CN109696660B - 一种检测自由声场传声筒幅值灵敏度与相位精确测量方法 - Google Patents
一种检测自由声场传声筒幅值灵敏度与相位精确测量方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明一种用于自由声场传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量方法，涉及一种传声筒在不同频率下幅值灵敏度与相位检测的方法，该方法包括以下步骤：测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数；测量计算互易声学换能器I，互易声学换能II的频率响函数以及待测传声筒的频率响应函数，得出待测传声筒的幅值灵敏度及相位，本发明最后测试结果中与具体的测试通道、信号驱动通道等中间结果没有具体关系，从而可以避免这些中间通道对结果的影响，数据精度较高，同时也克服了测试中中间通道的噪声对幅值灵敏度与相位的影响，克服了以住检测方法，在大背景随机噪声情况下，误差非常大的不足，这对在大噪声环境下对传声筒幅值灵敏度与相位的测试有很大的意义。
Description
技术领域
本发明涉及传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量新方法，特别是一种用于检测自由复杂多频声场传声筒幅值灵敏度与相位检测的精确测量新方法。
背景技术
近场声全息技术(NAH)是近年来声学研究一个重要方向，通过该技术，可以较精确地进行声源识别和定位，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技术是根据亥姆霍兹方程推导出重构平面上的复声压信号分布与全息面上的声压关系，即其中p(xH，yH，zH)为全息面上复声压信号，p(x，y，z)为重构平面上的复声压信号，/>为离散的格林函数，所以只要知道全息面上的复声压信号，就可以求出重构平面上的复声压信号，所以NAH技术的一个主要关键点是如何获得全息面上的复声压信号/>p为该点的幅值，为该点的相位，但是准确检测出这个复声压信号是比较难的，因为测试时由于传声器本身就有幅值灵敏度与相位延迟，特别是相位延迟，如果不能准确测出这个相位延迟角，很有可能测得数据，误差就非常大，这样的数据是不能作为反演依据的，而现在的测试方法，大部分只是测量传声器的幅值灵敏度，很少测传声器的相位延迟角，而NAH技术中对全息面的声压相位角要求有较高的精度，为了克服以上检测方法缺点，需要发明一种用于传声筒幅值灵敏度与相位的精确测量方法，特别是一种用于自由复杂多频声场传声器幅值灵敏度与相位的检测新方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测自由声场传声筒幅值灵敏度与相位精确测量方法，即使声场为多频自由声场的情况下，该方法仍能精确对传声筒在不同频率下的幅值灵敏度与相位进行测量。
本发明为实现以上目的采用了以下技术方案：一种检测自由声场传声筒幅值灵敏度与相位精确测量方法，该方法中需要设置信号源，声学驱动通道I，声学驱动通道II，多支路高速电子选择开关I，多支路高速电子选择开关II，多支路高速电子选择开关III，互易声学换能器I，互易声学换能器II，待测传声筒，信号同步通道，数据测试及计算通道，信号源的输出与高速电子选择开关I相连，信号源还与信号同步通道相连，多支路高速电子选择开关I的输出分别与声学驱动通道I、声学驱动通道II相连，多支路高速电子选择开关I还与信号同步通道相连，声学驱动通道I的输出与多支路高速电子选择开关II相连，声学驱动通道II的输出也与多支路高速电子选择开关II相连，多支路高速电子选择开关II输出分别与互易声学换能器I、互易声学换能器II相连，多支路高速电子选择开关II的输出还有声学驱动通道II相连，同时多支路高速电子选择开关II还与信号同步通道相连，多支路高速电子选择开关II的输出还与数据测试及计算通道相连，待测传声器的输出与多支路高速电子选择开关III相连，互易声学换能器II的输出也与多支路高速电子选择开关III相连，多支路高速电子选择开关III的输出与数据测试及计算通道相连，另外多支路高速电子选择开关III还与信号同步通道相连，数据测试及计算通道还与信号同步通道相连，该测试方法包括以下步骤：
A：测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数；
B：测量计算互易声学换能器I，互易声学换能II的频率响应函数以及待测传声筒的频
率响应函数，得出待测传声筒的幅值灵敏度及相位。
本发明更进一步技术案为：所述测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数的详细方法为：
(a)：在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr频率，该信号经多支路高速电子选择开关I连接到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II直接加到数据测试及计算通道上，信号变为：
其中Bq1(jw)为声学驱动通道I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)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，即：
A01＝ArAq1Aj (2)；
θ01＝θq1+θj (3)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号幅值A01及相位θ01；
(b)：在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I，加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II直接加到数据测试及计算通道上，信号变为：
其中Bq2(jw)为声学驱动通道II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)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为的相位延迟角，即：
A02＝ArAq2Aj (5)；
θ02＝θq2+θj (6)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号幅值A02及相位θ02；
