CN112504434A - 一种物体相对运动速度和空气声波衰减系数的测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种物体相对运动速度和空气声波衰减系数的测量系统及测量方法，所述系统以声信号发生器为一端，由声信号采集器和信号发送装置组成另一端，上述两端中一个为固定端，另一个为运动端，运动端或固定端产生的具有平稳特征的声信号，经信号发生器发送、并被安装在固定端或运动端的声信号采集器接收后，通过信号发送装置和信号接收装置被传送到信号处理与计算系统进行处理，计算得到物体的相对运动速度和空气声波衰减系数。本发明可以实现声信号的高速采集，移动端相对运动速度的跟踪测量和空气声波衰减系数的准确计算，并且使用成本低，方案多样，实施方便。

Description

一种物体相对运动速度和空气声波衰减系数的测量系统及测 量方法

技术领域

本发明涉及一种物体相对运动速度和空气声波衰减系数的测量系统及测量方法。

背景技术

人们一般采用专用的测量工具来实现物体运动速度的测量。例如，计时测速、光电门测速、频闪照相测速、平抛运动测速、运动轨迹测速、速度计测速、旋转齿轮测速、旋转转筒测速、速度选择器测速、电流计测速、电磁流量计测速、单摆测速、脉冲信号测速、多普勒效应测速、超声波测速、旋转光源测速、激光散斑测速等，都是非常有效的测量物体运动速度的方法。空气声传播速度一般服从如下规律：

式中，T为温度，℃；p为空气压强，Pa；p_w为相对湿度与对应温度饱和蒸汽压的乘积，Pa；c₀为温度为0℃时干空气的声传播速度。

声音在传播过程中会产生衰减，声强的衰减规律服从如下公式：

I_d＝I₀e^-αS

式中，I_d为在离声源距离为S处测量得到的声强，单位为Pa；I₀为在声源的声强，单位为Pa；S为测点离声源的距离，单位为m；α为空气声传播衰减系数，单位为m^-1。

声波传播速度的测量方法已经发展的很成熟，常见的有时差法、共振干涉法、相位比较法等声速测量方法。

声音的衰减具有频散特性，也就是说声信号中不同频率的振动成分在传播过程中衰减的速率是不同的，高频成分要比低频成分衰减得快一些。材料的衰减系数是一个基本的物理参数，能够反映物体自身的内部结构和组成特性，在许多领域具有十分重要的应用价值。人们也往往利用材料的衰减系数进行材料组成、内部损伤和结构缺陷的探测。但目前声波参数的测量多数是在实验室完成的，例如，声波速度和声衰减系数的测量已经成为大学物理实验的一个必训项目，但应用于生产实际的测量需要采用专用的工具，受限于测量手段的局限性，限制了声波衰减规律的应用。

如果能够直接测量得到物体运动期间固定端与运动端之间的相对距离，则可以采用传统的衰减系数计算方法由物体运动信号源的振幅A随距离S的变化求得空气衰减系数α。继而根据运动期间时间的记录，计算得到测点与运动物体之间的相对运动速度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的空气声波参数测量实时性差、应用受限等不足，本发明提供一种实时性强、对能够在运动过程中产生平稳周期声信号的物体进行相对运动速度和空气衰减系数测量的系统及其测量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量系统，包括声信号发生器，声信号采集器，信号发送装置，信号接收装置以及信号处理与计算系统，以声信号发生器为一端，由声信号采集器和信号发送装置组成另一端，上述两端中一个为固定端，另一个为运动端。

所述的信号发送装置与信号接收装置之间为有线或无线连接，信号接收装置与信号处理与计算系统之间为有线连接，运动端或固定端产生的具有平稳特征的声信号，经信号发生器发送、并被安装在固定端或运动端的声信号采集器接收后，通过信号发送装置和信号接收装置，声信号被传送到信号处理与计算系统进行处理，继而计算得到物体的相对运动速度和空气声波衰减系数。

进一步地，所述的声信号采集器的信号采样率、信号发送装置和信号接收装置的接发信号速率均不低于44kHz，且能够采集全频段的声信号。

一种采用上述测量系统进行物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量的方法，具有如下步骤：

S1、运动端相对于固定端以一定的速度u(t)移动的同时，声信号发生器处产生一个平稳的周期声信号y₀(t)，这一声信号被声信号采集器接收，并以f_s的采样率采集得到采样数据点数量为M的y₁(t)信号；y₁(t)信号经信号发送装置和信号接收装置被传送到信号处理与计算系统中。

