CN111935596A - 一种舱室噪声声场重构系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舱室噪声声场重构系统，涉及声场重构技术领域，包括传声器阵列模块、多通道信号采集模块、处理模块、NI控制模块和音响模块，所述传声器阵列模块和所述NI控制模块与所述多通道信号采集模块电性连接，所述多通道信号采集模块和所述NI控制模块与所述处理模块电性连接，所述音响模块与所述NI控制模块电性连接。本发明将复杂的声场重构技术通过集成化的控制系统及相关硬件设施实现；重现真实的噪声环境后，可进行大量的模拟试验，作为真实环境的结果参考，一方面大大节约了真实环境下的试验成本，另一方面在模拟环境下试验环境不受真实情况的限制，更有利于技术方案的实施和验证，应用范围广，适应性强。

Description

一种舱室噪声声场重构系统

技术领域

本发明涉及声场重构技术领域，具体来说，涉及一种舱室噪声声场重构系统。

背景技术

声场重构其实根据目标声场的空间噪声特性，通过一定的技术手段在试验场所或者研究目标区域进行重现而得到与目标声场的空间噪声特性理论上完全一致的初级声场的一种声场重构方法。简单来说就是重现目标声场，理论上初级声场的空间噪声特性与目标声场应完全保持一致，实际中尽可能接近。

舱室噪声声场重构即对某种具有一定空间和结构的密闭舱室进行目标声场重现的方法。舱室的应用场景非常广泛，例如飞机工作舱室、装甲车舱室、潜水艇舱等等，以及试验平台模型舱等等。舱室噪声声场重构具有非常重要的工程应用意义，针对不同的应用场景和需求，可用于设计阶段、测试调试阶段、成果演示阶段和评价验收阶段等。

目前声场重构主要用于空间目标声场、真实声场或者虚拟声场的还原。由于真实环境下，环境运行流程繁琐，产品结构已定型等，存在运行成本高，试验环境受限等问题。

因此，亟需一种舱室噪声声场重构系统。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种舱室噪声声场重构系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种舱室噪声声场重构系统，包括传声器阵列模块、多通道信号采集模块、处理模块、NI控制模块和音响模块，所述传声器阵列模块和所述NI控制模块与所述多通道信号采集模块电性连接，所述多通道信号采集模块和所述NI控制模块与所述处理模块电性连接，所述音响模块与所述NI控制模块电性连接，其中；

所述传声器阵列模块，用于舱室内目标区域测量点的噪声信号采集和噪声特性采集；

所述多通道信号采集模块，用于初级通路信号测量和重构声场特性验证，其包括声信号采集单元和信号采集处理单元；

所述处理模块，用于提供系统支持和配置控制；

所述NI控制模块，用于NI设备管理控制；

所述音响模块，用于回放重构声场。

进一步的，所述传声器阵列模块包括由L只声传声器组成的传声器阵列。

进一步的，所述噪声特性包括时间特性、频率特性和声压级特性。

进一步的，所述NI控制模块包括NI设备配置单元和NI信号输入输出单元，其中；

所述NI设备配置单元，用于网络设备的连接以及配置和预设声源信号的播放；

所述NI信号输入输出单元，用于多个数字信号声源的输入和音响驱动信号的输出。

进一步的，所述音响模块包括由M只音响组成的声场回放扬声器阵列。

本发明的有益效果：

本发明基于舱室噪声声场重构系统，实现半自动化的声场重构流程，将复杂的声场重构技术通过集成化的控制系统及相关硬件设施实现；舱室噪声环境通过本系统较好重现了真实环境下的噪声情况，期望声场与目标声场的特性相符，基本还原真实情况下目标区域的噪声特性；对于在真实环境下无法进行相关噪声试验或者试验成本较高等情况下，采用本系统重现真实的噪声环境后，可进行大量的模拟试验，作为真实环境的结果参考，为噪声控制设计阶段、测试调试阶段、成果演示阶段和评价验收阶段等不同的研究阶段提供相应的空间噪声环境，为项目方案论证和试验提供与真实噪声环境接近的模拟环境，一方面大大节约了真实环境下的试验成本，另一方面在模拟环境下试验环境不受真实情况的限制，更有利于技术方案的实施和验证，应用范围广，适应性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种舱室噪声声场重构系统的原理框图；