(c)：在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I加到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II加到数据测试及计算通道，信号变为：
其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Bq2(jw)为声学驱动通道II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)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，即：
A03＝ArAq1Aq2Aj (8)；
θ03＝θq1+θq2+θj (9)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号幅值A03及相位θ03；
联合式(2)(5)(8)通过A01，A02，A03可以求出Aq1，Aq2，Aj；
Aq1＝A03/A02 (10)；
Aq2＝A03/A01 (11)；
Aj＝(A01A02)/(ArA03) (12)；
联合式(3)(6)(9)通过θ01，θ02，θ02可以求出θq1，θq2，θj；
θq1＝θ03-θ02 (13)；
θq2＝θ03-θ01 (14)；
θj＝θ01+θ02-θ03 (15)；
本发明更进一步的技术方案：所述通过测量计算互易声学换能器I，互易声学换能II的频率响应函数以及待测传声筒的频率响应函数，得出待测传声筒的幅值灵敏度及相位精确详细方法为：
(s1)：在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0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，该信号经过多支路高速电子选择开关I加到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II，加到互易声学换能I上，推动互易声学换能器I发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能I相距为r的待测传声筒接收，待测传声筒接收的信号经过多支路高速电子选择开关III加到数据测试及计算通道，信号变为：
其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Btr1(jw)为互易声学换能器I发射频率响应函数，Atr1为Btr1(jw)的幅值，θtr1为为Btr1(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，Bn1(w)为待测传声筒的接收频率响应函数，An1为Bn1(w)的幅值，θn1为为Bn1(w)的相位延迟角，即得：
A04＝ArAq1Atr1An1Aj (17)；
θ04＝θq1+θtr1+θn1+θj (18)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号幅值A04及相位A04；
(s2)：在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经多支路高速电子选择开关I，加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II加到声学驱动通道II，推动互易声学换能器II发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能II相距为r的待测传声筒接收，待测传声筒接收的信号经过多支路高速电子选择开关III加到数据测试及计算通道，信号变为：
其中Bq2(jw)为声学驱动通道II的频率响应函数，Aq2为Bq2(jw)的幅值，θq2为为Bq2(jw)的相位延迟角，Btr2(jw)为互易声学换能器II发射频率响应函数，Atr2为Btr2(jw)的幅值，θtr2为Btr2(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为数据数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，Bn1(w)为待测传声筒的接收频率响应函数，An1为Bn1(w)的幅值，θn1为Bn1(w)的相位延迟角，即得：
A05＝ArAq2Atr2An1Aj (20)；
θ05＝θq2+θtr2+θn1+θj (21)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号幅值A05及相位θ05；
(s3)：在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I，加到声学驱动通道I，该信号经过多支路高速电子选择开关II，加到互易声学换能I上，推动互易声学换能器I发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能I相距为r的互易声学换能器II接收，互易声学换能器II接收的信号经过多支路高速电子选择开关III加到数据测试及计算通道，信号变为：
其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Btr1(jw)为互易声学换能器I发射频率响应函数，Atr1为Btr1(jw)的幅值，θtr1为Btr1(jw)相位延迟角，B′tr2(jw)为互易换能器II的接收频率响应函数，Btr2(jw)为互易换能器II的发射频率响应函数，Atr2为Btr2(jw)的幅值，θtr2为Btr2(jw)相位延迟角，k为声学的波数，r为互易换能器I与互易换能器II两个中心点之间的距离，ρ为空气介质和密度，f为声波的频率，Bj(jw)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，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，即得：
A06＝ArAq1Atr1Atr2[2r/(ρf)]Aj (23)；
θ06＝θq1+θtr1+θtr2-kr+π/2+θj (24)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号幅值A06及相位θ06；
联合式(10)、(11)、(12)、(17)、(20)、(23)求出Atr1，Atr2，An1；
联合式(13)、(14)、(15)、(18)、(21)、(24)求出θtr1，θtr2，θn1；
θn1＝(θ01+θ04+θ05-θ03-θ06-θj+kr-π/2)/2 (30)；