S2、从y₁(t)信号中截取一段小于1个且不小于1/2个平稳周期的特征信号y_1d(t)信号，y_1d(t)信号的长度为N个数据点(N<M)。在y₁(t)信号上，沿着y₁(t)信号计算y₁(t)与y_1d(t)的互相关性系数r_xy(t)，r_xy(t)的总长度为M-N+1。

S3、在信号段长度不小于N的限制条件下，获取r_xy(t)在各个分段上的r_xy(t)最大值所对应的数据点位置t_i及对应r_xy(t_i)数值，并以t_i为参照点对y₁(t)信号进行分段处理，获得对应的分段y₁(t_i,i)信号。

S4、读取分段y₁(t_i,i)信号的数据点数量、峰值数值、峰谷数值、峰值位置和峰谷位置信息。

S5、计算分段y₁(t_i,i)信号的绝对均值、峰值指标、峭度指标、歪度指标和裕度指标数值。

S6、在信号段长、峰值数值、峰值位置、绝对均值、峰值指标、峭度指标、歪度指标和裕度指标参数组成的多维空间考察数据点的分布情况，删除含异常的数据点。

S7、在经过上述步骤S1～S6的处理，获得了分段y₁(t_i,i)信号及相应的信号段长、峰值数值、峰值位置、绝对均值、峰值指标、峭度指标、歪度指标和裕度指标统计参数后，根据以下两种情况，进行针对性的处理:

S7-1、在已知空气声传播速度c的前提下，利用式(1)进行空气声传播衰减系数的计算：

式中，α为空气声传播衰减系数，单位为m^-1；K为分段y₁(t_i,i)信号前后连贯结对数量；A_i、A_i-1为对应第i对前后结对分段信号的峰值振幅数值；L_i、L_i-1为第i对前后结对分段信号的分段数据点数量；f_P为信号的采样率，单位为Hz；c是空气的声传播速度，单位为m/s。B_f为与A的取值相关的系数，如果A取声信号振幅，则B_f＝1；如果A为信号段的绝对均值、有效值等参数，则需要通过校正实验来确定B_f的数值。

S7-2、在未知空气声传播速度c的情况下，利用式(2)进行空气声传播速度和空气声传播衰减系数的优化搜索计算：

式中，β为系数，β＝1α，单位为m。

S8、在计算得到空气的声传播衰减系数α之后，运动端相对于固定端的相对运动速度u_i的计算公式如下：

式中，A_i、A_i-1：对应第i对前后结对分段信号的峰值振幅数值；L_i、L_i-1：第i对前后结对分段信号的分段数据点数量。定义u_i相对接近运动为负值，远离运动为正值。

为了保证计算的可靠性，上述式(1)、(2)和式(3)中的A数值，也可以采用分段y₁(t_i,i)信号的绝对均值、有效值等替代。在这种情况下，式(1)中的系数B_f数值需要通过适当的校正实验来确定。

一种采用上述测量系统进行物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量的方法，具有如下步骤：

(1)、所述运动端相对于固定端以一定的速度u(t)移动的同时，声信号发生器处产生一个平稳的周期性声信号y₀(t)，这一声信号被声信号采集器接收，并以f_s的采样率采集得到采样数据点数量为M的y₁(t)信号；y₁(t)信号经信号发送装置和信号接收装置被传送到信号处理与计算系统中。

(2)、从y₁(t)信号中截取一段小于1个且不小于1/2个平稳周期的特征信号y_1d(t)信号，y_1d(t)信号的长度为N个数据点(N<M)，在y₁(t)信号上，沿着y₁(t)信号计算y₁(t)与y_1d(t)的互相关性系数r_xy(t)，r_xy(t)的总长度为M-N+1。

(3)、在信号段长度不小于N的限制条件下，获取r_xy(t)在各个分段上的r_xy(t)最大值所对应的数据点位置t_i及对应r_xy(t_i)数值，并以t_i为参照点对y₁(t)信号进行分段处理，获得对应的分段y₁(t_i,i)信号。

