CN209707674U - 一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置，涉及一种声学测试装置，该装置包括整个装置水平调整机构I、测量装置机箱II、测量运动控制机构III，是一种小型、轻量化的批量传声筒幅值灵敏度与相位量测量装置，该装置安装与调试都比较简单，测量时可以减少大量的人力与物力，可以减轻人们的劳动强度，能提高测量数据的精度，同时特别能适合于大型复杂由稳定自由声场的现场作业。

Description

一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种传声筒幅值灵敏度与相位测量装置，特别是一种用于自由声场大批量传声筒幅值灵敏度与相位测量的新装置。

背景技术

近场声全息技术是近年来声学研究的一个热点，通过近场声全息技术(NAH)，可以较精确地对声源进行识别和定位，运用这种技术可以实现近场声场重建与可视化，因此，NAH 技术的研究对于抑制噪声污染具有非常重大的意义，NAH技术的关键是如何测得全息面上的复声压分布，即精确得到全息面上复声压的幅值与相位，否则最后利用NAH技术进行声学反演得到的计算结果误差很大，甚至是错误的，而要精确测出全息面上复声压就要先精确测量出传声筒本身的幅值灵敏度与相位，否则测出的复声压数据特别是复声压数据的相位，可能误差会很大，这样的数据是不能利用NAH技术来进行声学反演的，现有的装置一般只能简易测量出单个传声筒的幅值灵敏度，几乎不能测出相位，而且调试安装都非常麻烦，当对NAH技术中全息面上的大量传声筒进行幅值灵敏度与相位进行测量时工作量非常大，需要大量的人力与物力，因此有必要发明一种小型、轻量化的、新型自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测试新装置，该装置能在相应的智能控制系统(不是本实用新型的重点，这里不详细说明，见与本实用新型同日申请的该装置的智能控制系统)的控制下，能自动测试，自动得到计算结果，得到批量传声筒本身的幅值灵敏度与相位值，以减少大量的人力与物力，减轻人们的劳动强度，同时特别能适合大型自由复杂稳定声场的现场作业。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种小型、轻量化的、新的自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置，该装置安装与调试都比较简单，能自动测试，自动得到批量传声筒本身的幅值灵敏度与相位值，测量时可以减少大量的人力与物力，可以减轻人们的劳动强度，能提高测量数据的精度，同时特别能适合现场作业。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：该装置包括整个装置水平调整机构I、测量装置机箱II、测量运动控制机构III；所述的整个装置水平调整机构I包括支撑座 I，支撑座II，支撑座III，三个支撑座分别通过各自的丝杆电机与测量装置机箱II的机箱下面板相连；所述的测量装置机箱II包括机箱上面板，机箱左面板，机箱下面板，机箱前面板，机箱后面板，机箱右面板，隔板，隔声板组成，机箱内部被隔板、隔声板分成电器腔，测量腔，传声筒供应腔，机箱前面板上设有外接VGA接口、外接USB接口，外接串口、微型液晶触摸显示屏，机箱后面板上设有传声筒阵列，侧面设有齿条I，隔声板侧面设有齿条II，机箱右面板内表面设有滑槽I，滑槽II，机箱左面板外部设有第一步进电机D1，齿轮I，第一步进电机D1固定在机箱左面板上，齿轮I装在第一步进电机D1的轴上，齿轮I与隔声板上的齿条II相啮合，机箱左面板外部还设有第二步进电机D2，齿轮II，第二步进电机D2固定在机箱左面板上，齿轮II装在第二步进电机D2的轴上，齿轮II与机箱后面板上的齿条I相啮合，电器腔里的机箱下面板上安装有控制系统电路板，测量腔里的机箱下面板上安装有纵向运动控制机构，还设有水平位置传感器K1以及水平位置传感器K2，隔板在测量腔里的这一面与支撑臂相连，组成测量腔部分机箱右面板、部分机箱下面板、部分机箱上面板、部分机箱左面板、隔板、隔声板的内表面上还设有一层吸声层；所述的支撑座I由机座I与第一丝杆电机组成，第一丝杆电机N1装在机座I里，支撑座II由机座II与第二丝杆电机N2组成，第二丝杆电机N2装在机座II里，支撑座III由机座III与第三丝杆电机N3组成，第三丝杆电机N3装在机座III里。

本实用新型进一步技术方案：所述的测量运动控制机构III包括纵向运动控制机构、横向运动控制机构、互易声学换能器I、互易声学换能器II、互易声学换能器II支撑套件、互易声学换能器I支撑套件、支撑臂、激光接收器、声学传声筒取送运动控制机构，纵向运动控制机构固定在测量腔里的机箱下面板上，纵向运动控制机构的左端与支撑臂相连，支撑臂固定在隔板上，支撑臂的左右两端分别与互易声学换能器II支撑套件、互易声学换能器I支撑套件相连，支撑臂上设有激光接收器，横向运动控制机构的横向运动控制机构机架底部板与丝杆套II的上部相连，声学传声筒取送运动控制机构的圆形平台与丝杆套I 上部相连，互易声学换能器I支撑套件一端与互易声学换能器I相连，易声学换能器II支撑套件一端与互易声学换能器II相连，互易声学换能器I支撑套件、互易声学换能II支撑套件另一端分别与支撑臂的左右两端相连。

