CN115190386A - 一种户外传声器及其环境因素综合补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种户外传声器及其环境因素综合补偿方法，户外传声器包括：空心支杆；传声器组件，其设置在空心支杆内部，且传声器组件的声音监测端伸出空心支杆的一端；防护筒盖，其一端与空心支杆一端可拆卸连接，防护筒盖另一端固定有防雨帽，防护筒盖的筒壁上位于防雨帽下方的位置周向均布开设有多个进声孔，声音监测端经防护筒盖另一端伸入至进声孔的位置；防水膜套，其套设在防护筒盖的筒壁上，且与进声孔的位置相对应；海绵防风罩，其套设在防护筒盖上和空心支杆的一端，防水膜套位于海绵防风罩内部。该户外传声器在户外环境中能有效防风防水，进而有效避免了户外传声器在使用过程中易受到户外环境影响而易导致测量数据有效性较差的问题。

Description

一种户外传声器及其环境因素综合补偿方法

技术领域

本发明涉及信号采集技术领域，更具体的说是涉及一种可在户外复杂环境中使用的用于采集户外噪声的户外传声器及其环境因素综合补偿方法。

背景技术

随着政府和社会对于环境保护的加强重视，户外环境噪声也日渐成为城市开发建设、环境保护及噪声控制和治理需要考察的重要指标。一直以来人们注重于空气污染和水污染的治理，往往忽略对噪音的处理，事实上高分贝的噪音除了有碍于听觉之外，也会多城市环境造成不利的影响。

现有技术的户外传声器大部分无法达到高防水等级，导致使用过程中测量易受到湿度的影响，并且容易受到高低温、气压变化等影响，导致测量得到的参数不稳定，使得测量数据的有效性得不到保证，进而使得噪声达标监管的判断常常受到影响。

因此，如何提供一种在户外环境中能有效防风防水，并且通过内置加热网，自动调节传声器内部温度、湿度等工作环境影响因素的户外传声器，使得户外声音测量工作更加稳定的户外传声器及其环境因素综合补偿方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种在户外环境中能有效防风防水，并且通过内置加热网，自动调节传声器内部温度、湿度等工作环境影响因素的户外传声器，使得户外声音测量工作更加稳定的户外传声器及其环境因素综合补偿方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种户外传声器，包括：

空心支杆；

传声器组件，所述传声器组件设置在所述空心支杆内部，且所述传声器组件的声音监测端伸出所述空心支杆的一端；

防护筒盖，所述防护筒盖一端与所述空心支杆一端可拆卸连接，所述防护筒盖另一端固定有防雨帽，所述防护筒盖的筒壁上位于所述防雨帽下方的位置周向均布开设有多个进声孔，所述声音监测端经所述防护筒盖另一端伸入至所述进声孔的位置；

防水膜套，所述防水膜套套设在所述防护筒盖的筒壁上，且与所述进声孔的位置相对应；

海绵防风罩，所述海绵防风罩套设在所述防护筒盖上和所述空心支杆的一端，所述防水膜套位于所述海绵防风罩内部。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种户外传声器，在防护筒盖上开有多个进声孔，拥有更大的进声面积，减少对频率响应的影响，且透声性好，能使内部的传声器组件更准确的采集到环境声音，因此测量所得到的数据更加准确，便于日后对该环境的分析与监管。并且在增加防雨帽的基础上，还采用了防水膜套来进一步提升户外传声器的防水性能，使得该户外传声器在使用时面对不同的天气环境能拥有更加稳定的测量性能，保证测试数据的准确性。同时，海绵防风罩的设置，使得户外传声器不仅防风效果好，而且海绵防风罩透声性好，便于传声器组件对户外环境声音的采集。因此，该户外传声器在户外环境中能有效防风防水，进而有效避免了户外传声器在使用过程中易受到户外环境影响而易导致测量数据有效性较差的问题。