(4)、读取分段y₁(t_i,i)信号的数据点数量、峰值数值、峰谷数值、峰值位置和峰谷位置等信息，并进行异常数据点的删除处理。

(5)、用分段y₁(t_i,i)信号来构造信号总长度相同的循环分段信号，并通过FFT变换计算得到循环分段信号的主频数值f_i。

(6)、利用下式计算在相对运动速度为0时循环分段信号的主频f₀：

式中，f₀为无频移(或相对运动速度为0)时循环分段信号的主频率，单位为Hz；A_i、A_i-1为对应第i对前后结对分段信号的峰值振幅数值；Δt_i为第i对前后结对分段信号的时间间隔差，单位为s；f_i+1、f_i为第i+1个和第i个循环分段信号的主频率，单位为Hz。

在计算得到每个前后结对分段信号的f₀后，取平均值作为相对运动速度为0时循环分段信号的主频率。

(7)、在空气声传播速度c已知的情况下，利用式(5)来计算运动端相对于固定端的相对运动速度：

式中，c为空气声传播速度，单位为m/s。

(8)、在计算得到相对运动速度u_i之后，空气声传播衰减系数α的计算公式如下：

式中，α为空气声传播衰减系数，单位为m^-1；K为分段y₁(t_i,i)信号前后连贯结对数量；f_p为声波信号采样率，单位为Hz。

本发明的有益效果是：本发明采用声信号测量和处理的途径，从实测信号中提取声波衰减系数和物体运动速度的信息，极大地简化了测量系统对软硬件设备的需求；通过结合无线或有线收发装置将信号数据传送到芯片处理系统，由芯片系统进行信号的分析与处理，可以实时获得空气衰减系数和物体运动相对速度的信息，有效地提高了测量效率和信息使用效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是本发明所述测量方法的流程图。

图3是实施例一中声信号发生器端固定、信号采集与接收端运动时的声信号测量实例图。

图4是实施例一中声信号发生器端运动、信号采集与接收端固定时的声信号测量实例图。

图5是实施例一中声信号发生器端固定、信号采集与接收端运动时的分段声信号图。

图6是实施例一中声信号发生器端运动、信号采集与接收端固定时的分段声信号图。

图7是实施例二中声信号发生器端运动、信号采集与接收端固定时的声信号测量实例。

图8是实施例二中声信号发生器端运动、信号采集与接收端固定时的分段声信号。

图中：1.声信号发生器，2.声信号采集器，3.信号发送装置，4.信号接收装置，5.信号处理与计算系统。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种物体相对运动速度和空气声波衰减系数的测量系统，包括声信号发生器1、声信号采集器2、信号发送装置3、信号接收装置4及信号处理与计算系统5，以声信号发生器1为一端，由声信号采集器2和信号发送装置3组成另一端，这两端中一个为固定端，另一个为运动端，所述的信号发送装置3与信号接收装置4为有线或无线连接，信号接收装置4与信号处理与计算系统5为有线连接。

在声信号发生器1中产生的声信号，通过空气传播，被声信号采集器2接收，通过信号发送装置3和信号接收装置4后，声信号被传送到信号处理与计算系统5进行处理，计算得到物体的相对运动速度和空气声波衰减系数。

所述的声信号采集器2的信号采样率、信号发送装置3与信号接收装置4的接发信号速率均不低于44kHz，且能够采集全频段的声信号。

实施例一，图3是固定不动的电脑上发出的数字化声信号，通过运动着的声传感器采集声信号，并通过NIWLS9234多通道无线采集仪进行传输和接收的声信号测量实例；图4是某飞行动物发出的鸣声信号，由固定不动的声传感器接收，并采用声信号采集仪记录得到的声信号实例。

一种采用上述测量系统进行物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量的方法，测量流程如图2所示，具有如下步骤：

S1、运动端相对于固定端以一定的速度u(t)移动的同时，声信号发生器1处产生一个平稳周期声信号y₀(t)，这一声信号被声信号采集器2接收，并以f_s的采样率采集得到采样数据点数量为M的y₁(t)信号；y₁(t)信号经信号发送装置3和信号接收装置4被传送到信号处理与计算系统5中。

S2、从y₁(t)信号中截取一段小于1个且不小于1/2个平稳周期的特征信号y_1d(t)信号，y_1d(t)信号的长度为N个数据点(其中N<M)，在y₁(t)信号上，沿着y₁(t)信号计算y₁(t)与y_1d(t)的互相关性系数r_xy(t)，r_xy(t)的总长度为M-N+1。

