专利名称：一种声相仪校准器的制作方法
技术领域：
本发明涉及声学测量领域，具体地说，本发明涉及一种声相仪校准器。
背景技术：
声相仪定位是利用其传声器阵列声成像技术，基于按照一定规则分布的阵元对声 音信息进行检测，经采集后转换为数字信号，输入到数字信号处理器中，经过计算对多声源 定位的仪器，它采用波束形成技术，具有实现声源定位、声场检测、抑制背景噪声干扰等功 能。但是，由于在制造加工时，传声器阵列上各阵元可能存在一定的差异，这种误差会对定 位产生严重的影响，因此需要对生成的声像图进行校准。传统的声学校准方式只能对单个阵元的测量特性进行校准，可以消除传声器阵 元间的差异，从而保证声相仪生成声像图的正确性，但是由于阵元位置误差带来的声成像 图像偏差无法校验。当传声器阵元个数增加时，传统的逐个校准方法费时费力；还有一 种对阵列校验的方法，是用固定参考声源检测法对整个阵列进行校准，在特定的位置采用 一个点声源发声，再对其发出的声音进行检定和校准，该过程需在特定的装置中进行，该 装置为一个声学圆桶，桶壁全部填满了厚度均勻的吸声材料，因此装置十分庞大笨重不便 于携带，而且造价不菲，另一方面，没有涉及声学定位与光学定位的误差校验问题；专利 200810213962. X中提出了一种校准方法，计算出各个传声器阵元接收到的音频信号和噪声 信号的声学相关性，当声学相关性超过设定的阈值时，计算其增益平均值来调节各个声道 的增益以达到校准的目的，但该方法在设定相关性阈值时没有具体可行的标准作为依据， 因而在相关度阈值选取方面非常困难，该专利也没有涉及声学定位与光学定位的误差校验 问题。
发明内容
本发明的目在于，通过校验声源和校验光源，用一种方便和可靠的声相仪的校准 方法，实现快速对阵列参数的校准，从而提供一种声相仪校准器。为实现上述发明目的，本发明的技术方案所提供的一种声相仪校准器，其特征在 于，所述的声相仪校准器包括单频校验声源1和校验光源2 ；所述的单频校验声源1，用于提供标准声源；所述的校验光源2包括若干LED发光二极管，用于确定单频校验声源1的位置；所述的校验光源2为一个LED发光二极管，所述的LED发光二极管与单频校验声 源1的水平间距小于或等于5mm ；或所述的校验光源2为多个LED发光二极管，所述的多个LED发光二极管分别安装 在以单频校验声源1为中心的规则几何多边形的顶点上。所述的多个LED发光二极管优选为4个；如果所述的多个LED发光二极管的位置 一旦确定，则在校准过程中所述的LED发光二极管的几何坐标固定不变，且每个LED发光二 极管距离中心单频校验声源1的距离相等，该距离的优选值为8mm。
所述的单频校验声源1工作频率为500Hz 5KHz中的整数频率，所述的单频校验 声源1的声强范围为80dB 120dB。所述的单频校验声源1工作频率为IKHz。
所述的单频校验声源1的声强为94dB。所述的LED发光二极管为高指向性LED发光二极管或标准型LED发光二极管。所述的声相仪校准器还包括电路板3、控制开关4、若干支架5、外壳6和电池盒 7 ；所述的单频校验声源1及校验光源2设置于电路板3上方，所述的电路板3通过 若干支架5设置于外壳6内；所述的电池盒7安装在电路板3下方；所述的控制开关4设置 于电路板3上。所述的电池盒中的电池为干电池或直流稳压器。本发明的技术解决方案是一种声相仪校准器，包括方盒内部的单频校验声源，校 验光源，电路板，控制开关，支架和一个电池盒；电路板通过支架与外壳固连，电池盒安装在 电路板背面，单频校验声源和校验光源安装在电路板上；开关焊接在电路板上，控制单频校 验声源和校验光源的工作。所述的声相仪校准器，其特征在于，单频校验声源工作频率范围 是500Hz 5KHz中的任意整数频率，优选频率为1kHz，工作声强频率范围为80至120dB， 优选为94dB。