CN206788361U - 一种声信号测量旋转实验台 - Google Patents

Abstract

一种声信号测量旋转实验台，在实验台支承座上方水平转动配置圆盘形的实验台，实验台能够在驱动下相对实验台支承座绕自身中心线水平旋转；实验台上表面中心处刻设定位标记；实验台外缘上沿径向标设刻度指针，绕实验台周向，在实验台支承座上标设一圈0～360°的角度刻度，形成角度刻度盘；在实验台支承座一侧，沿实验台径向伸出水平基座，基座上立式垂直配置“7”字形支架，支架横段和竖段朝向实验台一侧、分别沿垂直方向和水平方向呈阵列状间隔均匀的固定多个声音传感器和采集设备；声音传感器通过信号线路连接外接的声音采集设备。本装置不仅可以减小实验的误差，避免反反复复移动实验采设备带来的繁冗工作。

Description

一种声信号测量旋转实验台

技术领域

本发明涉及一种声信号测量辅助仪器，尤其涉及声信号测量实验。

背景技术

在声学实验及其声学测试中，声音传感器、计算机、连接线、转换器、传感器支架等是基本的部分。由于振动声学应用广泛，涉及到的领域极其广泛，从电子、机械、汽车，到建筑桥梁、铁路、船舶，再到航空、航天、军工等领域，都有振动声学的一席之地。从而注定了声学测试的种类繁多，并且声学测试的形式也各有不同(集中式测试、分布式测量、云智慧测量、)。针对不同领域的声学测试，会有不同的测试设备，和相应的测试理论来使得实验、测试的顺利完成。

本实用新型针对声全息领域的声场信号测量而专门设计的，类似于声传感器支架的一种专门为非接触式(特别是振动声学传感器)传感器进行采集声音时所用到的线阵列支架。

在以往的声学测试中，特别是快照式声压测量实验中，由于测点多而且密，需要对声音传感器的空间位置的布局作精密的安排。但是像这种实验测量中所需要的声音传感器数量十分大，相应的成本也是十分惊人的。

参考源互谱测量法的出现恰好解决这种由于传感器数量巨大带来的巨额实验成本问题，该技术采用一个移动线阵在全息面上进行扫描,以完成整个全息面上的数据采集。NAH要求首先获得全息面上的复声压,而复声压相位的测量相对比较困难,较常用的方法是选取一个与源保持一定相位关系的参考点信号,全息面上各点处的相位通过计算该点信号和与参考信号之间的传递函数得到,即单一参考源传递函数法。该方法最早由Williams等提出。这种参考源互谱测量法广泛应用于很多实验和工程实践中，越来越多的线阵列实验台供不应求，为了满足科研需求，不得不对新的实验台进行设计创新。

鉴于以往的经验知识，实验测量案例中所用到的声传感器支架，大都是粗糙的固定支架和一些三脚架进行传感器的简单固定，在一些比较精密的实验测量中偶尔也会采用线阵列来固定一排或者几排传感器进行手动移动，进行数据的采集。比如在一个发动机的近场声全息实验中，往往需要两到三人进行操作，如果测点比较多达到上千个测点时，一般都要测量数小时甚至数十个小时。不仅耗费大量的体力劳动其测量误差也很大。因此传感器的布置往往是实验测量中最令人头疼的一项工作，也是实验设计的重点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种使用传感器数量少，并且可以节省测量人员体力、节约测量时间、实现实验测量的半自动化甚至全自动化、缩短实验测量周期的一种实用的传感器线阵列的声信号测量旋转实验台。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种声信号测量旋转实验台，其特征在于：在实验台支承座上方水平转动配置圆盘形的实验台，实验台能够在驱动下相对实验台支承座绕自身中心线水平旋转；

实验台上表面中心处刻设定位标记；实验台外缘上沿径向标设刻度指针，绕实验台周向，在实验台支承座上标设一圈0～360°的角度刻度，形成角度刻度盘；

在实验台支承座一侧，沿实验台径向伸出水平基座，基座上立式垂直配置“7”字形支架，支架能够在基座上沿实验台径向移动并固定在不同的移动位置，以改变支架和定位标记之间的距离；

支架横段伸展方向与水平基座长度方向一致，支架横段和竖段朝向实验台一侧、分别沿垂直方向和水平方向呈阵列状间隔均匀的固定多个声音传感器和采集设备；声音传感器通过信号线路连接外接的声音采集设备。

本装置针对人工移动传感器所带来的种种弊端，将声音传感器固定在移动支架上，通过沿实验台径向移动支架改变声音传感器与位于实验台定位标记处的声源之间的距离，通过旋转实验台改变声音传感器与声源之间的空间方向位置关系，不需要来回移动声音采集设备和相关的数据传输线，并且还会极大的减少数据采集过程中的布点误差；并且实现了对待测声源的360度无死角测量，可以实现一次定位就能自动化测量所有角度和所有距离的声场信号采集。