S3、在信号段长度不小于N的限制条件下，获取r_xy(t)在各个分段上的r_xy(t)最大值所对应的数据点位置t_i及对应r_xy(t_i)数值，并以t_i为参照点对y₁(t)信号进行分段处理，获得对应的分段y₁(t_i,i)信号。其中，图5就是对图3的声信号进行信号分段的处理结果，图6是对应图4的信号进行信号分段的处理结果。

S4、读取图5和图6中每个分段y₁(t_i,i)信号的数据点数量(信号段长)、峰值数值、峰谷数值、峰值位置和峰谷位置等信息。

S5、计算分段y₁(t_i,i)信号的绝对均值、峰值指标、峭度指标、歪度指标和裕度指标等数值。

S6、在信号段长、峰值数值、峰值位置、绝对均值、峰值指标、峭度指标、歪度指标和裕度指标等参数组成的多维空间考察数据点的分布情况，删除含异常的数据点。

S7、在经过步骤S1～S6的处理，获得了分段y₁(t_i,i)信号及相应的信号段长、峰值数值、峰值位置、绝对均值、峰值指标、峭度指标、歪度指标和裕度指标等统计参数后，根据以下两种情况，进行针对性的处理：

S7-1、在已知空气声传播速度c的前提下，利用式(1)进行空气声传播衰减系数的计算：

式中，α为空气声传播衰减系数，单位为m^-1；K为分段y₁(t_i,i)信号前后连贯结对数量；A_i、A_i-1为对应第i对前后结对分段信号的峰值振幅数值；L_i、L_i-1为第i对前后结对分段信号的分段数据点数量；f_P为信号的采样率，单位为Hz；c是空气的声传播速度，单位为m/s。B_f为与A的取值相关的系数，如果A取声信号振幅，则B_f＝1；如果A为信号段的绝对均值、有效值等参数，则需要通过校正实验来确定B_f的数值。

S7-2、在未知空气声传播速度c的情况下，利用式(2)进行空气声传播速度和空气声传播衰减系数的优化搜索计算：

式中，β为系数，β＝1/α，单位为m。

S8、在计算得到空气的声传播衰减系数α之后，运动端相对于固定端的相对运动速度u_i的计算公式如下：

式中，A_i、A_i-1为对应第i对前后结对分段信号的峰值振幅数值；L_i、L_i-1为第i对前后结对分段信号的分段数据点数量。定义u_i相对接近运动为负值，远离运动为正值。

为了保证计算的可靠性，式(1)、(2)和式(3)中的A数值，也可以采用分段y₁(t_i,i)信号的绝对均值、有效值等替代，在这种情况下，式(1)中的系数B_f数值需要通过适当的校正实验来确定。

实施例二，图7是飞行动物果蝇发出的鸣声信号，由固定不动的声传感器接收，并采用声信号采集仪记录得到的声信号实例。

一种采用上述测量系统进行物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量的方法，测量流程如图2所示，具有如下步骤：

(1)、所述运动端相对于固定端以一定的速度u(t)移动的同时，声信号发生器1处产生一个平稳周期声信号y₀(t)，这一声信号被声信号采集器2接收，并以f_s的采样率采集得到采样数据点数量为M的y₁(t)信号；y₁(t)信号经信号发送装置3和信号接收装置4被传送到信号处理与计算系统5中；

(2)、从y₁(t)信号中截取一段小于1个且不小于1/2个平稳周期的特征信号y_1d(t)信号，y_1d(t)信号的长度为N个数据点(N<M)。在y₁(t)信号上，沿着y₁(t)信号计算y₁(t)与y_1d(t)的互相关性系数r_xy(t)，r_xy(t)的总长度为M-N+1；

(3)、在信号段长度不小于N的限制条件下，获取r_xy(t)在各个分段上的r_xy(t)最大值所对应的数据点位置t_i及对应r_xy(t_i)数值，并以t_i为参照点对y₁(t)信号进行分段处理，获得对应的分段y₁(t_i,i)信号。其中，图8就是对应图7的信号进行信号分段的处理结果；

