谷研試(shi)劑(ji)-我(wo)國(guo)成(cheng)功(gong)研制能(neng)定位(wei)噪聲元兇的(de)聲相儀(yi)

我國成功(gong)研制能(neng)定位(wei)噪聲元兇的(de)聲相儀(yi)

  如果(guo)家(jia)用(yong)電(dian)器噪聲很大(da)，許多(duo)人可(ke)能(neng)推測，這(zhe)是發動機出了問(wen)題，但(dan)實際未必如此——這(zhe)其中有(you)不(bu)少“冤案"。中科(ke)院聲學所zui近(jin)研制成功(gong)的(de)聲相儀(yi)，能(neng)準(zhun)確(que)判(pan)斷(duan)問(wen)題究竟來(lai)自何(he)處。因(yin)為(wei)布(bu)置在發動機周邊(bian)的(de)管道等零(ling)部(bu)件，也(ye)有(you)可(ke)能(neng)是噪聲的(de)元兇。這(zhe)是人(ren)們憑借(jie)自身直接(jie)聽力(li)很難區(qu)分的(de)問(wen)題，采(cai)用(yong)傳統的(de)單個(ge)傳聲器測量也(ye)無法區(qu)分。唯(wei)有(you)聲(sheng)相儀(yi)能(neng)夠還發動機壹(yi)個(ge)“清(qing)白(bai)"。因為(wei)在許(xu)多(duo)噪聲源測試(shi)中，實(shi)驗(yan)人員發現(xian)，不使(shi)用(yong)聲相儀(yi)、僅憑(ping)單個(ge)傳聲器有(you)過不(bu)少誤(wu)診(zhen)。 
    讓聲(sheng)音現(xian)形
    所謂(wei)聲相儀(yi)，是壹(yi)種能(neng)給聲(sheng)場(chang)照相的(de)儀(yi)器。聲(sheng)相儀(yi)通過測量聲音傳播的(de)空間(jian)信(xin)息，準(zhun)確(que)地(di)捕(bu)捉到(dao)不(bu)同(tong)位(wei)置的(de)聲源，並能(neng)有(you)效(xiao)地發現(xian)、辨析(xi)在復(fu)雜(za)混(hun)合(he)條件下的(de)每壹(yi)個(ge)聲(sheng)源。這(zhe)不僅(jin)能(neng)給人(ren)們直(zhi)觀(guan)的(de)聲場(chang)圖像(xiang)，測量出每壹(yi)個(ge)聲(sheng)源的(de)各項指(zhi)標(biao)，而且(qie)具(ju)有(you)直(zhi)觀(guan)便捷(jie)的(de)分析(xi)手段(duan)。 
    雖然(ran)大部(bu)分(fen)動(dong)物(wu)發出的(de)聲音從(cong)口腔(qiang)而來(lai)，但就(jiu)機器設備而(er)言，其噪聲來(lai)源並不那(na)麽單(dan)壹(yi)。壹(yi)個(ge)設備中往(wang)往(wang)存在(zai)多(duo)個(ge)聲(sheng)源，且(qie)每(mei)個(ge)聲(sheng)源都(dou)對(dui)總(zong)聲(sheng)音(yin)有(you)貢獻，若(ruo)想解(jie)決(jue)機器設備的(de)噪聲問(wen)題，地(di)測量出發聲位(wei)置非常關鍵(jian)。 
    據(ju)聲學所研究員楊(yang)亦春介紹(shao)，聲相儀(yi)包含(han)了壹(yi)系(xi)列先(xian)進(jin)的(de)測量技術和(he)信號處理新算法。它利(li)用(yong)傳聲器陣列，測量壹(yi)定(ding)範(fan)圍內的(de)聲場(chang)分布(bu)，可(ke)用(yong)於(yu)測量物(wu)體發出聲(sheng)音的(de)位置和聲音輻(fu)射的(de)狀(zhuang)態(tai)，用(yong)類(lei)似(si)於(yu)氣象雲(yun)圖的(de)方(fang)式(shi)顯示(shi)出(chu)直觀(guan)的(de)圖像(xiang)，即聲(sheng)成像測量，給人(ren)們壹(yi)個(ge)直(zhi)觀(guan)的(de)聲學形象。
