基于麥克風陣列的聲源響度探測器和探測場景適應方法
1.本發明屬于聲音監控領域。
背景技術：
2.大型公園廣場布置的呈環狀分布的固定型音響系統中的各個音響單元可以看成一個點聲源；在正常情況下，作為各個“點聲源”的音響單元各項參數均一致，處于呈環狀分布的固定型音響系統的中央時，會產生聲音從四邊八方的環繞感；但是如果呈環狀分布的各個“點聲源”中存在一個或幾個出現功率(響度)偏低或偏高等非停機式的故障時，工作人員很難通過耳朵來判斷是否存在故障、如果存在故障到底是哪一個出現故障，因此有必要專門設計一種進入測試模式時，能同時監控各個“點聲源”響度并能相互比較的探測器；大型公園廣場不屬于理想完全空曠的場景，會存在“局部障礙物”的情形，在測試時需要抵消“局部障礙物”的影響。
技術實現要素：
3.發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于麥克風陣列的聲源響度探測器和探測場景適應方法，能同時監控各個“點聲源”響度并能相互比較的探測器，抵消“局部障礙物”的影響。
4.技術方案：為實現上述目的，本發明的基于麥克風陣列的聲源響度探測器，包括聲源探測器，聲源探測器包括隔音箱體，隔音箱體包括呈圓周陣列分布的若干側壁，每個側壁上均設置有一個呈喇叭狀擴口型的集音口；隔音箱體內還呈圓周陣列分布有若干基于麥克風的聲音感受器；每一個集音口均對應一個聲音感受器，各集音口均通過獨立的導聲結構傳聲連接聲音感受器。
5.進一步的，隔音箱體內為填充有隔音棉的隔音填充倉，各導聲結構均包裹在隔音填充倉內的隔音棉中。
6.進一步的，聲音感受器包括豎向的音筒，音筒頂端設置有封蓋，音筒的同軸心設置有震膜，振膜的上側為信號轉換倉，振膜的下側為音室；
7.震膜的上側同軸心連接有電磁感應線圈，電磁感應線圈隨震膜同步震蕩，信號轉換倉內固定安裝有永磁鐵，永磁鐵的一端伸入電磁感應線圈內；電磁感應線圈在永磁鐵附近的磁場中的震蕩使電磁感應線圈形成感應電流；還包括能檢測電磁感應線圈的感應電流強度的電流檢測單元。
8.進一步的，導聲結構包括導聲彎管，導聲彎管內為導聲通道，導聲通道，集音口的細端與音筒下端通過導聲通道連通。
9.進一步的，音筒的下端內壁設置有環槽，還包括環形彈性片，環形彈性片的上下兩側輪廓邊緣分別與環槽的上下兩內側壁密封膠接，使環形彈性片與環槽內壁之間形成液油填充環腔，液油填充環腔填充有油性液體；填充滿油性液體的液油填充環腔與環形彈性片共同構成可變導聲喉管，可變導聲喉管的圍合范圍內形成上下貫通的喉管通道，喉管通道
上下端分別連通音室和導聲通道。
10.進一步的，各音筒的一側均設置有一個注油筒，注油筒內為填充有油性物質的注油倉，注油筒內活動設置有柱塞，注油倉遠離柱塞的一端通過導油通道連通液油填充環腔；還包括直線電機，直線電機的直線推桿末端連接柱塞；直線推桿推動柱塞時，注油倉內的油性液體通過導油通道壓入液油填充環腔內，使環形彈性片朝內膨脹，從而使喉管通道收窄。
11.進一步的，聲源探測器的呈喇叭狀擴口型的集音口共八個，且在隔音箱體的四周呈圓周陣列分布；以聲源探測器為中心的外周等半徑處成圓周陣列分布八個點聲源，聲源探測器同時監控自身外周的八個點聲源。
12.進一步的，基于麥克風陣列的聲源響度探測器的探測場景適應方法：
13.八個點聲源分別為第一點聲源、第二點聲源、第三點聲源、第四點聲源、第五點聲源、第六點聲源、第七點聲源和第八點聲源；聲源探測器四周不屬于理想空曠區域的場景，存在“局部障礙物”；先采用標準的第一點聲源、第二點聲源、第三點聲源、第四點聲源、第五點聲源、第六點聲源、第七點聲源和第八點聲源同時發出實際響度一致的聲音；
14.由于“局部障礙物”的存在，八個電磁感應線圈上分別檢測到的電流強度存在不一致的情況，選定檢測到電流強度偏高的電磁感應線圈下方的可變導聲喉管，通過控制柱塞的運動，使注油倉內的油性液體通過導油通道壓入選定的液油填充環腔內，使選定環形彈性片朝內膨脹，喉管通道收窄，更窄的喉管通道使最終傳遞到音室的聲音強度變低，進而降低震膜的敏感度，從而使檢測到電流強度偏高的電磁感應線圈的電流強度降低到與其他電磁感應線圈的電流強度一致，抵消“局部障礙物”的影響；
