)包括互易声学换能I(17)，所述的互易声学换能单元II(7506)包括互易声学换能器II(29)。
5.如权利1所述一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，所述的数据测试通道(7511)包括信号放大单元、带通虑波单元、信号移位偏置单元、电压限幅单元、高速A/D变换单元，信号放大单元的输出与带通虑波单元输入相连，带通虑波单元的输出与信号移位偏置单元的输入相连，信号移位偏置单元的输出与电压限幅单元输入相连，电压限幅单元的输出与高速A/D变换单元输入相连，高速A/D变换单元的输出与数据采集及幅值相位计算模块主控制单元(7501)相连；所述的信息输入显示模块(80)包括信息输入显示模块主控制单元(8001)、信息输入显示模块信息显示单元(8002)，其中信息输入显示模块主控制单元(8001)基于FPGA芯片组成，位于FPGA内部的分单元包括内部控制分单元、LCD输出控制分单元、同步时钟分配分单元、时钟分单元，内部的分单元通过内部总线相连，外部的分单元包括与FPGA芯片相连的电源电路分单元、复位分单元、FPGA配置分单元、外部晶振分单元、键盘输入电路，信息输入显示模块信息显示单元(8002)包括以下分单元，包括与信息输入显示模块主控制单元(8001)相连的LCD驱动单元、与LCD驱动单元相连的LCD。
6.如权利如权利1所述一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，其特征在于，按照下面的方法对装置进行控制：首先系统上电，首先进行控制中心模块70初始化，然后判初始化是否成功，如不成功，则判断是否超时，如不超时，则继续判断初始化是否成功，如超时则显示系统错误，如果初始化成功，则控制中心模块70向各分模块发出初始化命令并发出应答确认信号，然后判断是否收到全部应答信号，如没有全部收到，则判断初始化是否超时，如超时，则显示系统错误，如不超时，则继续判断是否收到全部应答信号，如收到，则进行进入系统就绪，则进入整个装置水平定位分流程，该流程结束以后，可以进行传声筒幅值灵敏度和相位测试，给出“请输入需要待测传声筒的个数“N1”以及校正频率个数“N2”及预置需要校正频率数据W[x]，其中x为1到N2，支撑座I预定高度参数h1，并且传声筒供应板第一个传声筒为标定传声筒7509，然后进入标定数据测试通道多频率幅值与相位及标定传声筒多频率幅值灵敏度与相位测试分流程，该流程结束以后进入普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流程，该流程结束以后再判断测试任务是否结束，如结束了则整个流程结束，如没有结束则返回普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流程；所述的整个装置水平定位分流程如图6所示首先驱动第一丝杆电机N1正反旋转，使支撑座I的高度等于给定的设定值h1，然后检测水平位置传感器K2的输入值，如果K2的输入值小于0则第三丝杆电机N3正转，使技撑座III抬高，如果K2的值大于0则第三丝杆电机N3反转，使支撑座III降低，如果K2的输入值等于0，则检测水平位置传感器K1的输入值，如果K1的输入值小于0，则驱动第二丝杆电机正向转动，使支撑座II抬高，如果K1的输入值大于0，则驱动第二丝杆电机N2反向转动，使支撑座II降低，如果K1的输入值＝0，则结束。
7.如权利6所述所述一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，其特征在于标定数据测试通道多频率幅值与相位及标定传声筒多频率幅值灵敏度与相位测试分流程包括以下步骤：首先传入参数N2，N3，w[x]，其中x的范围为1到N2，然后给循环变量分别赋值L1＝1，L2＝1，然后给w，L2变量赋值w＝w[L2]，L2＝L2+1，该步结束后进入标定数据测试通道单一频率幅值与相位测试分流程，该流程结束进入标定传声筒的单一频率幅值灵敏度与相位测试分流程，该流程结束保存以上两个流程的输出结果，即：
B1[L1][L2]＝Aj，β1[L1][L2]＝θj，B2[L1][L2]＝A04，β2[L1][L2]＝θ04，B3[L1][L2]＝An1，β3[L1][L2]＝θn1，然后判断L2是否大于N2，如不大于则返回给w，L2变量赋值w＝w[L2]，L2＝L2+1，如大于则L1＝L1+1然后就判断L1是否大于等于1，如果不大于等于1就返回给w，L2变量赋值w＝w[L2]，L2＝L2+1，如果大于等于1就任务结束。
8.如权利6所述所述一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统，其特征在于所述普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流程步骤：传入参数：N1，N2，N3，w[x]，B1[L1][L2]，β1[L1][L2]，B2[L1][L2]，β2[L1][L2]，其中x的范围为1到N2，L1为1到1，L2为1到N2，然后致循环变量m1＝1，m2＝1，然后对变量w进行赋值即w＝w[m2]，然后进入测试信号加载步骤即：声学传声筒取送运动控制机构34取出第m1路待测传声筒，在横向运动控制机构控制18帮助下，使该传声筒中心与互易声学换能I 17的中心相对，同时主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I 7502加到信号驱动通道I 7503，再经过高速多支路电子选择开关II7505，加到互易声学换能I 17上，推动互易声学换能器I 17发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能I 17相距为r的第m1路传声筒接收，该信号经过高速多支路电子选择开关III7508加到数据测试通道7511，信号变为：
即得：同步采样N3个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值及相位然后对传声器的幅值与相位变量C[m1][m2]，δ[m1][m2]进行求解与赋值，即：然后判断m2是否大于N2，如不大于，则返回对变量w进行赋值即w＝w[m2]，如大于则m1＝m1+1，然后再判断m1是否大于N1，如不大于，则返回对变量w进行赋值即w＝w[m2]，如大于则输出待测传声筒的幅值灵敏度与相位参数，即输出C[m1][m2]，δ[m1][m2]，C[m1][m2]为第m1路传声器在频率为w[m2]频率的幅值，δ[m1][m2]为第m1路传声器在频率为w[m2]频率的相位延迟角其中m1为1到N1，m2为1到N2。
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Patent Citations (4)
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
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Also Published As
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