    聲相儀(yi)的(de)測量精度，首(shou)先(xian)與(yu)傳聲器陣列上(shang)的(de)陣元分(fen)布(bu)形(xing)式(shi)密(mi)切相關，經過優化的(de)陣型(xing)虛像(xiang)效(xiao)應(ying)低(di)，即不(bu)會出(chu)現(xian)假聲(sheng)源的(de)現(xian)象。此外(wai)，聲相儀(yi)的(de)測量精度還與(yu)聲(sheng)成像(xiang)算法優劣(lie)相關，優化的(de)算法可(ke)以(yi)得出的(de)聲場(chang)雲(yun)圖，並具有(you)良好的(de)人機交互功能(neng)。
    聲相儀(yi)工作(zuo)時(shi)，在計(ji)算機屏幕上(shang)顯示(shi)出(chu)陣列檢測的(de)前方(fang)壹(yi)定(ding)區(qu)域(yu)的(de)聲壓分布(bu)，圖像(xiang)在(zai)屏(ping)幕(mu)上(shang)的(de)色階(jie)深(shen)度和(he)寬(kuan)度反映聲場(chang)的(de)動態範(fan)圍大(da)小(xiao)，可(ke)以(yi)用(yong)鼠標(biao)調節(jie)，既(ji)可(ke)以(yi)拉(la)邊(bian)框調節(jie)大(da)小(xiao)，又(you)可(ke)以(yi)用(yong)滾輪(lun)來(lai)調節(jie)“鏡頭(tou)"面大小(xiao)。程序可(ke)以(yi)鎖定瞬(shun)間(jian)聲(sheng)音，用(yong)於(yu)捕(bu)捉沖(chong)擊(ji)聲(sheng)音；也(ye)可(ke)以(yi)快速切換(huan)，用(yong)於(yu)檢測瞬(shun)變聲(sheng)場(chang)。也(ye)就(jiu)是說(shuo)，檢測設備通過與(yu)計(ji)算機相連，能(neng)實時(shi)顯示(shi)檢測區(qu)域(yu)聲音變化的(de)情況。 
    排(pai)減(jian)紛(fen)擾 
   “聲相儀(yi)技術在(zai)上(shang)推廣得如火如荼(tu)，但多(duo)年來(lai)國內幾乎(hu)沒(mei)有(you)，目前我國每年(nian)大(da)約(yue)有(you)上(shang)百臺(tai)套(tao)的(de)需求(qiu)，*依(yi)靠進口。" 
   “隨著人們對(dui)機器設備噪聲場(chang)認識的(de)加深，和(he)各類(lei)設備企(qi)業對噪聲控制越(yue)來(lai)越(yue)重視(shi)，各行(xing)各業包括(kuo)企(qi)業、研究機構、大學等都(dou)有(you)著(zhe)具(ju)大(da)的(de)需求(qiu)量。"楊亦春說(shuo)。 
    聲相儀(yi)的(de)應(ying)用(yong)範(fan)圍很廣，幾乎(hu)只要(yao)有(you)聲(sheng)音(yin)的(de)地方(fang)都(dou)可(ke)能(neng)有(you)需求(qiu)。在日(ri)常(chang)的(de)生活(huo)應(ying)用(yong)中，除(chu)了(le)在家(jia)電(dian)廠中檢測噪聲聲源，從(cong)而(er)采取(qu)有(you)效(xiao)措施將噪聲控制在(zai)人(ren)們(men)能(neng)夠接(jie)受的(de)範(fan)圍內，還能(neng)測量汽車發動機、輪(lun)胎(tai)、車窗、駕(jia)駛室(shi)等部(bu)位(wei)噪聲，改(gai)進汽(qi)車(che)結構設計(ji)，降(jiang)低(di)噪聲等級。 
    在電(dian)廠車(che)間(jian)等環(huan)境(jing)中，通過聲(sheng)相儀(yi)，可(ke)給出(chu)電(dian)廠或(huo)者(zhe)其他(ta)類(lei)企業的(de)噪聲分布(bu)，標(biao)示噪聲產生的(de)位置和強度，幫(bang)助(zhu)找到(dao)消除(chu)噪聲的(de)方(fang)法(fa)。 
    在公(gong)路、鐵路上(shang)，聲相儀(yi)可(ke)測量汽車、高鐵行(xing)駛的(de)噪聲分布(bu)，有(you)利(li)於(yu)設計(ji)聲屏(ping)障(zhang)和采(cai)取降(jiang)噪措施等。 