[0015]“局部障礙物”的影響抵消后，監控第一點聲源、第二點聲源、第三點聲源、第四點聲源、第五點聲源、第六點聲源、第七點聲源和第八點聲源時，如果八個電磁感應線圈上分別檢測到的電流強度均一致，說明第一點聲源、第二點聲源、第三點聲源、第四點聲源、第五點聲源、第六點聲源、第七點聲源和第八點聲源所發出的聲源響度一致，說明是合格的；如果八個電磁感應線圈上分別檢測到的電流強度存在不一致的情況，則說明第一點聲源、第二點聲源、第三點聲源、第四點聲源、第五點聲源、第六點聲源、第七點聲源和第八點聲源中存在聲音偏高或偏低的情況。
[0016]
有益效果：本發明能同時監控各個“點聲源”響度并能相互比較，直線推桿推動柱塞時，注油倉內的油性液體通過導油通道壓入液油填充環腔內，使環形彈性乳膠片朝內膨脹，從而使喉管通道收窄，更窄的喉管通道使最終傳遞到音室的聲音強度變低，進而實現降低震膜的敏感度的作用；通過上述原理控制單一方向的檢測敏感度，從而抵消“局部障礙物”的聲音反射帶來的增強性影響。
附圖說明
[0017]
附圖1為聲源探測器整體結構示意圖；
[0018]
附圖2為附圖1的第一剖視圖；
[0019]
附圖3為附圖1的第二剖視圖；
[0020]
附圖4為附圖3的標記10處的放大示意圖；
[0021]
附圖5為附圖4的側視圖；
[0022]
附圖6為附圖5的標記11處的放大示意圖；
[0023]
附圖7為8個點聲源與聲源探測器位置關系示意圖。
具體實施方式
[0024]
下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0025]
如附圖1至7所示的基于麥克風陣列的聲源響度探測器，包括聲源探測器4，聲源探測器4包括隔音箱體6，隔音箱體6包括呈圓周陣列分布的若干側壁7，每個側壁上均設置有一個呈喇叭狀擴口型的集音口8；隔音箱體6內還呈圓周陣列分布有若干基于麥克風的聲音感受器；每一個集音口8均對應一個聲音感受器，各集音口8均通過獨立的導聲結構傳聲連接聲音感受器。
[0026]
如圖2和3；隔音箱體6內為填充有隔音棉的隔音填充倉13，各導聲結構均包裹在隔音填充倉13內的隔音棉中；
[0027]
聲音感受器包括豎向的音筒14，音筒14頂端設置有封蓋33，音筒14的同軸心設置有震膜21，振膜21的上側為信號轉換倉17.2，振膜21的下側為音室17.1；
[0028]
如圖3、4、5、6；震膜21的上側同軸心連接有電磁感應線圈20，電磁感應線圈20隨震膜21同步震蕩，信號轉換倉17.2內固定安裝有永磁鐵19，永磁鐵19的一端伸入電磁感應線圈20內；電磁感應線圈20在永磁鐵19附近的磁場中的震蕩使電磁感應線圈20形成感應電流；還包括能檢測電磁感應線圈20的感應電流強度的電流檢測單元；
[0029]
導聲結構包括導聲彎管12，導聲彎管12內為導聲通道27，導聲通道27，集音口8的細端與音筒14下端通過導聲通道27連通；
[0030]
音筒14的下端內壁設置有環槽16，還包括環形彈性乳膠片15，環形彈性乳膠片15的上下兩側輪廓邊緣015分別與環槽16的上下兩內側壁16.1密封膠接，使環形彈性乳膠片15與環槽16內壁之間形成液油填充環腔18，液油填充環腔18填充有油性液體，如變壓器油等；填充滿油性液體的液油填充環腔18與環形彈性乳膠片15共同構成可變導聲喉管34，可變導聲喉管34的圍合范圍內形成上下貫通的喉管通道26，喉管通道26上下端分別連通音室17.1和導聲通道27；各音筒14的一側均設置有一個注油筒22，注油筒22內為填充有油性物質的注油倉24，注油筒22內活動設置有柱塞23，注油倉24遠離柱塞23的一端通過導油通道25連通液油填充環腔18；還包括直線電機50，直線電機50的直線推桿51末端連接柱塞23；直線推桿51推動柱塞23時，注油倉24內的油性液體通過導油通道25壓入液油填充環腔18內，使環形彈性乳膠片15朝內膨脹，從而使喉管通道26收窄，更窄的喉管通道26使最終傳遞到音室17.1的聲音強度變低，進而降低震膜21的敏感度；
[0031]
基于麥克風陣列的聲源響度探測器的探測場景適應方法