本实用新型更进一步技术方案：所述的横向运动控制机构包括横向运动控制机构机架、轴承II、丝杆I、丝杆套I、轴承I、齿轮副I、第三步进电机D3，横向运动控制机构机架的纵向其中一块板内表面设有滑槽IV，另一块板内表面设有滑槽III，轴承II固定在横向运动控制机构机架的横向两块板其中一块板上，轴承II与丝杆I一端相连，横向运动控制机构机架的横向另一块板上固定轴承I，轴承I与丝杆I另一端相连，丝杆套I套在丝杆I上，丝杆套I的横向杆分别置于滑槽IV、滑槽III上，丝杆套I的纵向杆的上端与声学传声筒取送运动控制机构的圆形平台的下端相连，丝杆I还穿过轴承I与齿轮副I其中一个齿轮相连，齿轮副I中另一个齿轮与第三步进电机D3相连；所述的纵向运动控制机构包括纵向运动控制机构机架、轴承III、丝杆II、丝杆套II、轴承IV、齿轮副II、第四步进电机D4，纵向运动控制机构机架的纵向两块其中一块板内表面设有滑槽VI，另一块板内表面设有滑槽V，轴承IV固定在纵向运动控制机构机架的横向两块板其中一块板上，轴承 IV与丝杆II一端相连，纵向运动控制机构机架的横向另一块板上固定轴承III，轴承III与丝杆II另一端相连，丝杆套II套在丝杆II上，丝杆套II的横向杆分别置于滑槽VI、滑槽V上，丝杆套II的竖向杆的上端与横向运动控制机构底部相连，丝杆II还穿过轴承III与齿轮副II 其中一个齿轮相连，齿轮副II中另一个齿轮与第四步进电机相连。

本实用新型更进一步技术方案：所述的互易声学换能器II支撑套件包括短连接件I、长连接杆I、第五步进电机D5、齿轮副III，短连接件I通过一个短轴与齿轮副III其中一个齿轮相连，齿轮副III中另一个齿轮与第五步进电机D5的轴相连，第五步进电机D5固定在长连接杆I上；所述的互易声学换能器I支撑套件包括短连接件II、长连接杆II、第六步进电机D6、齿轮副IV，短连接件II通过一个短轴与齿轮副IV其中一个齿轮相连，齿轮副IV 中另一个齿轮与第六步进电机D6的轴相连，第六步进电机D6固定在长连接杆II上。

本实用新型更进一步技术方案：所述声学传声筒取送运动控制机构包括圆形平台，圆形平台上设有齿轮副V，齿轮副V中一个齿轮与第七步进电机D7的轴相连，齿轮副V中另一个齿轮与支撑杆下端相连，支撑杆下端还设有挡杆与激光发射器，支撑杆上端与传声筒固定头相连，传声筒固定头上还设有第四丝杆电机N4，圆形平台上还设有位置传感器P1与位置传感器P2。

由于采用上述结构，本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置具有以下有益效果：

(1)装置简单、轻巧，调试方便。

本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置，结构很简单，也很轻巧，克服了以住装置中笨重的缺点，只需简单安装后，后面所有的测试都是在控制系统的控制下(不是本实用新型的重点，在此不做详细描述)自动进行，不需要人工干预，可以大大节省人力物力，减轻人们的劳动强度，特别是对多次测试的复杂自由稳定声场中对批量传声筒的测量更加明显。

(2)能使测试数据更加精确，可靠。

本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置，由于大部分工作不需人工干预，减少了人为误差，所以使测试的数据更加可靠，精确。

下面结合附图和实施例对本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置总体外观示意图；

图2是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置内部结构示意图；

图3是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置测量运动控制机构示意图；

图4是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置横向运动控制机构与声学传声筒取送运动控制机构示意图；

图5是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置纵向运动控制机构俯向示意图；

图6是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置纵向运动控制机构仰向底部示意图；

图7是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置互易声学换能器I支撑套件示意图；

图8是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置互易声学换能器II支撑套件示意图；

图9是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置机箱后面板及传声筒阵列在后面板安装示意图；

图10是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置隔声板结构示意图；

图11是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置支撑座I内部结构示意图；

图12是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置支撑座II内部结构示意图；

图13是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置支撑座III内部结构示意图；

图14是本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置声学声筒取送运动控制机构；

图15是控制本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置的控制系统总体结构方框图；

图16是控制本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置的控制系统内部结构方框图；

图17是控制本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置的控制系统数据采集及幅值相位计算模块内部结构方框图；

