專利名稱：一種組合式植物聲頻調(diào)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲頻調(diào)控方法，尤其涉及一種組合式植物聲頻調(diào)控方法。
背景技術(shù)：
聲頻調(diào)控技術(shù)作為一種新興的現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)高新技術(shù)之一，主要是通過對生物生長環(huán)境中聲波的調(diào)控，來實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。有研究表明，不同的頻率及強度的聲波對植物生長的促進效果是不一樣的。聲波對農(nóng)作物的促長效果關(guān)鍵取決于對環(huán)境中的聲頻的調(diào)控方式。聲波的頻率及對應(yīng)的聲頻強度是影響聲波促長效果的關(guān)鍵因素，因此，對于植物聲頻調(diào)控技術(shù)在現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，實現(xiàn)加載組合聲頻中各頻率點或頻帶聲波強度的準(zhǔn)確性是很有必要的。但是，目前現(xiàn)有的植物聲頻調(diào)控方法采用開環(huán)的方式，即以某確定的聲音文件作為聲源輸出給發(fā)聲器(音箱)，但是在設(shè)施作物栽培室中采用聲頻促長技術(shù)時， 由于環(huán)境設(shè)施對聲音的來回反射、設(shè)施材料對不同聲頻的吸收作用等影響，使得實際聲頻信息失真度較大，造成加載的組合聲頻與原先希望的組合聲頻相差較大，這在一定程度上影響聲頻對作物的促長效果。
快速傅里葉變換是離散傅里葉變換的一種快速算法，它能克服時間域與頻率域之間相互轉(zhuǎn)換的計算障礙。采用這種算法進行離散傅里葉變換相比于傳統(tǒng)算法其所需要的乘法次數(shù)大為減少，特別是在被變換的抽樣點數(shù)N很多時，F(xiàn)FT算法計算量的節(jié)省就越顯著，這使得該方法在對內(nèi)存空間敏感的嵌入式微處理系統(tǒng)設(shè)備中的應(yīng)用成為可能。而小波變換在時域和頻域同時具有良好的局部化性能，有一個靈活可變的時間-頻率窗，相比于傅里葉變換、加窗傅里葉變換，它能更有效的從信號中提取信息，通過伸縮和平移等運算功能對函數(shù)或信號進行多尺度細(xì)化分析，解決了許多傅里葉變換不能解決的問題；它是在傅里葉分析的基礎(chǔ)上發(fā)展產(chǎn)生的一種信號分析工具，即具有傅里葉分析的優(yōu)點，比如能夠在頻率域進行分析，同時它還克服了傅里葉分析的不足，具有局部分析的功能，它可以先從整體上對目標(biāo)信號進行分析，再分析目標(biāo)信號的局部細(xì)節(jié)信息。受植物生長環(huán)境的影響，對環(huán)境中加載的組合式聲頻信息的分析一般比較復(fù)雜，其中聲頻信號分析方法對于植物聲頻的調(diào)控效果起到關(guān)鍵作用。因此，本發(fā)明采用快速傅里葉變換及小波變換相結(jié)合的分析手段，提供了一種組合式植物聲頻調(diào)控方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種組合式植物聲頻調(diào)控方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案包含以下步驟 組合式植物聲頻調(diào)控方法的步驟如下
1)測試調(diào)控環(huán)境中加載的組合式聲頻，對其進行頻率特性分析，確定組合聲頻在各個頻率點或頻帶的聲壓分布；2)將離散組合聲頻信號進行小波變換的結(jié)果與期望輸出的組合聲頻信號作小波比對， 根據(jù)各頻率點或頻帶的聲壓分布與促進植物生長所需的聲頻組合的聲壓信號作小波比對的結(jié)果，得到兩者在各頻率點或倍頻帶上的差；
3)根據(jù)兩者在各頻率點或倍頻帶上的差，修正聲波發(fā)生器在各個頻率點或倍頻帶的輸出電壓，使植物聲頻調(diào)控環(huán)境中組合式聲頻的各頻率點或頻帶聲壓分布達到植物聲頻試驗所確定的要求。