进一步的，所述实验台的驱动为手动和/或电机驱动。本实验台可以通过手动转动、电机驱动转动或者两种转动方式并存的驱动模式，可根据实验设计灵活选配，方便操作。

再进一步，所述电机的输出轴与实验台输入轴之间摩擦轮传动；电机固设于实验台支承座下方，实验台上的角度传感器信号连接控制器，控制器信号连接电机。利用摩擦轮传动传动，可以很方便的在手动转动和电机驱动之间灵活切换，操作便捷。

再进一步，所述实验台支承座底部，绕实验台中心间隔均匀的设置至少三个可调整伸出高度的支承脚。通过调整支承脚的高度调整整个装置的水平度。

再进一步，所述支架竖段上沿高度方向间隔开设多个安装孔，支架横段能够固定在不同的安装孔中，从而调整支架的横段高度，从而实现更多样的声音传感器线阵列配置。

再进一步，所述支架横段与竖段相接的一端带有与竖段外缘相匹配的环形安装套，安装套背向支架横段的一侧开设通孔，固定螺栓穿过通孔，旋紧在某一安装孔内，将支架横段固定在竖段上，方便拆装，并且结构稳固。

再进一步，所述基座为导轨，支架竖段下端设有相匹配的滑块，或者，所述基座上沿实验台径向开设通道，支架竖段下端沿实验台径向水平折弯，活动插装在通道内，折弯段上沿实验台径向间隔开设一列螺纹孔，固定螺栓穿过通道壁，旋紧在某一螺纹孔内，将支架固定在基座上，方便移动支架以进行不同距离的声音实验。

本发明的有益效果在于：

1、不仅可以大大节省人力，而且还可以在很大程度上减小实验的误差，除此之外，缩短实验测量时间，就意味着可以完成特定时间条件下的一些特殊实验；

2、本实用新型采用旋转待测声源来进行达到待测声源与传感器之间的空间相对移动，这种创新性的布点方式，只要在保证实验台与声源之间的一次定位，即可满足实验工况的要求，实现对待测物体的360度无死角测量，在传感器十分多的测量实验中，不仅可以达到省略布点工作，最重要的是可以避免反反复复移动实验采设备带来的繁冗工作；

3、在传感器布点相对密集的工作或者实验例子中，不需要来回移动采集设备和相关的数据传输线，并且还会极大的减少数据采集过程中的布点误差，可以实现一次定位就能自动化测量所有的角度和所有距离的声场信号采集。

附图说明

图1为本装置一种优选方案的立体结构示意图(本图中仅示意传感器部分，未示意采集设备)

图2为图1的正视图

图3为图1的俯视图

图4为实验台支承座的俯视图

图1～4中：1为实验台支承座，101为角度刻度盘，2为实验台，201为定位标记，202为刻度指针，3为基座，4为支架，401为安装孔，402为安装套，5为声音传感器，6为控制器，7为支承脚。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1～4所示，在实验台支承座1上方水平转动配置圆盘形的实验台2，实验台2能够在驱动下相对实验台支承座1绕自身中心线水平旋转；实验台2的驱动为手动和电机驱动；电机的输出轴与实验台2输入轴之间摩擦轮传动；电机固设于实验台支承座1下方，实验台2上的角度传感器信号连接控制器6，控制器6信号连接电机；实验台支承座1底部，绕实验台2中心间隔均匀的设置至少三个可调整伸出高度的支承脚7。

实验台2上表面中心处刻设定位标记201；实验台2外缘上沿径向标设刻度指针202，绕实验台2周向，在实验台支承座1上标设一圈0～360°的角度刻度，形成角度刻度盘101。

在实验台支承座1一侧，沿实验台2径向伸出水平基座3，基座3上沿实验台2径向开设通道，立式配置的“7字型”支架4竖段下端沿实验台2径向水平折弯，活动插装在通道内，折弯段上沿实验台2径向间隔开设一列螺纹孔，固定螺栓穿过通道壁，旋紧在某一螺纹孔内，将支架4固定在基座3上。从而使支架4能够在基座3上沿实验台2径向移动并固定在不同的移动位置，以改变支架4和定位标记201之间的距离。

支架4横段伸展方向与水平基座3长度方向一致，支架4横段和竖段朝向实验台2一侧、分别沿垂直方向和水平方向呈阵列状间隔均匀的固定多个声音传感器5和采集设备；声音传感器通过信号线路连接外接的声音采集设备。

支架4竖段上沿高度方向间隔开设多个安装孔401，支架4横段与竖段相接的一端带有与竖段外缘相匹配的环形安装套402，安装套402背向支架4横段的一侧开设通孔，固定螺栓穿过通孔，旋紧在不同的安装孔401内，从而调整支架4的横段高度。

