在日常生活中,当突然听到一个声音时,绝大多数时候,人们可根据听到的声音,判断出声音产生的大致方位,这一现象俗称“听声辩位”,其科学原理就是声源定位技术。
今天,我们将向大家解密一下声源定位和声阵列。首先,我们先看声源定位的相关知识。
声源定位技术的定义
声源定位技术,又称SSL(Sound Source Localization)技术,是指利用多个麦克风(又称声音传感器或传声器),在环境不同位置点对声信号进行测量,由于声信号到达各个麦克风的时间有不同程度的延迟,利用算法对测量到的声信号进行处理,由此获得声源点相对于麦克风的到达方向(包括方位角、俯仰角)和距离等。
声源定位技术的组成
声源定位技术,主要由两部分组成,分别是方向估计和距离估计。其中,到达方向 (Direction-of-arrival, DOA) 估计,包括方位角和俯仰角。
声源定位技术的分类
声源定位技术,可通过声强探头和声阵列(声学阵列/传声器阵列/麦克风阵列)两种方式实现。
其中,声强探头声源定位技术,主要用于复杂目标和环境中的声源定位,例如,一个车间里的压缩机噪声量级和混响都很大,噪声源头也很复杂,适合使用声强探头进行声源定位。而声阵列声源定位技术,则可广泛应用于各种场景。
声源定位技术的作用
通过声源定位技术,可以准确定位出不同频率下声源的位置和强度信息,了解了噪声源,有助于相应的降噪设计。
声源定位技术的应用场景
声源定位技术,其主要应用于军事设备的跟踪(噪声源定位),机械系统(航空、汽车、机床以及工业现场的噪声源)的在线状态监测和故障诊断,音频设备和影院系统的声学设计,通信等设备中的语音识别和采集。
讲到这里,声源定位技术作用巨大,应用场景广泛,声阵列作为声源定位技术的一种使用方式,被广泛应用。接下来,我们详细了解一下声阵列的相关知识。
声阵列支架
传声器阵列,由几个到上千个麦克风,按照一定规则排列组成。多个麦克风同步采集声音信号,利用多个麦克风之间的信号相位差,求得噪声源信号的发出位置。北京声科测,可根据客户的应用需求,能够设计直线阵列、圆形(环形)阵列、球形阵列、十字形阵列、方形阵列和多臂螺旋阵列等声学测试系统,实现声源的定位和分析功能。
声阵列测试系统
将多个传声器,部署在各种形状的传声器阵列上,通过信号处理算法(如波束形成、声全息)生成声音在一个平面或球面上的声压级分布,以彩色等高线图的方式实现声音可视化,通过照片或视频的方式显示被测物的噪声源分布。
北京声科测的声阵列测试系统,是经过多年的开发、测试和验证的声源定位测试分析软件,包含丰富的波束形成算法,能够精确定位出声源的位置。同时具备风洞、高铁、飞机等特殊应用场所下声源定位系统开发能力。
北京声科测声学技术有限公司,成立15年来,专注于声学与振动测量领域,主要开展精密设备和测试系统的研发、制造和销售,是一家研发型的传感器高新制造企业。公司不仅可为客户提供声阵列声源定位应用的全套产品和系统,还可为客户提供测试服务和相关定制化服务。