CN117177115A - 一种挂载麦克风阵列装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种挂载麦克风阵列装置，涉及声学装置技术领域，包括由上至下依次连接的上外壳、下外壳和扩展臂安装基座，上外壳内设有电池、姿态传感器和多通道信号采集板，上外壳外周沿周向连接有多个扩展臂，各扩展臂上端分别通过角度调整装置与上外壳连接，通过角度调整装置能够调节扩展臂向外张开的角度并锁定，各扩展臂内沿其长度方向均间隔设有多个声学传感器，下外壳内设有无线电通讯模块，下外壳底部设有无线电通讯模块天线，电池用于为整个装置供电，多通道信号采集板与声学传感器电连接，多通道信号采集板和姿态传感器分别与无线电通讯模块电连接。本发明具有良好的信号采集性，可以准确定位出不同频率下声源位置和强度信息。

Description

一种挂载麦克风阵列装置

技术领域

本发明涉及声学装置技术领域，特别是涉及一种挂载麦克风阵列装置。

背景技术

现有的声学采集装置，其采集部件位置是固定的，不能根据不同的应用场景进行适应性调整，导致信号采集效果差，并且现有的声学采集装置多是紧贴在无人机上，检测信号中存在大量的无人机噪声，对于不同频率下声源位置和强度信息不能进行准确定位。

发明内容

本发明的目的是提供一种挂载麦克风阵列装置，以解决上述现有技术存在的问题，具有良好的信号采集性，可以准确定位出不同频率下声源位置和强度信息。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种挂载麦克风阵列装置，包括由上至下依次连接的上外壳、下外壳和扩展臂安装基座，所述上外壳内设有电池、姿态传感器和多通道信号采集板，所述上外壳外周沿周向连接有多个扩展臂，各所述扩展臂上端分别通过角度调整装置与所述上外壳连接，通过所述角度调整装置能够调节所述扩展臂向外张开的角度并锁定，各所述扩展臂内沿其长度方向均间隔设有多个声学传感器，所述下外壳内设有无线电通讯模块，所述下外壳底部设有无线电通讯模块天线，所述电池用于为整个装置供电，所述多通道信号采集板与所述声学传感器电连接，所述多通道信号采集板和所述姿态传感器分别与所述无线电通讯模块电连接。

优选地，所述扩展臂安装基座包括基座支撑管和基座支撑架，所述基座支撑管上端固定于所述下外壳下端，所述基座支撑管下端外周设有分别与各所述扩展臂对应的多个所述基座支撑架，各所述基座支撑架外侧均设有用于容纳所述扩展臂的弧形槽，各所述弧形槽的槽底均设有用于磁吸扩展臂的磁铁。

优选地，所述无线电通讯模块天线通过天线卡箍固定于所述基座支撑管上。

优选地，所述角度调整装置包括锁止基座、锁止拨片和扭簧，所述锁止基座一端设有连续分布的多个卡槽，所述锁止基座设有所述卡槽的一端转动连接在所述扩展臂上，另一端固定于所述上外壳上，所述锁止拨片一端设有卡凸，另一端为拨动端，所述锁止拨片通过销轴转动连接在所述扩展臂上，所述销轴设置于所述卡凸与所述拨动端之间，所述扭簧套设于所述销轴上，所述扭簧能够提供使所述卡凸卡入所述卡槽的弹力，拨动所述拨动端使所述卡凸脱离所述卡槽时，所述扩展臂能够自由转动以调节其张开角度，所述卡凸卡入不同的所述卡槽时，能够锁定不同张开角度的所述扩展臂于所述上外壳上。

优选地，所述扩展臂包括扩展臂基座、扩展臂管和扩展臂端盖，所述扩展臂基座连接在所述扩展臂管上端，所述扩展臂端盖连接在所述扩展臂管下端，各所述声学传感器分别通过一个声学传感器安装座固定连接在所述扩展臂管内，所述锁止基座设有所述卡槽的一端转动连接在所述扩展臂基座上，所述锁止拨片通过所述销轴转动连接在所述扩展臂基座上。

优选地，所述扩展臂管外包覆有消声海绵层，所述扩展臂端盖下端设有橡胶脚垫。

优选地，所述下外壳底部设有电源充电接口和电源开关，所述电源充电接口用于给所述电池充电，所述上外壳内还设有电源管理板，用于对所述电池的充放电过程进行管理以保证充放电过程的可靠运行。

