專利名稱：一種聲相儀校準器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及聲學測量領域，具體地說，本實用新型涉及一種聲相儀校準器。
背景技術：
聲相儀定位是利用其傳聲器陣列聲成像技術，基于按照一定規(guī)則分布的陣元對聲音信息進行檢測，經(jīng)采集后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸入到數(shù)字信號處理器中，經(jīng)過計算對多聲源定位的儀器，它采用波束形成技術，具有實現(xiàn)聲源定位、聲場檢測、抑制背景噪聲干擾等功能。但是，由于在制造加工時，傳聲器陣列上各陣元可能存在一定的差異，這種誤差會對定位產(chǎn)生嚴重的影響，因此需要對生成的聲像圖進行校準。傳統(tǒng)的聲學校準方式只能對單個陣元的測量特性進行校準，可以消除傳聲器陣元間的差異，從而保證聲相儀生成聲像圖的正確性，但是由于陣元位置誤差帶來的聲成像圖像偏差無法校驗。當傳聲器陣元個數(shù)增加時，傳統(tǒng)的逐個校準方法費時費力；還有一種對陣列校驗的方法，是用固定參考聲源檢測法對整個陣列進行校準，在特定的位置采用一個點聲源發(fā)聲，再對其發(fā)出的聲音進行檢定和校準，該過程需在特定的裝置中進行，該裝置為一個聲學圓桶，桶壁全部填滿了厚度均勻的吸聲材料，因此裝置十分龐大笨重不便于攜帶，而且造價不菲，另一方面，沒有涉及聲學定位與光學定位的誤差校驗問題；專利 200810213962. X中提出了一種校準方法，計算出各個傳聲器陣元接收到的音頻信號和噪聲信號的聲學相關性，當聲學相關性超過設定的閾值時，計算其增益平均值來調(diào)節(jié)各個聲道的增益以達到校準的目的，但該方法在設定相關性閾值時沒有具體可行的標準作為依據(jù)， 因而在相關度閾值選取方面非常困難，該專利也沒有涉及聲學定位與光學定位的誤差校驗問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目在于，通過校驗聲源和校驗光源，用一種方便和可靠的聲相儀的校準方法，實現(xiàn)快速對陣列參數(shù)的校準，從而提供一種聲相儀校準器。為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型的技術方案所提供的一種聲相儀校準器， 其特征在于，所述的聲相儀校準器包括單頻校驗聲源1和校驗光源2 ；所述的單頻校驗聲源1，用于提供標準聲源；所述的校驗光源2用于確定單頻校驗聲源1的位置；所述的校驗光源2為一個LED發(fā)光二極管，所述的LED發(fā)光二極管與單頻校驗聲源1的水平間距小于或等于5mm ；或所述的校驗光源2為多個LED發(fā)光二極管，所述的多個LED發(fā)光二極管分別安裝在以單頻校驗聲源1為中心的規(guī)則幾何多邊形的頂點上。所述的多個LED發(fā)光二極管優(yōu)選為4個；如果所述的多個LED發(fā)光二極管的位置一旦確定，則在校準過程中所述的LED發(fā)光二極管的幾何坐標固定不變，且每個LED發(fā)光二極管距離中心單頻校驗聲源1的距離相等，該距離的優(yōu)選值為8mm。[0011]所述的單頻校驗聲源1工作頻率為500Hz 5KHz中的整數(shù)頻率，所述的單頻校驗聲源1的聲強范圍為80dB 120dB。所述的單頻校驗聲源1工作頻率為IKHz。所述的單頻校驗聲源1的聲強為94dB。所述的LED發(fā)光二極管為高指向性LED發(fā)光二極管或標準型LED發(fā)光二極管。所述的聲相儀校準器還包括電路板3、控制開關4、若干支架5、外殼6和電池盒 7 ；所述的單頻校驗聲源1及校驗光源2設置于電路板3上方，所述的電路板3通過若干支架5設置于外殼6內(nèi)；所述的電池盒7安裝在電路板3下方；所述的控制開關4設置于電路板3上。所述的電池盒中的電池為干電池或直流穩(wěn)壓器。本實用新型的技術解決方案是一種聲相儀校準器，包括方盒內(nèi)部的單頻校驗聲源，校驗光源，電路板，控制開關，支架和一個電池盒；電路板通過支架與外殼固連，電池盒安裝在電路板背面，單頻校驗聲源和校驗光源安裝在電路板上；開關焊接在電路板上，控制單頻校驗聲源和校驗光源的工作。所述的聲相儀校準器，其特征在于，單頻校驗聲源工作頻率范圍是500Hz 5KHz中的任意整數(shù)頻率，優(yōu)選頻率為1kHz，工作聲強頻率范圍為80至 120dB，優(yōu)選為94dB。所述的校驗光源可以是高指向型也可以是標準形LED發(fā)光二極管。所述的LED發(fā)光二極管個數(shù)可以是一個，也可以是多個，優(yōu)選4個。所述的LED發(fā)光二極管如果是一個，緊密安裝在單頻校驗聲源；如果是多個，則安裝位置在以單頻校驗聲源為中心的規(guī)則幾何形狀端點上，對稱均勻安裝在單頻校驗聲源周圍，保持分布中心與單頻校驗聲源的中心一致。本實用新型的工作原理是采用聲、光信息聯(lián)合定位校準，從而避免了傳統(tǒng)的只用單種聲音信息校準而產(chǎn)生的不準確的情況。實際應用中，校準方法步驟如下(1)將聲相儀校準器放置聲相儀正前方工作，與攝像頭保持正對狀態(tài)，最佳狀態(tài)是與攝像頭在同一直線上，聲相儀檢測到校準器發(fā)出的單頻校驗聲源并識別后，計算出對應單頻校驗聲源的聲像圖中心，同時檢測攝像圖上對應校驗光源的中心，計算并存儲二者在X 軸偏移修正系數(shù)Lx和在y軸偏移修正系數(shù)Ly ；(2)將聲相儀校準器放置在聲相儀前方上下左右的多個位置依次工作，聲相儀響應并檢測出每次校驗所得的光學中心和聲圖像中心，計算并存儲X軸縮放修正系數(shù)Kx和y 軸縮放修正系數(shù)Ky;(3)利用χ軸偏移修正系數(shù)Lx和縮放修正系數(shù)Kx，y軸偏移修正系數(shù)Ly和縮放修正系數(shù)Ky，對實際測量數(shù)據(jù)合成的聲像圖位置進行校準。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的一種聲相儀校準器，具有以下技術效果1、本實用新型與傳統(tǒng)的傳聲器陣列校準器相比較，體積小巧，便于攜帶，從而可以隨時隨地對聲相儀進行校準；2、本實用新型的校準方法是采用光信號作為基準，聲相儀將采集到的聲音信號進行處理生成聲像圖，再將生成的聲像圖與基準進行計算，調(diào)節(jié)陣列參數(shù)，整個處理算法中沒有人為設定的參數(shù)，保證了校準的準確客觀性；3、本實用新型的校準方法采用的是聲光聯(lián)合校準，克服了傳統(tǒng)僅僅采用聲音單一校準的缺陷，充分發(fā)揮了光信號校準準確的優(yōu)勢；4、本實用新型的采用的器件低成本，低功耗，采用干電池供電，不需要外接電源。
結合附圖來詳細說明本實用新型的實施例如下，其中圖1為本實用新型的包含了由4個LED發(fā)光二極管構成校驗光源的聲相儀校準器結構示意圖；圖2為本實用新型的包含了由4個LED發(fā)光二極管的聲相儀校準器結構剖面示意圖；圖3為本實用新型的聲相儀和聲相儀校準器工作關系示意圖；圖4為本實用新型的聲相儀校準步驟的流程圖；圖5 (a)為本實用新型的包含了由單個LED發(fā)光二極管構成校驗光源的聲相儀校準器結構示意圖；圖5(b)為本實用新型的包含了由單個LED發(fā)光二極管的聲相儀校準器結構剖面示意圖。附圖標識1、單頻校驗聲源 2、校驗光源3、電路板4、控制開關5、支架6、外殼7、電池盒8、聲相儀9、傳聲器陣元10、攝像頭
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步地描述。實施例1本實施例是一個裝配了由4個LED發(fā)光二極管構成校驗光源的聲相儀校準器，如圖1 2所示。結構包括單頻校驗聲源1、校驗光源2、電路板3、控制開關4、支架5、外殼 6和電池盒7。如圖1和2所示，電路板3通過4個支架與外殼6固連，電池盒7安裝在電路板3 的背面，單頻校驗聲源1和校驗光源2的4個LED發(fā)光二極管焊接在電路板3上，開關4焊接在電路板3上，控制單頻校驗聲源1和校驗光源2的工作。如圖3所示，當按下開關4，聲相儀校準器開始工作，單頻校驗聲源1發(fā)出標準的 IKHz的聲音信號，聲強為94dB，校驗光源2發(fā)出光信號。聲相儀8的傳聲器陣元9捕獲到校準器的單頻校驗聲源1發(fā)出的單頻聲音，聲相儀的攝像頭10捕獲到校準器的校驗光源2 發(fā)出的光信號，采集卡11將采集到的聲音信號和光信號傳送到計算機里，通過校準算法進行校準。校準算法計算的校準因子包括χ軸偏移修正系數(shù)Lx和y軸偏移修正系數(shù)Ly，χ軸縮放修正系數(shù)Kx和y軸縮放修正系數(shù)Ky，計算流程圖如圖4所示。為了計算χ軸偏移修正系數(shù)Lx和y軸偏移修正系數(shù)Ly，將聲相儀校準器放在聲相儀攝像頭10的前方，最佳位置是處在正前方中心處，與攝像頭保存同一直線，采用視頻處理算法，可以得到校驗光源的散布中心，當校驗光源是由4個LED燈點光源構成時，可計算屏幕上的坐標(Xi，yi)，i = l，2，3，4，i代表LED燈點光源的標號，得到光學中心，它代表了聲相儀校準器所在的空間位置。對陣元采集的聲音信號通過聲成像算法可以得到聲像圖， 計算出聲像圖中心(X，Y)，該坐標對應單頻校驗聲源的位置，由于聲相儀的測量誤差使得所測出的聲像圖中心偏離了聲相儀校準器所在的空間位置。依據(jù)校驗光源所測的光學中心來校驗聲像圖中心，從而得出聲像圖χ軸偏移修正系數(shù)Lx和y軸偏移修正系數(shù)Ly計算如下式 (1)，⑵所示
權利要求1.一種聲相儀校準器，其特征在于，所述的聲相儀校準器包括單頻校驗聲源(1)和校驗光源⑵；所述的單頻校驗聲源(1)，用于提供標準聲源；所述的校驗光源( 用于確定單頻校驗聲源(1)的位置；所述的校驗光源( 為一個LED發(fā)光二極管，所述的LED發(fā)光二極管與單頻校驗聲源 (1)的水平間距小于或等于5mm。
2.根據(jù)權利要求1所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的單頻校驗聲源(1)工作頻率為500Hz 5KHz中的整數(shù)頻率，所述的單頻校驗聲源(1)的聲強范圍為80dB 120dB。
3.根據(jù)權利要求2所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的單頻校驗聲源(1)工作頻率為IKHz。
4.根據(jù)權利要求2所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的單頻校驗聲源(1)的聲強為 94dB。
5.根據(jù)權利要求1所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的LED發(fā)光二極管為高指向性LED發(fā)光二極管或標準型LED發(fā)光二極管。
6.根據(jù)權利要求1所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的聲相儀校準器還包括電路板(3)、控制開關(4)、若干支架(5)、外殼(6)和電池盒(7)；所述的單頻校驗聲源(1)及校驗光源( 設置于電路板C3)上方，所述的電路板(3) 通過若干支架( 設置于外殼(6)內(nèi)；所述的電池盒(7)安裝在電路板C3)下方；所述的控制開關⑷設置于電路板⑶上。
7.根據(jù)權利要求6所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的電池盒中的電池為干電池或直流穩(wěn)壓器。
8.一種聲相儀校準器，其特征在于，所述的聲相儀校準器包括單頻校驗聲源(1)和校驗光源⑵；所述的單頻校驗聲源(1)，用于提供標準聲源；所述的校驗光源( 用于確定單頻校驗聲源(1)的位置；所述的校驗光源( 為多個LED發(fā)光二極管，所述多個LED發(fā)光二極管分別安裝在以單頻校驗聲源(1)為中心的規(guī)則幾何多邊形的頂點上。
9.根據(jù)權利要求8所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的單頻校驗聲源(1)工作頻率為500Hz 5KHz中的整數(shù)頻率，所述的單頻校驗聲源(1)的聲強范圍為80dB 120dB。
10.根據(jù)權利要求8所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的單頻校驗聲源(1)工作頻率為IKHz。
11.根據(jù)權利要求8所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的單頻校驗聲源(1)的聲強為94dB。
12.根據(jù)權利要求8所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的LED發(fā)光二極管為高指向性LED發(fā)光二極管或標準型LED發(fā)光二極管。
13.根據(jù)權利要求8所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的聲相儀校準器還包括 電路板(3)、控制開關(4)、若干支架(5)、外殼(6)和電池盒(7)；所述的單頻校驗聲源(1)及校驗光源( 設置于電路板C3)上方，所述的電路板(3) 通過若干支架( 設置于外殼(6)內(nèi)；所述的電池盒(7)安裝在電路板C3)下方；所述的控制開關⑷設置于電路板⑶上。
14.根據(jù)權利要求13所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的電池盒中的電池為干電池或直流穩(wěn)壓器。
15.根據(jù)權利要求8所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的LED發(fā)光二極管為4個。
16.根據(jù)權利要求8所述的聲相儀校準器，其特征在于，所述的LED發(fā)光二極管距離中心單頻校驗聲源(1)的距離均相等，該距離為8mm。
專利摘要本實用新型涉及一種聲相儀校準器，包括用于提供標準聲源的單頻校驗聲源(1)和校驗光源(2)；所述的校驗光源(2)包括若干LED發(fā)光二極管，用于提供校驗光源(2)來定位單頻校驗聲源(1)的位置；所述的用于提供校驗光源(2)的LED發(fā)光二極管為一個，則LED發(fā)光二極管與單頻校驗聲源(1)的水平間距不大于5mm；或用于提供校驗光源(2)的LED發(fā)光二極管為多個，則所述的多個LED發(fā)光二極管分別均勻?qū)ΨQ的安裝在以單頻校驗聲源(1)為中心的規(guī)則幾何多邊形的頂點上。本實用新型的一種聲相儀校準器體積小巧，采用的是聲光聯(lián)合校準，克服了傳統(tǒng)僅僅采用聲音單一校準的缺陷，充分發(fā)揮了光信號校準準確的優(yōu)勢。
文檔編號H04R29/00GK202222048SQ20102059884
公開日2012年5月16日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權日2010年11月5日
發(fā)明者楊亦春, 滕鵬曉 申請人:中國科學院聲學研究所