[发明专利]高声强脉冲声发生系统

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种高声强脉冲声发生系统，具体而言，涉及一种用于产生高声强脉冲声的装置，除了脉冲声外还可以产生单频噪声、白噪声和粉红噪声。

二、背景技术

脉冲噪声广泛存在于军事作业和工业生产中，如枪炮声、爆炸声、纺织厂的机梭声、机械制造业的锻、铆、冲等，脉冲噪声时间间隔短，声强高，会对人的听觉造成严重的影响。为了研究脉冲噪声特性以及高强脉冲噪声对生物听觉所造成的影响需要相应的噪声源进行实验。

现有专利中关于脉冲声的产生方法主要有：压缩气体、撞击、电火花发生器、手枪、鞭炮、炸药等。脉冲噪声的参数主要有：脉冲形状、宽度、脉冲强度和重复频率。上述产生脉冲噪声的方法都很难对脉冲噪声的参数进行量化控制，而且重复性差。本发明使用扬声器系统作为脉冲声源，应用信号处理对馈给扬声器的信号进行预先补偿，抵消扬声器频响和箱体内混响对脉冲声波形的影响，可以产生所需波形的脉冲声，对脉冲声的参数容易控制，重复性好；本发明除了可以产生脉冲声外还可以产生其他类型的噪声，包括单频噪声、白噪声和粉红噪声，方便进行除脉冲声以外的其他噪声测量。

三、发明内容

1、发明目的：采用动圈式扬声器系统来产生高声强脉冲声和其他类型的噪声，通过计算机系统进行控制，可以方便控制脉冲噪声的各个参数。该装置包括扬声器和功率放大器，用于产生高声强的脉冲声和其他类型的噪声；一个可移动隔声箱，用于放置扬声器和进行实验，并对外部操作人员进行听力保护；传声器、数据采集装置和计算机，用于产生和监测噪声，并对馈给扬声器的电信号进行频率补偿。

2、技术方案：

对于动圈式扬声器，产生白噪声、粉红噪声和纯音都是相对容易的，但由于扬声器的频率响应一般不是平直的，当给扬声器输入一个理想的脉冲信号时，扬声器所发生的信号会产生畸变。此外，由于扬声器放置在隔声箱内，箱体内的混响也会影响脉冲的波形。为了得到理想形状的脉冲信号以及消除混响的影响，在电信号馈给扬声器之前用信号处理中的方法进行补偿，包括以下步骤：

(1)测量扬声器系统的传递函数

扬声器的频响是不平直的，为了获得理想的脉冲声源，需要测得扬声器系统的传递函数。测量时的输入信号选用白噪声进行测量，经过多次平均即可以得到扬声器系统的传递函数。

对于扬声器系统，输入功率放大器的电信号为x(t)，传声器测得的扬声器输出的声信号为y(t)，分别对x(t)和y(t)进行傅立叶变换就可得到输入信号和输出信号的频谱X(f)和Y(f)，二者的比值Y(f)/X(f)就是系统的传递函数。通常由于信号中常包含有噪声，对于扬声器系统而言，输入的电信号一般噪声较小，而传声器测量到的输出信号则会包含环境的背景噪声等，这样计算得到的传递函数就会和实际系统有差别。为了抑制输出信号中噪声对传递函数的影响，可以通过计算x(t)和y(t)的自谱和互谱来得到系统的传递函数：

C(f)=GXY(f)GXX(f)---(1)]]>

(2)计算逆传递函数

系统的传递函数取倒数即为系统的逆传递函数，但由于系统传递函数存在一些接近零的极小值，这样取倒之后便会出现一些极大值，为了消除这些奇异点的影响，逆传递函数的计算为：