一种用于环境噪声定向监测的户外三传声器阵列的制作方法

本实用新型涉及环境噪声监测领域，特别涉及一种用于环境噪声定向监测的户外三传声器阵列。

背景技术：

交通干线、机场、建设工地附近居民经常受到噪声的困扰，噪声引发的居民投诉日益增多，加强户外环境噪声的监测和治理迫在眉睫。户外噪声往往来自不同方向的多个噪声源，噪声持续性、突发性均较强，声信号频率特性复杂。对户外噪声进行长期持续的定向监测，实时区分来自不同方向的噪声幅值，并进一步分析确定主要噪声源是明确噪声治理责任、开展有效噪声治理的重要前提。

国内外环境噪声监测仪器市场中缺少能够实时定向采集并区分不同方向噪声的户外噪声监测产品。需要设计一种带有噪声接收指向性的传声器阵列，该阵列由相位一致性好的多个同类型传声器不等间距并列布设而成，通过特定的信号处理运算，实时定向采集传声器连线方向的噪声。为了满足户外长期监测要求，传声器阵列除了要保证噪声定向采集功能，还应当具有防雨、防风、防虫鸟等抵抗自然因素干扰的功能。

现有环境噪声监测仪器所配备的户外保护罩的结构和尺寸仅针对单个传声器独立工作而设计，其防雨帽、外壳、防风球等保护措施不能安装在传声器阵列上。因此，还需要为传声器阵列设计适用的户外保护罩。

技术实现要素：

针对现有户外环境噪声监测仪器不能实时定向采集噪声的缺点，本实用新型提供一种用于环境噪声定向监测的户外三传声器阵列。

为此，本实用新型的技术方案如下：

一种用于环境噪声定向监测的户外三传声器阵列，包括第一壳体、第二壳体、第三壳体、干燥剂块、第一防雨帽、第二防雨帽、两个尖刺、第一海绵防风球、第二海绵防风球、第一传声器、第二传声器、第三传声器、传声器支架；其中，所述第一壳体、第二壳体、第三壳体为尺寸相同的空心圆柱管且沿直线排列，其侧面一周开有透声窄缝；所述干燥剂块固定填充在第一壳体、第二壳体、第三壳体内部，位于透声窄缝上方；所述第一防雨帽的下表面和第一壳体、第二壳体的顶部连接，第二防雨帽的下表面和第三壳体的顶部连接；所述两个尖刺分别位于第一防雨帽和第二防雨帽的顶部；所述第一传声器～第三传声器的底部分别安装在所述传声器支架上，第一传声器～第三传声器的上部分别插入第一～第三壳体内部，在每个传声器顶部各安装有一探头，所述探头分别位于相应的透声窄缝所在位置处并抵住干燥剂块的下端；所述第一海绵防风球安装在第一防雨帽下并罩住第一和第二壳体，所述第二海绵防风球安装在第二防雨帽下并罩住第三壳体。。

所述第一壳体、第二壳体、第三壳体和透声窄缝采用3D打印工艺制成。

优选的是，所述第一壳体、第二壳体、第三壳体的内直径为D、管壁厚度为t，D＝13mm，t＝2mm，第一壳体和第二壳体的中轴线间距为L₁₂，第二壳体和第三壳体的中轴线间距为L₂₃，L₁₂＝22mm，L₂₃＝105mm；所述第一壳体、第二壳体、第三壳体的透声窄缝均设有多条且在壳体圆周方向均匀排布，透声窄缝的长度为a，a＝5mm，透声窄缝上沿和第一防雨帽、第二防雨帽的下表面均保持一定距离，以便在第一壳体、第二壳体、第三壳体内部、透声窄缝上方固定填充干燥剂块；

所述干燥剂块为整块圆柱体，干燥剂块的下端与透声窄缝上沿齐平。

所述第一传声器、第二传声器、第三传声器为相同型号、直径为1/2英寸的传声器，第一传声器和第二传声器的相位差在50Hz时小于0.5度，第二传声器和第三传声器的相位差在50Hz时小于0.5度；所述第一传声器、第二传声器、 第三传声器的中轴线均垂直于地面、传声器顶部探头朝向上方布设；

所述传声器支架由空心金属管制成，包括第一入口、第二入口、第三入口和出口，传声器支架表面做防锈处理，并带有小刺；所述第一传声器的底部与第一入口相连，数据线由第一入口穿入、由出口穿出，第二传声器的底部与第二入口相连，数据线由第二入口穿入、由出口穿出，第三传声器的底部与第三入口相连，数据线由第三入口穿入、由出口穿出。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