图18是控制本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置的控

制系统信息显示输入模块内部结构方框图；

主要元件标号说明：1-支撑座I、2一支撑座II、3一支撑座III、4一机箱上面板、5一机箱左面板、6一机箱下面板、7一第一步进电机D1、8一第二步进电机D2、9一齿轮 I、10一齿轮II、11一机箱前面板、12一外接VGA接口、13一外接USB接口、14一外接串口、15一微型液晶触摸显示屏、16一控制系统电路板、17一互易声学换能器I、18一横向运动控制机构、19一纵向运动控制机构、20一传声筒阵列、21一机箱后面板、22一滑槽I、23一隔声板、24一滑槽II、25一水平位置传感器K1、26一水平位置传感器K2、 27一吸声层、28一机箱右面板、29一互易声学换能器II、30一互易声学换能器II支撑套件、31一互易声学换能器I支撑套件、32一支撑臂、33一激光接收器、34一声学传声筒取送运动控制机构、35一隔板、1801一横向运动控制机构机架、1802一丝杆I、1803一轴承I、1804一第三步进电机D3、1805一齿轮副I、1806一滑槽III、1807一滑槽IV、1808 一丝杆套I、1809一轴承II、1901一纵向运动控制机构机架、1902一丝杆II、1903一轴承III、1904一第四步进电机D4、1905一齿轮副II、1906一丝杆套II、1907一轴承IV、1908 滑槽V、1909一滑槽VI、2101一齿条I、2301齿条II、3001一短连接件I、3002一长连接杆I、3003一第五步进电机D5、3004一齿轮副III、3101一短连接件II、3102一长连接杆II、3103一第六步进电机D6、3104一齿轮副IV、101一机座I、102一第一丝杆电机 N1、201一机座II、202一第二丝杆电机N2、301一机座III、302一第三丝杆电机N3、3401一圆形平台、3402一齿轮副V、3403一第七步进电机D7、3404位置传感器P1、3405一激光发射器、3406一第四丝杆电机N4、3407一传声筒固定头、3408一支撑杆、3409一挡杆、3410一位置传感器P2。

具体实施方式

如图1至图14所示，本实用新型一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测装置，该装置包括整个装置水平调整机构I、测量装置机箱II、测量运动控制机构III；所述的整个装置水平调整机构I包括支撑座I1，支撑座II2，支撑座III3，三个支撑座分别通过各自的丝杆电机与测量装置机箱II的机箱下面板6相连，通过三个丝杆电机的上下运动可以调节三个支撑座的高度；所述的测量装置机箱II包括机箱上面板4，机箱左面板5，机箱下面板6，机箱前面板11，机箱后面板21，机箱右面板28，隔板35，隔声板23组成，机箱内部被隔板35、隔声板23分隔成电器腔36、测量腔37、传声筒供应腔38，机箱前面板11上设有外接VGA接口12、外接USB接口13、外接串口14、微型液晶触摸显示屏15， VGA接口12可以外接一个大屏幕VGA显示器，用来显示数据，外接串口14与外接USB接口可以向上位机或者同类型的测量装置相互之间传送数据，机箱后面板21上设有传声筒阵列20，侧面设有齿条I2101，隔声板23侧面设有齿条II2301，机箱右面板28内部设有滑槽I22，滑槽II24，机箱左面板5外部设有第一步进电机D1 7，齿轮I9，第一步进电机 D1 7固定在机箱左面板5上，齿轮I9装在第一步进电机D1 7的轴上，齿轮I9与隔声板 23上的齿条II2301相啮合，通过第一步进电机D1 7的正反运动，再通过齿轮I9的传递可以带动隔声板23上下运动，机箱左面板5外部还设有第二步进电机D2 8，齿轮II10，第二步进电机D2 8固定在机箱左面板5上，齿轮II10装在第二步进电机D2 8的轴上，齿轮II10与机箱后面板21上的齿条I2101相啮合，通过第二步进电机D28的正反运动，再通过齿轮II10的传递，可以带动机箱后面板21做上下运动，电器腔36里的机箱下面板 6上安装有控制系统电路板16，测量腔37里的机箱下面板6上安装有纵向运动控制机构 19，还设有水平位置传感器K1 25以及水平位置传感器K2 26，隔板35在测量腔37里的这一面与支撑臂32相连，组成测量腔37部分机箱右面板28、部分机箱下面板6、部分机箱上面板4、部分机箱左面板5、隔板35、隔声板23的内表面上还设有一层吸声层27；所述的支撑座I1由机座I101与第一丝杆电机N1 102组成，第一丝杆电机N1 102装在机座I101里，支撑座II2由机座II201与第二丝杆电机N2 202组成，第二丝杆电机N2 202 装在机座II201里，支撑座III3由机座III301与第三丝杆电机N3 302组成，第三丝杆电机 N3 302装在机座III301里，通过三个丝杆电机的正反运动，再配合水平位置传感器K1、水平位置传感器K2的值对整个装置进行水平调整。

所述的测量运动控制机构III包括纵向运动控制机构19、横向运动控制机构18、互易声学换能器I17、互易声学换能器II29、互易声学换能器II支撑套件30、互易声学换能器I支撑套件31、支撑臂32、激光接收器33、声学传声筒取送运动控制机构34，纵向运动控制机构19固定在测量腔37里的机箱下面板6上，纵向运动控制机构19的左端与支撑臂32相连，支撑臂32固定在隔板35上，支撑臂32的左右两端分别与互易声学换能器II 支撑套件30、互易声学换能器I支撑套件31相连，支撑臂32上设有激光接收器33，横向运动控制机构18的横向运动控制机构机架1801底部板与丝杆套II1906的上部相连，声学传声筒取送运动控制机构34的圆形平台3401与丝杆套I1808上部相连，互易声学换能器I支撑套件31一端与互易声学换能器I17相连，易声学换能器II支撑套件30一端与互易声学换能器II29相连，互易声学换能器I支撑套件31、互易声学换能II支撑套件30另一端分别与支撑臂32的左右两端相连。

