本發(fā)明涉及一種聲源定位方法，特別是一種聲源方位角定位方法。

背景技術(shù)：

在機(jī)械設(shè)備故障診斷中，噪聲源的識別都是非常重要的?，F(xiàn)有的噪聲源識別有聲強(qiáng)法、傳聲器陣列法等。聲強(qiáng)法使用一個聲強(qiáng)探頭，但需要多次測量，效率較低。傳聲器陣列法需要布置大量的傳聲器，成本高，體積大。目前基于傳聲器陣列的噪聲源識別研究較多的，一般采用信號延時和幅度差估計(jì)噪聲源位置，過程十分復(fù)雜麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種操作方法簡單并且可以有效減少傳聲器數(shù)目的聲源平面方位角定位方法。

本發(fā)明解決其問題所采用的技術(shù)方案是：一種聲源方位角定位方法，使用傳聲器組來進(jìn)行聲源定位，傳聲器組包括兩個心形指向性傳聲器，兩個心形指向性傳聲器對向布置，設(shè)聲源的平面方位角為θ，聲源在兩個心形指向性傳聲器中心點(diǎn)處的聲壓為p_r，其中兩個心形指向性傳聲器的指向性函數(shù)分別為D₁＝0.5+0.5cosθ，D₂＝0.5+0.5cos(θ-π)，則兩個心形指向性傳聲器獲得的聲壓分別為p₁＝p_r·D₁，p₂＝p_r·D₂，p₁和p₂通過聲壓測量設(shè)備測量可知，聯(lián)立上式求解，則可以定位出聲源的平面方位角θ。

進(jìn)一步，當(dāng)需要定位的聲源為兩個時，傳聲器組包括四個心形指向性傳聲器，此時應(yīng)用的公式為其中p₁為心形指向性傳聲器獲得的聲壓值通過測量設(shè)備測量可知，p_r1，p_r2為兩個聲源在心形指向性傳聲器處的聲壓值，θ₁，θ₂為兩個聲源的平面方位角，α₁為心形指向性傳聲器的軸向角，軸向角是指心形指向性傳聲器與X軸正方向的夾角,式中，p_r1，p_r2，θ₁，θ₂為未知變量，聯(lián)立四個心形指向性傳聲器的方程即可定位出兩個聲源的平面方位角θ₁和θ₂。一個傳聲器組測出兩個平面方位角θ，無法確定具體的平面方位角，因此本發(fā)明通過兩個傳聲器組測出具體的平面方位角θ。

進(jìn)一步，中心點(diǎn)是指到一個傳聲器組中兩個心形指向性傳聲器的距離相等的點(diǎn)。本發(fā)明這樣設(shè)置可以使得兩個心形指向性傳聲器獲得的聲壓p_r相等，減少未知量的個數(shù)，便于方程組的求解。

進(jìn)一步，通過兩個傳聲器組進(jìn)行定位，兩個傳聲器組的中心點(diǎn)相同，每個傳聲器組對同一個聲源均是定位出兩個平面方位角θ，兩個傳聲器則定位出四個平面方位角θ，其中有兩個平面方位角θ重合，則這個重合的平面方位角θ即是聲源的平面方位角。

進(jìn)一步，兩個傳聲器組垂直布置。由于每個傳聲器均有較靈敏的角度測量范圍，本發(fā)明這樣布置可以使得四個傳聲器的靈敏測量范圍均勻分布，有利于提高聲源的定位準(zhǔn)確度。

進(jìn)一步，所有傳聲器組獨(dú)立工作互不影響。本發(fā)明的每個傳聲器組均獨(dú)立工作互不影響，這樣即使一個傳聲器組計(jì)算失誤，也不會影響其它傳聲器組，如果兩個傳聲器組的計(jì)算出現(xiàn)了明顯的誤差，則肯定定位過程出現(xiàn)了失誤或者設(shè)備出現(xiàn)了問題，應(yīng)該立即停止工作，進(jìn)行全面的排查。

進(jìn)一步，需要定位的聲源為N個時，傳聲器組包括2N個心形指向性傳聲器。本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)際需要增加傳聲器組的心形指向性傳聲器的數(shù)目來實(shí)現(xiàn)多個聲源的定位。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明是一種聲源方位角定位方法，本發(fā)明通過心形指向性傳聲器的指向性特性來測量聲源的位置，不僅測量方法簡單易操作，而且所需要的傳聲器數(shù)目也大大下降，測量精準(zhǔn)度也有了很大的提高，有十分良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例；

圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施例；

圖3是本發(fā)明的第三實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例，如圖1所示，一種聲源方位角定位方法，使用傳聲器組1來進(jìn)行聲源定位，傳聲器組1包括兩個心形指向性傳聲器2，兩個心形指向性傳聲器2對向布置，設(shè)聲源的平面方位角為θ，聲源在兩個心形指向性傳聲器2中心點(diǎn)3處的聲壓為p_r，其中兩個心形指向性傳聲器2的指向性函數(shù)分別為D₁＝0.5+0.5cosθ，D₂＝0.5+0.5cos(θ-π)，則兩個心形指向性傳聲器2獲得的聲壓分別為p₁＝p_r·D₁，p₂＝p_r·D₂，p₁和p₂通過聲壓測量設(shè)備測量可知，聯(lián)立上式求解，則可以定位出聲源的平面方位角θ。本發(fā)明的中心點(diǎn)3是指到一個傳聲器組1中兩個心形指向性傳聲器2的距離相等的點(diǎn)。本發(fā)明這樣設(shè)置可以使得兩個心形指向性傳聲器2獲得的聲壓p_r相等，減少未知量的個數(shù)，便于方程組的求解。

此時兩傳聲器的靈敏度為

$L_p=20\lg \frac{p_1}{p_2}=20\lg \frac{0.5+0.5cos\mathrm{\θ}}{0.5+0.5cos(\mathrm{\π}-\mathrm{\θ})}=20lg\frac{1+cos\mathrm{\θ}}{1-cos\mathrm{\θ}}dB$

根據(jù)上面的計(jì)算公式可知，可見當(dāng)點(diǎn)聲源在靠近兩傳聲器水平方向時，傳聲器組11的靈敏度較高，因此識別度高，而靠近兩傳聲器垂直方向時，靈敏度較低，識別度差。對置布置的兩個傳聲器只能識別平面方位角0°到180°的范圍，存在虛影。

圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施例，如圖2所示，一種聲源方位角定位方法，通過兩個傳聲器組1進(jìn)行定位，兩個傳聲器組1的中心點(diǎn)3相同，由于每個傳聲器組1均是定位出兩個平面方位角θ，兩個傳聲器則可以定位出四個平面方位角θ，其中有兩個平面方位角θ重合，則這個重合的平面方位角θ即是聲源的平面方位角。一個傳聲器組1測出兩個平面方位角θ，無法確定具體的平面方位角，因此本發(fā)明通過兩個傳聲器組1測出具體的平面方位角θ。本發(fā)明的兩個傳聲器組1垂直布置。由于每個傳聲器均有較靈敏的角度測量范圍，本發(fā)明這樣布置可以使得四個傳聲器的靈敏測量范圍均勻分布，有利于提高聲源的定位準(zhǔn)確度。本發(fā)明的所有傳聲器組1獨(dú)立工作互不影響。本發(fā)明的每個傳聲器組1均獨(dú)立工作互不影響，這樣即使一個傳聲器組1計(jì)算失誤，也不會影響其它傳聲器組1，如果兩個傳聲器組1的計(jì)算出現(xiàn)了明顯的誤差，則肯定定位過程出現(xiàn)了失誤或者設(shè)備出現(xiàn)了問題，應(yīng)該立即停止工作，進(jìn)行全面的排查。

圖3是本發(fā)明的第三實(shí)施例，如圖3所示，一種聲源方位角定位方法，當(dāng)需要定位的聲源為兩個時，傳聲器組1包括四個心形指向性傳聲器2，此時應(yīng)用的公式為其中p₁為心形指向性傳聲器2獲得的聲壓值通過測量設(shè)備測量可知，p_r1，p_r2為兩個聲源在心形指向性傳聲器2處的聲壓值，θ₁，θ₂為兩個聲源的平面方位角，α₁為心形指向性傳聲器2的軸向角，軸向角是指心形指向性傳聲器2與X軸正方向的夾角,式中，p_r1，p_r2，θ₁，θ₂為未知變量，聯(lián)立四個心形指向性傳聲器2的方程即可定位出兩個聲源的平面方位角θ₁和θ₂。一個傳聲器組測出兩個平面方位角θ，無法確定具體的平面方位角，因此本發(fā)明通過兩個傳聲器組測出具體的平面方位角θ。當(dāng)需要定位的聲源為N個時，傳聲器組1包括2N個心形指向性傳聲器2。本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)際需要增加傳聲器組的心形指向性傳聲器的數(shù)目來實(shí)現(xiàn)多個聲源的定位。

以上所述，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，只要其以相同的手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。