本实用新型的用于环境噪声定向监测的户外三传声器阵列比现有的环境噪声户外监测仪器增加了噪声的定向采集功能，通过声信号处理程序，能够实时、准确地定向接收来自三个传声器连线方向的噪声，排除非传声器连线方向的噪声干扰，明确指定监测方向的噪声幅值；同时配备了专为三传声器阵列设计的户外保护罩，能抵抗自然环境干扰，适用于长期户外噪声监测。将多套本实用新型的户外三传声器阵列分别指向不同的噪声监测方向，能够实时区分不同方向噪声来源的幅值与贡献量，符合户外多声源条件下噪声的长期实时定向监测需求，能为户外噪声来源的确定和噪声治理责任的划分提供有效的解决方案。

附图说明

图1为本实用新型的一种用于环境噪声定向监测的户外三传声器阵列结构组成示意图；

图2为图1中第一壳体、第二壳体、第一防雨帽仰视结构示意图；

图3为图1中第一～第三壳体的剖面结构示意图，；

图4为图1中传声器支架的结构示意图。

图中：

1、第一壳体 2、第二壳体 3、第三壳体 4、干燥剂块

5、第一防雨帽 6、第二防雨帽 7、尖刺 8、第一海绵防风球

9、第二海绵防风球 10、第一传声器 11、第二传声器

12、第三传声器 13、传声器支架 14、透声窄缝 15、传声器顶部探头

16、第一入口 17、第二入口 18、第三入口 19、出口 20、小刺

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的用于环境噪声定向监测的户外三传声器阵列的结构进行详细说明。

参见图1-图4，本实用新型的用于环境噪声定向监测的户外三传声器阵列包括第一～第三壳体1～3、干燥剂块4、第一、第二防雨帽5、6、两个尖刺7、第一、第二海绵防风球8、9、第一～第三传声器10～12和传声器支架13。

第一～第三壳体1～3为尺寸相同的空心圆柱管且按直线排列，在其圆周方向均开有透声窄缝14，便于声波传入壳体内部，被第一～第三传声器接收。干燥剂块4固定填充在第一～第三壳体1～3内部，位于透声窄缝14上方，用于使第一传声器、第二传声器、第三传声器顶部探头保持干燥。第一防雨帽5的下表面和第一壳体1、第2壳体的顶部连接，第二防雨帽6的下表面和第三壳体3的顶部连接。两个尖刺7分别位于第一和第二防雨帽5、6的顶部，防止鸟类停落。第一传声器～第三传声器10～12的底部分别安装在所述传声器支架13上，第一传声器～第三传声器10～12的上部分别插入第一～第三壳体1～3内部，在每个传声器顶部各安装有一探头15，所述探头15分别位于相应的透声窄缝14所在位置处并抵住干燥剂块4的下端，，接收由窄缝传入壳体的噪声。第一海绵防风球8安装在第一防雨帽5下并罩住第一和第二壳体1、2，所述第二海绵防风球9安装在第二防雨帽6下并罩住第三壳体3，用于避免第一～第三壳体表面产生气流噪声。

第一壳体、第二壳体、第三壳体、透声窄缝采用3D打印工艺制成。第一～第三壳体1～3的内直径均为D、管壁厚度为t，D＝13mm，t＝2mm，第一壳体和第二壳体的中轴线间距为L₁₂，第二壳体和第三壳体的中轴线间距为L₂₃，L₁₂＝22mm，L₂₃＝105mm。

透声窄缝14有多条且在壳体圆周方向均匀排布，透声窄缝的长度为a，a＝5mm，透声窄缝上沿和第一防雨帽5、第二防雨帽6的下表面均保持一定距离， 以便在第一～第三壳体内部、透声窄缝上方固定填充干燥剂块4。

干燥剂块4为一整块圆柱体，干燥剂块的下端与透声窄缝14上沿齐平，不能遮挡透射窄缝进声。所述第一～第三传声器10～12为相同型号、直径为1/2英寸的传声器，第一传声器10和第二传声器11的相位差以及第二传声器11和第三传声器12的相位差在50Hz时均小于0.5度，以保证噪声定向采集的测量精度。

第一～第三传声器10～12的中轴线均垂直于地面，传声器的顶部探头15朝向上方布设，下端连数据线。

传声器支架13由空心金属管制成，在该支架上设置有第一～第三入口16～18和出口19，传声器支架表面有防锈层，并设置有多个小刺20，防止鸟类停落。第一传声器的底部与第一入口相连，数据线由第一入口穿入、由出口穿出，第二传声器的底部与第二入口相连，数据线由第二入口穿入、由出口穿出，第三传声器的底部与第三入口相连，数据线由第三入口穿入、由出口穿出。

本实用新型改变了以往环境噪声户外监测仪器不能定向采集噪声的缺点，采用三个同类型传声器组成阵列，并配备了专用的户外防风、防雨、防虫鸟保护罩，可用于户外噪声的持续定向监测。