所述的横向运动控制机构18包括横向运动控制机构机架1801、轴承II1809、丝杆I1802、丝杆套I1808、轴承I1803、齿轮副I1805、第三步进电机D3 1804，横向运动控制机构机架1801的纵向纵向两块板中其中一块上内表面设有滑槽IV1807，另一块板内表面设有滑槽III1806，轴承II1809固定在横向运动控制机构机架1801的横向两块板其中一块板上，轴承II1809与丝杆I1802的一端相连，横向运动控制机构机架1801的横向另一块板上固定轴承I1803，轴承I1803与丝杆I1802另一端相连，丝杆套I1808套在丝杆 I1802上，丝杆套I1808的横向杆分别置于滑槽IV1807、滑槽III1806上，丝杆套I1808 的纵向杆的上端与声学传声筒取送运动控制机构34的圆形平台3401的下端相连，丝杆I 1802还穿过轴承II1803与齿轮副I1805其中一个齿轮相连，齿轮副I1805中另一个齿轮与第三步进电机D3 1804相连，通过第三步进电机D3 1804的正反运动，通过齿轮副I1805 的传递，带动丝杆I1802旋转，从而带动丝杆套I1808沿着滑槽IV1807、滑槽III1806运动，从而带动声学传声筒取送运动控制机构34作横向运动；所述的纵向运动控制机构19 包括纵向运动控制机构机架1901、轴承III1903、丝杆II1902、丝杆套II1906、轴承IV1907、齿轮副II1905、第四步进电机D4 1904，纵向运动控制机构机架1901纵向两块中其中一板内表面设有滑槽VI1909，纵向另一块板内表面设有滑槽V1908，轴承IV1907固定在纵向运动控制机构机架1901的横向两块中其中一块板上，轴承IV1907与丝杆II1902其中一端相连，纵向运动控制机构机架1901的横向另一块板上固定有轴承III1903，轴承III1903与丝杆II1902另一端相连，丝杆套II1906套在丝杆II1902上，丝杆套II1906的横向杆分别置于滑槽VI1909、滑槽V1908上，丝杆套II1906的竖向杆的上端与横向运动控制机构18底部相连，丝杆II1902还穿过轴承III1903与齿轮副II1905其中一个齿轮相连，齿轮副II1905 中另一个齿轮与第四步进电机D4 1904相连，通过第四步进电机D4 1904的正反运动，通过齿轮副II1905的传递，带动丝杆II1902旋转，从而带动丝杆套II1906在滑槽VI1909、滑槽V1908上滑动，进而带动横向运动控制机构18及声学传声筒取送运动控制机构34作纵向运动。

所述的互易声学换能器II支撑套件30包括短连接件I3001、长连接杆I3002、第五步进电机D5 3003、齿轮副III3004，短连接件I3001通过一个短轴与齿轮副III3004其中一个齿轮相连，齿轮副III3004中另一个齿轮与第五步进电机D5 3003的轴相连，第五步进电机D5 3003固定在长连接杆I3002上，通过第五步进电机D5 3003的正反转，再通过短连接件I3001的传递可以带动互易声学换能器II29正反转90度；所述的互易声学换能器I 支撑套件31包括短连接件II3101、长连接杆II3102、第六步进电机D6 3103、齿轮副IV3104，短连接件II3101通过一个短轴与齿轮副IV3104其中一个齿轮相连，齿轮副IV3104中另一个齿轮与第六步进电机D6 3103的轴相连，第六步进电机D6 3103固定在长连接杆II3102 上，通过第六步进电机D6的正反转，再通过短连接件II3101的传递可以带动互易声学换能器I17正反转90度。

所述声学传声筒取送运动控制机构34包括圆形平台3401，圆形平台3401上设有齿轮副V3402，齿轮副V3402中一个齿轮与第七步进电机D7 3403的轴相连，齿轮副V3402 中另一个齿轮与支撑杆3408下端相连，支撑杆3408下端还设有挡杆3409与激光发射器 3405，支撑杆3408上端与传声筒固定头3407相连，传声筒固定头3407上还设有第四丝杆电机N43406，圆形平台(3401)上还设有位置传感器P1(3404)与位置传感器P2(3410)，通过第七步进电机D7正反转，通过齿轮副V的传递，在位置传感器P1、位置传感器P2的配合下，带动支撑杆3408可以正反转180度，通过第四丝杆电机N4 3406的正反转，可以使传声筒固定头3407可以套紧传声筒或松开传声筒，取传声筒时套住传声筒以后，第四丝杆电机N4 3406正转套紧传声筒，送传声筒时，第四丝杆电机N4 3406反转，松开传声筒。

本实用新型之一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置智能控制系统(不是本实用新型的重点，这里只是简要说明)该智能控制系统包括控制中心模块及分别与控制中心模块相连的VGA接口模块、与上位机接口模块、传感器信号输入模块、距离测量模块、数据采集及幅值相位计算模块、整个装置水平调整模块、测试台运动控制模块、隔声板运动控制模块、传声筒所在机箱后面板控制模块、信息输入输出显示模块，其控制过程为：首先系统上电，首先进行控制中心模块70初始化，然后判初始化是否成功，如不成功，则判断是否超时，如不超时，则继续判断初始化是否成功，如超时则显示系统错误，如果初始化成功，则控制中心模块70向各分模块发出初始化命令并发出应答确认信号，然后判断是否收到全部应答信号，如没有全部收到，则判断初始化是否超时，如超时，则显示系统错误，如不超时，则继续判断是否收到全部应答信号，如收到，则进行进入系统就绪，则进入整个装置水平定位分流程，该流程结束以后，可以进行传声筒幅值灵敏度和相位测试，给出“请输入需要待测传声筒的个数“N₁”以及校正频率个数“N₂”及预置需要校正频率数据W[x]，其中x为1到N₂，支撑座I预定高度参数h₁，并且传声筒供应板第一个传声筒为标定传声筒7509，然后进入标定数据测试通道多频率幅值与相位及标定传声筒多频率幅值灵敏度与相位测试分流程，该流程结束以后进入普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流程，该流程结束以后再判断测试任务是否结束，如结束了则整个流程结束，如没有结束则返回普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流程。所述的整个装置水平定位分流程如图6所示首先驱动第一丝杆电机N1正反旋转，使支撑座 I的高度等于给定的设定值h1，然后检测水平位置传感器K2的输入值，如果K2的输入值小于0则第三丝杆电机N3正转，使技撑座III抬高，如果K2的值大于0则第三丝杆电机N3 反转，使支撑座III降低，如果K2的输入值等于0，则检测水平位置传感器K1的输入值，如果K1的输入值小于0，则驱动第二丝杆电机正向转动，使支撑座II抬高，如果K1的输入值大于0，则驱动第二丝杆电机N2反向转动，使支撑座II降低，如果K1的输入值＝0，则结束。

