專利名稱：一種大孔徑立體陣列結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及聲學測量領域，具體地說，本實用新型涉及一種大孔徑立體陣列結構。
背景技術：
陣列結構是指將多個傳聲器按照某種平面或者立體幾何形狀分布組合而成的聲學探測裝置，該裝置按照一定規(guī)律布放若干個聲學探測單元接收聲場聲學信號，通過聲源定位算法對多個聲源進行同步定位，確定聲場的空間信息，并能夠增強期望信號和抑制背景噪聲和干擾源，提高聲源的定位精度和對無關信號的抑制能力，可以用于測量聲源或者聲場的分布情況，確定聲源位置，跟蹤移動的聲源，該裝置可應用于聲學測量領域中，如機器設備的噪聲測量、移動目標的跟蹤、運動目標噪聲的快速測量定位、機器噪聲故障診斷等
領域，大孔徑立體陣列結構特別適合于大型目標和低頻聲源的測量定位。常用的聲學探測陣列結構主要包括直線陣列結構、平面陣列結構、立體陣列結構。直線陣列結構是指所有陣元位于同一直線上，陣元按照一定規(guī)律分布的陣列結構形式，只能確定聲源目標的方位角，無法確定聲源的仰角，無法分辨聲源位于直線的哪一側。平面陣列結構是指所有陣元位于同一平面上的上陣列結構形式，陣元在平面上可以按照不同的規(guī)律分布，可以定位聲源的方位角和仰角，但無法進行空間三維定位。立體陣列結構是在三維空間上按照一定的規(guī)律分布的立體陣列形式，可以對三維空間的聲源進行定位，并且可以設計大孔徑的陣列形式，使得陣列的空間分辨率更高，陣列的測量頻率下限更低，并且可以分辨前后方向的聲源。利用立體陣列結構，在三維空間上采集聲學信號，按照特定的算法對空間聲場進行計算分析，得到空間聲場的分布情況，并與前端攝像頭采集的時頻圖像融合疊加，得到直觀的聲源定位圖。立體陣元結構特別適合于低頻大目標的聲源定位測量。立體陣列結構的陣元分布對陣列的探測性能有重要的影響。按照合理形式分布的陣型不但能夠使得陣列具有較高的空間分辨率，而且具有較高的旁瓣抑制能力，對于非期望方向的來波干擾具有較強的抑制能力，從而得到較精確地定位結果，同時不會將干擾信號作為聲源得到錯誤的定位結果。性能優(yōu)良的立體陣元結構不僅可以精確測量出聲源的位置，得到高信噪比的目標信號，而且可以有效降低虛源效應，得到準確的聲源定位結果。立體陣元結構特別適合于低頻大目標外場測量，尺寸較大，但要求穩(wěn)固、易安裝便攜、可靠?，F有的大孔徑立體陣列采用3根長桿或者5根長桿形式,如德國Acoustic Camera的星形陣采用的3根長桿形式，總共有36個陣元，每根長桿無法拆卸折疊安裝，因此，陣元孔徑尺寸、桿和陣元數目都會受到限制；每個桿上陣元的分布完全相同；每個桿的信號線匯集一起外露在外面，易于受損。丹麥B&K公司的星形陣列采用5根桿的形式，每根桿上陣元按相同規(guī)律分布，單桿無法做到拆卸或折疊安裝。因此，現行推廣的立體陣列的單根桿無法拆卸或折疊，導致立體陣列陣體較大，造成使用、安裝和運輸上的不便，導致了必須在陣列陣體尺寸和使用、運輸方便攜性、穩(wěn)固性方面做一些妥協(xié)，限制了立體陣列的大孔徑優(yōu)勢。另外，在安裝方面，現有的立體陣列結構是長桿組成陣體直接安裝在支架上，主要用于仰視角度上的目標噪聲測量，在平視或俯視情況下，會存在重心失衡問題，導致安裝不穩(wěn)固。因此，陣列的孔徑較小，運輸安裝不變，并且每根桿上陣元分布一致，造成陣列的性能沒有達到最佳。

實用新型內容本實用新型的目的在于，為克服現有陣元結構在探測精度、虛源效應、安裝結構及穩(wěn)定性等方面的缺點及不足，從而提供一種具有大孔徑、高探測精度、低測量頻率下限的陣元結構。為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案所提供的一種大孔徑立體陣列結構，其特征在于，該大孔徑立體陣列結構包括中心支撐平臺和若干圓桿11，所述的若干圓桿11和中心支撐平臺固定裝配；所述的中心支撐平臺包括依次同軸套設的攝像頭基座7、前端盤6、圓筒4和平臺安裝基座1，所述的圓筒4通過前端插銷與平臺安裝基座連接，圓筒4另一端套接前端盤6，所述的攝像頭基座7套接在前端盤6上；所述的圓桿11上安裝有陣元基座10，該圓桿11通過平臺安裝基座I上的圓桿連接件2和圓桿支撐件3連接在平臺安裝基座I上，并與支撐平臺中心線維持一定的角度。