三维声强测量中的传声器幅相失配误差校准方法研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangke0248
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传声器阵列不同于单只传声器,它能获取声源的空间信息,被广泛应用于各种声音信号处理系统,可以实现声源定位、语音增强、语音分离等功能。目前,基于传声器阵列的信号处理算法层出不穷,仿真已经证实这些算法的有效性,但实际测试效果却并不理想,其中一个重要原因是阵列各传声器存在幅值和相位失配误差。因此,研究传声器校准方法具有十分重要的意义。本文以校准三维声强探头阵列为研究目标,研究了两种校准方法:研究了交换传声器法,以一个传声器为参考,单个地对传声器进行校准;研究了一种阵列有源校准方法,直接对传声器阵列进行校准。主要研究内容为:1)结合传统阵列模型、近场远场模型和脉动球源特征等理论知识,并根据测试的具体情况,构建了近场宽带传声器阵列信号模型及误差模型。仿真分析了阵列幅值和相位失配误差对三维声强测量、声强法声源定位算法的影响。2)频响函数法在实际执行中很难保证双传声器测点处于同一声场中,对此,研究了交换传声器法,以一个传声器为参考,通过交换双传声器的位置进行两次测试获得校准函数。为了保证传声器交换后的测点能够重合,设计了一种传声器校准用夹具,该夹具通过将安装传声器的核心构件旋转180o实现交换传声器的测点位置。通过单声源定位实验验证了交换传声器法的可行性,其性能优于频响函数法。3)研究了一种传声器阵列幅相失配误差有源宽带近场校准方法。该方法采用一个校准源,线性正弦扫频信号作为激励信号,它先对阵列接受到的信号进行幅值和相位补偿,以阵列中的一个阵元作为参考阵元,把参考阵元与待校准阵元当作单输入单输出线性系统,然后通过递推最小二乘(RLS)系统辨识算法获得用于通道校准的FIR滤波器。用三维声强探头阵列进行校准和声源定位实验,验证了所提出的校准方法实用有效。
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