    如果(guo)將聲相儀(yi)應(ying)用(yong)於(yu)舞臺(tai)，可(ke)以(yi)將陣列置於(yu)特(te)定位(wei)置，如演播廳(ting)的(de)頂、後(hou)臺、前臺池等，可(ke)以(yi)用(yong)平(ping)面陣或(huo)球(qiu)形陣形式(shi)，定(ding)點定(ding)向(xiang)拾取走(zou)動人(ren)員的(de)說(shuo)話(hua)或(huo)者(zhe)演唱(chang)聲音(yin)，可(ke)使(shi)主持人或(huo)歌(ge)唱者(zhe)不再(zai)手持(chi)話(hua)筒甚至(zhi)不(bu)再戴(dai)話(hua)筒，即在(zai)舞臺掛(gua)壹(yi)個(ge)球(qiu)形陣列，裝飾成燈(deng)籠形式(shi)，可(ke)以(yi)對舞臺每(mei)壹(yi)個(ge)區(qu)域(yu)定位拾取聲(sheng)音，或(huo)在(zai)舞臺(tai)的(de)頂棚懸(xuan)掛(gua)平(ping)面螺(luo)旋(xuan)形陣列，便可(ke)以(yi)對舞臺區(qu)域(yu)的(de)目標(biao)聲音進行(xing)很好的(de)增強。 
    廣受青(qing)睞 
    聲相儀(yi)研制成功(gong)並得到(dao)應(ying)用(yong)後(hou)，同行(xing)給楊(yang)亦春發來(lai)了不(bu)少邀(yao)請(qing)函(han)。有(you)的(de)希(xi)望他派學生合(he)作，開展(zhan)進壹(yi)步(bu)研究，有(you)的(de)則直接(jie)購(gou)買產(chan)品(pin)用(yong)於(yu)實驗(yan)測試(shi)。 
    英國溫切斯(si)特(te)大學，希(xi)望合(he)作開展(zhan)機器設備噪聲的(de)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)；加拿(na)大裏(li)賈納(na)大(da)學，希(xi)望開展(zhan)風(feng)力(li)發電(dian)機噪聲控制的(de)合(he)作研究；美國(guo)堪薩(sa)斯州(zhou)立大(da)學，希(xi)望合(he)作開展(zhan)機械噪聲控制研究；德國漢諾(nuo)威(wei)萊(lai)布(bu)尼(ni)茲(zi)大(da)學，希(xi)望聯合(he)開展(zhan)聲相儀(yi)的(de)應(ying)用(yong)研究；韓(han)國現(xian)代(dai)科(ke)學技術研究所，希(xi)望合(he)作研究螺(luo)旋(xuan)陣列聲(sheng)相儀(yi)的(de)研究；比利(li)時(shi)LMS公司(si)、德(de)國(guo)Acoustic Camera公(gong)司等，都(dou)表(biao)示(shi)要通過互訪加強交流(liu)。 
    因為(wei)，他們(men)研制的(de)聲相儀(yi)的(de)壹(yi)些性能(neng)已(yi)超過*產(chan)品(pin)。如視場(chang)內無虛像(xiang)；增(zeng)益達到(dao)25dB；直(zhi)徑(jing)米的(de)平(ping)面螺(luo)旋(xuan)形聲相儀(yi)，其可(ke)分(fen)離聲源的(de)下限(xian)頻率達到(dao)220Hz，國(guo)外(wai)產(chan)品只能(neng)達到(dao)500Hz或(huo)者(zhe)600Hz；聲相儀(yi)只需要(yao)壹(yi)根(gen)USB線與(yu)電(dian)腦相連，而(er)國外(wai)產(chan)品都(dou)有(you)壹(yi)至(zhi)兩(liang)根(gen)拇指(zhi)粗的(de)線與(yu)超(chao)過0公(gong)斤(jin)的(de)儀(yi)器相連。 
    特(te)別是具(ju)有(you)抗(kang)混(hun)響(xiang)力(li)、快速(su)運算(suan)能(neng)力(li)和實(shi)時(shi)顯像(xiang)能(neng)力(li)，聲相儀(yi)不僅(jin)迎(ying)來(lai)了合(he)作者(zhe)，也(ye)贏得了企(qi)業青(qing)睞。