所述标定数据测试通道多频率幅值与相位及标定传声筒多频率幅值灵敏度与相位测试分流程为：首先传入参数N₂，N₃，w[x]，其中x的范围为1到N₂，然后给循环变量分别赋值L₁＝1，L₂＝1，然后给w，L₂变量赋值w＝w[L₂]，L₂＝L₂+1，该步结束后进入标定数据测试通道单一频率幅值与相位测试分流程，该流程结束进入标定传声筒的单一频率幅值灵敏度与相位测试分流程，该流程结束保存以上两个流程的输出结果，即：

B₁[L₁][L₂]＝A_j，β₁[L₁][L₂]＝θ_j，B₂[L₁][L₂]＝A₀₄，β₂[L₁][L₂]＝θ₀₄，B₃[L₁][L₂]＝A_n1，β₃[L₁][L₂]＝θ_n1，然后判断L₂是否大于N₂，如不大于则返回给w，L₂变量赋值w＝w[L₂]，L₂＝L₂+1，如大于则 L₁＝L₁+1然后就判断L₁是否大于等于1，如果不大于等于1就返回给w，L₂变量赋值 w＝w[L₂]，L₂＝L₂+1，如果大于等于1就任务结束。

所述普通待测传声筒阵列多频率幅值灵敏度与相位测试分流程：传入参数： N₁，N₂，N₃，w[x]，B₁[L₁][L₂]，β₁[L₁][L₂]，B₂[L₁][L₂]，β₂[L₁][L₂]，其中x的范围为1到N₂，L₁为1 到1，L₂为1到N₂，然后致循环变量m₁＝1，m₂＝1，然后对变量w进行赋值即w＝w[m₂]，然后进入测试信号加载步骤即：声学传声筒取送运动控制机构34取出第m₁路待测传声筒，在横向运动控制机构控制18帮助下，使该传声筒中心与互易声学换能I17的中心相对，同时主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号s_r＝A_re^-jw，其中A_r为信号s_r的幅值，w为信号s_r的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I7502加到信号驱动通道I7503，再经过高速多支路电子选择开关II7505，加到互易声学换能I17上，推动互易声学换能器I17发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能I17相距为r的第m₁路传声筒接收，该信号经过高速多支路电子选择开关III7508加到数据测试通道7511，信号变为：

即得：同步采样N₃个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值及相位然后对传声器的幅值与相位变量C[m₁][m₂]，δ[m₁][m₂]进行求解与赋值，即：然后判断m₂是否大于N₂，如不大于，则返回对变量w进行赋值即w＝w[m₂]，如大于则 m₁＝m₁+1，然后再判断m₁是否大于N₁，如不大于，则返回对变量w进行赋值即w＝w[m₂]，如大于则输出待测传声筒的幅值灵敏度与相位参数，即输出C[m₁][m₂]，δ[m₁][m₂]， C[m₁][m₂]为第m₁路传声器在频率为w[m₂]频率的幅值，δ[m₁][m₂]为第m₁路传声器在频率为w[m₂]频率的相位延迟角其中m1为1到N₁，m₂为1到N₂。

所述的标定数据测试通道单一频率幅值灵敏度与相位计算步骤分流程：首先传入参数 w，N₃，其计算步骤为：

(a)：主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号s_r＝A_re^-jw，其中A_r为信号s_r的幅值，w为信号s_r的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I7502加到信号驱动通道I7503上，该信号再经过高速多支路电子选择开关II7505直接加到数据测试通道7511上，信号变为：

即：A₀₁＝A_rA_q1A_j，θ₀₁＝θ_q1+θ_j，同步采样N₃个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值A₀₁及相位θ₀₁，上面各式中B_q1(jw)信号驱动通道I(7503)的频率响应函数，A_q1为 B_q1(jw)的幅值，θ_q1为B_q1(jw)的相位延迟角，B_j(jw)为标定数据测试通道(7511)的频率响应函数，A_j为B_j(jw)的幅值，θ_j为B_j(jw)相位延迟角。

(b)：主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号s_r＝A_re^-jw，其中A_r为信号s_r的幅值，w为信号s_r的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I7502加到信号驱动通道II7504上，该信号再经过高速多支路电子选择开关II7505直接加到数据测试通道7511上，信号变为：