所述的校验光源可以是高指向型也可以是标准形LED发光二极管。所述的 LED发光二极管个数可以是一个，也可以是多个，优选4个。所述的LED发光二极管如果是 一个，紧密安装在单频校验声源；如果是多个，则安装位置在以单频校验声源为中心的规则 几何形状端点上，对称均勻安装在单频校验声源周围，保持分布中心与单频校验声源的中 心一致。本发明的工作原理是采用声、光信息联合定位校准，从而避免了传统的只用单种 声音信息校准而产生的不准确的情况。实际应用中，校准方法步骤如下(1)将声相仪校准器放置声相仪正前方工作，与摄像头保持正对状态，最佳状态是 与摄像头在同一直线上，声相仪检测到校准器发出的单频校验声源并识别后，计算出对应 单频校验声源的声像图中心，同时检测摄像图上对应校验光源的中心，计算并存储二者在X 轴偏移修正系数Lx和在y轴偏移修正系数Ly ；(2)将声相仪校准器放置在声相仪前方上下左右的多个位置依次工作，声相仪响 应并检测出每次校验所得的光学中心和声图像中心，计算并存储X轴缩放修正系数Kx和y 轴缩放修正系数Ky;(3)利用χ轴偏移修正系数Lx和缩放修正系数Kx，y轴偏移修正系数Ly和缩放修 正系数Ky，对实际测量数据合成的声像图位置进行校准。与现有技术相比，本发明的一种声相仪校准器，具有以下技术效果1、本发明与传统的传声器阵列校准器相比较，体积小巧，便于携带，从而可以随时 随地对声相仪进行校准；2、本发明的校准方法是采用光信号作为基准，声相仪将采集到的声音信号进行处 理生成声像图，再将生成的声像图与基准进行计算，调节阵列参数，整个处理算法中没有人 为设定的参数，保证了校准的准确客观性；3、本发明的校准方法采用的是声光联合校准，克服了传统仅仅采用声音单一校准的缺陷，充分发挥了光信号校准准确的优势；4、本发明的采用的器件低成本，低功耗，采用干电池供电，不需要外接电源。
结合附图来详细说明本发明的实施例如下，其中图1为本发明的包含了由4个LED发光二极管构成校验光源的声相仪校准器结构 示意图；图2为本发明的包含了由4个LED发光二极管的声相仪校准器结构剖面示意图；图3为本发明的声相仪和声相仪校准器工作关系示意图；图4为本发明的声相仪校准步骤的流程图；图5 (a)为本发明的包含了由单个LED发光二极管构成校验光源的声相仪校准器 结构示意图；图5(b)为本发明的包含了由单个LED发光二极管的声相仪校准器结构剖面示意 图。附图标识1、单频校验声源2、校验光源3、电路板4、控制开关5、支架6、外壳7、电池盒8、声相仪9、传声器阵元10、摄像头
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。实施例1本实施例是一个装配了由4个LED发光二极管构成校验光源的声相仪校准器，如 图1 2所示。结构包括单频校验声源1、校验光源2、电路板3、控制开关4、支架5、外壳 6和电池盒7。如图1和2所示，电路板3通过4个支架与外壳6固连，电池盒7安装在电路板3 的背面，单频校验声源1和校验光源的4个LED发光二极管2焊接在电路板3上，开关4焊 接在电路板3上，控制单频校验声源1和校验光源2的工作。如图3所示，当按下开关4，声相仪校准器开始工作，单频校验声源1发出标准的 IKHz的声音信号，声强为94dB，校验光源2发出光信号。声相仪8的传声器阵元9捕获到 校准器的单频校验声源1发出的单频声音，声相仪的摄像头10捕获到校准器的校验光源2 发出的光信号，采集卡11将采集到的声音信号和光信号传送到计算机里，通过校准算法进 行校准。校准算法计算的校准因子包括χ轴偏移修正系数Lx和y轴偏移修正系数Ly，χ轴 缩放修正系数Kx和y轴缩放修正系数Ky，计算流程图如图4所示。为了计算χ轴偏移修正系数Lx和y轴偏移修正系数Ly，将声相仪校准器放在声相 仪摄像头10的前方，最佳位置是处在正前方中心处，与摄像头保存同一直线，采用视频处 理算法，可以得到校验光源的散布中心，当校验光源是由4个LED灯点光源构成时，可计算 屏幕上的坐标(Xi，yi)，i = l，2，3，4，i代表LED灯点光源的标号，得到光学中心，它代表了声相仪校准器所在的空间位置。对阵元采集的声音信号通过声成像算法可以得到声像图， 计算出声像图中心(X，Y)，该坐标对应单频校验声源的位置，由于声相仪的测量误差使得所 测出的声像图中心偏离了声相仪校准器所在的空间位置。依据校验光源所测的光学中心来 校验声像图中心，从而得出声像图X轴偏移修正系数Lx和y轴偏移修正系数Ly计算如下式 ⑴，⑵所示
权利要求
1.一种声相仪校准器，其特征在于，所述的声相仪校准器包括单频校验声源(1)和校 验光源⑵；所述的单频校验声源(1)，用于提供标准声源；所述的校验光源( 包括若干LED发光二极管，用于确定单频校验声源(1)的位置；所述的校验光源( 为一个LED发光二极管，所述的LED发光二极管与单频校验声源 ⑴的水平间距小于或等于5mm;或所述的校验光源( 为多个LED发光二极管，所述的多个LED发光二极管分别安装在 以单频校验声源(1)为中心的规则几何多边形的顶点上。
2.根据权利要求1所述的声相仪校准器，其特征在于，所述的单频校验声源(1)工作频 率为500Hz 5KHz中的整数频率，所述的单频校验声源(1)的声强范围为80dB 120dB。
3.根据权利要求2所述的声相仪校准器，其特征在于，所述的单频校验声源(1)工作频 率为IKHz。
4.根据权利要求2所述的声相仪校准器，其特征在于，所述的单频校验声源(1)的声强 为 94dB。
5.根据权利要求1所述的声相仪校准器，其特征在于，所述的LED发光二极管为高指向 性LED发光二极管或标准型LED发光二极管。
6.根据权利要求1所述的声相仪校准器，其特征在于，所述的声相仪校准器还包括电 路板(3)、控制开关(4)、若干支架(5)、外壳(6)和电池盒(7)；所述的单频校验声源(1)及校验光源( 设置于电路板C3)上方，所述的电路板(3) 通过若干支架( 设置于外壳(6)内；所述的电池盒(7)安装在电路板C3)下方；所述的控 制开关⑷设置于电路板⑶上。
7.根据权利要求6所述的声相仪校准器，其特征在于，所述的电池盒中的电池为干电 池或直流稳压器。
8.根据权利要求1所述的声相仪校准器，其特征在于，所述的多个LED发光二极管为4个。
9.根据权利要求1所述的声相仪校准器，其特征在于，所述的多个LED发光二极管距离 中心单频校验声源(1)的距离相等，该距离为8mm。
全文摘要
本发明涉及一种声相仪校准器，包括用于提供标准声源的单频校验声源(1)和校验光源(2)；所述的校验光源(2)包括若干LED发光二极管，用于提供校验光源(2)来定位单频校验声源(1)的位置；所述的用于提供校验光源(2)的LED发光二极管为一个，则LED发光二极管与单频校验声源(1)的水平间距不大于5mm；或用于提供校验光源(2)的LED发光二极管为多个，则所述的多个LED发光二极管分别均匀对称的安装在以单频校验声源(1)为中心的规则几何多边形的顶点上。本发明的一种声相仪校准器体积小巧，采用的是声光联合校准，克服了传统仅仅采用声音单一校准的缺陷，充分发挥了光信号校准准确的优势。
文档编号H04R29/00GK102056073SQ20101053770
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者杨亦春, 滕鹏晓 申请人:中国科学院声学研究所