中科院声学研究所研究生招生导师简介——杨亦春

　　杨亦春 男 硕导 声学研究所

　　电子邮件：yychun@mail.ioa.ac.cn

　　通信地址：北京海淀区北四环西路21号

　　邮政编码：100190

　　研究领域

　　⊙声相仪简介

　　声相仪又名声学照相机，是中科院声学所自主研制的用眼睛“看”声音的设备噪声源定位分析系统，它是一种轻型的模块化的便携设备，以精确成像技术以分离监测机器各部位发出的声音，用于实现对多干扰声源和封闭空间等恶劣环境中的机器设备噪声源分析，进而寻找噪声治理、噪声控制的途径，对设备进行噪声故障诊断。声相仪让人们通过图像直观方便观察声音来源，它用声相图的形状和颜色标示声音的位置和强度，针对重点位置声源，可以采用聚焦提取方法，通过信号增强方法抑制其他声音的影响，得到高信噪比的目标声音，可以在具有多个声源的环境中逐个分离检测信号，便捷准确地定位噪声源的位置和发现噪声产生的原因。

　　声相仪针对设备研制调试的故障诊断，用于机器设备噪声的分析和故障诊断，对声源定位，分离分析，分析噪声的频率、幅值、持续时间与设备运转规律的关系。

　　针对正在运行的机器设备的故障诊断，声相仪是针对工业设施的机器故障诊断的新一代高性能声学状态监测技术，即适用于开阔空间自由场，或者封闭空间混响环境中的多声源检测与识别问题。工业设备采用空气声学监测多个机器运转声音，对各机器声音定位分离检测后，可以从声音的变化来反映机器运行性能的变化。阵列可以实现定位分离监测的关键是要抑制环境中的混响和增强目标声信号，能够有效地在复杂的多声源环境中定位每个声源，并实现逐个分离监测。

　　声成像技术的应用对于噪声测量具有划时代的意义，对于促进工业设计和生产技术的提高具有深远的影响。

　　⊙InSYS2010型声相仪的组成

　　？ 声相仪是利用声成像原理检测物体所产生的声音以及环境声音，并以图像的形式显示声音的空间位置和强度的一种灵巧的、功能化、精密的测量分析系统；

　　？ 构成：传声器阵列，阵列信号采集分析单元，及阵列信号分析软件；

　　？ 传声器阵列是一定数量的性能稳定的测量传声器固定分布在一个具有较好刚性的平面螺旋形框架上（螺旋形框架刚性辐条为8条，每条刚性辐条上有8个阵元）；

　　？ 阵列上各阵元的信号线全部集中到一个适配器中，安装时只需将适配器插在信号处理与采集仪上即可；

　　？ 声相仪通过USB线连接到计算机的USB接口。

　　⊙声相仪原理

　　声相仪的主体硬件是一个传声器阵列和信号检测处理器，传声器阵列主要的是一种优化了分布的平面螺旋阵列，和一种布基球形阵列，阵列上各阵元检测到的声波信号包含了声源的空间信息。声相仪的主体软件通过成像计算得出声源的空间信息和强度信息，并以声相图的形式显示出直观的图像。它可以让除声学专业的技术人员外的一般技术人员掌握声场观测和测量分析技能，它的推广可以让大量科技人员掌握设备声音的测量分析方法。

　　⊙声相仪系统软件界面

　　●察看波形

　　●频谱分析

　　●声像图分析

　　●时频图分析

　　●定点提取声音分析

　　⊙声相仪的软件功能

　　？ 信号增强：抑制背景干扰，精确定位，多模型分别聚焦成像，有区别地定位、跟踪某一声源，无失真地播放特定位置声音。

　　？ 声成像：检测声压分布，锁定瞬间声音，捕捉冲击声音，检测移动声源和语音类声音。

　　？ 精确聚焦：多声源自动聚焦检测，使声音幅值最高，可翻回观察声场图像。

　　当鼠标选定（左击）声像中的某点时，可以滚轮来调节“聚焦”的前后位置，右击取消选定功能。

　　？ 轨迹跟踪检测：程序自动跟踪声源点轨迹。

　　？ 后处理：对于快速移动物体的声成像检测，先对目标声音和视频连续记录保存，然后对声音进行逐帧计算声像，可调节回放速度。

　　？ 滑动监测：调节图下的时间窗口长度，最短为1/10帧的时间，最长为100帧的时间。

　　⊙第二代耐高温声相仪技术指标

　　直径 1m

　　阵元数 64

　　声像分离下限频率 300Hz

　　无虚像上限频率 6000Hz

　　测量频率范围下限 2Hz

　　测量频率范围上限 18kHz

　　定位精度 1°

　　声相图像素 41.8万

　　帧速率 1-20帧/s

　　传声器动态范围 120dB/140dB

　　阵列测量动态范围 10dB～140dB

　　阵列增益（信噪比提高） 18dB

　　信号增强 36dB

　　视场角 ±28o

　　探测距离 0.5m～200m

　　总功耗 4w

　　电池连续工作时间 >10小时

　　直径 2m

　　阵元数 64

　　声像分离下限频率 200Hz

　　无虚像上限频率 3000Hz

　　测量频率范围下限 2Hz

　　测量频率范围上限 18kHz

　　定位精度 1°

　　声相图像素 41.8万

　　帧速率 1-20帧/s

　　传声器动态范围 120dB/140dB

　　阵列测量动态范围 10dB～140dB

　　阵列增益（信噪比提高） 18dB

　　信号增强 36dB

　　视场角 ±28o

　　探测距离 0.5m～200m

　　总功耗 4w

　　电池连续工作时间 >10小时

　　⊙直径75cm布基球声相仪技术指标

　　直径 75cm

　　阵元数 60

　　声像分离下限频率 450Hz

　　无虚像上限频率 6000Hz

　　测量频率范围下限 2Hz

　　测量频率范围上限 18kHz

　　定位精度 0.1°

　　声相图像素 41.8万

　　帧速率 10-50帧/s

　　传声器动态范围 120dB/140dB

　　阵列测量动态范围 10dB～140dB

　　阵列增益（信噪比提高） 25dB

　　信号增强 35dB

　　视场角 ±28o或全角

　　探测距离 0.5m～200m

　　总功耗 4w

　　电池连续工作时间 >10小时

　　⊙声相仪功能

　　？ 以图像形式显示声源位置和分布

　　将声像图与视频图重叠显示，动态分析目标声音分布，即形象直观，又可重复连续使用。

　　？ 以聚焦检测方法分离提取空间不同位置的声音

　　针对重点位置声源，可以采用聚焦提取方法，通过信号增强方法抑制其他声音的影响，得到高信噪比的目标声音，可以提高对声音的监听或识别能力。

　　？ 融合多种信号分析方法

　　针对提取的声音，采用小波分析，时频分析，频谱分析，波形分析，相关分析等多种手段，分析声音的各项指标，为充分挖掘声音所体现的信息提供多种先进分析手段。

　　？ 定点、定向拾取声音

　　针对空间某一小区域定位拾取声音，可以抑制旁边声音的干扰，或者消除背景噪声的干扰，增强主要声音的信噪比，达到提高主要声音的清晰度的功能。

　　？ 点源定位

　　利用传声器阵列实现对炸点一类冲击声源定位。依据一个或者多个阵列，测定声源的空间坐标，可以快速无丢失地精确测定声源位置和移动目标的轨迹。

　　？ 故障诊断

　　针对设备研制调试的故障诊断，针对正在运行的机器设备的故障诊断，即适用于开阔空间自由场，又适用于封闭空间混响环境中的多声源检测与识别问题。声学检测具有信息量大、非接触安装、可使用多项最新分析技术的特点。工业设施内采用空气声学监测多个机器运转声音，对各机器声音定位分离检测后，从声音的变化来反映机器运行性能的变化。

　　？ 监听监控

　　阵列声成像检测和目标信号增强技术，用于提高对远距离目标发现能力，以及通过对复杂环境中抑制干扰提取目标声音，可以很好地提高公安对反恐目标的搜索能力。便携式装备，进行声图像化测量分析，和多目标任意分离检测，适用于灵活机动的探测需求。

　　⊙声相仪应用领域

　　？ 声相仪的应用领域较传统的声学测量领域取得了超越性的拓展，在下列领域具有应用价值：

　　？ 火车、汽车、轮船、舰船、飞机的研制生产，汽、柴油机生产，皮带运输机制造和使用；

　　？ 空调、冰箱、电视、洗衣机等家电生产，计算机制造以及其他各种机械设备的研制生产；

　　？ 在设计、制造和使用时都可以使用声相仪对噪声进行测量分析和故障诊断；

　　？ 在一切噪声环境监测、设备噪治理、室内声学测量等，都可以使用声相仪测量声音的分布；

　　？ 在声学实验室里、开放的环境、以及在日常的恶劣条件下使用都可以发挥声相仪独特的成像测量的可视化优势。

　　？ 家电行业的噪声控制：通过声相仪检测空调、冰箱、洗衣机等给出的家电产品发声的部位，帮助设计者改进结构，消除噪声源或者减小噪声强度；

　　？ 电厂、车间等环境噪声监测：通过声相仪给出的电厂、或者其他企业的噪声分布，标示噪声产生的位置和强度，帮助找到消除噪声的方法；

　　？ 公路噪声分析：利用声相仪测量汽车行驶的噪声分布；

　　？ 火车、高铁的噪声监测：测量火车、高铁行驶噪声，分析噪声的分布，有利于设计声屏障和采取降噪措施；

　　？ 汽车噪声分析：测量汽车发动机、轮胎、车窗、驾驶室等部位噪声，有利于改进汽车结构设计，降低噪声；

　　？ 船舶噪声分析：利用声相仪测量船舶内各部位噪声分布，有利于设计安静型船舶；

　　？ 飞机噪声监测分析：测量飞机起飞和降落时的噪声，有利于形成环保规范和取得降低飞行噪声的有效方法；

　　？ 火炮定位与炸点定位：利用多台声相仪测量爆炸和撞击声等冲击类声波，可以精确测定爆炸点的位置；

　　？ 监测机器：通过建库得到机器各种状态的特征量数据库后，就可以对机器状态进行实时监测。

　　？ 定点提取目标声源，复杂环境中目标跟踪：用于提高对远距离目标发现能力，以及通过对复杂环境中抑制干扰提取目标声音，可以很好地提高公安对反恐目标的搜索能力，达到监听监控的目的；