所求得的An1、θn1就是待测传声筒的幅值灵敏度与相位。
本发明更进一步的技术方案：所述能量重心法公式为：
对频率校正，/>对幅值进行校正，其中/>M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的取值与窗函数的选取有关，用Hanning窗时取8/3。
由于采用上述方法，本发明具有以下有益效果：
(1)可以检测出传声筒在不同频率下的传声筒灵敏度与相位；
本发明一种检测自由声场传声筒幅值灵敏度与相位精确测量方法，由于该方法中的不但能测传声筒的幅值灵敏度，而且还能测相位，最后测试结果中与具体的测试通道、信号驱动通道等中间结果没有具体关系，从而可以避免这些中间通道对结果的影响，数据精度较高。
(2)可以克服与排除噪声对幅值灵敏度与相位的干扰
本发明一种检测自由声场传声筒幅值灵敏度与相位精确测量方法，由于该方法中最后的结果与中间通道的相关参数无关，所以也克服了测试中中间通道的噪声对幅值灵敏度与相位的影响，克服了以住检测方法，在大背景随机噪声情况下，误差非常大的不足，这对在大噪声环境下对传声筒幅值灵敏度与相位的测试有很大的意义。
下面结合附图和实施例对本发明一种检测自由声场传声筒幅值灵敏度与相位精确测量方法作进一步说明。
附图说明
图1该测试方法需要设置通道结构图；
图2该方法求解步骤流程图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和相应技术优点更加清晰明白，下面结合具体实例，并根据参照附图，对本发明进行更一步的详细说明。
结合图1说明一种检测自由声场传声筒幅值灵敏度与相位精确测量方法的具体实施方式，该检测方法适用的范围较广，在该方法中需要设置信号源，声学驱动通道I，声学驱动通道II，多支路高速电子选择开关I，多支路高速电子选择开关II，多支路高速电子选择开关III，互易声学换能器I，互易声学换能器II，待测传声筒，信号同步通道，数据测试及计算通道，信号源的输出与高速电子选择开关I相连，信号源还与信号同步通道相连，多支路高速电子选择开关I的输出分别与声学驱动通道I、声学驱动通道II相连，多支路高速电子选择开关I还与信号同步通道相连，声学驱动通道I的输出与多支路高速电子选择开关II相连，声学驱动通道II的输出也与多支路高速电子选择开关II相连，多支路高速电子选择开关II输出分别与互易声学换能器I、互易声学换能器II相连，多支路高速电子选择开关II的输出还有声学驱动通道II相连，同时多支路高速电子选择开关II还与信号同步通道相连，多支路高速电子选择开关II的输出还与数据测试及计算通道相连，待测传声器的输出与多支路高速电子选择开关III相连，互易声学换能器II的输出也与多支路高速电子选择开关III相连，多支路高速电子选择开关III的输出与数据测试及计算通道相连，另外多支路高速电子选择开关III还与信号同步通道相连，数据测试及计算通道还与信号同步通道相连，信号源是生一个确定频率、幅值、相位的信号，为后面做测试服务，声学驱动通道I、II是信号源给出的信号进行放大与滤波以驱动互易声学换能器I、II发声，辐射声波，为后面的测试提供声源、互易声学换能器I、II既可以在信号的驱动下作为声源，辐射声波，也可以作为接收传感器，把声波换化为电信号，数据测试及计算通道主要是完成信号的调理、数据采集及数据傅立叶FFT计算及频谱重心法校正求出待测传声器的幅值灵敏度与相位，信号同步通道主要产生同步脉冲，方法中设置的每一个单元要同步工作，多支路高速电子选择开关I、II、III是一个高速电子选择开关，能根据要求从输入的信号选择一路与哪一种输出相连。该测试方法包括以下步骤：
A：测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数；
B：测量计算互易声学换能器I，互易声学换能II的频率响函数以及待测传声筒的频率响应函数，得出待测传声筒的幅值灵敏度及相位。
所述测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数的详细方法为：
(a)：第一步在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr频率，该信号经多支路高速电子选择开关I连接到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II直接加到数据测试及计算通道上，根据信号经过每一级的传递，信号变为：
(1)式中Bq1(jw)为声学驱动通道I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)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，即：
A01＝ArAq1Aj (2)；
θ01＝θq1+θj (3)
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，为了使后面的FFT计算的准确性，减少FFT的计算误差，采样的数据一定是整数个周期，同时取的数据量不能太大，否则FFT的计算量太大，T取为2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算即/>并用能量重心法进行校正，即得出频率为w的信号/>幅值A01及相位θ01；
(b)、第二步在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I，加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II直接加到数据测试及计算通道上，根据信号经过每一级的传递，信号变为：
其中Bq2(jw)为声学驱动通道II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)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为的相位延迟角，即：
A02＝ArAq2Aj (5)；
θ02＝θq2+θj (6)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，T取为2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号/>幅值A02及相位θ02；
(c)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I加到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II加到数据测试及计算通道，根据信号经过每一级的传递，信号变为：
