一種聲全息前置測(cè)試通道相位補(bǔ)償角測(cè)定系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種相位補(bǔ)償角測(cè)定系統(tǒng)，特別涉及一種聲全息前置測(cè)試通道相 位補(bǔ)償角測(cè)定系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近場(chǎng)聲全息技術(shù)（Nearfieldacousticholography，簡(jiǎn)稱NAH)，它是噪聲 源識(shí)別和定位的重要工具，運(yùn)用它能夠?qū)崿F(xiàn)近場(chǎng)聲場(chǎng)重建的可視化。因此，NAH技 術(shù)的研究對(duì)控制噪聲污染來(lái)說(shuō)具有非常重要的意義，NAH技術(shù)是根據(jù)亥姆霍茲方
個(gè)復(fù)聲壓信息中含有一個(gè)幅值|P|和一個(gè)相位角這個(gè)P角一般為全息面上每一個(gè)測(cè)點(diǎn) 對(duì)參考信號(hào)的相位差，對(duì)于幅值一般很容易得到，但是相位角則較難測(cè)定，難測(cè)定的一個(gè)主 要的原因，就是聲學(xué)探頭以及連接在聲學(xué)探頭后面的信號(hào)調(diào)理電路所引起的相位差很難測(cè) 定，同時(shí)這個(gè)相位差與信號(hào)的頻率有關(guān)系，頻率不一樣，相位差也不一樣，由于測(cè)試系統(tǒng)本 身的誤差不能確定，即使后序的聲學(xué)重建算法很精確，也不能保近場(chǎng)聲場(chǎng)重建的結(jié)果是精 確的，另外對(duì)于利用快照法測(cè)量全息面上的復(fù)聲壓信息，需要多路多頻率同時(shí)測(cè)量，如果一 個(gè)一個(gè)去校正聲學(xué)探頭，非常麻煩，工作量非常大，這就是目前快照法不能大量應(yīng)用的一個(gè) 重要原因，現(xiàn)在這方面的標(biāo)定系統(tǒng)很少，現(xiàn)在采用的方法是對(duì)傳聲筒及信號(hào)調(diào)理電路引起 的相位差采用一個(gè)估算，可靠性較差，結(jié)果很不精確，無(wú)法保證近場(chǎng)聲場(chǎng)重建的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型的目的是提供一種聲全息前置測(cè)試通道相位補(bǔ)償角測(cè)定系統(tǒng)，采用該 系統(tǒng)能快速、準(zhǔn)確對(duì)聲全息前置測(cè)試通道相位補(bǔ)償角進(jìn)行測(cè)定。
[0004] 本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是：一種聲全息前置測(cè)試通道相位補(bǔ) 償角測(cè)定系統(tǒng)，該測(cè)定系統(tǒng)包括基于FPGA的主模塊及分別與基于FPGA的主模塊連接的電 源電路模塊、配置模塊、復(fù)位模塊、外部晶振電路模塊、高速D/A網(wǎng)絡(luò)模塊、高速A/D網(wǎng)絡(luò)模 塊，測(cè)定系統(tǒng)還包括低通濾波器、高速電子選擇開關(guān)、聲波產(chǎn)生器、聲全息前置測(cè)試通道輸 入模塊，低通濾波器的輸入端與高速D/A網(wǎng)絡(luò)模塊的輸出端連接，低通濾波器的輸出端與 高速電子選擇開關(guān)的輸入端連接，高速電子選擇開關(guān)的輸出端分別與聲波產(chǎn)生器的輸入端 及高速A/D網(wǎng)絡(luò)模塊的輸入端連接，聲全息前置測(cè)試通道輸入模塊的輸出端與高速A/D網(wǎng) 絡(luò)模塊的輸入端連接。
[0005] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述基于FPGA的主模塊包括DDS單元、控制單 元、時(shí)鐘單元、時(shí)鐘脈沖分配單元，控制單元分別與DDS單元及時(shí)鐘脈沖分配單元連接，時(shí) 鐘單元分別與DDS單元及時(shí)鐘脈沖分配單元連接。