进一步的，所述传声器组件包括：

多芯外部接口，所述多芯外部接口与所述空心支杆另一端可拆卸连接，用于与外部设备电连接；

电路板，所述电路板设置在所述空心支杆内部，且与所述多芯外部接口电连接；

传声器，所述传声器一端置于所述空心支杆内部，且其通过BNC接口与所述电路板电连接，所述传声器另一端为所述声音监测端。

进一步的，所述防护筒盖内壁上对应所述声音监测端下方的位置贴有第一加热筒网，所述第一加热筒网与所述电路板电连接。

进一步的，所述空心支杆内壁上分别对应所述电路板和所述传声器的位置均贴有第二加热筒网和第三加热筒网，所述第二加热筒网和所述第三加热筒网均与所述电路板电连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，第一加热筒网、第二加热筒网和第三加热筒网可对户外传声器的各个部分进行加热，以便于调节传声器组件内部温度、湿度等工作影响因素，使得户外声音测量更加稳定准确。

进一步的，所述电路板上设置有微型温度传感器、微型湿度传感器、微型气压传感器、微型控制器，所述微型温度传感器、微型湿度传感器、微型气压传感器、所述第一加热筒网、所述第二加热筒网和所述第三加热筒网均与所述微型控制器电连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，该户外传声器，通过在内部增设加热筒网，并通过微型控制器智能控制加热筒网的工作状态，使得户外传声器的频率响应曲线不受室外环境温度，湿度的变化而产生频率失真现象。

进一步的，所述电路板上还设置有与所述微型控制器均电连接的信号滤波模块和可控放大器，所述信号滤波模块均与所述微型温度传感器、所述微型湿度传感器、所述微型气压传感器电连接，所述传声器与所述可控放大器电连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，信号滤波模块可对微型温度传感器、微型湿度传感器、微型气压传感器测量到的信号滤除随机波动信号，将稳定的测量数据传输至微型控制器，提高测量数据的准确性，并经可控放大器实现户外传声器的测量输出数据在宽环境不利影响环境下的稳定输出。

进一步的，所述防护筒盖一端与所述空心支杆一端螺纹连接，所述BNC接口外壁与所述空心支杆内壁螺纹连接，所述多芯外部接口与所述空心支杆另一端螺纹连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，利于户外传声器零部件的快速拆装。

进一步的，所述传声器一端与所述BNC接口可拆卸连接。

进一步的，所述传声器一端的外壁上对称一体成型有两个导向安装凸柱，所述BNC接口外壁上相对开设有两个向下倾斜的导向滑条孔，所述导向滑条孔的一端设有凸柱进入缺口，所述导向滑条孔另一端为向上倾斜的凸柱止端口，所述凸柱止端口低于所述凸柱进入缺口布置，两个所述导向安装凸柱分别经所述凸柱进入缺口与对应的所述倾斜导向滑条孔滑动连接，且卡止在所述凸柱止端口位置处。

采用上述技术方案产生的有益效果是，将BNC接口安装到传声器上时，将两个导向安装凸柱分别经凸柱进入缺口与对应的倾斜导向滑条孔滑动连接，此时，转动BNC接口，使导向安装凸柱卡止在凸柱止端口位置，即完成二者的快速安装。

本发明提供了一种户外传声器的环境因素综合补偿方法，包括如下步骤：

步骤S1：在室内按照国家标准测试方法和测试装置对所述传声器进行环境因素的影响测试，获得所述传声器声压灵敏度级的静压系数ap，温度系数at，相对湿度系数ah，并输入至所述微型控制器；

步骤S2：将户外传声器放置到室外，实时采集户外环境的温度T、湿度H、气压P数据，该数据通过信号滤波模块的滤波后，传输至所述微型控制器，所述微型控制器根据其内部预设数据和采集的数据进行如下补偿方法；

首先，所述微型控制器判断温度T、湿度H、气压P是否超过预设数据的允许范围，若超出范围，则中断可控放大器工作，并在输出接口发出示警信号；其中，若存在超限情况，判断是否低温、高湿度导致的超限，是则启动所述第一加热筒网、所述第二加热筒网和所述第三加热筒网，否则继续等待，其中启动所述第一加热筒网、所述第二加热筒网和所述第三加热筒网后还需注意判断温度是否上升到超限范围，超限了则停止加热以保护仪器；若不存在超限情况，微型控制器通过对温度、湿度、气压分项计算补偿量，按公式vt＝(T-T0)*at，vh＝(H-H0)*ah，vp＝(P-P0)*ap得到分项补偿量，再对分项补偿量求和计算得到综合补偿量；然后对补偿量折算为可控放大器参数调整量，并发送给可控放大器，调整可控放大器增益，进而保证可控放大器的输出始终处于无偏差的状态。