其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Bq2(jw)为声学驱动通道II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)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，即：
A03＝ArAq1Aq2Aj (8)；
θ03＝θq1+θq2+θj (9)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，T取为2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号/>幅值A03及相位θ03；
联合式(2)(5)(8)通过A01，A02，A03可以求出Aq1，Aq2，Aj；
Aq1＝A03/A02 (10)；
Aq2＝A03/A01 (11)；
Aj＝(A01A02)/(ArA03) (12)；
联合式(3)(6)(9)通过θ01，θ02，θ02可以求出θq1，θq2，θj；
θq1＝θ03-θ02 (13)；
θq2＝θ03-θ01 (14)；
θj＝θ01+θ02-θ03 (15)；
所述通过测量计算互易声学换能器I，互易声学换能II的频率响函数以及待测传声筒的频率响应函数，得出待测传声筒的幅值灵敏度及相位精确详细方法为：
(s1)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0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，该信号经过多支路高速电子选择开关I加到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II，加到互易声学换能I上，推动互易声学换能器I发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能I相距为r的待测传声筒接收，待测传声筒接收的信号经过多支路高速电子选择开关III加到数据测试及计算通道，根据信号经过每一级的传递，信号变为：
其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Btr1(jw)为互易声学换能器I发射频率响应函数，Atr1为Btr1(jw)的幅值，θtr1为为Btr1(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，Bn1(w)为待测传声筒的接收频率响应函数，An1为Bn1(w)的幅值，θn1为为Bn1(w)的相位延迟角，即得：
A04＝ArAq1Atr1An1Aj (17)；
θ04＝θq1+θtr1+θn1+θj (18)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号/>幅值A04及相位θ04；
(s2)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经多支路高速电子选择开关I，加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II加到声学驱动通道II，推动互易声学换能器II发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能II相距为r的待测传声筒接收，待测传声筒接收的信号经过多支路高速电子选择开关III加到数据测试及计算通道，信号变为：
其中Bq2(jw)为声学驱动通道II的频率响应函数，Aq2为Bq2(jw)的幅值，θq2为为Bq2(jw)的相位延迟角，Btr2(jw)为互易声学换能器II发射频率响应函数，Atr2为Btr2(jw)的幅值，θtr2为Btr2(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为数据数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，Bn1(w)为待测传声筒的接收频率响应函数，An1为Bn1(w)的幅值，θn1为Bn1(w)的相位延迟角，即得：
A05＝ArAq2Atr2An1Aj (20)；
θ05＝θq2+θtr2+θn1+θj (21)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，T取为2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号/>幅值A05及相位θ05；
(s3)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I，加到声学驱动通道I，该信号经过多支路高速电子选择开关II，加到互易声学换能I上，推动互易声学换能器I发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能I相距为r的互易声学换能器II接收，互易声学换能器II接收的信号经过多支路高速电子选择开关III加到数据测试及计算通道，根据信号经过每一级的传递，信号变为：
其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Btr1(jw)为互易声学换能器I发射频率响应函数，Atr1为Btr1(jw)的幅值，θtr1为Btr1(jw)相位延迟角，B′tr2(jw)为互易换能器II的接收频率响应函数，Btr2(jw)为互易换能器II的发射频率响应函数，Atr2为Btr2(jw)的幅值，θtr2为Btr2(jw)相位延迟角，k为声学的波数，r为互易换能器I与互易换能器II两个中心点之间的距离，ρ为空气介质和密度，f为声波的频率，i为虚数单位，Bj(jw)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，即得：
A06＝ArAq1Atr1Atr2[2r/(ρf)]Aj (23)；
θ06＝θq1+θtr1+θtr2-kr+π/2+θj (24)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，T取2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号/>幅值A06及相位θ06；