　　？ 定点定向拾取特定人物的说话声音，可以消除周围声音的干扰，得到清晰的主讲者话音，主讲者不再需要配载话筒。可应用于舞台演唱、节目主持、采访、会议等应用，可使主持人、歌唱者不需要手持话筒，使被采访者、发言人远离话筒以避免不必要的危险（恐怖）；

　　？ 噪声评价：用于对电站、变压器、机车等噪声品质的评价，以定点和定量报告设备噪声量级，频率范围等；

　　？ 用于对厅堂声音分布的检测分析，以分布图形式报告厅堂声音是否均匀，是否存在声学暗区；

　　？ 用于对小范围环境的噪声测量评价，以分布图形式报告生活小区的噪声强度，特别是沿街，具体测定生活小区附近每个噪声源（加工厂、实验场等）强度。

　　⊙应用实例

　　一、汽车发动机噪声及行驶噪声的声像图

　　1、半消声室测量汽车发动机噪声的声像图

　　2、汽车发动机噪声测量

　　？ 重庆某汽车发动机生产厂商，汽车发动机噪声的声像图

　　左：1250-1550Hz的噪声声像图 右：3300-3600Hz的噪声声像图

　　？ 故障案例

　　？ 江苏某汽车生产厂商的汽车发动机噪声监测

　　问题：生产线上积压数百台问题发动机——异响；

　　实测：发动机异常啸叫声对比

　　2300转/分时，能听到清楚的啸叫声，2300Hz和3100Hz处线频较高，能测到清楚的两个声像斑。

　　左：正常声音频谱 右：啸叫声音频谱

　　左：3100Hz声像图 右：2300Hz声像图

　　原因分析：

　　在发动机内，在高速运转情况下，链条飞速移动引起两侧的尼龙滑轨振动；

　　左侧滑轨被一个支撑点固定，振动部件短，因而共振频率为3100Hz；

　　右侧滑轨有一个固定梢，上端有一段60mm长的悬臂，共振频率在2300Hz。

　　解决方案1：消除激发这两处振动的源动力；

　　解决方案2：改变结构设计，使两侧悬臂的共振频率向高频偏移，以增加衰减量。

　　3、公路上测量汽车行驶噪声的声像图

　　在公路上测量汽车行驶噪声，仍然能准确定位声源位置，抑制背景噪声能力强。

　　二、火车行驶噪声的声像图

　　左：车头冲击气动噪声－向左行 中：车轮噪声－向右行 右：车窗气动噪声－向右行

　　左：车厢体振动噪声－向右行 中：车尾气动噪声－向右行 右：火车前方桥梁噪声－向右行

　　通过对火车行驶噪声分布情况的测量可以找出火车行驶时主要噪声源的分布情况，进而可针对车轮，铁轨及厢体等重点部位进行联合改造，改进设计结构，达到降低整体噪声的目的。

　　三、工业车间内机床噪声的声像图

　　1、工业车间内辗压机噪声的声像图

　　左：冷却风扇噪声 中：辗压机滚轴噪声 右：辗压机滚轴噪声

　　通过检测发现，车间内的机器设备除了滚轴正常运转时产生的噪声外，左图中，滚轴上方的冷却风扇噪声比滚轴的声音还要大，将这台设备停机后发现，整个车间内的声音瞬间下降了3dB。检查后发现该风扇已存在故障。

　　2、压缩机轴噪声和储气罐噪声的声像图

　　从不同角度测量，声像图都定位在同一位置，可以确定压缩机轴主要噪声源的准确位置。进而可进行有针对的噪声治理。

　　3、储气罐异常噪声的声像图

　　测量发现7MPa高压储气罐出现较强的振动，反映了该储气罐存在安全隐患。

　　从以上测量结果可以看出，声相仪抑制背景噪声能力强，在工业车间有较强噪声干扰的环境下，仍然可以准确定位出目标声源的位置。

　　四、家用电器噪声的声像图

　　1、吸尘器噪声的声像图

　　进出气口的噪声超过了电动机的运转噪声，而进气管的声音比出气口声音更大。

　　解决方案：要降低吸尘器的噪声，主要侧重于改进空气流道设计。

　　2、平板电视机板振动的声像图

　　电视机在喇叭位置发出声音的同时，液晶屏的中心位置也产生了较强的板振动。

　　解决方案：要降低此型号电视机的板振动，主要是减少引起电视机振动的因素，通过声相仪可以随时检测抗振方案的实施效果。

　　3、洗衣机振动噪声的声像图

　　左：洗衣机的声像图－频率1000Hz 右：洗衣机的声像图－频率3500Hz

　　某小区住户家中洗衣机工作时噪声极大，户主原以为是洗衣服出现了故障，通过声相仪检测后发现，主因是放置洗衣机的地面不平坦，导致洗衣机工作时与地面碰撞产生强烈振动所引起的碰撞噪声。

　　解决方案：减小洗衣机与地面的碰撞，使洗衣机在平坦地面工作。

　　4、其他家用电器噪声的声像图

　　左：电风扇噪声的声像图 中：空调的声像图 右：抽烟机噪声的声像图

　　五、直升机相关噪声的声像图

　　左：BVI噪声声像测试现场布置；中：未开启涡发生器时桨叶BVI噪声主要位于桨尖；右：涡发生器开启时BVI噪声主要位于涡发生器处

　　测量结果表明：声相仪能够准确定位噪声源位置。声相仪在直升机噪声测量方面的应用将有助于改进直升机设计结构，减轻直升机的环境噪声污染、提高直升机的寿命及扩大直升机的使用范围。

　　？ 其它直升机声像测试

　　模型旋翼声源定位布置现场 室内旋翼台测量声像图 函道尾桨声源定位

　　六、吹口哨、吹笛子及说话声音测量

　　？ 吹口哨、吹笛子成像结果

　　？ 说话声及拍手的成像结果

　　七、程控交换机风扇噪声测量

　　？ 在深圳某大型企业测量其产品----程控交换机风扇噪声。

　　产生噪声原因：该交换机右下的风扇背板因冲压时有破裂口，当风扇运转时，风吹过破口引起了啸叫。德国的同类产品没有测量出来。

　　八、飞机发动机噪声的声像图

　　？ 第一排：1500Hz的噪声声像图

　　？ 第二排左：1700Hz的噪声声像图

　　？ 第二排右：2400Hz的噪声声像图

　　1500Hz和2400Hz时的噪声主要来自管振动，

　　1700Hz时的噪声主要来自发动机壳体的振动。

　　解决方案：消除引起这几处振动的因素。

　　九、大型柴油发动机噪声的声像图

　　左：1600Hz噪声源分布 右：800Hz噪声源分布

　　噪声基本沿管道分布，与管道走向基本一致。

　　解决方案：重点针对管道部分就行结构改进或对管道采取隔声降噪措施。

　　十、计算机噪声的声像图

　　？ 计算机噪声的声像图――各频段的噪声主要来自于CPU风扇转动引起的噪声。

　　十一、变电站、核电站噪声测量

　　1、变压器主体噪声测量――各个频段的噪声源主要位于变压器体。

　　左：1450Hz-1750Hz的声像结果 中：2200Hz-2385Hz的声像结果 右：3369Hz-3655Hz的声像结果

　　2、变电站冷却风扇噪声测量――在同一频段，风扇的噪声强度相当，噪声相近，表明风扇无异常。

　　左：1100Hz-1250Hz的声像结果 中：1134Hz-1434Hz的声像结果 右：1728Hz-1871Hz的声像结果

　　3、变电站主要噪声分布情况――风扇正对隔离墙，墙体会对风扇噪声产生较强反射。

　　左：1100Hz-1250Hz的声像结果 中：2280Hz-2500Hz的声像结果 右：电抗器的声像

　　？ 解决方案：建议采用封闭式隔离墙，或者改造墙体为吸声墙面。

　　4、核电站噪声测量

　　左：发电机转动噪声－130Hz 中：发电机组管道噪声－2600Hz 右：换角度测量结果－2600Hz

　　十二、办公室噪声分布测量

　　办公室用声相仪检测到音箱和计算机风扇噪声的声像图

　　声像仪应用于办公室等房间噪声分布的测量上，不仅可以检测房间内各种设备对房间总噪声的贡献程度，定位噪声来源，还可以检测房间各部位结构对吸收、反射声音的效果，有助于室内结构设计的优化。