采用上述技术方案产生的有益效果是，通过本发明提出的环境因素综合补偿方法进行工作，主要方法是通过操控加热模块(第一加热筒网、所述第二加热筒网和第三加热筒网)以实现除湿和低温环境下的加温，对温度、湿度、气压变化采用根据静压系数，温度系数，相对湿度系数计算获得调整量，并作用到可控放大器的方法，实现户外传声器的测量输出数据在宽环境不利影响环境下的稳定输出，使得该户外传声器的户外声音测量工作更加稳定。

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，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种户外传声器的装配结构示意图。

图2附图为图1的主视剖面结构示意图。

图3附图为图1的分解结构示意图。

图4附图为防水膜套、海绵防风罩与防护筒盖分离后的结构示意图。

图5附图为防护筒盖与传声器的装配结构示意图。

图6附图为图5的主视剖面结构示意图。

图7附图为图6中局部A的结构放大示意图。

图8附图为第一加热筒网和第三加热筒网加热传声器相应位置的示意图。

图9附图为传声器与BNC接口装配结构示意图。

图10附图为传声器的结构示意图。

图11附图为BNC接口第一视角的结构示意图。

图12附图为BNC接口第二视角的结构示意图。

图13附图为环境因素综合补偿方法流程图。

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-图13，本发明实施例公开了一种户外传声器，包括：

空心支杆1；

传声器组件2，传声器组件2设置在空心支杆1内部，且传声器组件2的声音监测端231伸出空心支杆1的一端；

防护筒盖3，防护筒盖3一端与空心支杆1一端可拆卸连接，防护筒盖3另一端固定有防雨帽4，防护筒盖3的筒壁上位于防雨帽4下方的位置周向均布开设有多个进声孔301，声音监测端231经防护筒盖3另一端伸入至进声孔301的位置；

防水膜套5，防水膜套5套设在防护筒盖3的筒壁上，且与进声孔301的位置相对应；

海绵防风罩6，海绵防风罩6套设在防护筒盖3上和空心支杆1的一端，防水膜套5位于海绵防风罩6内部。

其中，防雨帽4可采用圆锥形结构，其大圆端直径大于进声孔所在的防护筒盖的直径，这样防雨效果好；并且防雨帽的小圆端可一体成型有顶部为尖端的防鸟刺，以防止鸟落在户外传声器上而影响其声音的测量工作。

传声器组件2包括：

多芯外部接口21，多芯外部接口21与空心支杆1另一端可拆卸连接，用于与外部设备电连接；

电路板22，电路板22设置在空心支杆1内部，且与多芯外部接口21电连接；

传声器23，传声器23一端置于空心支杆1内部，且其通过BNC接口24与电路板22电连接，传声器23另一端为声音监测端231。

防护筒盖3内壁上对应声音监测端231下方的位置贴有第一加热筒网7，第一加热筒网7与电路板22电连接。

传声器23采用标准传声器，可以避免开发专用的户外传声单元，大大提高其适用性。

空心支杆1内壁上分别对应电路板22和传声器23的位置均贴有第二加热筒网8和第三加热筒网9，第二加热筒网8和第三加热筒网9均与电路板22电连接。

第一加热筒网7、第二加热筒网8和第三加热筒网9均为金属材质，加热效率高，导热快，能够快速对户外传声器内部环境进行除湿。

电路板22上设置有微型温度传感器10、微型湿度传感器11、微型气压传感器12、微型控制器13，微型温度传感器10、微型湿度传感器11、微型气压传感器12、第一加热筒网7、第二加热筒网8和第三加热筒网9均与微型控制器13电连接。

电路板22上设置有微型温度传感器10、微型湿度传感器11、微型气压传感器12，具有感知环境的功能，配合加热网，微型控制器可以自动通过温度、湿度的变化来调节发热网的温度，进而调节户外传声器内部的工作环境，使得测试在相对稳定的环境中进行，大大提高了测试的准确性和稳定性。

作为备选的方案，微型控制器内部设有模数转换器，将传声器测试获得的模拟信号进行数字化处理，再通过多芯接口传输到后面设备，多芯接口为后续采集设备提供多种数据类型的选择，大大提高了户外传声器的适用范围。