所述的步驟1)為先利用聲壓傳感器采集植物生長環(huán)境中的組合聲頻模擬信號；然后將采集到的組合聲頻模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字離散信號；再對數(shù)字化的離散組合聲頻信號進行小波變換得到組合聲頻在各個頻率點或頻帶的聲壓分布。所述的步驟3)為根據(jù)小波比對的結(jié)果，如果采集信號與期望輸出信號的能量分布相匹配的話，則在2s后轉(zhuǎn)入下一輪的植物聲頻信號采集與小波分析，如果不匹配，則對采集到的離散組合聲頻信號作快速傅里葉變換，然后將變換結(jié)果中的各頻率分量作加權(quán)校正處理，延時2s后轉(zhuǎn)入下一輪的植物聲頻信號采集與小波分析，通過調(diào)整各頻率或頻帶輸出的電壓幅度分量，實現(xiàn)對各個頻率點的聲壓修正；如此循環(huán)，從而保證了在設(shè)施環(huán)境中加載的組合聲頻各頻率點或頻帶能量分布的均勻，實現(xiàn)對植物生長環(huán)境中的組合式聲頻的各頻率點或頻帶能量的調(diào)控。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果
1)本發(fā)明實現(xiàn)了調(diào)控環(huán)境中組合式聲頻中各頻率點或頻帶聲能量的準(zhǔn)確分布；
2)本發(fā)明減小了由于揚聲器頻響效果不佳對聲頻調(diào)控輸出的影響；
3)本發(fā)明減小了由于設(shè)施環(huán)境中聲波的來回反射及材料吸收給加載聲頻輸出帶來的影響。


圖1是組合式植物聲頻調(diào)控方法的技術(shù)路線圖； 圖2是組合式植物聲頻特性的分析與處理流程圖。
具體實施例方式組合式植物聲頻調(diào)控方法的步驟如下
1)測試調(diào)控環(huán)境中加載的組合式聲頻，對其進行頻率特性分析，確定組合聲頻在各個頻率點或頻帶的聲壓分布；
2)將離散組合聲頻信號進行小波變換的結(jié)果與期望輸出的組合聲頻信號作小波比對， 根據(jù)各頻率點或頻帶的聲壓分布與促進植物生長所需的聲頻組合的聲壓信號作小波比對的結(jié)果，得到兩者在各頻率點或倍頻帶上的差；
3)根據(jù)兩者在各頻率點或倍頻帶上的差，修正聲波發(fā)生器在各個頻率點或倍頻帶的輸出電壓，使植物聲頻調(diào)控環(huán)境中組合式聲頻的各頻率點或頻帶聲壓分布達到植物聲頻試驗所確定的要求。
所述的步驟1)為先利用聲壓傳感器采集植物生長環(huán)境中的組合聲頻模擬信號；然后將采集到的組合聲頻模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字離散信號；再對數(shù)字化的離散組合聲頻信號進行小波變換得到組合聲頻在各個頻率點或頻帶的聲壓分布。
所述的步驟3)為根據(jù)小波比對的結(jié)果，如果采集信號與期望輸出信號的能量分布相匹配的話，則在2s后轉(zhuǎn)入下一輪的植物聲頻信號采集與小波分析，如果不匹配，則對采集到的離散組合聲頻信號作快速傅里葉變換，然后將變換結(jié)果中的各頻率分量作加權(quán)校正處理，延時2s后轉(zhuǎn)入下一輪的植物聲頻信號采集與小波分析，通過調(diào)整各頻率或頻帶輸出的電壓幅度分量，實現(xiàn)對各個頻率點的聲壓修正；如此循環(huán)，從而保證了在設(shè)施環(huán)境中加載的組合聲頻各頻率點或頻帶能量分布的均勻，實現(xiàn)對植物生長環(huán)境中的組合式聲頻的各頻率點或頻帶能量的調(diào)控。
實施例本實施例是在一個容積為600升的人工氣候箱中進行，以在該氣候箱中加載 1100HZ、2200HZ、3300HZ的組合式聲頻為例，實現(xiàn)該組合式聲頻在1100HZ、2200HZ、3300HZ 三個頻率在箱體中間位置處的聲壓均為90dB。如圖1和圖2所示，本實施例的實施過程如下通過聲波發(fā)生器輸出1100HZ、 2200HZ.3300HZ的組合式聲頻信號到箱體內(nèi)的揚聲器中；利用安裝于箱體中間處的聲壓傳感器采集氣候箱內(nèi)的被加載的組合聲頻模擬信號；然后將采集到的組合聲頻模擬信號進行 A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字離散信號；再對數(shù)字化的離散組合聲頻信號進行小波變換得到組合聲頻在1100HZ、2200HZ、3300HZ三個頻率點的聲壓分布；將采集到的離散組合聲頻信號進行小波變換的結(jié)果與期望輸出的頻率為1100HZ、2200HZ、3300HZ且聲壓均為90dB的聲頻信號作小波比對，得到兩者在1100HZ、2200HZ、3300HZ三個頻率點的差；根據(jù)小波比對的結(jié)果，如果采集信號是頻率為1100HZ、2200HZ、3300HZ且聲壓均為90dB的組合式聲頻信號，則在2s 