优选地，所述上外壳上设有电量指示灯，用于指示所述电池的电量。

优选地，所述上外壳上端固定设有吊环。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供一种挂载麦克风阵列装置，可将本装置利用绳索挂载于无人机上，吊放于空中，利用声传播平方反比定律，绳索越长，采集信号中无人机噪声的影响就越弱，可以极大降低无人机噪声的影响，提高检测的准确性，通过设置多个扩展臂，并在各扩展臂内设置多个声学传感器，可在不同的应用场景下，灵活调整扩展臂的展开角度，并对扩展臂内的各声学传感器的位置进行灵活布置，借助多枚声学传感器组成声学阵列，在与姿态传感器的共同作用下，使得本装置具有良好的信号采集性，能够准确定位出不同频率下声源位置和强度信息。

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为本发明折叠状态下的总体结构示意图；

图2为本发明折叠状态下的总体结构正视图；

图3为本发明折叠状态下的总体结构俯视图；

图4为本发明扩展状态下的总体结构示意图；

图5为本发明扩展状态下的总体结构正视图；

图6为本发明扩展状态下的总体结构俯视图；

图7为本发明扩展臂与角度调整装置的连接结构剖视图；

图8为图7中A部分的放大结构示意图。

图中：1-上外壳、2-下外壳、3-扩展臂安装基座、4-扩展臂、5-声学传感器、6-无线电通讯模块天线、7-基座支撑管、8-基座支撑架、9-弧形槽、10-磁铁、11-天线卡箍、12-锁止基座、13-锁止拨片、14-扭簧、15-卡槽、16-卡凸、17-拨动端、18-销轴、19-扩展臂基座、20-扩展臂管、21-扩展臂端盖、22-声学传感器安装座、23-消声海绵层、24-橡胶脚垫、25-电源充电接口、26-电源开关、27-电量指示灯、28-吊环、29-扩展臂安装基板。

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。

本发明的目的是提供一种挂载麦克风阵列装置，以解决现有技术存在的问题，具有良好的信号采集性，可以准确定位出不同频率下声源位置和强度信息。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图8所示，本实施例提供一种挂载麦克风阵列装置，包括由上至下依次连接的上外壳1、下外壳2和扩展臂安装基座3，上外壳1内设有电池、姿态传感器和多通道信号采集板，上外壳1外周沿周向连接有多个扩展臂4，各扩展臂4上端分别通过角度调整装置与上外壳1连接，通过角度调整装置能够调节扩展臂4向外张开的角度并锁定，各扩展臂4内沿其长度方向均间隔设有多个声学传感器5，下外壳2内设有无线电通讯模块，下外壳2底部设有无线电通讯模块天线6，电池用于为整个装置供电，多通道信号采集板与声学传感器5电连接，多通道信号采集板和姿态传感器分别与无线电通讯模块电连接。

使用时，可将本装置利用绳索挂载于无人机上，吊放于空中，利用声传播平方反比定律，绳索越长，采集信号中无人机噪声的影响就越弱，可以极大降低无人机噪声的影响，提高检测的准确性。本装置可通过手动方式展开或折叠扩展臂4。本装置通过设置多个扩展臂4，并在各扩展臂4内设置多个声学传感器5，可在不同的应用场景下，灵活调整扩展臂4的展开角度，并对扩展臂4内的各声学传感器5的位置进行灵活布置，借助多枚声学传感器5组成声学阵列，以达到最佳的信号采集效果，并且扩展臂4的可折叠结构，在不使用时可折叠收束起来，以减小占用体积；当装置开关按下后，装置上的声学传感器5、信号采集板、无线电通讯模块等器件开始上电工作，声学传感器5可以将声学信号转换成电模拟量信号并通过同轴电缆传送至多通道信号采集板，多通道信号采集板通过无线电通讯模块与计算机进行通讯，无线电通讯模块及无线电通讯模块天线共同工作，将采集到的数据传送给地面的无线电接收器，最终传到地面计算机中，经过计算机程序算法分析解算可以得出目标声源的发生位置及强度等信息；姿态传感器实时检测该装置的俯仰角速度、横滚角速度、偏航角速度以及XYZ三轴加速度(未排除重力加速度)，并实时解算出俯仰角、横滚角、偏航角和四元数，用于当装置吊放于空中时，补偿其角度朝向变化所带来的对定位识别所带来的影响，从而可以准确定位出不同频率下声源位置和强度信息。