　　十三、风力发电机噪声识别

　　在一个封闭空间里，用声相仪测量风力发电机组的噪声，主要噪声线谱在187Hz-206Hz范围。

　　⊙与国外同类产品相比的优点

　　1.阵型最优的螺旋阵列型声相仪，具有很好的虚像抑制能力，这是国际最优的阵型，而国外卖给中国的是环形阵、三环形阵、三擘星形阵、矩形阵；

　　2.使用最高精度的测量传声器及微型前置，特别适合测量机器设备的噪声，而国外传感器，主要是测人说话声音；

　　3.阵型尺寸大，直径有1m和2m甚至4m，直径大的适合测量机器的低频噪声，而国外卖给中国的是0.75m；

　　4.阵元数量64，噪声抑制能力强，国外的是36或48阵元；

　　5.声像图的分辨率是41.5万相素，德国的只有19.2万相素；

　　6.同国外产品相比，信噪比高14dB，声图相更清晰；

　　7.测量频率范围宽：2Hz-20kHz，国外产品的相应范围是100Hz-10kHz

　　8.声像测量分离范围：200Hz-6000Hz，国外产品的声相可分离频率范围600Hz-6000Hz；

　　9.总功耗只有4w，配套电池可以连续工作十小时；

　　10.轻便灵活，仪器装在一个小行李箱内（总重量15kg），国外的带包装后的总重量50kg以上；

　　11.十分钟内可以安装完毕，国外的，安装至少需要3小时以上；

　　12.操作简单易学，一般的技术人员就能操作，半小时学会，国外的至少需要培训1个月，而且必须是懂声学的技术人员，甚至更长时间；

　　13.可以根据用户的需求进行针对性的开发，增加特定的软件功能；

　　14.国外产品的软件无法作到本地化和针对性开发，全部为通用软件，无法实现最优应用；

　　15.性价比高，在使用上方便可靠。

　　⊙相关专利

　　★申请专利11项，已授权6项 ★申请软件登记1项

　　⊙发明人

　　杨亦春，研究员，博士，男，45岁。中国科学院声学研究所，噪声振动重点实 验室。

　　传声器阵列技术研究经历：

　　1996.9-2000.7，研究传声器阵列对声源的跟踪检测；

　　2000.8-2006.7，声成像技术研究；

　　2007. 8-2009.12，基于传声器阵列的多声源分离检测和特征分析；

　　2010.1-2010.4，传声器阵列系统设计及声相仪研制；

　　2010.5-目前，声相仪技术优化及成果推广。

　　阵列研究方面指导毕业博士生：3人；毕业硕士生：5人。

　　在声相仪研究中作为总设计师，并负责阵列成像检测装置的设计，以及抑制混响的理论研究，微型前置放大器设计，系统结构设计，系统软件设计。

　　⊙联系方式

　　中国科学院声学研究所噪声振动重点实验室

　　联系人：杨亦春，阮方

　　电话：************

　　邮件：yychun@mail.ioa.ac.cn

　　声相仪博客地址：

　　http://blog.sina.com.cn/ioayychun

　　地址：北京海淀区北四环西路21号，邮编：100190

　　主攻多阵元的传声器阵列成像技术的应用研究，以及随机阵列对声源的定位理论研究，

　　从事声阵列探测技术的研究。

　　开展次声学研究，广域传感器网络系统，地震与其他灾害伴生的次声波研究。

　　开展噪声控制技术的研究。

　　图  次声压力舱

　　acoustic imaging instrument

　　⊙声相仪简介

　　声相仪又名声学照相机，是中科院声学所自主研制的用眼睛“看”声音的设备噪声源定位分析系统，它是一种轻型的模块化的便携设备，以精确成像技术以分离监测机器各部位发出的声音，用于实现对多干扰声源和封闭空间等恶劣环境中的机器设备噪声源分析，进而寻找噪声治理、噪声控制的途径，对设备进行噪声故障诊断。声相仪让人们通过图像直观方便观察声音来源，它用声相图的形状和颜色标示声音的位置和强度，针对重点位置声源，可以采用聚焦提取方法，通过信号增强方法抑制其他声音的影响，得到高信噪比的目标声音，可以在具有多个声源的环境中逐个分离检测信号，便捷准确地定位噪声源的位置和发现噪声产生的原因。

　　声相仪针对设备研制调试的故障诊断，用于机器设备噪声的分析和故障诊断，对声源定位，分离分析，分析噪声的频率、幅值、持续时间与设备运转规律的关系。

　　针对正在运行的机器设备的故障诊断，声相仪是针对工业设施的机器故障诊断的新一代高性能声学状态监测技术，即适用于开阔空间自由场，或者封闭空间混响环境中的多声源检测与识别问题。工业设备采用空气声学监测多个机器运转声音，对各机器声音定位分离检测后，可以从声音的变化来反映机器运行性能的变化。阵列可以实现定位分离监测的关键是要抑制环境中的混响和增强目标声信号，能够有效地在复杂的多声源环境中定位每个声源，并实现逐个分离监测。

　　声成像技术的应用对于噪声测量具有划时代的意义，对于促进工业设计和生产技术的提高具有深远的影响。

　　⊙InSYS2010型声相仪的组成

　　？ 声相仪是利用声成像原理检测物体所产生的声音以及环境声音，并以图像的形式显示声音的空间位置和强度的一种灵巧的、功能化、精密的测量分析系统；

　　？ 构成：传声器阵列，阵列信号采集分析单元，及阵列信号分析软件；

　　？ 传声器阵列是一定数量的性能稳定的测量传声器固定分布在一个具有较好刚性的平面螺旋形框架上（螺旋形框架刚性辐条为8条，每条刚性辐条上有8个阵元）；

　　？ 阵列上各阵元的信号线全部集中到一个适配器中，安装时只需将适配器插在信号处理与采集仪上即可；

　　？ 声相仪通过USB线连接到计算机的USB接口。

　　⊙声相仪原理

　　声相仪的主体硬件是一个传声器阵列和信号检测处理器，传声器阵列主要的是一种优化了分布的平面螺旋阵列，和一种布基球形阵列，阵列上各阵元检测到的声波信号包含了声源的空间信息。声相仪的主体软件通过成像计算得出声源的空间信息和强度信息，并以声相图的形式显示出直观的图像。它可以让除声学专业的技术人员外的一般技术人员掌握声场观测和测量分析技能，它的推广可以让大量科技人员掌握设备声音的测量分析方法。

　　⊙声相仪系统软件界面

　　●察看波形

　　●频谱分析

　　●声像图分析

　　●时频图分析

　　●定点提取声音分析

　　⊙声相仪的软件功能

　　？ 信号增强：抑制背景干扰，精确定位，多模型分别聚焦成像，有区别地定位、跟踪某一声源，无失真地播放特定位置声音。

　　？ 声成像：检测声压分布，锁定瞬间声音，捕捉冲击声音，检测移动声源和语音类声音。

　　？ 精确聚焦：多声源自动聚焦检测，使声音幅值最高，可翻回观察声场图像。

　　当鼠标选定（左击）声像中的某点时，可以滚轮来调节“聚焦”的前后位置，右击取消选定功能。

　　？ 轨迹跟踪检测：程序自动跟踪声源点轨迹。

　　？ 后处理：对于快速移动物体的声成像检测，先对目标声音和视频连续记录保存，然后对声音进行逐帧计算声像，可调节回放速度。

　　？ 滑动监测：调节图下的时间窗口长度，最短为1/10帧的时间，最长为100帧的时间。

　　⊙第二代耐高温声相仪技术指标

　　直径 1m

　　阵元数 64

　　声像分离下限频率 300Hz

　　无虚像上限频率 6000Hz

　　测量频率范围下限 2Hz

　　测量频率范围上限 18kHz

　　定位精度 1°

　　声相图像素 41.8万

　　帧速率 1-20帧/s

　　传声器动态范围 120dB/140dB

　　阵列测量动态范围 10dB～140dB

　　阵列增益（信噪比提高） 18dB

　　信号增强 36dB

　　视场角 ±28o

　　探测距离 0.5m～200m

　　总功耗 4w

　　电池连续工作时间 >10小时

　　直径 2m

　　阵元数 64

　　声像分离下限频率 200Hz

　　无虚像上限频率 3000Hz

　　测量频率范围下限 2Hz

　　测量频率范围上限 18kHz

　　定位精度 1°

　　声相图像素 41.8万

　　帧速率 1-20帧/s

　　传声器动态范围 120dB/140dB

　　阵列测量动态范围 10dB～140dB

　　阵列增益（信噪比提高） 18dB

　　信号增强 36dB

　　视场角 ±28o

　　探测距离 0.5m～200m

　　总功耗 4w

　　电池连续工作时间 >10小时

　　⊙直径75cm布基球声相仪技术指标

　　直径 75cm

　　阵元数 60

　　声像分离下限频率 450Hz

　　无虚像上限频率 6000Hz

　　测量频率范围下限 2Hz

　　测量频率范围上限 18kHz

　　定位精度 0.1°

　　声相图像素 41.8万

　　帧速率 10-50帧/s

　　传声器动态范围 120dB/140dB

　　阵列测量动态范围 10dB～140dB

　　阵列增益（信噪比提高） 25dB

　　信号增强 35dB

　　视场角 ±28o或全角

　　探测距离 0.5m～200m

　　总功耗 4w

　　电池连续工作时间 >10小时

　　⊙声相仪功能

　　？ 以图像形式显示声源位置和分布

　　将声像图与视频图重叠显示，动态分析目标声音分布，即形象直观，又可重复连续使用。

　　？ 以聚焦检测方法分离提取空间不同位置的声音

　　针对重点位置声源，可以采用聚焦提取方法，通过信号增强方法抑制其他声音的影响，得到高信噪比的目标声音，可以提高对声音的监听或识别能力。

　　？ 融合多种信号分析方法

　　针对提取的声音，采用小波分析，时频分析，频谱分析，波形分析，相关分析等多种手段，分析声音的各项指标，为充分挖掘声音所体现的信息提供多种先进分析手段。

　　？ 定点、定向拾取声音

　　针对空间某一小区域定位拾取声音，可以抑制旁边声音的干扰，或者消除背景噪声的干扰，增强主要声音的信噪比，达到提高主要声音的清晰度的功能。

　　？ 点源定位

　　利用传声器阵列实现对炸点一类冲击声源定位。依据一个或者多个阵列，测定声源的空间坐标，可以快速无丢失地精确测定声源位置和移动目标的轨迹。

　　？ 故障诊断

　　针对设备研制调试的故障诊断，针对正在运行的机器设备的故障诊断，即适用于开阔空间自由场，又适用于封闭空间混响环境中的多声源检测与识别问题。声学检测具有信息量大、非接触安装、可使用多项最新分析技术的特点。工业设施内采用空气声学监测多个机器运转声音，对各机器声音定位分离检测后，从声音的变化来反映机器运行性能的变化。

　　？ 监听监控

　　阵列声成像检测和目标信号增强技术，用于提高对远距离目标发现能力，以及通过对复杂环境中抑制干扰提取目标声音，可以很好地提高公安对反恐目标的搜索能力。便携式装备，进行声图像化测量分析，和多目标任意分离检测，适用于灵活机动的探测需求。

　　⊙声相仪应用领域

　　？ 声相仪的应用领域较传统的声学测量领域取得了超越性的拓展，在下列领域具有应用价值：

　　？ 火车、汽车、轮船、舰船、飞机的研制生产，汽、柴油机生产，皮带运输机制造和使用；

　　？ 空调、冰箱、电视、洗衣机等家电生产，计算机制造以及其他各种机械设备的研制生产；

　　？ 在设计、制造和使用时都可以使用声相仪对噪声进行测量分析和故障诊断；

　　？ 在一切噪声环境监测、设备噪治理、室内声学测量等，都可以使用声相仪测量声音的分布；

　　？ 在声学实验室里、开放的环境、以及在日常的恶劣条件下使用都可以发挥声相仪独特的成像测量的可视化优势。

　　？ 家电行业的噪声控制：通过声相仪检测空调、冰箱、洗衣机等给出的家电产品发声的部位，帮助设计者改进结构，消除噪声源或者减小噪声强度；

　　？ 电厂、车间等环境噪声监测：通过声相仪给出的电厂、或者其他企业的噪声分布，标示噪声产生的位置和强度，帮助找到消除噪声的方法；

　　？ 公路噪声分析：利用声相仪测量汽车行驶的噪声分布；

　　？ 火车、高铁的噪声监测：测量火车、高铁行驶噪声，分析噪声的分布，有利于设计声屏障和采取降噪措施；

　　？ 汽车噪声分析：测量汽车发动机、轮胎、车窗、驾驶室等部位噪声，有利于改进汽车结构设计，降低噪声；

　　？ 船舶噪声分析：利用声相仪测量船舶内各部位噪声分布，有利于设计安静型船舶；

　　？ 飞机噪声监测分析：测量飞机起飞和降落时的噪声，有利于形成环保规范和取得降低飞行噪声的有效方法；

　　？ 火炮定位与炸点定位：利用多台声相仪测量爆炸和撞击声等冲击类声波，可以精确测定爆炸点的位置；

　　？ 监测机器：通过建库得到机器各种状态的特征量数据库后，就可以对机器状态进行实时监测。

　　？ 定点提取目标声源，复杂环境中目标跟踪：用于提高对远距离目标发现能力，以及通过对复杂环境中抑制干扰提取目标声音，可以很好地提高公安对反恐目标的搜索能力，达到监听监控的目的；