联合式(10)、(11)、(12)、(17)、(20)、(23)求出Atr1，Atr2，An1；
联合式(13)、(14)、(15)、(18)、(21)、(24)求出θtr1，θtr2，θn1；
θn1＝(θ01+θ04+θ05-θ03-θ06-θj+kr-π/2)/2 (30)；
所求得的An1、θn1就是待测传声筒的幅值灵敏度与相位。
所述能量重心法公式为：
对频率校正，/>对幅值进行校正，其中/>M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的取值与窗函数的选取有关，用Hanning窗时取8/3。/>
Claims (4)
1.一种检测自由声场传声筒幅值灵敏度与相位精确测量方法，其特征在于该方法中需要设置信号源，声学驱动通道I，声学驱动通道II，多支路高速电子选择开关I，多支路高速电子选择开关II，多支路高速电子选择开关III，互易声学换能器I，互易声学换能器II，待测传声筒，信号同步通道，数据测试及计算通道，信号源的输出与高速电子选择开关I相连，信号源还与信号同步通道相连，多支路高速电子选择开关I的输出分别与声学驱动通道I、声学驱动通道II相连，多支路高速电子选择开关I还与信号同步通道相连，声学驱动通道I的输出与多支路高速电子选择开关II相连，声学驱动通道II的输出也与多支路高速电子选择开关II相连，多支路高速电子选择开关II输出分别与互易声学换能器I、互易声学换能器II相连，多支路高速电子选择开关II的输出还有声学驱动通道II相连，同时多支路高速电子选择开关II还与信号同步通道相连，多支路高速电子选择开关II的输出还与数据测试及计算通道相连，待测传声器的输出与多支路高速电子选择开关III相连，互易声学换能器II的输出也与多支路高速电子选择开关III相连，多支路高速电子选择开关III的输出与数据测试及计算通道相连，另外多支路高速电子选择开关III还与信号同步通道相连，数据测试及计算通道还与信号同步通道相连，该测试方法包括以下步骤：
A、测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数；
B、测量计算互易声学换能器I，互易声学换能器II的频率响应函数以及待测传声筒的频率响应函数，得出待测传声筒的幅值灵敏度及相位。
2.如权利要求1所述的一种检测自由声场传声筒幅值灵敏度与相位精确测量方法其特征在于所述测量计算数据测试及计算通道、声学驱动通道I、II的频率响应函数的详细方法为：
(a)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr频率，该信号经多支路高速电子选择开关I连接到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II直接加到数据测试及计算通道上，信号变为：
其中Bq1(jw)为声学驱动通道I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)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，即：
A01＝ArAq1Aj (2)；
θ01＝θq1+θj (3)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，T取为2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号/>的幅值A01及相位θ01；(b)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I，加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II直接加到数据测试及计算通道上，信号变为：
其中Bq2(jw)为声学驱动通道II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)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为的相位延迟角，即：
A02＝ArAq2Aj (5)；
θ02＝θq2+θj (6)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，T取为2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号/>幅值A02及相位θ02；
(c)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I加到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II加到数据测试及计算通道，信号变为：
其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Bq2(jw)为声学驱动通道II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)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，即：
A03＝ArAq1Aq2Aj (8)；
θ03＝θq1+θq2+θj (9)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，T取为2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号/>幅值A03及相位θ03；
联合式(2)(5)(8)通过A01，A02，A03可以求出Aq1，Aq2，Aj；
Aq1＝A03/A02 (10)；
Aq2＝A03/A01 (11)；
Aj＝(A01A02)/(ArA03) (12)；
联合式(3)(6)(9)通过θ01，θ02，θ02可以求出θq1，θq2，θj；
θq1＝θ03-θ02 (13)；
θq2＝θ03-θ01 (14)；
θj＝θ01+θ02-θ03 (15)。
3.如权利要求1所述的一种检测自由声场传声筒幅值灵敏度与相位精确测量方法其特征在于所述通过测量计算互易声学换能器I，互易声学换能器II的频率响应函数以及待测传声筒的频率响应函数，得出待测传声筒的幅值灵敏度及相位精确详细方法为：