其中，上外壳1的设置可以达到防尘防水的目的，保护其内部的电子元件。下外壳2外围设有孔洞结构，便于无线电通讯模块通风散热。

本实施例中，扩展臂安装基座3包括基座支撑管7和基座支撑架8，基座支撑管7上端固定于下外壳2下端，基座支撑管7下端外周设有分别与各扩展臂4对应的多个基座支撑架8，各基座支撑架8外侧均设有用于容纳扩展臂4的弧形槽9，各弧形槽9的槽底均设有用于磁吸扩展臂4的磁铁10。各基座支撑架8底部设有G1/4螺纹孔，可与相机三脚架相连，便于室内声学算法调试

本实施例中，无线电通讯模块天线6通过天线卡箍11固定于基座支撑管7上。

本实施例中，角度调整装置包括锁止基座12、锁止拨片13和扭簧14，锁止基座12一端设有连续分布的多个卡槽15，锁止基座12设有卡槽15的一端转动连接在扩展臂4上，另一端固定于上外壳1上，锁止拨片13一端设有卡凸16，另一端为拨动端17，锁止拨片13通过销轴18转动连接在扩展臂4上，销轴18设置于卡凸16与拨动端17之间，扭簧14套设于销轴18上，扭簧14能够提供使卡凸16卡入卡槽15的弹力，拨动拨动端17使卡凸16脱离卡槽15时，扩展臂4能够自由转动以调节其张开角度，卡凸16卡入不同的卡槽15时，能够锁定不同张开角度的扩展臂4于上外壳1上。本实施例中可实现扩展臂4展开至与铅垂中轴线夹角0°、30°和60°的角度。当按下锁止拨片13，锁止拨片13中的卡凸16会跳出锁止基座12上的卡槽15，此时可转动扩展臂4旋转；当旋转至扩展角度后，拇指松开锁止拨片13，锁止拨片13会受到扭簧14弹力的作用卡入锁止基座12上的卡槽15，从而实现锁止角度固定。其中，上外壳1与下外壳2之间设有扩展臂安装基板29，扩展臂安装基板29上设计有多个扩展臂安装插槽，扩展臂安装插槽用于与锁止基座12相连，可根据算法需求安装适合数量的扩展臂4，并使各扩展臂4沿周向均匀分布。本实施例中安装有四个扩展臂4。

本实施例中，扩展臂4包括扩展臂基座19、扩展臂管20和扩展臂端盖21，扩展臂基座19连接在扩展臂管20上端，扩展臂端盖21连接在扩展臂管20下端，各声学传感器5分别通过一个声学传感器安装座22固定连接在扩展臂管20内，通过声学传感器安装座22安装固定声学传感器5，能够保证各扩展臂4中的声学传感器5布局的一致性，锁止基座12设有卡槽15的一端转动连接在扩展臂基座19上，锁止拨片13通过销轴18转动连接在扩展臂基座19上。整个扩展臂4通过扩展臂管20承力，提高整个扩展臂4的刚性，从而保证当整个装置处于扩展状态并放置在地面时，扩展臂4不会因刚性不足而弯曲。扩展臂端盖21为铁磁性材质，当扩展臂4处于折叠状态时会与弧形槽9内的磁铁10吸附。

本实施例中，扩展臂管20外包覆有消声海绵层23，用来降低风噪影响，进而提升识别精度；扩展臂端盖21下端设有橡胶脚垫24，用于当整个装置放置于地面时起到支撑目的。

本实施例中，下外壳2底部设有电源充电接口25和电源开关26，电源充电接口25用于给电池充电，上外壳1内还设有电源管理板，用于对电池的充放电过程进行管理以保证充放电过程的可靠运行，以免电池过冲或过放。

本实施例中，上外壳1上设有电量指示灯27，用于指示电池的电量。其包含4枚绿灯与1红灯，当4枚绿灯与1枚红灯亮起表明此时电量为80％-100％，当3枚绿灯与1枚红灯亮起表明此时电量为60％-80％，以此类推，当只剩1枚红灯亮起时表明此时电池电量低只有小于等于20％，需对装置进行充电。

本实施例中，上外壳1上端固定设有吊环28。该装置可借助一条牵引绳缆通过吊环28悬系于无人机或其他飞行载体之上，被飞行载体悬挂牵引升天，结合姿态传感器采集到的姿态数据实现对地面目标声源的定位。该装置可广泛应用于灾后地面搜索领域，实现对地面呼救声信号的捕获与定位。