　　？ 定点定向拾取特定人物的说话声音，可以消除周围声音的干扰，得到清晰的主讲者话音，主讲者不再需要配载话筒。可应用于舞台演唱、节目主持、采访、会议等应用，可使主持人、歌唱者不需要手持话筒，使被采访者、发言人远离话筒以避免不必要的危险（恐怖）；

　　？ 噪声评价：用于对电站、变压器、机车等噪声品质的评价，以定点和定量报告设备噪声量级，频率范围等；

　　？ 用于对厅堂声音分布的检测分析，以分布图形式报告厅堂声音是否均匀，是否存在声学暗区；

　　？ 用于对小范围环境的噪声测量评价，以分布图形式报告生活小区的噪声强度，特别是沿街，具体测定生活小区附近每个噪声源（加工厂、实验场等）强度。

　　⊙应用实例

　　一、汽车发动机噪声及行驶噪声的声像图

　　1、半消声室测量汽车发动机噪声的声像图

　　2、汽车发动机噪声测量

　　？ 重庆某汽车发动机生产厂商，汽车发动机噪声的声像图

　　左：1250-1550Hz的噪声声像图 右：3300-3600Hz的噪声声像图

　　？ 故障案例

　　？ 江苏某汽车生产厂商的汽车发动机噪声监测

　　问题：生产线上积压数百台问题发动机——异响；

　　实测：发动机异常啸叫声对比

　　2300转/分时，能听到清楚的啸叫声，2300Hz和3100Hz处线频较高，能测到清楚的两个声像斑。

　　左：正常声音频谱 右：啸叫声音频谱

　　左：3100Hz声像图 右：2300Hz声像图

　　原因分析：

　　在发动机内，在高速运转情况下，链条飞速移动引起两侧的尼龙滑轨振动；

　　左侧滑轨被一个支撑点固定，振动部件短，因而共振频率为3100Hz；

　　右侧滑轨有一个固定梢，上端有一段60mm长的悬臂，共振频率在2300Hz。

　　解决方案1：消除激发这两处振动的源动力；

　　解决方案2：改变结构设计，使两侧悬臂的共振频率向高频偏移，以增加衰减量。

　　3、公路上测量汽车行驶噪声的声像图

　　在公路上测量汽车行驶噪声，仍然能准确定位声源位置，抑制背景噪声能力强。

　　二、火车行驶噪声的声像图

　　左：车头冲击气动噪声－向左行 中：车轮噪声－向右行 右：车窗气动噪声－向右行

　　左：车厢体振动噪声－向右行 中：车尾气动噪声－向右行 右：火车前方桥梁噪声－向右行

　　通过对火车行驶噪声分布情况的测量可以找出火车行驶时主要噪声源的分布情况，进而可针对车轮，铁轨及厢体等重点部位进行联合改造，改进设计结构，达到降低整体噪声的目的。

　　三、工业车间内机床噪声的声像图

　　1、工业车间内辗压机噪声的声像图

　　左：冷却风扇噪声 中：辗压机滚轴噪声 右：辗压机滚轴噪声

　　通过检测发现，车间内的机器设备除了滚轴正常运转时产生的噪声外，左图中，滚轴上方的冷却风扇噪声比滚轴的声音还要大，将这台设备停机后发现，整个车间内的声音瞬间下降了3dB。检查后发现该风扇已存在故障。

　　2、压缩机轴噪声和储气罐噪声的声像图

　　从不同角度测量，声像图都定位在同一位置，可以确定压缩机轴主要噪声源的准确位置。进而可进行有针对的噪声治理。

　　3、储气罐异常噪声的声像图

　　测量发现7MPa高压储气罐出现较强的振动，反映了该储气罐存在安全隐患。

　　从以上测量结果可以看出，声相仪抑制背景噪声能力强，在工业车间有较强噪声干扰的环境下，仍然可以准确定位出目标声源的位置。

　　四、家用电器噪声的声像图

　　1、吸尘器噪声的声像图

　　进出气口的噪声超过了电动机的运转噪声，而进气管的声音比出气口声音更大。

　　解决方案：要降低吸尘器的噪声，主要侧重于改进空气流道设计。

　　2、平板电视机板振动的声像图

　　电视机在喇叭位置发出声音的同时，液晶屏的中心位置也产生了较强的板振动。

　　解决方案：要降低此型号电视机的板振动，主要是减少引起电视机振动的因素，通过声相仪可以随时检测抗振方案的实施效果。

　　3、洗衣机振动噪声的声像图

　　左：洗衣机的声像图－频率1000Hz 右：洗衣机的声像图－频率3500Hz

　　某小区住户家中洗衣机工作时噪声极大，户主原以为是洗衣服出现了故障，通过声相仪检测后发现，主因是放置洗衣机的地面不平坦，导致洗衣机工作时与地面碰撞产生强烈振动所引起的碰撞噪声。

　　解决方案：减小洗衣机与地面的碰撞，使洗衣机在平坦地面工作。

　　4、其他家用电器噪声的声像图

　　左：电风扇噪声的声像图 中：空调的声像图 右：抽烟机噪声的声像图

　　五、直升机相关噪声的声像图

　　左：BVI噪声声像测试现场布置；中：未开启涡发生器时桨叶BVI噪声主要位于桨尖；右：涡发生器开启时BVI噪声主要位于涡发生器处

　　测量结果表明：声相仪能够准确定位噪声源位置。声相仪在直升机噪声测量方面的应用将有助于改进直升机设计结构，减轻直升机的环境噪声污染、提高直升机的寿命及扩大直升机的使用范围。

　　？ 其它直升机声像测试

　　模型旋翼声源定位布置现场 室内旋翼台测量声像图 函道尾桨声源定位

　　六、吹口哨、吹笛子及说话声音测量

　　？ 吹口哨、吹笛子成像结果

　　？ 说话声及拍手的成像结果

　　七、程控交换机风扇噪声测量

　　？ 在深圳某大型企业测量其产品----程控交换机风扇噪声。

　　产生噪声原因：该交换机右下的风扇背板因冲压时有破裂口，当风扇运转时，风吹过破口引起了啸叫。德国的同类产品没有测量出来。

　　八、飞机发动机噪声的声像图

　　？ 第一排：1500Hz的噪声声像图

　　？ 第二排左：1700Hz的噪声声像图

　　？ 第二排右：2400Hz的噪声声像图

　　1500Hz和2400Hz时的噪声主要来自管振动，

　　1700Hz时的噪声主要来自发动机壳体的振动。

　　解决方案：消除引起这几处振动的因素。

　　九、大型柴油发动机噪声的声像图

　　左：1600Hz噪声源分布 右：800Hz噪声源分布

　　噪声基本沿管道分布，与管道走向基本一致。

　　解决方案：重点针对管道部分就行结构改进或对管道采取隔声降噪措施。

　　十、计算机噪声的声像图

　　？ 计算机噪声的声像图――各频段的噪声主要来自于CPU风扇转动引起的噪声。

　　十一、变电站、核电站噪声测量

　　1、变压器主体噪声测量――各个频段的噪声源主要位于变压器体。

　　左：1450Hz-1750Hz的声像结果 中：2200Hz-2385Hz的声像结果 右：3369Hz-3655Hz的声像结果

　　2、变电站冷却风扇噪声测量――在同一频段，风扇的噪声强度相当，噪声相近，表明风扇无异常。

　　左：1100Hz-1250Hz的声像结果 中：1134Hz-1434Hz的声像结果 右：1728Hz-1871Hz的声像结果

　　3、变电站主要噪声分布情况――风扇正对隔离墙，墙体会对风扇噪声产生较强反射。

　　左：1100Hz-1250Hz的声像结果 中：2280Hz-2500Hz的声像结果 右：电抗器的声像

　　？ 解决方案：建议采用封闭式隔离墙，或者改造墙体为吸声墙面。

　　4、核电站噪声测量

　　左：发电机转动噪声－130Hz 中：发电机组管道噪声－2600Hz 右：换角度测量结果－2600Hz

　　十二、办公室噪声分布测量

　　办公室用声相仪检测到音箱和计算机风扇噪声的声像图

　　声像仪应用于办公室等房间噪声分布的测量上，不仅可以检测房间内各种设备对房间总噪声的贡献程度，定位噪声来源，还可以检测房间各部位结构对吸收、反射声音的效果，有助于室内结构设计的优化。