即：A₀₂＝A_rA_q2A_j，θ₀₂＝θ_q2+θ_j，同步采样N₃个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值A₀₂及相位θ₀₂，上面各式中B_q2(jw)信号驱动通道II(7504)的频率响应函数为，A_q2为 B_q2(jw)的幅值，θ_q2为B_q2(jw)的相位延迟角，B_j(jw)为标定数据测试通道(7511)的频率响应函数，A_j为B_j(jw)的幅值，θ_j为B_j(jw)相位延迟角。

(c)：主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号s_r＝A_re^-jw，其中A_r为信号s_r的幅值，w为信号s_r的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I(7502)加到信号驱动通道I7503上，该信号再经过高速多支路电子选择开关II7505加到信号驱动通道II7504上，再经过高速多支路电子选择开关II7505加到数据测试通道7511上，信号变为：

即：A₀₃＝A_rA_q1A_q2A_j，θ₀₃＝θ_q1+θ_q2+θ_j，同步采样N₃个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为 w的信号幅值A₀₃及相位θ₀₃，上式B_q1(jw)信号驱动通道I(7503)的频率响应函数，A_q1为B_q1(jw)的幅值，θ_q1为B_q1(jw)的相位延迟角，B_j(jw)为标定数据测试通道(7511)的频率响应函数，A_j为B_j(jw)的幅值，θ_j为B_j(jw)相位延迟角，B_q2(jw)信号驱动通道II (7504)的频率响应函数为，A_q2为B_q2(jw)的幅值，θ_q2为B_q2(jw)的相位延迟角。

(d)：由A₀₁，A₀₂，A₀₃，A_r求出A_q1，A_q2，A_j，由θ₀₁，θ₀₂，θ₀₃求出θ_q1，θ_q2，θ_j：

A_q1＝A₀₃/A₀₂，A_q2＝A₀₃/A₀₁，A_j＝(A₀₁A₀₂)/(A_rA₀₃)，

θ_q1＝θ₀₃-θ₀₂，θ_q2＝θ₀₃-θ₀₁，θ_j＝θ₀₁+θ₀₂-θ₀₃，

输出参数A₀₁，A₀₂，A₀₃，A₀₄，θ₀₁，θ₀₂，θ₀₃，θ_j，N₃。

所述的标定传声筒单一频率幅值与相位计算步骤分流程为：首先传入以下的参数w，A₀₁，A₀₂，A₀₃，θ₀₁，θ₀₂，θ₀₃，N₃，其计算过程步骤为：

(a)：声学传声筒取送运动控制机构取出标定传声筒7509，在横向运动控制机构18控制下，使标定传声筒7509中心与互易声学换能器I17的中心相对，同时主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号 s_r＝A_re^-jw，其中A_r为信号s_r的幅值，w为信号s_r的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I7502加到信号驱动通道I7503，再经过高速多支路电子选择开关II7505，加到互易声学换能器I17上，推动互易声学换能器I17发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能I17相距为r的标定传声筒7509接收，该信号经过高速多支路电子选择开关III7508加到数据测试通道7511，信号变为：

即得：A₀₄＝A_rA_q1A_tr1A_n1A_j，θ₀₄＝θ_q1+θ_tr1+θ_n1+θ_j，同步采样N₃个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值A₀₄及相位θ₀₄，上式B_q1(jw)信号驱动通道I(7503)的频率响应函数，A_q1为 B_q1(jw)的幅值，θ_q1为B_q1(jw)的相位延迟角，B_j(jw)为标定数据测试通道(7511)的频率响应函数，A_j为B_j(jw)的幅值，θ_j为B_j(jw)相位延迟角，B_tr1(jw)为互易声学换能I 17发射频率响应函数，A_tr1为B_tr1(jw)的幅值，θ_tr1为B_tr1(jw)相位延迟角，B_n1(w)为标定传声器7509接收频率响应函数，A_n1为B_n1(w)的幅值，θ_n1为为B_n1(w)的相位延迟角。

(b)：在横向运动控制机构控制下，使标定传声筒7509中心与互易声学换能器II29的中心相对，同时主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号s_r＝A_re^-jw，其中A_r为信号s_r的幅值，w为信号s_r的频率，该信号经高速多支路电子选择开关I7502，加到信号驱动通道II7504，该信号经过高速多支路电子开关II7505，加到互易声学换能器II29上，推动互易声学换能器II29发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能器II29相距为r的标定传声筒7509接收，该信号经过高速多支路电子选择开关III7508加到数据测试通道(7511)，信号变为：

即得：A₀₅＝A_rA_q2A_tr2A_n1A_j，θ₀₅＝θ_q2+θ_tr2+θ_n1+θ_j，同步采样N₃个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号幅值A₀₅及相位θ₀₅，上式B_q2(jw)信号驱动通道II(7504)的频率响应函数，A_q2为 B_q2(jw)的幅值，θ_q2为B_q2(jw)的相位延迟角，B_j(jw)为标定数据测试通道(7511)的频率响应函数，A_j为B_j(jw)的幅值，θ_j为B_j(jw)相位延迟角，B_tr2(jw)为互易声学换能II 29发射频率响应函数，A_tr2为B_tr2(jw)的幅值，θ_tr2为B_tr2(jw)相位延迟角，B_n1(w)为标定传声器7509接收频率响应函数，A_n1为B_n1(w)的幅值，θ_n1为为B_n1(w)的相位延迟角。