图2是根据本发明实施例的一种舱室噪声声场重构系统的重构步骤流程示意图；

图3是根据本发明实施例的一种舱室噪声声场重构系统的布放位置示意图；

图4是根据本发明实施例的一种舱室噪声声场重构系统的初级通路信号采集系统连接示意图；

图5是根据本发明实施例的一种舱室噪声声场重构系统的重构声场信号计算修正及仿真流程图示意图。

图中：

1、传声器阵列模块；2、多通道信号采集模块；3、处理模块；4、NI控制模块；5、音响模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种舱室噪声声场重构系统。

如图1所示，根据本发明实施例的舱室噪声声场重构系统，包括传声器阵列模块1、多通道信号采集模块2、处理模块3、NI控制模块4和音响模块5，所述传声器阵列模块1和所述NI控制模块4与所述多通道信号采集模块2电性连接，所述多通道信号采集模块2和所述NI控制模块4与所述处理模块3电性连接，所述音响模块5与所述NI控制模块4电性连接，其中；

所述传声器阵列模块1，用于舱室内目标区域测量点的噪声信号采集和噪声特性采集；

所述多通道信号采集模块2，用于初级通路信号测量和重构声场特性验证，其包括声信号采集单元和信号采集处理单元；

所述处理模块3，用于提供系统支持和配置控制；

所述NI控制模块4，用于NI设备管理控制；

所述音响模块5，用于回放重构声场。

其中，所述传声器阵列模块1包括由L只声传声器组成的传声器阵列。

其中，所述噪声特性包括时间特性、频率特性和声压级特性。

其中，所述NI控制模块4包括NI设备配置单元和NI信号输入输出单元，其中；

所述NI设备配置单元，用于网络设备的连接以及配置和预设声源信号的播放；

所述NI信号输入输出单元，用于多个数字信号声源的输入和音响驱动信号的输出。

其中，所述音响模块5包括由M只音响组成的声场回放扬声器阵列。

借助于上述技术方案，实现半自动化的声场重构流程，将复杂的声场重构技术通过集成化的控制系统及相关硬件设施实现；舱室噪声环境通过本系统较好重现了真实环境下的噪声情况，期望声场与目标声场的特性相符，基本还原真实情况下目标区域的噪声特性；对于在真实环境下无法进行相关噪声试验或者试验成本较高等情况下，采用本系统重现真实的噪声环境后，可进行大量的模拟试验，作为真实环境的结果参考，为噪声控制设计阶段、测试调试阶段、成果演示阶段和评价验收阶段等不同的研究阶段提供相应的空间噪声环境，为项目方案论证和试验提供与真实噪声环境接近的模拟环境，一方面大大节约了真实环境下的试验成本，另一方面在模拟环境下试验环境不受真实情况的限制，更有利于技术方案的实施和验证，应用范围广，适应性强。

另外，在应用时，其重构声场所需的信号包括目标信号和初级通路信号。

其目标信号一般是指真实环境内布放一定数量的目标测点的传声器(L只)，当真实噪声环境运行时，在一定的时间范围内通过目标测点的传声器采集目标区域内的真实噪声信号，也是声场重构的目标声场(或期望声场)；其初级通路信号是在舱室声场环境下，一组音箱(M只)依次播放“预设声源”后，通过一组目标测点的传声器(L只，初级通路信号的测点必须与目标信号所获取的测点保持相应位置一致)分别测量得到，初级通路信号主要用于计算噪声信号从初级声源处到目标测点处的声传递关系。

另外，具体的，如图2-图5所示，其声场重构的，表示如下：

1)舱室的环境应与真实环境尽可能按1:1比例结构建造，内部空间及物品的空间摆放位置也保持一致，保证舱室与真实环境的一致性，舱室一般放置在专业的声学实验环境中，如半消声室；

