[发明专利]一种多通道声纹信号同步采集系统及方法

说明书

本公开提供了一种基于同步多通道的声纹信号采集系统及方法，包括模拟麦克风阵列、调理电路、模数转换采集模块和现场可编程逻辑门阵列；模拟麦克风阵列为多个，模拟麦克风阵列由多组正反双麦克风组成，每组正反双麦克风分别依次连接有调理电路和模数转换采集模块；模拟麦克风阵列包括第一方向高频全指向麦克风和第二方低频心形指向麦克风，两个方向的麦克风的收声孔反向设置；调理电路包括信号衰减电路、程控放大电路、滤波电路，本实施例中，提出了一种采用基于小波变换的循环平移去噪算法，克服了小波变换在表达信号图像边缘的方向特性等方面的内在缺陷，本公开实现了同步多通道高速数据采集和边缘计算，并且能够对系统数据进行实时监控。

技术领域

本公开属于声纹采集技术领域，尤其涉及一种多通道声纹信号同步采集系统及方法。

背景技术

随着工业化的不断发展，生产设备健康检测也越来越受到重视，尤其是处在初期故障期和损耗故障期的设备故障率都一般较高。因此故障检测对于工业生产具有重要意义。声纹识别是一种常用于故障检测的方式，在实际应用中具有的显著的优点，基于声音信号的结构损伤检测具有采集便利性高、准确率高、采集成本低、非接触式采集、安全性高等诸多优点，是未来万物互联网时代发展的必然趋势，因此能够快速准确实时的采集并传输声纹信号具有重要意义。

噪声和异常声音在日常生活和工业生产中很常见，如汽车行驶过程中的异常啸叫声、工业生产中皮带机的异常摩擦声。要解决这些噪声问题，首先需要识别噪声并确定噪声是从哪里发出来的，是由什么设备或部件造成的，这就是声源定位要解决的问题。声源定位技术是确定一个声音在空间来源方向的技术，声源定位技术可以用于噪声声源定位，也可以用于其它声音定位。麦克风阵列声源定位技术的原理上可归为三大类，分别是基于信号达到时间差的声源定位、基于可控波束形成的声源定位以及基于空间谱估计的声源定位，上述三种方法都要求采集的信号能具有较高的实时性，这就要求采集系统能够快速准确的采集声源信号并传输给上位机进行相关运算，由于房间反射波和环境噪声干扰等，使得麦克风接收到的信号质量差且夹杂大量噪音信号，降低了声源信号的信噪比，增加上位机提取有用信号的工作量，因此强化采集系统除噪功能非常必要。

本公开发明人发现，当前传统声纹信号采集方法或系统仍存在以下问题：

1.麦克风采集到的声源信号质量较差，其中包含的低频噪音影响有效信号的分析，对后续去噪工作带来很大难度，需要在声场较好的房间进行采集，例如静音室等；

2.传统采集系统对声音信号的采集实时性较差，难以做到多通道同步采集；

3.传统采集系统难以实现边缘计算，给上位机带来了较多数据处理方面的负担；

4.难以实现系统的实时远程监控。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种多通道声纹信号同步采集系统及方法，本公开实现了多通道数据的同步高速采集和边缘计算，并且能够对系统进行实时监控。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本公开提供了一种多通道声纹信号同步采集系统及方法，包括模拟麦克风阵列、调理电路、模数转换采集模块和现场可编程逻辑门阵列；

所述模拟麦克风阵列由多组正反双麦克风组成，每组正反双麦克风分别依次连接有调理电路和模数转换采集模块；多个模数转换采集模块共同与所述现场可编程逻辑门阵列连接；

所述每组正反双麦克风组包括第一方向麦克风和第二方向麦克风，两个方向的麦克风的收声孔反向设置。

进一步的，还包括电池供电模块和5G无线传输模块；所述电池供电模块分别与所述模拟麦克风阵列、调理电路、所述模数转换采集模块、所述现场可编程逻辑门阵列和5G无线传输模块连接；所述现场可编程逻辑门阵列与所述5G无线传输模块连接。