(c)：在互易声学换能器I、II支撑套件控制下，使互易声学换能器I17、II29中心相对，主控制单元7501内部的同步脉冲分送分单元给出同步脉冲，内部DDS分单元在脉冲同步下给出一个正弦波信号s_r＝A_re^-jw，其中A_r为信号s_r的幅值，w为信号s_r的频率，该信号经过高速多支路电子选择开关I7502，加到信号驱动通道I7503，该信号经过高速多支路电子选择开关II7505上加到互易声学换能器I17上，推动互易声学换能器I17发声，辐射声波，该声波被与互易声学换能器I17相距为r的互易声学换能器II29接收，该信号经过高速多支路电子选择开关III7508加到数据测试通道7511上，信号变为：

即得：A₀₆＝A_rA_q1A_tr1A_tr2[2r/(ρf)]A_j，θ₀₆＝θ_q1+θ_tr1+θ_tr2-kr+π/2+θ_j，同步采样N₃个整数周期信号，该信号经主控制单元7501中FFT计算及频谱能量重心法校正分单元的计算与校正得出频率为w的信号的幅值A₀₆及相位θ₀₆，上式B_q1(jw)信号驱动通道I(7503)的频率响应函数，A_q1为B_q1(jw)的幅值，θ_q1为B_q1(jw)的相位延迟角，B_j(jw)为标定数据测试通道(7511)的频率响应函数，A_j为B_j(jw)的幅值，θ_j为B_j(jw)相位延迟角，B_tr1(jw) 为互易声学换能I17射频率响应函数，A_tr1为B_tr1(jw)的幅值，θ_tr1为B_tr1(jw)相位延迟角， B_tr2(jw)为互易声学换能II29发射频率响应函数，A_tr2为B_tr2(jw)的幅值，θ_tr2为B_tr2(jw)相位延迟角，B′_tr2(jw)为互易声学换能II29接收频率响应函数，ρ₀为空气密度，f为声波的频率，2r/ρ₀f为球面自由声场的互易参量，对于其他自由声场这个参数要适当修正，同样可以适用用其他类型的自由声场来做为测试声源。

(d)：由A₀₁，A₀₂，A₀₃，A₀₄，A₀₅，A₀₆，A_r求出A_tr1，A_tr2，A_n1：

由θ₀₁，θ₀₂，θ₀₃，θ₀₄，θ₀₅，θ₀₆求出θ_tr1，θ_tr2，θ_n1： θ_n1＝(θ₀₁+θ₀₄+θ₀₅-θ₀₃-θ₀₆-θ_j+kr-π/2)/2，所求得的A_n1、θ_n1就是标定传声筒的在频率为w时幅值灵敏度与相位，输出A_n1，θ_n1A₀₄，θ₀₄。

所述的能量重心法频谱校正法为对频率校正，对幅值进行校正，其中M一般取1或2，X_k为快速傅里叶变换中频谱图中k位置的复值谱，K_t为能量恢系数，K_t的取一般与窗函数的选取有关，用Hanning窗时一般取8/3。

Claims (5)

1.一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置，其特征在于该装置包括整个装置水平调整机构I、测量装置机箱II、测量运动控制机构III；所述的整个装置水平调整机构I包括支撑座I(1)，支撑座II(2)，支撑座III(3)，三个支撑座分别通过各自的丝杆电机与测量装置机箱II的机箱下面板(6)相连；所述的测量装置机箱II包括机箱上面板(4)，机箱左面板(5)，机箱下面板(6)，机箱前面板(11)，机箱后面板(21)，机箱右面板(28)，隔板(35)，隔声板(23)组成，机箱内部被隔板(35)、隔声板(23)分成电器腔(36)，测量腔(37)，传声筒供应腔(38)，机箱前面板(11)上设有外接VGA接口(12)、外接USB接口(13)，外接串口(14)，微型液晶触摸显示屏(15)，机箱后面板(21)上设有传声筒阵列(20)，侧面设有齿条I(2101)，隔声板(23)侧面设有齿条II(2301)，机箱右面板(28)内表面设有滑槽I(22)，滑槽II(24)，机箱左面板(5)外部设有第一步进电机D1(7)，齿轮I(9)，第一步进电机D1(7)固定在机箱左面板(5)上，齿轮I(9)装在第一步进电机D1(7)的轴上，齿轮I(9)与隔声板(23)上的齿条II(2301)相啮合，机箱左面板(5)外部还设有第二步进电机D2(8)，齿轮II(10)，第二步进电机D2(8)固定在机箱左面板(5)上，齿轮II(10)装在第二步进电机D2(8)的轴上，齿轮II(10)与机箱后面板(21)上的齿条I(2101)相啮合，电器腔(36)里的机箱下面板(6)上安装有控制系统电路板(16)，测量腔(37)里的机箱下面板(6)上安装有纵向运动控制机构(19)，还设有水平位置传感器K1(25)以及水平位置传感器K2(26)，隔板(35)在测量腔(37)里的这一面与支撑臂(32)相连，组成测量腔(37)部分机箱右面板(28)、部分机箱下面板(6)、部分机箱上面板(4)、部分机箱左面板(5)、隔板(35)、隔声板(23)的内表面上还设有一层吸声层(27)；所述的支撑座I(1)由机座I(101)与第一丝杆电机N1(102)组成，第一丝杆电机N1(102)装在机座I(101)里，支撑座II(2)由机座II(201)与第二丝杆电机N2(202)组成，第二丝杆电机N2(202)装在机座II(201)里，支撑座III(3)由机座III(301)与第三丝杆电机N3(302)组成，第三丝杆电机N3(302)装在机座III(301)里。