　　十三、风力发电机噪声识别

　　在一个封闭空间里，用声相仪测量风力发电机组的噪声，主要噪声线谱在187Hz-206Hz范围。

　　⊙与国外同类产品相比的优点

　　1.阵型最优的螺旋阵列型声相仪，具有很好的虚像抑制能力，这是国际最优的阵型，而国外卖给中国的是环形阵、三环形阵、三擘星形阵、矩形阵；

　　2.使用最高精度的测量传声器及微型前置，特别适合测量机器设备的噪声，而国外传感器，主要是测人说话声音；

　　3.阵型尺寸大，直径有1m和2m甚至4m，直径大的适合测量机器的低频噪声，而国外卖给中国的是0.75m；

　　4.阵元数量64，噪声抑制能力强，国外的是36或48阵元；

　　5.声像图的分辨率是41.5万相素，德国的只有19.2万相素；

　　6.同国外产品相比，信噪比高14dB，声图相更清晰；

　　7.测量频率范围宽：2Hz-20kHz，国外产品的相应范围是100Hz-10kHz

　　8.声像测量分离范围：200Hz-6000Hz，国外产品的声相可分离频率范围600Hz-6000Hz；

　　9.总功耗只有4w，配套电池可以连续工作十小时；

　　10.轻便灵活，仪器装在一个小行李箱内（总重量15kg），国外的带包装后的总重量50kg以上；

　　11.十分钟内可以安装完毕，国外的，安装至少需要3小时以上；

　　12.操作简单易学，一般的技术人员就能操作，半小时学会，国外的至少需要培训1个月，而且必须是懂声学的技术人员，甚至更长时间；

　　13.可以根据用户的需求进行针对性的开发，增加特定的软件功能；

　　14.国外产品的软件无法作到本地化和针对性开发，全部为通用软件，无法实现最优应用；

　　15.性价比高，在使用上方便可靠。

　　⊙相关专利

　　★申请专利11项，已授权6项 ★申请软件登记1项

　　⊙发明人

　　杨亦春，研究员，博士，男，45岁。中国科学院声学研究所，噪声振动重点实 验室。

　　传声器阵列技术研究经历：

　　1996.9-2000.7，研究传声器阵列对声源的跟踪检测；

　　2000.8-2006.7，声成像技术研究；

　　2007. 8-2009.12，基于传声器阵列的多声源分离检测和特征分析；

　　2010.1-2010.4，传声器阵列系统设计及声相仪研制；

　　2010.5-目前，声相仪技术优化及成果推广。

　　阵列研究方面指导毕业博士生：3人；毕业硕士生：5人。

　　在声相仪研究中作为总设计师，并负责阵列成像检测装置的设计，以及抑制混响的理论研究，微型前置放大器设计，系统结构设计，系统软件设计。

　　⊙联系方式

　　中国科学院声学研究所噪声振动重点实验室

　　联系人：杨亦春，阮方

　　电话：************

　　邮件：yychun@mail.ioa.ac.cn

　　声相仪博客地址：

　　http://blog.sina.com.cn/ioayychun

　　地址：北京海淀区北四环西路21号，邮编：100190

　　acoustic imaging instrument

　　⊙声相仪简介

　　声相仪又名声学照相机，是中科院声学所自主研制的用眼睛“看”声音的设备噪声源定位分析系统，它是一种轻型的模块化的便携设备，以精确成像技术以分离监测机器各部位发出的声音，用于实现对多干扰声源和封闭空间等恶劣环境中的机器设备噪声源分析，进而寻找噪声治理、噪声控制的途径，对设备进行噪声故障诊断。声相仪让人们通过图像直观方便观察声音来源，它用声相图的形状和颜色标示声音的位置和强度，针对重点位置声源，可以采用聚焦提取方法，通过信号增强方法抑制其他声音的影响，得到高信噪比的目标声音，可以在具有多个声源的环境中逐个分离检测信号，便捷准确地定位噪声源的位置和发现噪声产生的原因。

　　声相仪针对设备研制调试的故障诊断，用于机器设备噪声的分析和故障诊断，对声源定位，分离分析，分析噪声的频率、幅值、持续时间与设备运转规律的关系。

　　针对正在运行的机器设备的故障诊断，声相仪是针对工业设施的机器故障诊断的新一代高性能声学状态监测技术，即适用于开阔空间自由场，或者封闭空间混响环境中的多声源检测与识别问题。工业设备采用空气声学监测多个机器运转声音，对各机器声音定位分离检测后，可以从声音的变化来反映机器运行性能的变化。阵列可以实现定位分离监测的关键是要抑制环境中的混响和增强目标声信号，能够有效地在复杂的多声源环境中定位每个声源，并实现逐个分离监测。

　　声成像技术的应用对于噪声测量具有划时代的意义，对于促进工业设计和生产技术的提高具有深远的影响。

　　⊙InSYS2010型声相仪的组成

　　？ 声相仪是利用声成像原理检测物体所产生的声音以及环境声音，并以图像的形式显示声音的空间位置和强度的一种灵巧的、功能化、精密的测量分析系统；

　　？ 构成：传声器阵列，阵列信号采集分析单元，及阵列信号分析软件；

　　？ 传声器阵列是一定数量的性能稳定的测量传声器固定分布在一个具有较好刚性的平面螺旋形框架上（螺旋形框架刚性辐条为8条，每条刚性辐条上有8个阵元）；

　　？ 阵列上各阵元的信号线全部集中到一个适配器中，安装时只需将适配器插在信号处理与采集仪上即可；

　　？ 声相仪通过USB线连接到计算机的USB接口。

　　⊙声相仪原理

　　声相仪的主体硬件是一个传声器阵列和信号检测处理器，传声器阵列主要的是一种优化了分布的平面螺旋阵列，和一种布基球形阵列，阵列上各阵元检测到的声波信号包含了声源的空间信息。声相仪的主体软件通过成像计算得出声源的空间信息和强度信息，并以声相图的形式显示出直观的图像。它可以让除声学专业的技术人员外的一般技术人员掌握声场观测和测量分析技能，它的推广可以让大量科技人员掌握设备声音的测量分析方法。

　　⊙声相仪系统软件界面

　　●察看波形

　　●频谱分析

　　●声像图分析

　　●时频图分析

　　●定点提取声音分析

　　⊙声相仪的软件功能

　　？ 信号增强：抑制背景干扰，精确定位，多模型分别聚焦成像，有区别地定位、跟踪某一声源，无失真地播放特定位置声音。

　　？ 声成像：检测声压分布，锁定瞬间声音，捕捉冲击声音，检测移动声源和语音类声音。

　　？ 精确聚焦：多声源自动聚焦检测，使声音幅值最高，可翻回观察声场图像。

　　当鼠标选定（左击）声像中的某点时，可以滚轮来调节“聚焦”的前后位置，右击取消选定功能。

　　？ 轨迹跟踪检测：程序自动跟踪声源点轨迹。

　　？ 后处理：对于快速移动物体的声成像检测，先对目标声音和视频连续记录保存，然后对声音进行逐帧计算声像，可调节回放速度。

　　？ 滑动监测：调节图下的时间窗口长度，最短为1/10帧的时间，最长为100帧的时间。

　　⊙第二代耐高温声相仪技术指标

　　直径 1m

　　阵元数 64

　　声像分离下限频率 300Hz

　　无虚像上限频率 6000Hz

　　测量频率范围下限 2Hz

　　测量频率范围上限 18kHz

　　定位精度 1°

　　声相图像素 41.8万

　　帧速率 1-20帧/s

　　传声器动态范围 120dB/140dB

　　阵列测量动态范围 10dB～140dB

　　阵列增益（信噪比提高） 18dB

　　信号增强 36dB

　　视场角 ±28o

　　探测距离 0.5m～200m

　　总功耗 4w

　　电池连续工作时间 >10小时

　　直径 2m

　　阵元数 64

　　声像分离下限频率 200Hz

　　无虚像上限频率 3000Hz

　　测量频率范围下限 2Hz

　　测量频率范围上限 18kHz

　　定位精度 1°

　　声相图像素 41.8万

　　帧速率 1-20帧/s

　　传声器动态范围 120dB/140dB

　　阵列测量动态范围 10dB～140dB

　　阵列增益（信噪比提高） 18dB

　　信号增强 36dB

　　视场角 ±28o

　　探测距离 0.5m～200m

　　总功耗 4w

　　电池连续工作时间 >10小时

　　⊙直径75cm布基球声相仪技术指标

　　直径 75cm

　　阵元数 60

　　声像分离下限频率 450Hz

　　无虚像上限频率 6000Hz

　　测量频率范围下限 2Hz

　　测量频率范围上限 18kHz

　　定位精度 0.1°

　　声相图像素 41.8万

　　帧速率 10-50帧/s

　　传声器动态范围 120dB/140dB

　　阵列测量动态范围 10dB～140dB

　　阵列增益（信噪比提高） 25dB

　　信号增强 35dB

　　视场角 ±28o或全角

　　探测距离 0.5m～200m

　　总功耗 4w

　　电池连续工作时间 >10小时

　　⊙声相仪功能

　　？ 以图像形式显示声源位置和分布

　　将声像图与视频图重叠显示，动态分析目标声音分布，即形象直观，又可重复连续使用。

　　？ 以聚焦检测方法分离提取空间不同位置的声音

　　针对重点位置声源，可以采用聚焦提取方法，通过信号增强方法抑制其他声音的影响，得到高信噪比的目标声音，可以提高对声音的监听或识别能力。

　　？ 融合多种信号分析方法

　　针对提取的声音，采用小波分析，时频分析，频谱分析，波形分析，相关分析等多种手段，分析声音的各项指标，为充分挖掘声音所体现的信息提供多种先进分析手段。

　　？ 定点、定向拾取声音

　　针对空间某一小区域定位拾取声音，可以抑制旁边声音的干扰，或者消除背景噪声的干扰，增强主要声音的信噪比，达到提高主要声音的清晰度的功能。

　　？ 点源定位

　　利用传声器阵列实现对炸点一类冲击声源定位。依据一个或者多个阵列，测定声源的空间坐标，可以快速无丢失地精确测定声源位置和移动目标的轨迹。

　　？ 故障诊断

　　针对设备研制调试的故障诊断，针对正在运行的机器设备的故障诊断，即适用于开阔空间自由场，又适用于封闭空间混响环境中的多声源检测与识别问题。声学检测具有信息量大、非接触安装、可使用多项最新分析技术的特点。工业设施内采用空气声学监测多个机器运转声音，对各机器声音定位分离检测后，从声音的变化来反映机器运行性能的变化。

　　？ 监听监控

　　阵列声成像检测和目标信号增强技术，用于提高对远距离目标发现能力，以及通过对复杂环境中抑制干扰提取目标声音，可以很好地提高公安对反恐目标的搜索能力。便携式装备，进行声图像化测量分析，和多目标任意分离检测，适用于灵活机动的探测需求。

