[发明专利]一种矢量传声器的校准系统及方法

说明书

本方案公开了一种矢量传声器的校准系统及方法，该系统包括：矢量传声器，拾取声场声压信号及质点振速信号；控制单元，基于外部指令根据获取的所述声压信号及所述质点振速信号对所述矢量传声器进行校准；所述矢量传声器与所述控制单元连接。使用本方案的校准系统可以在线实时校准，对测试环境没有特殊需求，可用于提高矢量传声器的质点振速通道与其声压通道间各频点幅度响应的一致性与匹配性；有效补偿因生产工艺造成的正交偏差，使得矢量传声器具有更优异的方位估计性能。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种矢量传声器的校准系统及方法。

背景技术

传统的传声器只能用于测量声场中的标量参数，如声压，校准方式也比较简单，将标量传声器放在一个密闭声场空间中即可；而对于矢量传声器，由于需要测试质点振速，而振速是矢量，若声传播过程中遇到硬边界，则边界处声压最大，而质点振速最小，甚至零，这样就无法对矢量传声器进行校准。因此，标量传声器的校准方法不再适用于矢量传声器的校准。

已有的矢量传声器校准方法主要有：近场校准、驻波管校准、振动器校准等，但上述各类方法对于声场存在严重的依赖性，校准效果往往达不到工程中应用，且不能在线实时校准。

发明内容

本方案的一个目的在于提供一种矢量传声器的校准系统，该系统可用于在线实时校准，通过利用已知的标量传声器进行校准，不仅可以校准矢量通道的频率响应而且还可以校准矢量通道的空间正交性。

本方案的另一个目的在于提供一种矢量传声器的校准方法。

为达到上述目的，本方案如下：

一种矢量传声器的校准系统，该系统包括：

矢量传声器，拾取声场声压信号及质点振速信号；

控制单元，基于外部指令根据获取的所述声压信号及所述质点振速信号对所述矢量传声器进行校准；

所述矢量传声器与所述控制单元连接。

优选的，所述矢量传声器包括声压敏感元件和质点振速敏感元件；所述声压敏感元件和所述质点振速敏感元件共点放置。

优选的，所述声压敏感元件构成声压通道；所述质点振速敏感元件构成质点振速通道。

优选的，所述矢量传声器包含至少一个质点振速敏感元件。

优选的，所述系统还包括基于控制单元发出的第一控制信号产生特定频段声音信号的信号单元。

优选的，所述系统还包括：转台，所述矢量传声器设于所述转台上，所述转台基于所述控制单元发出的第二控制信号旋转以调整角度。

第二方面，提供一种矢量传声器的校准方法，该方法包括：

S100，基于获取的声场声压信号和声场第一质点振速信号进行时域幅度校准，获得时域幅度校准矩阵，修正所述时域幅度校准矩阵至误差小于第一预设误差控制量；

优选的，该方法还包括：

S200，基于获取的声场第一质点振速信号和声场第二质点振速信号进行空域正交性校准，获得空域正交性校准矩阵，修正所述空域正交性校准矩阵至误差小于第二预设误差控制量。

优选的，步骤S100进一步包括：

a.设置初始时域幅度校准矩阵；

b.对所述第一质点振速信号进行校准，得到所述第一质点振速信号的估计值；

c.基于所述声压信号和所述第一质点振速信号估计值获得第一校准误差；

d.基于所述第一校准误差修正所述初始时域幅度校准矩阵获得时域幅度校准矩阵；