2.如权利要求1所述一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置，其特征在于所述的测量运动控制机构III包括纵向运动控制机构(19)、横向运动控制机构(18)、互易声学换能器I(17)、互易声学换能器II(29)、互易声学换能器II支撑套件(30)、互易声学换能器I支撑套件(31)、支撑臂(32)、激光接收器(33)、声学传声筒取送运动控制机构(34)，纵向运动控制机构(19)固定在测量腔(37)里的机箱下面板(6) 上，纵向运动控制机构(19)的左端与支撑臂(32)相连，支撑臂(32)固定在隔板(35)上，支撑臂(32)的左右两端分别与互易声学换能器II支撑套件(30)、互易声学换能器I支撑套件(31)相连，支撑臂(32)上设有激光接收器(33)，横向运动控制机构(18)的横向运动控制机构机架(1801)底部板与丝杆套II(1906)的上部相连，声学传声筒取送运动控制机构(34)的圆形平台(3401)与丝杆套I(1808)上部相连，互易声学换能器I支撑套件(31)一端与互易声学换能器I(17)相连，易声学换能器II支撑套件(30)一端与互易声学换能器II(29)相连，互易声学换能器I支撑套件(31)、互易声学换能II支撑套件(30)另一端分别与支撑臂(32)的左右两端相连。

3.如权利要求2所述一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置，其特征在于所述的横向运动控制机构(18)包括横向运动控制机构机架(1801)、轴承II(1809)、丝杆I(1802)、丝杆套I(1808)、轴承I(1803)、齿轮副I(1805)、第三步进电机D3(1804)，横向运动控制机构机架(1801)的纵向两块板其中一块板内表面设有滑槽IV(1807)，另一块内表面设有滑槽III(1806)，轴承II(1809)固定在横向运动控制机构机架(1801)的横向两块板其中一块板上，轴承II(1809)与丝杆I(1802)一端相连，横向运动控制机构机架(1801)的横向另一块板上固定轴承I(1803)，轴承I(1803)与丝杆I(1802)另一端相连，丝杆套I(1808)套在丝杆I(1802)上，丝杆套I(1808)的横向杆分别置于滑槽IV(1807)、滑槽III(1806)上，丝杆套I(1808)的纵向杆的上端与声学传声筒取送运动控制机构(34)的圆形平台(3401)的下端相连，丝杆I(1802)还穿过轴承I(1803)与齿轮副I(1805)其中一个齿轮相连，齿轮副I(1805)中另一个齿轮与第三步进电机D3(1804)相连；所述的纵向运动控制机构(19)包括纵向运动控制机构机架(1901)、轴承III(1903)、丝杆II(1902)、丝杆套II(1906)、轴承IV(1907)、齿轮副II(1905)、第四步进电机D4(1904)，纵向运动控制机构机架(1901)的纵向两块板其中一块板内表面设有滑槽VI(1909)，另一块板内表面设有滑槽V(1908)，轴承IV(1907)固定在纵向运动控制机构机架(1901)的横向两块板其中一块板上，轴承IV(1907)与丝杆II(1902)一端相连，纵向运动控制机构机架(1901)的横向另一块板上固定轴承III(1903)，轴承III(1903)与丝杆II(1902)另一端相连，丝杆套II(1906)套在丝杆II(1902)上，丝杆套II(1906)的横向杆分别置于滑槽VI(1909)、滑槽V(1908)上，丝杆套II(1906)的竖向杆的上端与横向运动控制机构(18)底部相连，丝杆II(1902)还穿过轴承III(1903)与齿轮副II(1905)其中一个齿轮相连，齿轮副II(1905)中另一个齿轮与第四步进电机D4(1904)相连。

4.如权利要求2所述一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置，其特征在于所述的互易声学换能器II支撑套件(30)包括短连接件I(3001)、长连接杆I(3002)、第五步进电机D5(3003)、齿轮副III(3004)，短连接件I(3001)通过一个短轴与齿轮副III(3004)其中一个齿轮相连，齿轮副III(3004)中另一个齿轮与第五步进电机D5(3003)的轴相连，第五步进电机D5(3003)固定在长连接杆I(3002)上；所述的互易声学换能器I支撑套件(31)包括短连接件II(3101)、长连接杆II(3102)、第六步进电机D6(3103)、齿轮副IV(3104)，短连接件II(3101)通过一个短轴与齿轮副IV(3104)其中一个齿轮相连，齿轮副IV(3104)中另一个齿轮与第六步进电机D6(3103)的轴相连，第六步进电机D6(3103)固定在长连接杆II(3102)上。

5.如权利要求2所述一种自由声场批量传声筒幅值灵敏度与相位测量装置，其特征在于所述声学传声筒取送运动控制机构(34)包括圆形平台(3401)，圆形平台(3401)上设有齿轮副V(3402)，齿轮副V(3402)中一个齿轮与第七步进电机D7(3403)的轴相连，齿轮副V(3402)中另一个齿轮与支撑杆(3408)下端相连，支撑杆(3408)下端还设有档杆(3409)与激光发射器(3405)，支撑杆(3408)上端与传声筒固定头(3407)相连，传声筒固定头(3407)上还设有第四丝杆电机N4(3406)，圆形平台(3401)上还设有位置传感器P1(3404)与位置传感器P2(3410)。