(4)、读取图8中每个分段y₁(t_i,i)信号的数据点数量(信号段长)、峰值数值、峰谷数值、峰值位置和峰谷位置等信息，并进行异常数据点的删除处理。

(5)、用分段y₁(t_i,i)信号来构造信号总长度相同的循环分段信号，并通过FFT变换计算得到循环分段信号的主频数值f_i。

(6)、利用下式计算在相对运动速度为0时循环分段信号的主频f₀：

式中，f₀为无频移(或相对运动速度为0)时循环分段信号的主频率，单位为Hz；A_i、A_i-1为对应第i对前后结对分段信号的峰值振幅数值；Δt_i为第i对前后结对分段信号的时间间隔差，单位为s；f_i+1、f_i为第i+1个和第i个循环分段信号的主频率，单位为Hz。

在计算得到每个前后结对分段信号的f₀后，取平均值作为相对运动速度为0时循环分段信号的主频率。

(7)、在空气声传播速度c已知的情况下，利用式(5)来计算运动端相对于固定端的相对运动速度：

式中，c为空气声传播速度，单位为m/s。

(8)、在计算得到相对运动速度u_i之后，空气声传播衰减系数α的计算公式如下：

式中，α为空气声传播衰减系数，单位为m^-1；K为分段y₁(t_i,i)信号前后连贯结对数量；f_p为声波信号采样率，单位为Hz。

本发明根据固定端和运动端之间，在未知两端相对距离的前提下，通过测量与处理对方物体上发出的特征信号，来获取物体相对运动速度，以及所测区域空气声传播速度和空气衰减系数，从而实现声信号的高速采集，移动端相对运动速度的跟踪测量和空气声波衰减系数的准确计算。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (11)

1.一种物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量系统，包括声信号发生器，声信号采集器，信号发送装置，信号接收装置以及信号处理与计算系统，其特征是：以声信号发生器为一端，由声信号采集器和信号发送装置组成另一端，上述两端中一个为固定端，另一个为运动端，所述的信号发送装置与信号接收装置之间为有线或无线连接，信号接收装置与信号处理与计算系统之间为有线连接，运动端或固定端产生的具有平稳特征的声信号，经信号发生器发送、并被安装在固定端或运动端的声信号采集器接收后，通过信号发送装置和信号接收装置，声信号被传送到信号处理与计算系统进行处理而计算得到物体的相对运动速度和空气声波衰减系数。

2.如权利要求1所述的物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量系统，其特征是：所述的声信号采集器的信号采样率、信号发送装置和信号接收装置的接发信号速率均不低于44kHz，且能够采集全频段的声信号。

3.一种采用如权利要求1～2中任一项所述的物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量系统的测量方法，其特征是：具有如下步骤：

S1、所述运动端相对于固定端以一定的速度u(t)运动的同时，声信号发生器处产生一个平稳的周期声信号y₀(t)，这一声信号通过运动端和固定端之间的空气声波传送后，被声信号采集器接收，并以f_s的采样率采集得到采样数据点数量为M的y₁(t)信号；y₁(t)信号经信号发送装置和信号接收装置被传送到信号处理与计算系统中；

S2、从y₁(t)信号中截取一段小于1个且不小于1/2个平稳周期的特征信号y_1d(t)，y_1d(t)信号的长度为N个数据点，其中N<M，在y₁(t)信号上，沿着y₁(t)信号计算y₁(t)与y_1d(t)的互相关性系数r_xy(t)，r_xy(t)的总长度为M-N+1；

S3、在信号段长度不小于N的限制条件下，获取r_xy(t)在各个分段上的r_xy(t)最大值所对应的数据点位置t_i及对应r_xy(t_i)数值，并以t_i为参照点对y₁(t)信号进行分段处理，获得对应的分段y₁(t_i,i)信号；

S4、读取分段y₁(t_i,i)信号的数据点数量、峰值数值、峰谷数值、峰值位置及峰谷位置信息；

S5、计算分段y₁(t_i,i)信号的绝对均值、峰值指标、峭度指标、歪度指标和裕度指标数值；

S6、在信号段长、峰值数值、峰值位置、绝对均值、峰值指标、峭度指标、歪度指标和裕度指标参数组成的多维空间考察数据点的分布情况，并删除含异常参数的数据点。

4.如权利要求3所述的物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量方法，其特征是：在已知空气声传播速度c的前提下，利用式(1)计算空气声传播衰减系数：