所述的攝像頭基座7，用于固定攝像頭。作為上述技術方案的一種改進，所述的圓桿11由三根短桿連接固定而成，以便于組裝和運輸。所述的三根短桿之間通過彈簧連接，相鄰兩根短桿之間通過彈簧伸縮進行組裝與折疊?；颍龅娜虠U的直徑由頂端的第三短桿向末端的第一短桿遞減，相鄰兩根短桿之間通過套筒套合連接，以方便組裝與拆卸。作為上述技術方案的又一種改進，所述的陣元基座10在若干圓桿11上的按照立體螺旋線規(guī)律分布。作為上述技術方案的又一種改進，所述的圓桿11為8根，所述的陣元基座10在每根圓桿11上安裝8個，呈八星立體陣列結構，共64個陣元基座10是按照優(yōu)化算法確定，坐標如下
權利要求1.一種大孔徑立體陣列結構，其特征在于，該大孔徑立體陣列結構包括中心支撐平臺和若干圓桿(11)，所述的若干圓桿(11)和中心支撐平臺固定裝配； 所述的中心支撐平臺包括依次同軸套設的攝像頭基座(7)、前端盤(6)、圓筒(4)和平臺安裝基座(1)，所述的圓筒(4)通過前端插銷與平臺安裝基座連接，圓筒(4)另一端套接前端盤(6)，所述的攝像頭基座(7)套接在前端盤(6)上； 所述的圓桿(11)上安裝有陣元基座(IO )，該圓桿(11)通過平臺安裝基座(I)上的圓桿連接件(2 )和圓桿支撐件(3 )連接在平臺安裝基座(I)上，并與支撐平臺中心線維持一定的角度。
2.根據權利要求I所述的大孔徑立體陣列結構，其特征在于，所述的圓桿(11)由三根短桿連接固定而成，以便于組裝和運輸。
3.根據權利要求2所述的大孔徑立體陣列結構，其特征在于，所述的三根短桿之間通過彈簧連接，相鄰兩根短桿之間通過彈簧伸縮進行組裝與折疊。
4.根據權利要求2所述的大孔徑立體陣列結構，其特征在于，所述的三根短桿的直徑由頂端的第三短桿向末端的第一短桿遞減，相鄰兩根短桿之間通過套筒套合連接，以方便組裝與拆卸。
5.根據權利要求I所述的大孔徑立體陣列結構，其特征在于，所述的陣元基座(10)在若干圓桿(11)上是按照立體螺旋線規(guī)律分布。
6.根據權利要求I所述的大孔徑立體陣列結構，其特征在于，所述的圓桿(11)為8根，每根圓桿(11)上分布8個陣元基座(10)，呈八星立體陣列結構，共64個陣元基座(10)，通過優(yōu)化算法確定陣元基座坐標如下
7.根據權利要求I 6任一項所述的大孔徑立體陣列結構，其特征在于，所述的前端盤(6)沿周向設有若干連接銷(5)，該連接銷(5)與支撐桿(8)的一端套接，支撐桿(8)的另一端支撐固定于圓桿(11)中部。
8.根據權利要求I 6中任一項所述的大孔徑立體陣列結構，其特征在于，所述的陣元基座(10)，用于固定陣列單元，所述的陣元基座(10)設有安裝進線圓孔，通過該圓孔布線，通向圓桿(11)內部。
9.根據權利要求I 6中任一項所述的大孔徑立體陣列結構，其特征在于，所述的圓桿(11)內部布置陣元信號線，并經由圓桿(11)的末端匯總進入圓筒(4)，陣元信號線隱蔽圓筒內部，保證走線干凈簡潔同時不會因為失誤而使得線路扯斷。
10.根據權利要求I 6中任一項所述的大孔徑立體陣列結構，其特征在于，所述的圓桿(11)釆用塑料、鋁合金、碳纖維、不銹鋼或玻璃鋼材料制成。
專利摘要本實用新型涉及一種大孔徑立體陣列結構，包括中心支撐平臺和若干圓桿(11)，所述的若干圓桿(11)和中心支撐平臺固定裝配；所述的中心支撐平臺包括依次同軸套設的攝像頭基座(7)、前端盤(6)、圓筒(4)和平臺安裝基座(1)，所述的圓筒(4)通過前端插銷與平臺安裝基座連接，圓筒(4)另一端套接前端盤(6)，所述的攝像頭基座(7)套接在前端盤(6)上；所述的圓桿(11)上安裝有陣元基座(10)，該圓桿(11)通過平臺安裝基座(1)上的圓桿連接件(2)和圓桿支撐件(3)連接在平臺安裝基座(1)上，并與支撐平臺中心線維持一定的角度。該結構簡單，增大了陣列孔徑，拓展了測量頻率下限，并且有利于提高探測定位精度。
文檔編號G01S5/20GK202735507SQ20122024475
公開日2013年2月13日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權日2012年4月1日
發(fā)明者阮元實 申請人:中科聲相(天津)科技有限公司