2)搭建声场重构环境：按照声场重构系统组成在舱室周围搭建声场重构系统环境，其中音响模块5的安装位置基本环绕舱室的上面和侧面，传声器阵列模块1的安装位置必须遵循的原则是必须与获取目标信号的测点保持一致，音响模块5的布放位置及传声器阵列模块1的一种布放方式示意图见图3。将声场重构系统环境搭建完成后，检查电源及相关设备线路连接正常，所有设备仪器的连接无误，确保声场重构系统可正常工作；

3)测量初级通路信号：通过NI控制模块4中的播放功能，依次回放系统预设的初级通路声源信号，通过多通道信号采集模块2测量音响至传声器阵列模块1初级通路信号，同时测量音响模块5的NI控制模块4的NI输入电压信号，初级通路采集系统连接图见图4，每个初级通路声源信号对应测量一次初级通路信号数据，共进行M次后完成初级通路信号的测量；

4)计算期望声场：通过重构声场信号计算修正及仿真系统计算、修正和仿真流程及程序架构图见图5，通过计算并修正后得到与目标信号特性相近的重构声场信号(或期望声场信号)；

5)期望声场特性测试验证：通过多通道信号采集模块2对重构声场进行测试验证，与目标声场的相关特性进行比对，修正，最终得到理想的期望声场。

另外，目前已完成了直升机舱室、某大型飞机舱室、装甲车舱室和轨道机车舱室等等舱室噪声的声场重构，实现了项目技术方案的相关论证，与真实环境下的试验结果保持一致；由于真实环境下，环境运行流程繁琐，产品结构已定型等，存在运行成本高，试验环境受限等，采用被系统一方面大大节约了真实环境下的试验成本，另一方面在模拟环境下试验环境不受真实情况的限制，更有利于技术方案的实施和验证。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过实现半自动化的声场重构流程，将复杂的声场重构技术通过集成化的控制系统及相关硬件设施实现；舱室噪声环境通过本系统较好重现了真实环境下的噪声情况，期望声场与目标声场的特性相符，基本还原真实情况下目标区域的噪声特性；对于在真实环境下无法进行相关噪声试验或者试验成本较高等情况下，采用本系统重现真实的噪声环境后，可进行大量的模拟试验，作为真实环境的结果参考，为噪声控制设计阶段、测试调试阶段、成果演示阶段和评价验收阶段等不同的研究阶段提供相应的空间噪声环境，为项目方案论证和试验提供与真实噪声环境接近的模拟环境，一方面大大节约了真实环境下的试验成本，另一方面在模拟环境下试验环境不受真实情况的限制，更有利于技术方案的实施和验证，应用范围广，适应性强。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种舱室噪声声场重构系统，其特征在于，包括传声器阵列模块(1)、多通道信号采集模块(2)、处理模块(3)、NI控制模块(4)和音响模块(5)，所述传声器阵列模块(1)和所述NI控制模块(4)与所述多通道信号采集模块(2)电性连接，所述多通道信号采集模块(2)和所述NI控制模块(4)与所述处理模块(3)电性连接，所述音响模块(5)与所述NI控制模块(4)电性连接，其中；

所述传声器阵列模块(1)，用于舱室内目标区域测量点的噪声信号采集和噪声特性采集；

所述多通道信号采集模块(2)，用于初级通路信号测量和重构声场特性验证，其包括声信号采集单元和信号采集处理单元；

所述处理模块(3)，用于提供系统支持和配置控制；

所述NI控制模块(4)，用于NI设备管理控制；

所述音响模块(5)，用于回放重构声场。

2.根据权利要求1所述的舱室噪声声场重构系统，其特征在于，所述传声器阵列模块(1)包括由L只声传声器组成的传声器阵列。

3.根据权利要求2所述的舱室噪声声场重构系统，其特征在于，所述噪声特性包括时间特性、频率特性和声压级特性。

4.根据权利要求1所述的舱室噪声声场重构系统，其特征在于，所述NI控制模块(4)包括NI设备配置单元和NI信号输入输出单元，其中；

所述NI设备配置单元，用于网络设备的连接以及配置和预设声源信号的播放；

所述NI信号输入输出单元，用于多个数字信号声源的输入和音响驱动信号的输出。

5.根据权利要求1所述的舱室噪声声场重构系统，其特征在于，所述音响模块(5)包括由M只音响组成的声场回放扬声器阵列。

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