(s1)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0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，该信号经过多支路高速电子选择开关I加到声学驱动通道I，再经过多支路高速电子选择开关II，加到互易声学换能器I上，推动互易声学换能器I发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能器I相距为r的待测传声筒接收，待测传声筒接收的信号经过多支路高速电子选择开关III加到数据测试及计算通道，信号变为：
其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Btr1(jw)为互易声学换能器I发射频率响应函数，Atr1为Btr1(jw)的幅值，θtr1为为Btr1(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，Bn1(w)为待测传声筒的接收频率响应函数，An1为Bn1(w)的幅值，θn1为为Bn1(w)的相位延迟角，即得：
A04＝ArAq1Atr1An1Aj (17)；
θ04＝θq1+θtr1+θn1+θj (18)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，T取为2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号/>幅值A04及相位θ04；
(s2)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经多支路高速电子选择开关I，加到声学驱动通道II，再经过多支路高速电子选择开关II加到声学驱动通道II，推动互易声学换能器II发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能器II相距为r的待测传声筒接收，待测传声筒接收的信号经过多支路高速电子选择开关III加到数据测试及计算通道，信号变为：
其中Bq2(jw)为声学驱动通道II的频率响应函数，Aq2为Bq2(jw)的幅值，θq2为为Bq2(jw)的相位延迟角，Btr2(jw)为互易声学换能器II发射频率响应函数，Atr2为Btr2(jw)的幅值，θtr2为Btr2(jw)的相位延迟角，Bj(jw)为数据数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，Bn1(w)为待测传声筒的接收频率响应函数，An1为Bn1(w)的幅值，θn1为Bn1(w)的相位延迟角，即得：
A05＝ArAq2Atr2An1Aj (20)；
θ05＝θq2+θtr2+θn1+θj (21)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号/>幅值A05及相位θ05；
(s3)、在信号同步通道给出的同步脉冲同步下，信号源给出一个初相位为0的正弦波信号sr＝Are-jw，其中Ar为信号sr的幅值，w为信号sr的频率，该信号经过多支路高速电子选择开关I，加到声学驱动通道I，该信号经过多支路高速电子选择开关II，加到互易声学换能器I上，推动互易声学换能器I发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能器I相距为r的互易声学换能器II接收，互易声学换能器II接收的信号经过多支路高速电子选择开关III加到数据测试及计算通道，信号变为：
其中Bq1(jw)为声学驱动通道I的频率响应函数，Aq1为Bq1(jw)的幅值，θq1为Bq1(jw)的相位延迟角，Btr1(jw)为互易声学换能器I发射频率响应函数，Atr1为Btr1(jw)的幅值，θtr1为Btr1(jw)相位延迟角，B′tr2(jw)为互易换能器II的接收频率响应函数，Atr2为Btr2(jw)的幅值，θtr2为Btr2(jw)相位延迟角，k为声学的波数，r为互易换能器I与互易换能器II两个中心点之间的距离，ρ为空气介质和密度，f为声波的频率，i是虚数单位，Bj(jw)为数据测试及计算通道的频率响应函数，Aj为Bj(jw)的幅值，θj为Bj(jw)的相位延迟角，2r/ρ0f为球面自由声场的互易参量，即得：
A06＝ArAq1Atr1Atr2[2r/(ρf)]Aj (23)；
θ06＝θq1+θtr1+θtr2-kr+π/2+θj (24)；
该信号经过数据测试及计算通道后，在信号同步通道的同步脉冲同步下，被高速采样T个整数周期数据，T取2-4之间的整数，采样数据经数据测试及计算通道中快速傅立叶FFT进行计算、并用能量重心法进行校正，得出频率为w的信号/>幅值A06及相位θ06；
联合式(10)、(11)、(12)、(17)、(20)、(23)求出Atr1，Atr2，An1；
联合式(13)、(14)、(15)、(18)、(21)、(24)求出θtr1，θtr2，θn1；
θn1＝(θ01+θ04+θ05-θ03-θ06-θj+kr-π/2)/2 (30)；
所求得的An1、θn1就是待测传声筒的幅值灵敏度与相位。
4.如权利要求2所述的一种检测自由声场传声筒幅值灵敏度与相位精确测量方法其特征在于所述能量重心法公式为：
对频率校正，/>对幅值进行校正，其中/>M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的取值与窗函数的选取有关，用Hanning窗时取8/3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: No. 2 Wenchang Road, Liuzhou City, Guangxi Zhuang Autonomous Region, 545005 Applicant after: GUANGXI University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Applicant after: LIUZHOU ZHANHONG TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 545616 No. 4, No. C standard workshop, No. 7 Che yuan six road, Liuzhou, the Guangxi Zhuang Autonomous Region, 308 Applicant before: LIUZHOU ZHANHONG TECHNOLOGY CO.,LTD. Country or region before: China Applicant before: GUANGXI University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |