环境噪声场强度及分布的阵列式检测与估计方法

摘要

本发明提供了一种环境噪声场强度及分布的阵列式检测与估计方法，该方法通过阵列式设置驻极体传声器，并对该驻极体传声器阵列采用特定结构、特殊材料的包封，形成球冠状声音传感器阵列；每个驻极体传声器声孔与包封外壳上的通孔对应，包封外壳上的通孔采用多孔金属复合结构材料间隔式填充；按照巡回和同步方式采集每一个与包封外壳上未填充通孔的驻极体传声器信号以及与该驻极体传声器相邻的包封外壳上的通孔填充后的驻极体传声器信号，对低频背景噪音抑制后进行噪声强度的功率谱估计，最后建立环境噪声场强度及分布模型；解决了测量高频噪声时灵敏度低、难以确定噪声分布和场强的技术问题。

主权项

1.一种环境噪声场强度及分布的阵列式检测与估计方法，其特点如下： (1)通过阵列式设置驻极体传声器，并对该驻极体传声器阵列采用特定结构、特殊材料的包封，形成球冠状声音传感器阵列；每个驻极体传声器声孔与包封外壳上的通孔对应且垂直与外壳表面，包封外壳上的通孔间隔式采用多孔金属复合结构材料填充，包封外壳上的通孔填充后使得驻极体传声器声孔与外界环境进行高频隔离，而包封外壳上未填充的通孔使得驻极体传声器声孔直接与外界环境相通无任何频段隔离；包封外壳上的通孔轴线通过圆心，用极坐标的方位角和高低角表达；球冠状包封外壳加工过程为：先在平板材料上打阵列式通孔、间隔性填充后在球冠形模具上加工成球冠状包封外壳；结构示意图参照附图1、附图2和附图3； (2)采用多个同步A/D同时采集某一个与包封外壳上未填充通孔的驻极体传声器信号以及与该驻极体传声器相邻的包封外壳上的通孔填充后的驻极体传声器信号，多个同步采集的信号构成1个点的信号组；按照巡回和同步方式采集每一个与包封外壳上未填充通孔的驻极体传声器信号以及与该驻极体传声器相邻的包封外壳上的通孔填充后的驻极体传声器信号，完成一次完整采集； (3)第i个与包封外壳上未填充通孔对应的驻极体传声器第k次A/D同步采集得到的信号组按照以下方式抑制低频背景噪音： 式中：α_i,β_i为第i个与包封外壳上未填充通孔的驻极体传声器的极坐标方位角和高低角，T为巡回采样周期；s(α_i,β_i,kT)为第i个与包封外壳上未填充通孔对应的驻极体传声器第k次A/D采集值，s_ij(α_i,β_i,kT)为该驻极体传声器相邻的包封外壳上的通孔填充后的驻极体传声器信号采集值，c_ij为系数，当i处于球冠状声音传感器阵列底部与包封外壳上未填充通孔m=3，当i不处于球冠状声音传感器阵列底部与包封外壳上未填充通孔m=4； (4)得到采集序列后，可以直接估计其噪声强度的功率谱；式中N为设定的巡回采集次数；(5)噪声场的模型为： z(α,β)=z₀(α,β)+z_h(α,β) 式中：z(α,β)为给定极坐标方位角α和高低角β处的噪声强度，z₀(α,β)为基本模型，取z_h(α,β)为候选模型，取α_l,β_l为最强噪声方向与包封外壳上未填充通孔的驻极体传声器的极坐标方位角和高低角；d₀、d_α、d_β、和为待定系数，通过系统辨识方法可以确定。