[0006] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：DDS單元包括頻率控制字單元、相位加法單元、 參考時(shí)鐘單元、波形存儲(chǔ)單元，頻率控制字單元與相位加法單元連接，相位加法單元分別與 參考時(shí)鐘單元、波形存儲(chǔ)單元連接，參考時(shí)鐘單元同時(shí)還與波形存儲(chǔ)單元連接；DDS單元中 的頻率控制字單元與主模塊的控制單元連接，參考時(shí)鐘單元與主模塊的時(shí)鐘單元連接，外 部晶振電路模塊與主模塊的時(shí)鐘單元連接，波形存儲(chǔ)單元與高速D/A網(wǎng)絡(luò)模塊連接；所述 聲全息前置測(cè)試通道輸入模塊包括依次連接的聲學(xué)探頭、前置放大電路、濾波電路、偏置電 路，偏置電路的輸出端與高速A/D網(wǎng)絡(luò)模塊的輸入端連接，高速A/D網(wǎng)絡(luò)模塊再與主模塊的 控制單元連接。
[0007] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述聲波產(chǎn)生器包括基體，基體中設(shè)有貫穿的 通孔，通孔靠近兩端面的位置分別設(shè)有臺(tái)階面，聲波產(chǎn)生器還包括吸聲套筒、壓電體、探頭 固定及密封裝置、相位補(bǔ)充電路，吸聲套筒用吸聲音材料制作形成并設(shè)置在通孔的中部，壓 電體用壓電材料制作形成并設(shè)置在通孔一端的臺(tái)階面上，探頭固定及密封裝置設(shè)置在通孔 另一端的臺(tái)階面上，相位補(bǔ)充電路通過導(dǎo)線與壓電體連接。
[0008] 本實(shí)用新型聲全息前置測(cè)試通道相位補(bǔ)償角測(cè)定系統(tǒng)具有如下有益效果：1、能快 速對(duì)聲全息前置測(cè)試通道相位補(bǔ)償角進(jìn)行測(cè)定：由于本實(shí)用新型對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試通道所 引起相位差的測(cè)試都是自動(dòng)進(jìn)行的，非常快速，省力省時(shí)；2、能多頻測(cè)量：根據(jù)設(shè)好的頻率 范圍，能對(duì)測(cè)試通道進(jìn)行帶寬的測(cè)試，可以測(cè)出不同頻率下的相位差，避免以往系統(tǒng)中所有 的頻率都用一個(gè)相同的估算值，提高了測(cè)試精度，以便有效控制噪聲；3、一次能測(cè)量多個(gè)： 由于本實(shí)用新型中可以同時(shí)對(duì)多個(gè)聲學(xué)探頭一次同時(shí)測(cè)定，大大提高了效率；4、可靠性高、 制造成本低、易于操作使用：本實(shí)用新型包括的器件均比較簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的元件，其制造 成本較低，而且方法簡(jiǎn)便，易于操作使用。
[0009] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型聲全息前置測(cè)試通道相位補(bǔ)償角測(cè)定系統(tǒng) 作進(jìn)一步的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是本實(shí)用新型聲全息前置測(cè)試通道相位補(bǔ)償角測(cè)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖；
[0011] 圖2是聲全息前置測(cè)試通道輸入模塊的結(jié)構(gòu)方框圖；
[0012] 圖3是DDS單元的結(jié)構(gòu)方框圖；
[0013] 圖4是聲波產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖5是聲波產(chǎn)生器另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖6是在聲全息面上測(cè)量框架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖7是采用本實(shí)用新型聲全息前置測(cè)試通道相位補(bǔ)償角測(cè)定系統(tǒng)測(cè)試相位補(bǔ)償 角的流程圖；
[0017] 圖8是聲全息面上每一路前置測(cè)試通道補(bǔ)償相位角計(jì)算流程圖；