本装置的操作流程如下：

按下电源开关26，此时电量指示灯27亮起并显示剩余电池电量，此时设备中的电子元器件包括姿态传感器、多通道信号采集板、电源管理板、无线电通讯模块、声学传感器5在内全部开始上电工作。按下锁止拨片13并掰动扩展臂4至所需角度处松开锁止拨片13，此时扩展臂4展开并锁止在固定角度。将牵引绳缆一段系于该装置的吊环28处，另一端系于无人机或其他飞行载体，控制飞行载体并牵引带动本发明装置升空，待飞行至探测所需的上空后，操作计算机开启解算定位程序。待完成探测工作后，遥控飞行载体返回至停机点并取下该装置。按下锁止拨片13掰动扩展臂4折叠扩展臂，位于基座支撑架8上的磁铁10会吸附扩展臂端盖21，折叠工作完成。按下电源开关26可停止供电，电量指示灯27熄灭，可根据剩余电量考虑是否要对该装置进行充电，当需要充电时，将充电器充电插头插入电源充电接口25，待充电器提示电量以充满后拔下充电插头完成充电。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种挂载麦克风阵列装置，其特征在于：包括由上至下依次连接的上外壳、下外壳和扩展臂安装基座，所述上外壳内设有电池、姿态传感器和多通道信号采集板，所述上外壳外周沿周向连接有多个扩展臂，各所述扩展臂上端分别通过角度调整装置与所述上外壳连接，通过所述角度调整装置能够调节所述扩展臂向外张开的角度并锁定，各所述扩展臂内沿其长度方向均间隔设有多个声学传感器，所述下外壳内设有无线电通讯模块，所述下外壳底部设有无线电通讯模块天线，所述电池用于为整个装置供电，所述多通道信号采集板与所述声学传感器电连接，所述多通道信号采集板和所述姿态传感器分别与所述无线电通讯模块电连接。

2.根据权利要求1所述的挂载麦克风阵列装置，其特征在于：所述扩展臂安装基座包括基座支撑管和基座支撑架，所述基座支撑管上端固定于所述下外壳下端，所述基座支撑管下端外周设有分别与各所述扩展臂对应的多个所述基座支撑架，各所述基座支撑架外侧均设有用于容纳所述扩展臂的弧形槽，各所述弧形槽的槽底均设有用于磁吸扩展臂的磁铁。

3.根据权利要求2所述的挂载麦克风阵列装置，其特征在于：所述无线电通讯模块天线通过天线卡箍固定于所述基座支撑管上。

4.根据权利要求1所述的挂载麦克风阵列装置，其特征在于：所述角度调整装置包括锁止基座、锁止拨片和扭簧，所述锁止基座一端设有连续分布的多个卡槽，所述锁止基座设有所述卡槽的一端转动连接在所述扩展臂上，另一端固定于所述上外壳上，所述锁止拨片一端设有卡凸，另一端为拨动端，所述锁止拨片通过销轴转动连接在所述扩展臂上，所述销轴设置于所述卡凸与所述拨动端之间，所述扭簧套设于所述销轴上，所述扭簧能够提供使所述卡凸卡入所述卡槽的弹力，拨动所述拨动端使所述卡凸脱离所述卡槽时，所述扩展臂能够自由转动以调节其张开角度，所述卡凸卡入不同的所述卡槽时，能够锁定不同张开角度的所述扩展臂于所述上外壳上。

5.根据权利要求4所述的挂载麦克风阵列装置，其特征在于：所述扩展臂包括扩展臂基座、扩展臂管和扩展臂端盖，所述扩展臂基座连接在所述扩展臂管上端，所述扩展臂端盖连接在所述扩展臂管下端，各所述声学传感器分别通过一个声学传感器安装座固定连接在所述扩展臂管内，所述锁止基座设有所述卡槽的一端转动连接在所述扩展臂基座上，所述锁止拨片通过所述销轴转动连接在所述扩展臂基座上。

6.根据权利要求5所述的挂载麦克风阵列装置，其特征在于：所述扩展臂管外包覆有消声海绵层，所述扩展臂端盖下端设有橡胶脚垫。

7.根据权利要求1所述的挂载麦克风阵列装置，其特征在于：所述下外壳底部设有电源充电接口和电源开关，所述电源充电接口用于给所述电池充电，所述上外壳内还设有电源管理板，用于对所述电池的充放电过程进行管理以保证充放电过程的可靠运行。

8.根据权利要求1所述的挂载麦克风阵列装置，其特征在于：所述上外壳上设有电量指示灯，用于指示所述电池的电量。

9.根据权利要求1所述的挂载麦克风阵列装置，其特征在于：所述上外壳上端固定设有吊环。