　　⊙声相仪应用领域

　　？ 声相仪的应用领域较传统的声学测量领域取得了超越性的拓展，在下列领域具有应用价值：

　　？ 火车、汽车、轮船、舰船、飞机的研制生产，汽、柴油机生产，皮带运输机制造和使用；

　　？ 空调、冰箱、电视、洗衣机等家电生产，计算机制造以及其他各种机械设备的研制生产；

　　？ 在设计、制造和使用时都可以使用声相仪对噪声进行测量分析和故障诊断；

　　？ 在一切噪声环境监测、设备噪治理、室内声学测量等，都可以使用声相仪测量声音的分布；

　　？ 在声学实验室里、开放的环境、以及在日常的恶劣条件下使用都可以发挥声相仪独特的成像测量的可视化优势。

　　？ 家电行业的噪声控制：通过声相仪检测空调、冰箱、洗衣机等给出的家电产品发声的部位，帮助设计者改进结构，消除噪声源或者减小噪声强度；

　　？ 电厂、车间等环境噪声监测：通过声相仪给出的电厂、或者其他企业的噪声分布，标示噪声产生的位置和强度，帮助找到消除噪声的方法；

　　？ 公路噪声分析：利用声相仪测量汽车行驶的噪声分布；

　　？ 火车、高铁的噪声监测：测量火车、高铁行驶噪声，分析噪声的分布，有利于设计声屏障和采取降噪措施；

　　？ 汽车噪声分析：测量汽车发动机、轮胎、车窗、驾驶室等部位噪声，有利于改进汽车结构设计，降低噪声；

　　？ 船舶噪声分析：利用声相仪测量船舶内各部位噪声分布，有利于设计安静型船舶；

　　？ 飞机噪声监测分析：测量飞机起飞和降落时的噪声，有利于形成环保规范和取得降低飞行噪声的有效方法；

　　？ 火炮定位与炸点定位：利用多台声相仪测量爆炸和撞击声等冲击类声波，可以精确测定爆炸点的位置；

　　？ 监测机器：通过建库得到机器各种状态的特征量数据库后，就可以对机器状态进行实时监测。

　　？ 定点提取目标声源，复杂环境中目标跟踪：用于提高对远距离目标发现能力，以及通过对复杂环境中抑制干扰提取目标声音，可以很好地提高公安对反恐目标的搜索能力，达到监听监控的目的；

　　？ 定点定向拾取特定人物的说话声音，可以消除周围声音的干扰，得到清晰的主讲者话音，主讲者不再需要配载话筒。可应用于舞台演唱、节目主持、采访、会议等应用，可使主持人、歌唱者不需要手持话筒，使被采访者、发言人远离话筒以避免不必要的危险（恐怖）；

　　？ 噪声评价：用于对电站、变压器、机车等噪声品质的评价，以定点和定量报告设备噪声量级，频率范围等；

　　？ 用于对厅堂声音分布的检测分析，以分布图形式报告厅堂声音是否均匀，是否存在声学暗区；

　　？ 用于对小范围环境的噪声测量评价，以分布图形式报告生活小区的噪声强度，特别是沿街，具体测定生活小区附近每个噪声源（加工厂、实验场等）强度。

　　⊙应用实例

　　一、汽车发动机噪声及行驶噪声的声像图

　　1、半消声室测量汽车发动机噪声的声像图

　　2、汽车发动机噪声测量

　　？ 重庆某汽车发动机生产厂商，汽车发动机噪声的声像图

　　左：1250-1550Hz的噪声声像图 右：3300-3600Hz的噪声声像图

　　？ 故障案例

　　？ 江苏某汽车生产厂商的汽车发动机噪声监测

　　问题：生产线上积压数百台问题发动机——异响；

　　实测：发动机异常啸叫声对比

　　2300转/分时，能听到清楚的啸叫声，2300Hz和3100Hz处线频较高，能测到清楚的两个声像斑。

　　左：正常声音频谱 右：啸叫声音频谱

　　左：3100Hz声像图 右：2300Hz声像图

　　原因分析：

　　在发动机内，在高速运转情况下，链条飞速移动引起两侧的尼龙滑轨振动；

　　左侧滑轨被一个支撑点固定，振动部件短，因而共振频率为3100Hz；

　　右侧滑轨有一个固定梢，上端有一段60mm长的悬臂，共振频率在2300Hz。

　　解决方案1：消除激发这两处振动的源动力；

　　解决方案2：改变结构设计，使两侧悬臂的共振频率向高频偏移，以增加衰减量。

　　3、公路上测量汽车行驶噪声的声像图

　　在公路上测量汽车行驶噪声，仍然能准确定位声源位置，抑制背景噪声能力强。

　　二、火车行驶噪声的声像图

　　左：车头冲击气动噪声－向左行 中：车轮噪声－向右行 右：车窗气动噪声－向右行

　　左：车厢体振动噪声－向右行 中：车尾气动噪声－向右行 右：火车前方桥梁噪声－向右行

　　通过对火车行驶噪声分布情况的测量可以找出火车行驶时主要噪声源的分布情况，进而可针对车轮，铁轨及厢体等重点部位进行联合改造，改进设计结构，达到降低整体噪声的目的。

　　三、工业车间内机床噪声的声像图

　　1、工业车间内辗压机噪声的声像图

　　左：冷却风扇噪声 中：辗压机滚轴噪声 右：辗压机滚轴噪声

　　通过检测发现，车间内的机器设备除了滚轴正常运转时产生的噪声外，左图中，滚轴上方的冷却风扇噪声比滚轴的声音还要大，将这台设备停机后发现，整个车间内的声音瞬间下降了3dB。检查后发现该风扇已存在故障。

　　2、压缩机轴噪声和储气罐噪声的声像图

　　从不同角度测量，声像图都定位在同一位置，可以确定压缩机轴主要噪声源的准确位置。进而可进行有针对的噪声治理。

　　3、储气罐异常噪声的声像图

　　测量发现7MPa高压储气罐出现较强的振动，反映了该储气罐存在安全隐患。

　　从以上测量结果可以看出，声相仪抑制背景噪声能力强，在工业车间有较强噪声干扰的环境下，仍然可以准确定位出目标声源的位置。

　　四、家用电器噪声的声像图

　　1、吸尘器噪声的声像图

　　进出气口的噪声超过了电动机的运转噪声，而进气管的声音比出气口声音更大。

　　解决方案：要降低吸尘器的噪声，主要侧重于改进空气流道设计。

　　2、平板电视机板振动的声像图

　　电视机在喇叭位置发出声音的同时，液晶屏的中心位置也产生了较强的板振动。

　　解决方案：要降低此型号电视机的板振动，主要是减少引起电视机振动的因素，通过声相仪可以随时检测抗振方案的实施效果。

　　3、洗衣机振动噪声的声像图

　　左：洗衣机的声像图－频率1000Hz 右：洗衣机的声像图－频率3500Hz

　　某小区住户家中洗衣机工作时噪声极大，户主原以为是洗衣服出现了故障，通过声相仪检测后发现，主因是放置洗衣机的地面不平坦，导致洗衣机工作时与地面碰撞产生强烈振动所引起的碰撞噪声。

　　解决方案：减小洗衣机与地面的碰撞，使洗衣机在平坦地面工作。

　　4、其他家用电器噪声的声像图

　　左：电风扇噪声的声像图 中：空调的声像图 右：抽烟机噪声的声像图

　　五、直升机相关噪声的声像图

　　左：BVI噪声声像测试现场布置；中：未开启涡发生器时桨叶BVI噪声主要位于桨尖；右：涡发生器开启时BVI噪声主要位于涡发生器处

　　测量结果表明：声相仪能够准确定位噪声源位置。声相仪在直升机噪声测量方面的应用将有助于改进直升机设计结构，减轻直升机的环境噪声污染、提高直升机的寿命及扩大直升机的使用范围。

　　？ 其它直升机声像测试

　　模型旋翼声源定位布置现场 室内旋翼台测量声像图 函道尾桨声源定位

　　六、吹口哨、吹笛子及说话声音测量

　　？ 吹口哨、吹笛子成像结果

　　？ 说话声及拍手的成像结果

　　七、程控交换机风扇噪声测量

　　？ 在深圳某大型企业测量其产品----程控交换机风扇噪声。

　　产生噪声原因：该交换机右下的风扇背板因冲压时有破裂口，当风扇运转时，风吹过破口引起了啸叫。德国的同类产品没有测量出来。

　　八、飞机发动机噪声的声像图

　　？ 第一排：1500Hz的噪声声像图

　　？ 第二排左：1700Hz的噪声声像图

　　？ 第二排右：2400Hz的噪声声像图

　　1500Hz和2400Hz时的噪声主要来自管振动，

　　1700Hz时的噪声主要来自发动机壳体的振动。

　　解决方案：消除引起这几处振动的因素。

　　九、大型柴油发动机噪声的声像图

　　左：1600Hz噪声源分布 右：800Hz噪声源分布

　　噪声基本沿管道分布，与管道走向基本一致。

　　解决方案：重点针对管道部分就行结构改进或对管道采取隔声降噪措施。

　　十、计算机噪声的声像图

　　？ 计算机噪声的声像图――各频段的噪声主要来自于CPU风扇转动引起的噪声。

　　十一、变电站、核电站噪声测量

　　1、变压器主体噪声测量――各个频段的噪声源主要位于变压器体。

　　左：1450Hz-1750Hz的声像结果 中：2200Hz-2385Hz的声像结果 右：3369Hz-3655Hz的声像结果

　　2、变电站冷却风扇噪声测量――在同一频段，风扇的噪声强度相当，噪声相近，表明风扇无异常。

　　左：1100Hz-1250Hz的声像结果 中：1134Hz-1434Hz的声像结果 右：1728Hz-1871Hz的声像结果

　　3、变电站主要噪声分布情况――风扇正对隔离墙，墙体会对风扇噪声产生较强反射。

　　左：1100Hz-1250Hz的声像结果 中：2280Hz-2500Hz的声像结果 右：电抗器的声像

　　？ 解决方案：建议采用封闭式隔离墙，或者改造墙体为吸声墙面。

　　4、核电站噪声测量

　　左：发电机转动噪声－130Hz 中：发电机组管道噪声－2600Hz 右：换角度测量结果－2600Hz

　　十二、办公室噪声分布测量

　　办公室用声相仪检测到音箱和计算机风扇噪声的声像图

　　声像仪应用于办公室等房间噪声分布的测量上，不仅可以检测房间内各种设备对房间总噪声的贡献程度，定位噪声来源，还可以检测房间各部位结构对吸收、反射声音的效果，有助于室内结构设计的优化。