[0032]
如圖7所示，例如廣場環形分布的音響系統的測試等場景，集音口8的分布形式和數量根據具體的音響系統的布置而定；為了更好的解釋本裝置，本方案的聲源響度探測器4的呈喇叭狀擴口型的集音口8共八個，且在隔音箱體6的四周呈圓周陣列分布；聲源探測器4同時監控自身外周的八個點聲源廣場的音響節點，如果八個點聲源進入測試模式時，八個點聲源同時發出相同功率的測試聲音，如果八個點聲源被聲源探測器4判定發出的響度均一致，則是合格的；
[0033]
聲源探測器4所布置的位置在理想空曠區域的場景：
[0034]
初始狀態下，聲源探測器4上的八個喉管通道26的最窄處的內徑均一致；聲源探測
器4的八個集音口8所對應的八個方位均為絕對空曠的理想情形，以聲源探測器4為中心的外周等半徑處成圓周陣列分布八個點聲源，八個點聲源分別對應在八個集音口8前方，八個點聲源分別為第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8；
[0035]
監控過程中，如果第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8同時發出響度完全一致的測試聲音；由于聲源探測器4處于四周空曠的場景，八個集音口8不會接受到反射聲波；因此八個集音口8所接收到的聲波強度是一致的，由于初始狀態下八個喉管通道26的最窄處的內徑均一致，因此八個集音口8接收到的聲波經各自的導聲通道27和喉管通道26傳遞到八個音室17.1內的聲音強度是一致的，從而使八個電磁感應線圈20的震蕩強度一致，八個電磁感應線圈20上分別檢測到的電流強度均一致，此時根據八個電磁感應線圈20上分別檢測到的電流強度均一致來判定第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8的發出聲音的響度一致，說明是正常合格的；
[0036]
同理，如果第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8的發出聲音的響度不一致，與之對應的八個集音口8接收到的聲波強弱相應的不一致，最終造成八個電磁感應線圈20的震蕩強度也會相應的不一致；因此可以根據八個電磁感應線圈20上分別檢測到的電流強度的大小來判斷第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8中哪個響度高哪個響度低；
[0037]
由上述過程可知，聲源探測器4所布置的位置在理想空曠區域的場景，且聲源探測器4內的八個喉管通道26的最窄處的內徑均一致的情況下，聲源探測器4可以通過八個電磁感應線圈20上分別檢測到的電流強度準確的對第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8所發出的聲音的強度進行比較；
[0038]
因此，聲源探測器4的初始設置是適應理想空曠區域的場景的；
[0039]
聲源探測器4所布置的位置不屬于理想空曠區域的場景：
[0040]
例如，第八點聲源1.8遠離聲源探測器4的一側不遠處存在一個“局部障礙物”；如果聲源探測器4內的八個喉管通道26的最窄處的內徑仍然是一致的，當第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8這時同時發出響度一致的聲音時，由于“局部障礙物”會反射一部分聲音，因此與第八點聲源1.8相對應的集音口8以及相鄰的集音口8除了接收“聲源”所發出的聲音外，還要接收經“局部障礙物”反射的一部分聲音；因此與第八點聲源1.8相對應的集音口8以及相鄰的集音口8所接收到的聲音強度要比其他的幾個集音口8所接收到的聲音更大；從而造成八個電磁感應線圈20上分別檢測到的電流強度不一致的情況；
[0041]
這時雖然第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8同時發出實際響度一致，但是八個電磁感應線圈20上分別檢測到的電流強度不一致，探測結果與實際情況不相符；
[0042]