式中，α为空气声传播衰减系数，单位为m^-1；K为分段y₁(t_i,i)信号前后连贯结对数量；A_i、A_i-1为对应第i对前后结对分段信号的峰值振幅数值；L_i、L_i-1为第i对前后结对分段信号的分段数据点数量；f_P为信号的采样率，单位为Hz；c是空气的声传播速度，单位为m/s，B_f为与A的取值方式相关的系数，如果A取声信号振幅，则B_f＝1；如果A为信号段的绝对均值、有效值参数，则需要通过校正实验来确定B_f的数值。

5.如权利要求3所述的物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量方法，其特征是：在未知空气声传播速度c的情况下，利用式(2)进行空气声传播速度和空气声传播衰减系数的优化搜索计算：

式中，β为系数，β＝1/α，单位为m；r₁、r₂为约束函数的惩罚项系数。

6.如权利要求4或5所述的物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量方法，其特征是：计算得到空气的声传播衰减系数α之后，运动端相对于固定端的相对运动速度u_i的计算公式如下：

式中，A_i、A_i-1：对应第i对前后结对分段信号的峰值振幅数值；L_i、L_i-1：第i对前后结对分段信号的分段数据点数量，定义u_i相对接近运动为负值，远离运动为正值。

7.如权利要求6所述的物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量方法，其特征是：为了保证计算的可靠性，式(1)、(2)和式(3)中的A数值，也可以采用分段y₁(t_i,i)信号的绝对均值、有效值替代。

8.一种采用如权利要求1～2中任一项所述的物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量系统的测量方法，其特征是：具有如下步骤：

(1)、所述运动端相对于固定端以一定的速度u(t)运动的同时，声信号发生器处产生一个平稳周期声信号y₀(t)，这一声信号通过运动端和固定端之间的空气声波传送后，被声信号采集器接收，并以f_s的采样率采集得到采样数据点数量为M的y₁(t)信号；y₁(t)信号经信号发送装置和信号接收装置被传送到信号处理与计算系统中；

(2)、从y₁(t)信号中截取一段小于1个且不小于1/2个平稳周期的特征信号y_1d(t)，y_1d(t)信号的长度为N个数据点，其中N<M，在y₁(t)信号上，沿着y₁(t)信号计算y₁(t)与y_1d(t)的互相关性系数r_xy(t)，r_xy(t)的总长度为M-N+1；

(3)、在信号段长度不小于N的限制条件下，获取r_xy(t)在各个分段上的r_xy(t)最大值所对应的数据点位置t_i及对应r_xy(t_i)数值，以t_i为参照点对y₁(t)信号进行分段处理，获得对应的分段y₁(t_i,i)信号；

(4)、读取分段y₁(t_i,i)信号的数据点数量、峰值数值、峰谷数值、峰值位置和峰谷位置信息，并进行异常数据点的删除处理；

(5)、用分段y₁(t_i,i)信号来构造信号总长度相同的循环分段信号，并通过FFT变换计算得到循环分段信号的主频f_i。

9.如权利要求8所述的物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量方法，其特征是：利用下式计算在相对运动速度为0时循环分段信号的主频f₀：

式中，f₀为无频移或相对运动速度为0时循环分段信号的主频率，单位为Hz；A_i、A_i-1为对应第i对前后结对分段信号的峰值振幅数值；Δt_i为第i对前后结对分段信号的时间间隔差，单位为s；f_i+1、f_i为第i+1个和第i个循环分段信号的主频率，单位为Hz；在计算得到每个前后结对分段信号的f₀后，取平均值作为相对运动速度为0时循环分段信号的主频率。

10.如权利要求8所述的物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量方法，其特征是：在空气声传播速度c已知的情况下，利用式(5)来计算运动端相对于固定端的相对运动速度：

式中，c为空气声传播速度，单位为m/s。

11.如权利要求9或10所述的物体相对运动速度和空气声波衰减系数测量方法，其特征是：在计算得到相对运动速度u_i之后，空气声传播衰减系数α的计算公式如下：

式中，α为空气声传播衰减系数，单位为m^-1；K为分段y₁(t_i,i)信号前后连贯结对数量；f_p为声波信号采样率，单位为Hz。

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