　　十三、风力发电机噪声识别

　　在一个封闭空间里，用声相仪测量风力发电机组的噪声，主要噪声线谱在187Hz-206Hz范围。

　　⊙与国外同类产品相比的优点

　　1.阵型最优的螺旋阵列型声相仪，具有很好的虚像抑制能力，这是国际最优的阵型，而国外卖给中国的是环形阵、三环形阵、三擘星形阵、矩形阵；

　　2.使用最高精度的测量传声器及微型前置，特别适合测量机器设备的噪声，而国外传感器，主要是测人说话声音；

　　3.阵型尺寸大，直径有1m和2m甚至4m，直径大的适合测量机器的低频噪声，而国外卖给中国的是0.75m；

　　4.阵元数量64，噪声抑制能力强，国外的是36或48阵元；

　　5.声像图的分辨率是41.5万相素，德国的只有19.2万相素；

　　6.同国外产品相比，信噪比高14dB，声图相更清晰；

　　7.测量频率范围宽：2Hz-20kHz，国外产品的相应范围是100Hz-10kHz

　　8.声像测量分离范围：200Hz-6000Hz，国外产品的声相可分离频率范围600Hz-6000Hz；

　　9.总功耗只有4w，配套电池可以连续工作十小时；

　　10.轻便灵活，仪器装在一个小行李箱内（总重量15kg），国外的带包装后的总重量50kg以上；

　　11.十分钟内可以安装完毕，国外的，安装至少需要3小时以上；

　　12.操作简单易学，一般的技术人员就能操作，半小时学会，国外的至少需要培训1个月，而且必须是懂声学的技术人员，甚至更长时间；

　　13.可以根据用户的需求进行针对性的开发，增加特定的软件功能；

　　14.国外产品的软件无法作到本地化和针对性开发，全部为通用软件，无法实现最优应用；

　　15.性价比高，在使用上方便可靠。

　　⊙相关专利

　　★申请专利11项，已授权6项 ★申请软件登记1项

　　⊙发明人

　　杨亦春，研究员，博士，男，45岁。中国科学院声学研究所，噪声振动重点实 验室。

　　传声器阵列技术研究经历：

　　1996.9-2000.7，研究传声器阵列对声源的跟踪检测；

　　2000.8-2006.7，声成像技术研究；

　　2007. 8-2009.12，基于传声器阵列的多声源分离检测和特征分析；

　　2010.1-2010.4，传声器阵列系统设计及声相仪研制；

　　2010.5-目前，声相仪技术优化及成果推广。

　　阵列研究方面指导毕业博士生：3人；毕业硕士生：5人。

　　在声相仪研究中作为总设计师，并负责阵列成像检测装置的设计，以及抑制混响的理论研究，微型前置放大器设计，系统结构设计，系统软件设计。

　　⊙联系方式

　　中国科学院声学研究所噪声振动重点实验室

　　联系人：杨亦春，阮方

　　电话：************

　　邮件：yychun@mail.ioa.ac.cn

　　声相仪博客地址：

　　http://blog.sina.com.cn/ioayychun

　　地址：北京海淀区北四环西路21号，邮编：100190

　　招生信息

　　招生专业

　　070206-声学

　　080202-机械电子工程

　　081002-信号与信息处理

　　招生方向

　　声成像测量

　　次声学研究

　　阵列信号处理

　　教育背景

　　2000-08--2002-08 中国科学院声学研究所 副教授/博士后

　　1996-09--2000-06 南京理工大学 副教授/博士

　　1987-09--1989-12 华东工学院 硕士

　　1983-09--1987-07 华东工学院 本科

　　学历

　　-- 研究生

　　学位

　　-- 博士

　　工作经历

　　工作简历

　　2006-08--2012-06 中国科学院声学研究所 研究员/博士

　　2004-11--2006-07 中国科学院声学研究所 副研究员

　　2004-04--2004-10 Warwick University of England 访问学者

　　2002-08--2004-03 中国科学院声学研究所 副研究员/传声器阵列成像技术研究，声源的定位理论研究

　　1990-01--2000-07 南京理工大学 从事机械电子工程专业的本科和研究生的专业课程教学及科研工作。

　　社会兼职

　　教授课程

　　专利与奖励

　　奖励信息

　　（1） ＸＸＸ井声学和力学性能分析与评估，二等奖，国家级，2008

　　（2） “十五”预研先进个人奖，院级级，2006

　　（3） 无线电ＸＸ储存可靠性研究，二等奖，部委级，2002

　　专利成果

　　（1） 一种平面螺旋形传声器阵列，实用新型，2011，第1作者，专利号：ZL2010 2 0188806.5

　　（2） 一种新型球形传声器阵列，实用新型，2009，第1作者，专利号：ZL 2009 2 0105626.3

　　（3） 一种适用于驻极体电容传声器的微型前置放大器，实用新型，2009，第1作者，专利号：ZL2008 2 0122571.2

　　（4） 一种用于高压管道内流体泄漏监测的次声与低频声传感器，实用新型，2011，第1作者，专利号：ZL2010 2 0268590.3，已批量生产销售

　　（5） 双极性调制大功率气流扬声器，实用新型，2008，第1作者，专利号：ZL2007 2 0173544.3

　　（6） 一种具有降低反射声影响的阵元结构，实用新型，2011，第1作者，专利号：ZL2010 2 0598848.6

　　（7） 适合于水面声探测用的可伸缩的声导管型阵列，发明，2011，第1作者，专利号：ZL 200610556536.0，已开发应用

　　（8） 一种超大功率电磁推挽驱动声源，发明，2011，第1作者，专利号：ZL 200710118433.7

　　（9） 具有防水防风性能的可伸缩的声导管型阵列，发明，2011，第1作者，专利号：ZL 200610556535.6，已应用

　　（10） 数制编码气流扬声器，发明，2010，第1作者，专利号：ZL 2007 1 0063791.2

　　（11） 一种声相仪校准器，实用新型，2012，第1作者，专利号：ZL 2010 2 0598847.1，已应用于声相仪系统，小批量生产

　　（12） 一种高压气、液管内次声传感器，实用新型，2011，第1作者，专利号：ZL 2010 2 0268590.3

　　出版信息

　　发表论文

　　（1） 北京地震前异常次声波信号的分析，analysis of anomalous infrasounic waves before the Beijing earthquake，地球物理学报(SCI)，2012，第5作者

　　（2） a new method of machinery diagnosis monitoring based on the acoustic imaging measurement，the acoustics 2012 Hongkong，2012，第1作者

　　（3） Beampattern Design of Spherical Arrays for Audio Signal with Particle Swarm Optimization，Advances in information Sciences and Service Sciences. Korea, 2012，2012，第3作者

　　（4） 基于旁瓣级最小的平面螺旋阵列设计的粒子群优化方法，应用声学，2011，第3作者

　　（5） observation and sstudy on precursory infrasonic waves of earthquake，the seventeenth international congress on sound and vibration(ICSV17)-Cairo，2011，第2作者

　　（6） 次级声源的SRP-W波束形成二次定位算法，The 2nd International Conference on Mechanic Automation and Control Engineering (MACE 2011)，2011，第2作者

　　（7） Spiral Array Design with Particle Swarm Optimization，2011 IEEE International Conference on Signal Processing,Communications and Computing，2011，第3作者

　　（8） Disambiguation in multidimensional tracking of multiple acoustic sources using a gaussian likelihood criterion.，IEEE　International conference on Acoustics, speech and signal processing, 2010.，2010，第2作者

　　（9） observation and study of precursory infrasound before large earthquake，infrasound technology workshop 2010, Tunis，2010，第1作者

　　（10） 基于平面传声器阵列的声源定位系统的研究，声学技术，2010，第4作者

　　（11） 基于双传声器对的多声源二维定位跟踪算法，声学学报， vol.2,No.35,pp. 230-234，2010，第2作者

　　（12） 非均匀桨直升机旋翼厚度噪声分析，analysis on thickness noise generated from helicopter rotor with uneven blades spacing，声学学报，2010，第2作者

　　（13） 大气中一种低频次声波观测研究，声学学报， vol.2,No.35,pp. 200-207，2010，第2作者

　　（14） 探测距离对声源定位精度的影响，声学技术，2010，第4作者

　　（15） 气流扬声器全调制发声方法研究，声学学报， vol.2,No.35,pp.192-199，2010，第1作者

　　（16） 地面反射声对小基阵定位影响的研究，山东科技大学学报，2009，第2作者

　　（17） 次声传感器一致性技术研究，声学技术，2009，第3作者

　　（18） 一种新型球形阵列的研究，全国青年学术会议，2009，第4作者

　　（19） 基于DirectSound的实时音频采集与声阵列定位系统研究，微计算机应用，2009，第3作者

　　（20） 一种新型球形阵列的研究，全国青年学术会议，2009，第4作者

　　（21） 直升机悬停时厚度噪声的近似分析，声学技术，2009，第2作者

　　（22） 基于DirectSound的实时音频采集与声阵列定位系统研究，微计算机应用，第2期,第30卷，P.27-30，2009，第3作者

　　（23） 直升机悬停时厚度噪声的近似分析，声学技术，2009，第2作者

　　（24） 次声传感器一致性技术研究，声学技术，2009，第2作者

　　（25） 利用平面螺旋阵测量汽车发动机噪声，2009年全国声学会议环境分会，2009，第5作者

　　（26） 基于多阵列数据融合的宽带多声源定位研究，应用声学，2008，第2作者

　　（27） 基于多阵列数据融合的宽带多声源定位研究，应用声学，2008，第2作者

　　（28） 消除次声传感器一致性误差的方法研究，全国声学学术会议，2008，第2作者

　　（29） 多阵列数据融合的声定位研究，应用声学，2007，第2作者

　　（30） The Exploitation of acoustic sensing in a reverberation surrounding for noise monitoring，the Japan-China Joint Conference of Academics，2007，第1作者

　　（31） 多阵列数据融合的声定位研究，应用声学，2007，第2作者

　　（32） Robust algorithm of direction of arrival estimation for coherent wideband sources in unknown correlated noise fields，Chinese Journal of Acoustics，2007，第3作者

　　（33） 未知相关环境下相干宽带源波达方向宽容估计算法，声学学报，2007，第2作者

　　（34） Robust DOA estimation for coherent wideband sources in spatially correlated noise fields，Proceedings of Inter-Noise，2007，第2作者

　　（35） The Exploitation of acoustic sensing in a reverberation surrounding for noise monitoring，The Japan-China Joint Conference of Academics 2007，2007，第2作者

　　（36） 未知相关环境下相干宽带源波达方向宽容估计算法，声学学报，2007，第2作者

　　（37） Robust algorithm of direction of arrival estimation for coherent wideband sources in unknown correlated noise fields.，Chinese Journal of Acoustics，2007，第2作者

　　（38） Robust algorithm of direction of arrival estimation for coherent wideband sources in unknown correlated noise fields，探测与控制学报，2007，第3作者

