[发明专利]环境噪声可变励磁调幅调频检测与估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境噪声测量技术领域，特别涉及环境噪声可变励磁调幅调频检测与估计方法。 

背景技术

随着现代城市建设和城市交通的发展，城市环境噪声污染已经成为世界各国大城市面临的一个重要环境问题；噪声污染已成为继水污染、大气污染、固体废料污染之后的第四大环境公害；城市噪声污染严重影响了人们正常的工作、学习和休息，噪声污染投诉事件数量一直居各类环境污染投诉事件的首位，对环境噪声进行及时准确的检测与分析和有效控制就显得尤为重要。 

目前检测噪声的传感器按其换能原理可分为电动式(动圈式)、电容式、压电式等噪声传感器；动圈式传声器主要由振动膜片、音圈、永久磁铁和升压变压器等构成；它的工作原理是膜片随着声音前后颤动，从而带动与膜片相连的音圈在磁场中作切割磁力线的运动，根据电磁感应原理，在线圈两端就会产生感应音频电动势，从而完成了声电转换；电容式传声器是一种利用电容量变换而引起声电转化作用的传声器；它是由一个振动膜片和固定电极组成的一个间距很小的可变电容器；当膜片在声波作用下产生振动时，振动膜片与固定电极间的距离便发生变化，引起电容量的变化；如果在电容量的两端有一个负载电阻R及直流极化电压E，则电容量随声波变化时，在R的两端就会产生交变的音频电压；压电式传声器是由具有压电效应的压电晶体完成声电转换，它通过声压使晶体切片两侧产生电量相等的异性电荷，形成电位差，属于能量转化型传感器。 

专利“吴宗汉.动磁平面线圈型传声器[P].中国：CN 201571198 U”公开了一种动磁平面线圈型传声器，包括蜗旋平面线圈和磁性膜，并且蜗旋平面线圈与磁性膜相面对，在蜗旋平面线圈与磁性膜之间设有间隙；该实用新型采用了让原来不动的磁体成为可动，且随声压作用而运动，这样就又改变了动圈传声器 中动圈和振动膜(音膜)相连的结构，该实用新型的动圈由一般的螺管形状改为蜗旋平面排列的方式制成的平面线圈。 

目前动圈式噪声传感器检测噪声都是通过振动膜片感应声压大小，通过永久磁体产生的磁场而感应出电动式，上述专利“动磁平面线圈型传声器”虽然把振动膜片改为带有磁性的振动膜片，简化了传声器的结构，但磁体产生的磁场是不可控的，无法根据实际情况调节磁场强度；因噪声大小具有随机性，有时候噪声的声压超出该传感器的检测范围，需要不同量程和灵敏度的噪声传感器来检测噪声，增加了检测成本，特别是这种传感器经常会出现饱和，如在扩音后出现啸叫。 

发明内容

为了克服不同环境噪声中需要不同类型噪声传感器和磁饱和问题和技术缺陷，本发明提供了一种环境噪声可变励磁调幅调频检测与估计方法，该方法通过在软磁铁芯上绕线圈再加电的共同励磁方式，使用脉宽调制（PWM）来控制线圈电力励磁的大小和方向，以形成不同强度的磁场和磁滞回线，从而改变接收到的声信号频率和幅值，扩大传感器的检测范围；然后对检测出的信号进行频率还原，再对噪声强度进行计算，解决了现有动圈式噪声传感器对不同环境噪声中需要不同型号和磁饱和问题。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种环境噪声可变励磁调幅调频检测与估计方法，其特点如下： 

(1)将由振动膜片、音圈、永久磁铁芯和升压变压器构成的动圈式传声器中的永久磁铁芯改进成为软磁铁芯，在软磁铁芯上绕线圈与可软磁铁芯共同励磁；构成励磁大小、方向、磁滞回线的强度可控的励磁方式；示意结构参见图1； 

(2)使用PWM来控制软磁铁芯上线圈的直流电流大小和方向，形成不同强度的磁场和磁滞回线，从而改变接收到的声信号频率和幅值，扩大传感器的检测范围； 

(3)通过给软磁铁芯上线圈施加不同的PWM，对给定频率的模拟声频信号进行试验，通过数据拟合得到下式：