在测量数据前,首先针对声源对设备进行位置校准,考虑到空间方向的调整及距离的调整都是以定位标记201为基准的，因此只需将声源对准定位标记201一次定位，就可以完成接下来所有的测量步骤，从而省略传统测量过程中每次布点每次测量的繁冗过程。

测量时，首先使旋转实验台2上的刻度指针202对准角度刻度盘101上的0°标记，测点的空间方向位置确定后，移动支架4，从而改变声音传感器5相对于被测声源的距离，以此来达到轻松捕捉设定空间方向中的距离声源不同距离的声场信号。

该方向位置上的测量结束后，通过旋转实验台2一个设定角度，从而改变相对于被测声源的测点空间方向位置，再进行该方向位置上的声场测量。

在固定好支架4之后，进行信号采集过程中，还可通过USB传输装置将实验台2位置信息实时传输到控制器6。控制器6通过可编程逻辑控制器控制，使电机提供需要的旋转调整动力，能够自动实现测量过程中所需要的旋转角度。采用旋转实验台2的方式360度旋转来改变布点位置，可以避免声音传感器5不垂直被测声源所带来的测量误差。

由于捕捉空间方向位置的时候是采用相对移动被测声源的方式来实现定位，之所以不采用移动声音传感器5的方式，一方面是因为实验台2上的被测对象都是比较容易移动的，另一方面是不改变声音传感器5位置就可以避免移动声音传感器5所带来的移动工作，这将会极大的减少了测量工作，完全可以达到自动化测量的效果。不仅仅会节省实验人员大量的体力和实验时间，还可以减少手动布点带来的测量误差。

本装置完全采用铝合金型材标准件拼装，不仅节省大量的实验测试成本,并且本实验所用的支架型材质轻体积小，在满足刚度需求的同时做到体积最小化，减少支架4对实验测量产生的反射噪声污染。

Claims (8)

1.一种声信号测量旋转实验台，其特征在于：在实验台支承座(1)上方水平转动配置圆盘形的实验台(2)，实验台(2)能够在驱动下相对实验台支承座(1)绕自身中心线水平旋转；

实验台(2)上表面中心处刻设定位标记(201)；实验台(2)外缘上沿径向标设刻度指针(202)，绕实验台(2)周向，在实验台支承座(1)上标设一圈0～360°的角度刻度，形成角度刻度盘(101)；

在实验台支承座(1)一侧，沿实验台(2)径向伸出水平基座(3)，基座(3)上立式垂直配置“7”字形支架(4)，支架(4)能够在基座(3)上沿实验台(2)径向移动并固定在不同的移动位置，以改变支架(4)和定位标记(201)之间的距离；

支架(4)横段伸展方向与水平基座(3)长度方向一致，支架(4)横段和竖段朝向实验台(2)一侧、分别沿垂直方向和水平方向呈阵列状间隔均匀的固定多个声音传感器(5)和采集设备；声音传感器通过信号线路连接外接的声音采集设备。

2.根据权利要求1所述的声信号测量旋转实验台，其特征在于：所述实验台(2)的驱动为手动和/或电机驱动。

3.根据权利要求2所述的声信号测量旋转实验台，其特征在于：所述电机的输出轴与实验台(2)输入轴之间摩擦轮传动；电机固设于实验台支承座(1)下方，实验台(2)上的角度传感器信号连接控制器(6)，控制器(6)信号连接电机。

4.根据权利要求1所述的声信号测量旋转实验台，其特征在于：所述实验台支承座(1)底部，绕实验台(2)中心间隔均匀的设置至少三个可调整伸出高度的支承脚(7)。

5.根据权利要求1所述的声信号测量旋转实验台，其特征在于：所述支架(4)竖段上沿高度方向间隔开设多个安装孔(401)，支架(4)横段能够固定在不同的安装孔(401)中，从而调整支架(4)的横段高度。

6.根据权利要求5所述的声信号测量旋转实验台，其特征在于：所述支架(4)横段与竖段相接的一端带有与竖段外缘相匹配的环形安装套(402)，安装套(402)背向支架(4)横段的一侧开设通孔，固定螺栓穿过通孔，旋紧在某一安装孔(401)内，将支架(4)横段固定在竖段上。

7.根据权利要求1所述的声信号测量旋转实验台，其特征在于：所述基座(3)为导轨，支架(4)竖段下端设有相匹配的滑块。

8.根据权利要求1所述的声信号测量旋转实验台，其特征在于：所述基座(3)上沿实验台(2)径向开设通道，支架(4)竖段下端沿实验台(2)径向水平折弯，活动插装在通道内，折弯段上沿实验台(2)径向间隔开设一列螺纹孔，固定螺栓穿过通道壁，旋紧在某一螺纹孔内，将支架(4)固定在基座(3)上。