　　（39） 具有线谱成份的宽带声源定位算法研究，声学技术2006增刊，2006，第2作者

　　（40） 具有线谱成份的宽带声源定位算法研究，声学技术，2006，第2作者

　　（41） 时延数据后置处理算法研究，声学技术，2005，第2作者

　　（42） 时延数据后置处理算法研究，声学技术2005增刊，2005，第2作者

　　（43） 小孔径方阵对大气中运动声源的定位研究，声学学报，2004，第1作者

　　（44） 小孔径方阵对大气中运动声源的定位研究，声学学报，2004，第1作者

　　（45） 相关峰细化的精确时延估计快速算法研究，声学学报，2003，第1作者

　　（46） 相关峰细化的精确时延估计快速算法研究，声学学报，2003，第1作者

　　（47） 频谱细化提高时延估计精度，应用声学，2002，第1作者

　　（48） 用FICP算法提高对直升机的声定位精度，桂林全国声学会议，2002，第1作者

　　（49） Accuracy Improvement of Time-delay Estimation of Moving Acoustic Targets Based on FICP ，The Joint Sino-Germany Workshop，2002，第1作者

　　（50） Post-processing for Moving Source Localization，中日声学会议，2002，第1作者

　　（51） [32] Yang Yichun,Ma Chizhou,Li Xiaodong,Tian Jing. Accuracy Improvement of Time-delay Estimation of Moving Acoustic Targets Based on FICP，The Joint Sino-Germany Workshop 2002, in Oldenburg University，2002，第1作者

　　（52） 用FICP算法提高对直升机的声定位精度，全国声学会议，2002，第1作者

　　（53） 频谱细化提高时延估计精度，应用声学，2002，第1作者

　　（54） Post-processing for Moving Source Localization，中日声学会议，2002，第1作者

　　（55） 一种高效的精确时延估计算法，上海声学会议，2001，第1作者

　　（56） 一种高效的精确时延估计算法，上海声学会议，2001，第1作者

　　（57） 提高时延估计精度的方法研究，南京理工大学学报，1999，第1作者

　　（58） 提高时延估计精度的方法研究，南京理工大学学报, 1999第23卷，1999，第1作者

　　发表著作

　　科研活动

　　科研项目

　　（1） ＸＸＸ飞行噪声声学测量技术研究，主持，研究所（学校）级，2012-03--2015-12

　　（2） 1m孔径声相仪，主持，其他级，2012-02--2012-06

　　（3） 平面螺旋传声器阵列研制，主持，其他级，2012-02--2013-12

　　（4） ＸＸ舱内设备工况监测传声器阵列声成像测量系统研制，主持，研究所（学校）级，2012-01--2013-03

　　（5） 自然灾害事件次声源定位及传播理论研究，参与，国家级，2012-01--2015-12

　　（6） 微型前置放大器超低频次声传感器初样销售，参与，其他级，2011-09--2015-12

　　（7） 气体管道次声传感器初样，主持，其他级，2011-08--2015-12

　　（8） 大地震前出现的大幅值低频次声波观测研究，主持，国家级，2011-01--2013-12

　　（9） XX传感器设计技术研究，主持，国家级，2008-07--2012-07

　　（10） 小孔径声阵列目标探测关键技术研究，参与，院级级，2007-07--2012-07

　　参与会议

　　（1） a new method of machinery diagnosis monitoring based on the acoustic imaging measurement ，2012-03，Yichun Yang

　　（2） 次级声源的SRP-W波束形成二次定位算法，2011-12，Riling cheng

　　（3） Beampattern Design of Spherical Arrays for Audio Signal with Particle Swarm Optimization ，2011-11，riling cheng

　　（4） observation and sstudy on precursory infrasonic waves of earthquake，2011-08，Lin Lin

　　（5） Disambiguation in multidimensional tracking of multiple acoustic sources using a gaussian likelihood criterion，美国，2011-02，teng pengxiao

　　（6） 一种低频次声波观测研究，第一届全国次声学会议——自然事件与次声的关联性研讨会，2011-01，杨亦春

　　（7） Observation and study of Precusory Infrasound before Large Earthquake，国际核监控次声大会，2010-10，杨亦春

　　（8） 消除次声传感器一致性误差的方法研究，2008年全国声学学术会议，2008-10，郭泉，杨亦春

　　（9） The Exploitation of acoustic sensing in a reverberation surrounding for noise monitoring，2007-08，Yichun Yang

　　（10） Post-processing for Moving Source Localization，2002-08，Yang Yichun

　　（11） Accuracy Improvement of Time-delay Estimation of Moving Acoustic Targets Based on FICP，2002-03，Yang Yichun

　　合作情况

　　项目协作单位

　　俄罗斯大气物理研究所

　　英国曼彻斯特大学

　　海军工程大学

　　北京航空航天大学

　　北京工业大学

　　中国地质大学

　　指导学生

　　已指导学生

　　刘哲  硕士研究生  081002-信号与信息处理

　　研究成果

　　1.平面螺旋声相仪

　　概述：声相仪是自主研制的用眼睛“看”声音的一种轻型便携仪器，以精确成像技术分离不同位置的声音，在多干扰声源和封闭空间等恶劣环境中分析机器设备噪声源，进而寻找噪声治理、噪声控制的途径，对设备进行噪声故障诊断。声相图的形状和颜色标示声音的位置和强度，采用聚焦提取方法可得到高信噪比的声音。声相仪的主体硬件是一个传声器阵列和信号检测处理器，阵列上各阵元检测到的声波信号包含了声源的空间信息。声相仪的主体软件通过成像计算得出声源的空间信息和强度信息，并以声相图的形式显示出直观的图像。

　　应用：在噪声环境监测、设备噪声治理、室内声学测量中测量声音的分布；在高等院校实验室，包括机械、电子、化工、激光、无线电等专业中检测振动和噪声；在工程机械、挖掘机、推土机、起重机、龙门吊等机械制造行业，机床制造企业，在飞机制造、维修、机场监管中，用声相仪定位出来的声源位置进行重点检修，以减少振动。电力行业用于发现主要噪声分布。计算机制造、电信行业、高速列车的机车噪声分析，船舶行业设备噪声检测，卫星和飞船领域的振动加载实验，乐器制造行业用于测量大小提琴、二胡、板胡、琵琶等的发声机理和振动状态。

　　连接图：传声器阵列，阵列信号采集分析单元，及阵列信号分析软件；传声器阵列上各阵元的信号线全部集中到一个适配器中，安装时只需将适配器插在信号处理与采集仪上即可；声相仪通过USB线连接到计算机；电池供电。

　　注意事项：保证每一个阵元上有风罩；使用前逐一顺时针轻轻转动海棉风罩防止阵元传感器松动；防止碰撞传声器和前置放大器；不能拉扯信号线；不可使用非标配电源，要求无断电冲击。

　　保存要求：声相仪整体按标准方式置于包装箱内，盖好扣紧，置于阴凉干燥处，防止受压，防止强震，防水浸泡。

　　使用要求：低噪声环境，防火烧、防腐蚀、防高温烁热、防人为破坏。

　　2.球形声相仪

　　3.次声测量传感器

　　4.管道泄漏监测次声传感器

　　气体管道次声传感器

　　概述：本传感器是采用电容原理检测气体管道中的次声波的换能（敏感）元件，次声传感器将次声波引起的敏感膜的振动导致的电容量变化，转变成电信号输出，不响应管内静压，对振动不敏感。具有灵敏度高、低频特性好、频响宽、通带内特性平坦等优点。其频率响应为劲度控制，传感器只对声波敏感，具有很好的抗振动干扰性能。传感器膜片工作于弹性区，不会因外界影响（如温度，时间等）而改变其长期稳定性，该传感器具有：体积小、重量轻、安装使用方便的特点。具有防爆设计，可在一定静态压力下工作，并对静态压力无输出，可以直接与数字化仪连结，利用有线或无线网络传输可组织成传感器网络测量系统。

　　应用：压力管道气体管道泄漏引起的次声波测量，高压井内液面深度测量自然环境中的人工次声源测量，地震、滑坡和泥石流发生时引起的次声波测量，台风、雷爆、季风、日食、月食等引起的次声波测量。

　　5.数字化仪

　　概述：CASI-MDT-2011型数字化网络传输仪是中科声相（天津）科技有限公司

　　研发的一个通用网络远程信号采集和数据传输的高智能化产品。

　　应用：数据可通过宽带（电话线上网，ADSL等）互联网传送到服务器；通过网络向服务器传送数据文件；GPS定位功能，并可提供精确时钟和经纬度数据；数据采集时钟与GPS同步；内置8GB的SD卡存储器，也可外插USB盘存储数据;可外部电池供电，便于用户在户外开展工作。

　　数据传输适用网络种类：固定IP网、校园网、局域网、小区宽带ADSL、3G、电话线拨号ADSL、GPRS无线网卡上网或交换机自组织网络；

　　连接图：

　　安装步骤及注意事项：安装GPS天线；安装信号输入线；插电源，观察电源指示，网络指示；2分钟内观察GPS信号是否闪烁；网络指示灯亮，表示网络不通，或者机器内有数据没传送完；确保网口能正常上网后，检验数字化网络传输仪是否正常上网并上传数据。

　　保存要求：置于包装盒内，阴凉干燥处。

　　使用要求：低噪声环境，防高压、防火烧、防腐蚀、防潮、防高温烁热、防阳光直射、防破坏。

　　型 号：CASI-MDT-2011

　　电源电压：220v或6v-9v

　　工作电流：20mA（±6v）

　　高×宽×直径：190×140×60

　　采样频率：0.1Hz-250kHz程控

　　A/D分辨率：16bit

　　采集通道数：共16路

　　温度范围：-45℃～+75℃

　　信号幅值：±3.5v

　　GPS时间精度：1s

　　自 噪 声：10dB

　　序 列 号：No.118

　　内 存：8GB

　　重 量：1.16kg

　　模入范围：±10V

　　上传时间：10s

　　颜 色：蓝色

　　数据文件大小：140kB

　　数据文件格式：*.bin

　　程控放大倍数：1,2,4,8,16

　　电源输出：+15v,-15v,+5v

　　系统软件可以远程升级，数据文件中包含有GPS坐标和GPS时钟。

　　可以自组织成局域网络。可以与计算机直连以高速模式采集数据。可以单独工作采集信号数据，或回读，断电不丢失数据。可向传感器供电。

　　通过配置文件与服务器交换数据，改变工作参数，如采样率，增益，采样的方式等；具有远程自动更新程序功能。