因此聲源探測器4的初始設置與非理想空曠區域的場景不適應，因此需要對這種
非理想空曠區域的場景進行適應，具體過程如下：
[0043]
在布置廣場音響系統之前，采用標準的第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8同時發出實際響度一致的聲音；
[0044]
由于“局部障礙物”的存在，八個電磁感應線圈20上分別檢測到的電流強度存在不一致的情況，因此需要消除和抵消掉“局部障礙物”的影響；這時選定檢測到電流強度偏高的電磁感應線圈20下方的可變導聲喉管34，通過控制柱塞23的運動，使注油倉24內的油性液體通過導油通道25壓入選定的液油填充環腔18內，使選定環形彈性乳膠片15朝內膨脹，喉管通道26收窄，更窄的喉管通道26使最終傳遞到音室17.1的聲音強度變低，進而降低震膜21的敏感度，從而使檢測到電流強度偏高的電磁感應線圈20的電流強度降低到與其他電磁感應線圈20的電流強度一致，抵消“局部障礙物”的影響；
[0045]
通過上述步驟消除“局部障礙物”的影響后，監控第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8時，如果八個電磁感應線圈20上分別檢測到的電流強度均一致，說明第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8所發出的聲源響度一致，說明是合格的；如果八個電磁感應線圈20上分別檢測到的電流強度存在不一致的情況，則說明第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8中存在聲音偏高或偏低的情況；因此可以根據八個電磁感應線圈20上分別檢測到的電流強度的大小來判斷第一點聲源1.1、第二點聲源1.2、第三點聲源1.3、第四點聲源1.4、第五點聲源1.5、第六點聲源1.6、第七點聲源1.7和第八點聲源1.8中哪個響度高哪個響度低。
[0046]
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
技術特征：
1.基于麥克風陣列的聲源響度探測器，其特征在于：包括聲源探測器(4)，所述聲源探測器(4)包括隔音箱體(6)，所述隔音箱體(6)包括呈圓周陣列分布的若干側壁(7)，每個所述側壁上均設置有一個呈喇叭狀擴口型的集音口(8)；所述隔音箱體(6)內還呈圓周陣列分布有若干基于麥克風的聲音感受器；每一個集音口(8)均對應一個所述聲音感受器，各所述集音口(8)均通過獨立的導聲結構傳聲連接所述聲音感受器。2.根據權利要求1所述的基于麥克風陣列的聲源響度探測器，其特征在于：所述隔音箱體(6)內為填充有隔音棉的隔音填充倉(13)，各所述導聲結構均包裹在隔音填充倉(13)內的隔音棉中。3.根據權利要求2所述的基于麥克風陣列的聲源響度探測器，其特征在于：所述聲音感受器包括豎向的音筒(14)，所述音筒(14)頂端設置有封蓋(33)，所述音筒(14)的同軸心設置有震膜(21)，所述振膜(21)的上側為信號轉換倉(17.2)，所述振膜(21)的下側為音室(17.1)；所述震膜(21)的上側同軸心連接有電磁感應線圈(20)，所述電磁感應線圈(20)隨所述震膜(21)同步震蕩，所述信號轉換倉(17.2)內固定安裝有永磁鐵(19)，所述永磁鐵(19)的一端伸入所述電磁感應線圈(20)內；所述電磁感應線圈(20)在永磁鐵(19)附近的磁場中的震蕩使電磁感應線圈(20)形成感應電流；還包括能檢測電磁感應線圈(20)的感應電流強度的電流檢測單元。4.根據權利要求3所述的基于麥克風陣列的聲源響度探測器，其特征在于：所述導聲結構包括導聲彎管(12)，所述導聲彎管(12)內為導聲通道(27)，所述導聲通道(27)，所述集音口(8)的細端與音筒(14)下端通過所述導聲通道(27)連通。5.