一种百倍波长阵列声音波束形成测量系统的制作方法

本技术属于声学测量，尤其是一种百倍波长阵列声音波束形成测量系统。

背景技术：

1、虽然阵列声音波束形成测量技术已经广泛应用，并且在空气声、水声以及超声范围都是成熟技术，但是，其仅限于小孔径阵列，即孔径小于声音的半波长，波束形成不会出现虚像现象，其主要用于对近距离声源的定位和计算近距离区域的声场。采用上述技术进行测量时，如果声源距离大于阵列孔径1000倍时，其定位误差达到距离10％。导致这种情况的原因是：远距离声源到达阵列上各监测点的时延量小于声音信号的半个周期，声源在远处距离改变小于10％时引起的阵列信号时延改变小于波束形成计算能够分辨的最小时延，因此，现有的半波长阵列无法实现对远距离声源的精确定位功能。虽然可以将多个小阵列组合实现对大范围声源定位的方式，但是其探测的盲区效应显著，仍然无法满足测量精度的要求。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理且能够对多个声源进行精确成像定位的大孔径阵列声音波束形成测量系统。

2、本实用新型解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

3、一种百倍波长阵列声音波束形成测量系统，包括处理终端和多个监测站，所述多个监测站围绕多个声源进行布设，多个监测站分布跨度远远大于声音波长，形成大孔径阵列；每个监测站均安装有声音传感器、gps天线、通信天线、信号采集传输电路板和直流电源，所述信号采集传输电路板包括cpu及与cpu相连接的gps芯片和通信芯片，所述gps芯片和通信芯片分别与安装在监测站上的gps天线和通信天线相连接，所述直流电源安装在监测站内并为监测站供电，所述信号采集传输电路板安装在监测站内并与声音传感器相连接，所述信号采集传输电路板接收声音传感器监测到的声音信号数据以及gps芯片的坐标数据和时间数据，并通过通信天线传输到处理终端上。

4、进一步，多个监测站的分布范围大于被测声音波长的百倍，通过波束形成计算精确定位被测声音波长的千倍范围内的声源。

5、进一步，所述多个监测站布设形态为圆形、方形、十字型、直角形或随机型形态。

6、进一步，所述阵列定位的多个声源可以同时发声或不同时发声。

7、进一步，所述多个监测站在接收声音时将声音数据和gps坐标以及时间数据上传至处理终端。

8、本实用新型的优点和积极效果是：

9、1、本实用新型将各个监测站布设在包围多个声源所在区域，该区域可以扩大到声音波长100倍以上的声源范围，通过各个监测站的声音传感器实时监测声源的声音信号数据并传送给处理终端，处理终端根据各个监测站传送的声音信号及所在位置信息，计算波束形成得出声场分布，多个监测站的分布范围大于被测声音波长的百倍，通过波束形成计算精确定位被测声音波长的千倍范围内的声源，实现了对同时或不同时发生的多个声源的精确定位功能。

10、2、本实用新型根据测量场景的需要，可以将多个监测站布设为多种不同阵列方式，满足了不同场景的测量需要，扩大了其应用范围。

技术特征：

1.一种百倍波长阵列声音波束形成测量系统，其特征在于：包括处理终端和多个监测站，所述多个监测站围绕多个声源进行布设，多个监测站分布跨度远远大于声音波长，形成大孔径阵列；每个监测站均安装有声音传感器、gps天线、通信天线、信号采集传输电路板和直流电源，所述信号采集传输电路板包括cpu及与cpu相连接的gps芯片和通信芯片，所述gps芯片和通信芯片分别与安装在监测站上的gps天线和通信天线相连接，所述直流电源安装在监测站内并为监测站供电，所述信号采集传输电路板安装在监测站内并与声音传感器相连接，所述信号采集传输电路板接收声音传感器监测到的声音信号数据以及gps芯片的坐标数据和时间数据，并通过通信天线传输到处理终端上，多个监测站的分布范围大于被测声音波长的百倍，通过波束形成计算精确定位被测声音波长的千倍范围内的声源；所述处理终端根据上述数据对区域内多个声源进行精确定位。

2.根据权利要求1所述的一种百倍波长阵列声音波束形成测量系统，其特征在于：所述多个监测站的分布范围大于被测声音波长的百倍，所述处理终端通过波束形成计算精确定位被测声音波长的千倍范围内的声源。

3.根据权利要求1所述的一种百倍波长阵列声音波束形成测量系统，其特征在于：所述多个监测站布设形态为圆形、方形、十字型或直角形。

4.根据权利要求1或2所述的一种百倍波长阵列声音波束形成测量系统，其特征在于：所述阵列定位的多个声源可以同时发声或不同时发声。

5.根据权利要求1或2所述的一种百倍波长阵列声音波束形成测量系统，其特征在于：所述多个监测站在接收声音时将声音数据和gps坐标以及时间数据上传至处理终端。

技术总结
本技术涉及一种百倍波长阵列声音波束形成测量系统,其技术特点是：包括处理终端和多个监测站，每个监测站均安装有声音传感器、GPS天线、通信天线、信号采集传输电路板和直流电源，信号采集传输电路板安装在监测站内并与声音传感器相连接，该信号采集传输电路板接收声音传感器监测到的声音信号数据以及GPS芯片的坐标数据和时间数据，并通过通信天线传输到处理终端上，处理终端根据上述数据对区域内多个声源进行精确定位，本技术将各个监测站布设在包围多个声源所在区域，多个监测站的分布范围大于被测声音波长的百倍，通过波束形成计算精确定位被测声音波长的千倍范围内的声源。可广泛用于广域声源定位领域。

技术研发人员：徐帆,李义香
受保护的技术使用者：中科声相（天津）科技有限公司
技术研发日：20240124
技术公布日：2024/9/23