[发明专利]一种微孔径MEMS声阵列传感器及其使用方法

说明书

本发明提供一种微孔径MEMS声阵列传感器及其使用方法，包括依次连接的MEMS声阵列、声信号预处理器、微控制器和微处理器，所述MEMS声阵列包括多个呈中心对称均匀分布的MEMS传声器；所述声信号预处理器包括多路与所述MEMS传声器一一对应连接的滤波器、以及与各滤波器分别连接的多通道增益调节模块；所述微控制器包括相互连接的AD转换模块和抗虚警模块；所述微处理器包括依次连接的目标检测模块、信号增强模块、分类识别模块和DOA估计模块。本发明的传感器功耗低、体积小、重量轻。

技术领域

本发明涉及野外声目标探测识别领域，尤其涉及一种微孔径MEMS声阵列传感器及其使用方法。

背景技术

在野外声目标探测识别领域中，传声器一直扮演着重要的角色，在具体应用时，又可分为单元传声器和多元声阵列来完成目标检测、参数估计和识别分类等任务。多元声阵列探测技术是海洋探测的重要手段，已形成了专门的学科。针对野外目标，通常应用声阵列或分布式网络探测技术，两者的探测原理是相同的，由空间分布的传声器探测目标信号场的分布及其随着目标运动的变化，从而获得比单传声器更远的目标探测能力，具有精确的目标定位、跟踪和识别能力等，从而可提升传声器在系统应用中的作用，也能为数据融合处理提供更精确的目标信息。

目前，应用于野外声目标探测领域的传声器阵列使用是由传统的机械加工技术制造而成的驻极体式传声器，机械加工技术精度差、稳定性不好致使传感器的功耗高、体积大，重量居高不下。在此情形下，声阵列的微小型化设计难以实现，在野外复杂环境下工作时性能较差。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种功耗低、体积小、重量轻的微孔径MEMS声阵列传感器及其使用方法，以实现对野外目标的监控。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种微孔径MEMS声阵列传感器，包括依次连接的MEMS声阵列、声信号预处理器、微控制器和微处理器，其中，

所述MEMS声阵列包括多个呈中心对称均匀分布的MEMS传声器；

所述声信号预处理器包括多路与所述MEMS传声器一一对应连接的滤波器、以及与各滤波器分别连接的多通道增益调节模块；

所述微控制器包括相互连接的AD转换模块和抗虚警模块；

所述微处理器包括依次连接的目标检测模块、信号增强模块、分类识别模块和DOA估计模块。

进一步地，所述微控制器还包括：连接在所述AD转换模块与所述多通道增益调节模块之间的增益控制模块。

进一步地，所述微控制器还包括：连接在所述AD转换模块与所述抗虚警模块之间的环境自适应模块。

优选地，所述MEMS传声器呈圆形均匀分布。

进一步地，所述传感器包括一信号处理电路板，所述增益调节模块、微控制器和微处理器设置在所述信号处理电路板上；

进一步地，所述传感器包括多块与所述信号处理板连接的阵元电路板，每个所述阵元电路板上设置一个所述MEMS传声器及与该MEMS传声器对应连接的所述滤波器。

优选地，所述信号处理板和所述阵元电路板上均设有FFC连接器，所述信号处理板与所述阵元电路板上的FFC连接器之间通过柔性扁平线缆连接。

优选地，所述信号处理板和所述阵元电路板位于同一水平面上。

本发明另一方面提供一种使用前述的微孔径MEMS声阵列传感器的目标监控方法，包括以下步骤：

步骤S1，启动所述MEMS传声器、声信号预处理器和微控制器，关闭所述微处理器，进入值守模式；

步骤S2，通过所述MEMS传声器采集声信号并将该声信号转换为电信号输出；