后轉(zhuǎn)入下一輪的植物聲頻信號采集與小波分析，否則就對采集到的離散組合聲頻信號作快速傅里葉變換，然后將變換結(jié)果中的1100HZ、2200HZ、3300HZ三個頻率分量作加權(quán)校正處理，延時2s后轉(zhuǎn)入下一輪的植物聲頻信號采集與小波分析，通過調(diào)整各頻率或頻帶輸出的電壓幅度分量，實現(xiàn)對各個頻率點的聲壓修正；如此循環(huán)，從而保證了氣候箱中加載的組合聲頻在1100HZ、2200HZ、3300HZ三個頻率點在箱體內(nèi)同一位置處能量分布的均勻，實現(xiàn)對植物生長環(huán)境本例中即氣候箱中的組合式聲頻的各頻率點或頻帶能量的調(diào)控。
權(quán)利要求
1.一種組合式植物聲頻調(diào)控方法，其特征在于它的步驟如下1)測試調(diào)控環(huán)境中加載的組合式聲頻，對其進行頻率特性分析，確定組合聲頻在各個頻率點或頻帶的聲壓分布；2)將離散組合聲頻信號進行小波變換的結(jié)果與期望輸出的組合聲頻信號作小波比對， 根據(jù)各頻率點或頻帶的聲壓分布與促進植物生長所需的聲頻組合的聲壓信號作小波比對的結(jié)果，得到兩者在各頻率點或倍頻帶上的差；3)根據(jù)兩者在各頻率點或倍頻帶上的差，修正聲波發(fā)生器在各個頻率點或倍頻帶的輸出電壓，使植物聲頻調(diào)控環(huán)境中組合式聲頻的各頻率點或頻帶聲壓分布達到植物聲頻試驗所確定的要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式植物聲頻調(diào)控方法，其特征在于所述的步驟1) 為先利用聲壓傳感器采集植物生長環(huán)境中的組合聲頻模擬信號；然后將采集到的組合聲頻模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字離散信號；再對數(shù)字化的離散組合聲頻信號進行小波變換得到組合聲頻在各個頻率點或頻帶的聲壓分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式植物聲頻調(diào)控方法，其特征在于所述的步驟3) 為根據(jù)小波比對的結(jié)果，如果采集信號與期望輸出信號的能量分布相匹配的話，則在^ 后轉(zhuǎn)入下一輪的植物聲頻信號采集與小波分析，如果不匹配，則對采集到的離散組合聲頻信號作快速傅里葉變換，然后將變換結(jié)果中的各頻率分量作加權(quán)校正處理，延時2s后轉(zhuǎn)入下一輪的植物聲頻信號采集與小波分析，通過調(diào)整各頻率或頻帶輸出的電壓幅度分量，實現(xiàn)對各個頻率點的聲壓修正；如此循環(huán)，從而保證了在設(shè)施環(huán)境中加載的組合聲頻各頻率點或頻帶能量分布的均勻，實現(xiàn)對植物生長環(huán)境中的組合式聲頻的各頻率點或頻帶能量的調(diào)控。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合式植物聲頻調(diào)控方法。它的步驟如下1)測試調(diào)控環(huán)境中加載的組合式聲頻，對其進行頻率特性分析，確定組合聲頻在各個頻率點或頻帶的聲壓分布；2)將離散組合聲頻信號進行小波變換的結(jié)果與期望輸出的組合聲頻信號作小波比對，根據(jù)各頻率點或頻帶的聲壓分布小波比對的結(jié)果，得到兩者在各頻率點或倍頻帶上的差；3)根據(jù)兩者在各頻率點或倍頻帶上的差，修正聲波發(fā)生器在各個頻率點或倍頻帶的輸出電壓，使得組合式聲頻的各頻率點或頻帶聲壓達到植物聲頻試驗所確定的要求。本發(fā)明實現(xiàn)了聲波調(diào)控環(huán)境中組合式聲頻各頻率點或頻帶聲能量的準(zhǔn)確分布。減小了由于揚聲器頻響效果不佳或設(shè)施環(huán)境中聲波的來回反射及材料吸收對聲頻輸出的影響。
文檔編號A01G7/06GK102394064SQ20111025206
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者朱松明, 蔡衛(wèi)明, 賀惠農(nóng) 申請人:浙江大學(xué)