电路板22上还设置有与微型控制器13均电连接的信号滤波模块14和可控放大器15，信号滤波模块14均与微型温度传感器10、微型湿度传感器11、微型气压传感器12电连接，传声器23与可控放大器15电连接。

防护筒盖3一端与空心支杆1一端螺纹连接，BNC接口24外壁与空心支杆1内壁螺纹连接，多芯外部接口21与空心支杆1另一端螺纹连接。

传声器23一端与BNC接口24可拆卸连接。

具体的，传声器23一端的外壁上对称一体成型有两个导向安装凸柱232，BNC接口24外壁上相对开设有两个向下倾斜的导向滑条孔241，导向滑条孔241的一端设有凸柱进入缺口2411，导向滑条孔241另一端为向上倾斜的凸柱止端口2412，凸柱止端口2412低于凸柱进入缺口2411布置，两个导向安装凸柱232分别经凸柱进入缺口2411与对应的倾斜导向滑条孔241滑动连接，且卡止在凸柱止端口2412位置处。

本发明的一种户外传声器的环境因素综合补偿方法，包括如下步骤：

步骤S1：在室内按照国家标准测试方法和测试装置对传声器23进行环境因素的影响测试，获得传声器23声压灵敏度级的静压系数ap，温度系数at，相对湿度系数ah，并输入至微型控制器13；

步骤S2：将户外传声器放置到室外，实时采集户外环境的温度T、湿度H、气压P数据，该数据通过信号滤波模块14的滤波后，传输至微型控制器13，微型控制器13根据其内部预设数据和采集的数据进行如下补偿方法；

首先，微型控制器13判断温度T、湿度H、气压P是否超过预设数据的允许范围，若超出范围，则中断可控放大器工作，并在输出接口发出示警信号；其中，若存在超限情况，判断是否低温、高湿度导致的超限，是则启动第一加热筒网7、第二加热筒网8和第三加热筒网9，否则继续等待，其中启动第一加热筒网7、第二加热筒网8和第三加热筒网9后还需注意判断温度是否上升到超限范围，超限了则停止加热以保护仪器；若不存在超限情况，微型控制器通过对温度、湿度、气压分项计算补偿量，按公式vt＝T-T0*at，vh＝H-H0*ah，vp＝P-P0*ap得到分项补偿量，再对分项补偿量求和计算得到综合补偿量；然后对补偿量折算为可控放大器参数调整量，并发送给可控放大器，调整可控放大器增益，进而保证可控放大器的输出始终处于无偏差的状态。

本发明提出一种新型户外传声器，克服现有的户外传声器无法可靠地防风防水，且工作的稳定性容易受到温度、湿度及外界气压条件干扰的缺陷，从而提供一种在户外环境中能有效防风防水，并且通过内置加热网，自动调节传声器内部温度、湿度等工作环境影响因素的户外传声器，使得户外声音测量工作更加稳定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种户外传声器，其特征在于，包括：

空心支杆(1)；

传声器组件(2)，所述传声器组件(2)设置在所述空心支杆(1)内部，且所述传声器组件(2)的声音监测端(231)伸出所述空心支杆(1)的一端；

防护筒盖(3)，所述防护筒盖(3)一端与所述空心支杆(1)一端可拆卸连接，所述防护筒盖(3)另一端固定有防雨帽(4)，所述防护筒盖(3)的筒壁上位于所述防雨帽(4)下方的位置周向均布开设有多个进声孔(301)，所述声音监测端(231)经所述防护筒盖(3)另一端伸入至所述进声孔(301)的位置；

防水膜套(5)，所述防水膜套(5)套设在所述防护筒盖(3)的筒壁上，且与所述进声孔(301)的位置相对应；

海绵防风罩(6)，所述海绵防风罩(6)套设在所述防护筒盖(3)上和所述空心支杆(1)的一端，所述防水膜套(5)位于所述海绵防风罩(6)内部。

2.根据权利要求1所述的一种户外传声器，其特征在于，所述传声器组件(2)包括：

多芯外部接口(21)，所述多芯外部接口(21)与所述空心支杆(1)另一端可拆卸连接，用于与外部设备电连接；

电路板(22)，所述电路板(22)设置在所述空心支杆(1)内部，且与所述多芯外部接口(21)电连接；

传声器(23)，所述传声器(23)一端置于所述空心支杆(1)内部，且其通过BNC接口(24)与所述电路板(22)电连接，所述传声器(23)另一端为所述声音监测端(231)。