[0018]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明：1_壓電體，2-相位補(bǔ)充電路，3-吸聲套筒，4-探頭固定及密封裝 置，5-基體，6-支架，7-框架，8-聲學(xué)探頭。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 如圖1至圖4所示，本實(shí)用新型一種聲全息前置測(cè)試通道相位補(bǔ)償角測(cè)定系統(tǒng)， 該測(cè)定系統(tǒng)包括基于FPGA的主模塊及分別與基于FPGA的主模塊連接的電源電路模塊、配 置模塊、復(fù)位模塊、外部晶振電路模塊、高速A/D網(wǎng)絡(luò)模塊、高速D/A網(wǎng)絡(luò)模塊。其中FPGA 是Field-ProgrammableGateArray的簡(jiǎn)稱，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。所述基于FPGA的 主模塊包括DDS單元、控制單元、時(shí)鐘單元、時(shí)鐘脈沖分配單元，DDS是DirectDigital Synthesizer的簡(jiǎn)稱，S卩直接數(shù)字式頻率合成器?；贔PGA的主模塊內(nèi)部單元通過VHDL語(yǔ) 言和常規(guī)的編程方法編程產(chǎn)生，并且通過內(nèi)部信號(hào)相連，基于FPGA的主模塊與外部相連通 過FPGA相關(guān)引腳與外部相關(guān)模塊相連?？刂茊卧謩e與DDS單元及時(shí)鐘脈沖分配單元連 接，時(shí)鐘單元分別與DDS單元及時(shí)鐘脈沖分配單元連接。DDS單元包括頻率控制字單元、相 位加法單元、參考時(shí)鐘單元、波形存儲(chǔ)單元，頻率控制字單元與相位加法單元連接，相位加 法單元分別與參考時(shí)鐘單元、波形存儲(chǔ)單元連接，參考時(shí)鐘單元同時(shí)與波形存儲(chǔ)單元連接； DDS單元中的頻率控制字單元與主模塊的控制單元連接，參考時(shí)鐘單元與主模塊的時(shí)鐘單 元連接，外部晶振電路模塊與主模塊的時(shí)鐘單元連接，波形存儲(chǔ)單元與高速D/A網(wǎng)絡(luò)模塊 連接。
[0020] 測(cè)定系統(tǒng)還包括低通濾波器、高速電子選擇開關(guān)、聲波產(chǎn)生器、聲全息前置測(cè)試通 道輸入模塊，低通濾波器的輸入端與高速D/A網(wǎng)絡(luò)模塊的輸出端連接，低通濾波器的輸出 端與高速電子選擇開關(guān)的輸入端連接，高速電子選擇開關(guān)的輸出端分別與聲波產(chǎn)生器的輸 入端及高速A/D網(wǎng)絡(luò)模塊的輸入端連接，聲全息前置測(cè)試通道輸入模塊的輸出端與高速A/ D網(wǎng)絡(luò)_吳塊的輸入端連接。
[0021] 所述聲全息前置測(cè)試通道輸入模塊包括依次連接的聲學(xué)探頭、前置放大電路、濾 波電路、偏置電路，其中前置放大電路、濾波電路、偏置電路為信號(hào)調(diào)理電路。聲學(xué)探頭就是 聲學(xué)傳感器。聲波產(chǎn)生器的輸出端與聲學(xué)探頭的輸入端連接，偏置電路的輸出端與高速A/ D網(wǎng)絡(luò)模塊的輸入端連接，高速A/D網(wǎng)絡(luò)模塊再與主模塊的控制單元連接。所述聲波產(chǎn)生 器包括基體5,基體5中設(shè)有貫穿的通孔，通孔靠近兩端面的位置分別設(shè)有臺(tái)階面，聲波產(chǎn) 生器還包括吸聲套筒3、壓電體1、探頭固定及密封裝置4、相位補(bǔ)充電路2,吸聲套筒3用吸 聲音材料制作形成并設(shè)置在通孔的中部，壓電體1用壓電材料制作形成并設(shè)置在通孔一端 的臺(tái)階面上，探頭固定及密封裝置4設(shè)置在通孔另一端的臺(tái)階面上，相位補(bǔ)充電路2通過導(dǎo) 線與壓電體1連接。吸聲套筒3中部設(shè)有圓柱形小孔，它的主要作用是形成一個(gè)微形的空 腔，吸聲套筒3由吸聲材料制作可防止聲波的折射及反射，探頭固定及密封裝置4主要是起 固定聲學(xué)探頭及密封作用。聲波產(chǎn)生器它的作用是在外界信號(hào)作用下產(chǎn)生振動(dòng)、產(chǎn)生聲波。 相位補(bǔ)償電路，它的作用是使聲波相位與激勵(lì)信號(hào)的初相位相同。作為本實(shí)用新型的變換 形式，如圖5所示，也可以