根據權利要求4所述的基于麥克風陣列的聲源響度探測器，其特征在于：所述音筒(14)的下端內壁設置有環槽(16)，還包括環形彈性片(15)，所述環形彈性片(15)的上下兩側輪廓邊緣(015)分別與環槽(16)的上下兩內側壁(16.1)密封膠接，使所述環形彈性片(15)與所述環槽(16)內壁之間形成液油填充環腔(18)，所述液油填充環腔(18)填充有油性液體；填充滿油性液體的所述液油填充環腔(18)與環形彈性片(15)共同構成可變導聲喉管(34)，所述可變導聲喉管(34)的圍合范圍內形成上下貫通的喉管通道(26)，所述喉管通道(26)上下端分別連通所述音室(17.1)和導聲通道(27)。6.根據權利要求5所述的基于麥克風陣列的聲源響度探測器，其特征在于：各所述音筒(14)的一側均設置有一個注油筒(22)，所述注油筒(22)內為填充有油性物質的注油倉(24)，所述注油筒(22)內活動設置有柱塞(23)，所述注油倉(24)遠離柱塞(23)的一端通過導油通道(25)連通所述液油填充環腔(18)；還包括直線電機(50)，所述直線電機(50)的直線推桿(51)末端連接所述柱塞(23)；直線推桿(51)推動柱塞(23)時，注油倉(24)內的油性液體通過導油通道(25)壓入液油填充環腔(18)內，使環形彈性片(15)朝內膨脹，從而使喉管通道(26)收窄。7.根據權利要求6所述的基于麥克風陣列的聲源響度探測器，其特征在于：聲源探測器(4)的呈喇叭狀擴口型的集音口(8)共八個，且在隔音箱體(6)的四周呈圓周陣列分布；以聲源探測器(4)為中心的外周等半徑處成圓周陣列分布八個點聲源，聲源探測器(4)同時監控自身外周的八個點聲源。8.根據權利要求7所述的基于麥克風陣列的聲源響度探測器的探測場景適應方法，其
特征在于：八個點聲源分別為第一點聲源(1.1)、第二點聲源(1.2)、第三點聲源(1.3)、第四點聲源(1.4)、第五點聲源(1.5)、第六點聲源(1.6)、第七點聲源(1.7)和第八點聲源(1.8)；聲源探測器(4)四周不屬于理想空曠區域的場景，存在“局部障礙物”；先采用標準的第一點聲源(1.1)、第二點聲源(1.2)、第三點聲源(1.3)、第四點聲源(1.4)、第五點聲源(1.5)、第六點聲源(1.6)、第七點聲源(1.7)和第八點聲源(1.8)同時發出實際響度一致的聲音；由于“局部障礙物”的存在，八個電磁感應線圈(20)上分別檢測到的電流強度存在不一致的情況，選定檢測到電流強度偏高的電磁感應線圈(20)下方的可變導聲喉管(34)，通過控制柱塞(23)的運動，使注油倉(24)內的油性液體通過導油通道(25)壓入選定的液油填充環腔(18)內，使選定環形彈性片(15)朝內膨脹，喉管通道(26)收窄，更窄的喉管通道(26)使最終傳遞到音室(17.1)的聲音強度變低，進而降低震膜(21)的敏感度，從而使檢測到電流強度偏高的電磁感應線圈(20)的電流強度降低到與其他電磁感應線圈(20)的電流強度一致，抵消“局部障礙物”的影響；“局部障礙物”的影響抵消后，監控第一點聲源(1.1)、第二點聲源(1.2)、第三點聲源(1.3)、第四點聲源(1.4)、第五點聲源(1.5)、第六點聲源(1.6)、第七點聲源(1.7)和第八點聲源(1.8)時，如果八個電磁感應線圈(20)上分別檢測到的電流強度均一致，說明第一點聲源(1.1)、第二點聲源(1.2)、第三點聲源(1.3)、第四點聲源(1.4)、第五點聲源(1.5)、第六點聲源(1.6)、第七點聲源(1.7)和第八點聲源(1.8)所發出的聲源響度一致，說明是合格的；如果八個電磁感應線圈(20)上分別檢測到的電流強度存在不一致的情況，則說明第一點聲源(1.1)、第二點聲源(1.2)、第三點聲源(1.3)、第四點聲源(1.4)、第五點聲源(1.5)、第六點聲源(1.6)、第七點聲源(1.7)和第八點聲源(1.8)中存在聲音偏高或偏低的情況。
技術總結
本發明公開了一種基于麥克風陣列的聲源響度探測器，包括聲源探測器，聲源探測器包括隔音箱體，隔音箱體包括呈圓周陣列分布的若干側壁，每個側壁上均設置有一個呈喇叭狀擴口型的集音口；隔音箱體內還呈圓周陣列分布有若干基于麥克風的聲音感受器；每一個集音口均對應一個聲音感受器，各集音口均通過獨立的導聲結構傳聲連接聲音感受器；本發明能同時監控各個“點聲源”響度并能相互比較。響度并能相互比較。響度并能相互比較。