3.根据权利要求2所述的一种户外传声器，其特征在于，所述防护筒盖(3)内壁上对应所述声音监测端(231)下方的位置贴有第一加热筒网(7)，所述第一加热筒网(7)与所述电路板(22)电连接。

4.根据权利要求3所述的一种户外传声器，其特征在于，所述空心支杆(1)内壁上分别对应所述电路板(22)和所述传声器(23)的位置均贴有第二加热筒网(8)和第三加热筒网(9)，所述第二加热筒网(8)和所述第三加热筒网(9)均与所述电路板(22)电连接。

5.根据权利要求4所述的一种户外传声器，其特征在于，所述电路板(22)上设置有微型温度传感器(10)、微型湿度传感器(11)、微型气压传感器(12)、微型控制器(13)，所述微型温度传感器(10)、微型湿度传感器(11)、微型气压传感器(12)、所述第一加热筒网(7)、所述第二加热筒网(8)和所述第三加热筒网(9)均与所述微型控制器(13)电连接。

6.根据权利要求5所述的一种户外传声器，其特征在于，所述电路板(22)上还设置有与所述微型控制器(13)均电连接的信号滤波模块(14)和可控放大器(15)，所述信号滤波模块(14)均与所述微型温度传感器(10)、所述微型湿度传感器(11)、所述微型气压传感器(12)电连接，所述传声器(23)与所述可控放大器(15)电连接。

7.根据权利要求2-6任一项所述的一种户外传声器，其特征在于，所述防护筒盖(3)一端与所述空心支杆(1)一端螺纹连接，所述BNC接口(24)外壁与所述空心支杆(1)内壁螺纹连接，所述多芯外部接口(21)与所述空心支杆(1)另一端螺纹连接。

8.根据权利要求2-6任一项所述的一种户外传声器，其特征在于，所述传声器(23)一端与所述BNC接口(24)可拆卸连接。

9.根据权利要求8所述的一种户外传声器，其特征在于，所述传声器(23)一端的外壁上对称一体成型有两个导向安装凸柱(232)，所述BNC接口(24)外壁上相对开设有两个向下倾斜的导向滑条孔(241)，所述导向滑条孔(241)的一端设有凸柱进入缺口(2411)，所述导向滑条孔(241)另一端为向上倾斜的凸柱止端口(2412)，所述凸柱止端口(2412)低于所述凸柱进入缺口(2411)布置，两个所述导向安装凸柱(232)分别经所述凸柱进入缺口(2411)与对应的所述倾斜导向滑条孔(241)滑动连接，且卡止在所述凸柱止端口(2412)位置处。

10.一种如权利要求6所述的户外传声器的环境因素综合补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：在室内按照国家标准测试方法和测试装置对所述传声器(23)进行环境因素的影响测试，获得所述传声器(23)声压灵敏度级的静压系数ap，温度系数at，相对湿度系数ah，并输入至所述微型控制器(13)；

步骤S2：将户外传声器放置到室外，实时采集户外环境的温度T、湿度H、气压P数据，该数据通过信号滤波模块(14)的滤波后，传输至所述微型控制器(13)，所述微型控制器(13)根据其内部预设数据和采集的数据进行如下补偿方法；

首先，所述微型控制器(13)判断温度T、湿度H、气压P是否超过预设数据的允许范围，若超出范围，则中断可控放大器工作，并在输出接口发出示警信号；其中，若存在超限情况，判断是否低温、高湿度导致的超限，是则启动所述第一加热筒网(7)、所述第二加热筒网(8)和所述第三加热筒网(9)，否则继续等待，其中启动所述第一加热筒网(7)、所述第二加热筒网(8)和所述第三加热筒网(9)后还需注意判断温度是否上升到超限范围，超限了则停止加热以保护仪器；若不存在超限情况，微型控制器通过对温度、湿度、气压分项计算补偿量，按公式vt＝(T-T0)*at，vh＝(H-H0)*ah，vp＝(P-P0)*ap得到分项补偿量，再对分项补偿量求和计算得到综合补偿量；然后对补偿量折算为可控放大器参数调整量，并发送给可控放大器，调整可控放大器增益，进而保证可控放大器的输出始终处于无偏差的状态。

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