[发明专利]一种非接触型阵列传感器智能声纹识别系统

说明书

本发明涉及一种非接触型声阵列传感器智能声纹识别系统，主要由信号接收(采用N通道声阵列传感器，N≥2)模块，信号处理模块和信号识别主控软件组成。该系统基本原理是利用高灵敏度的数字麦克风实现信号接收，将采集的声音进行胜场分布和计算，能够对声源特征进行快速精准识别定位，帮助人们直观认识声波、声场和声源，了解机器设备产生噪声的部位和原因，进而寻找治理噪声、控制噪声的途径。系统适用于需要长期录制运行时设备声音并进行声纹分析的各种场景。

技术领域

本发明涉及电气设备的在线运行监测技术领域，尤其涉及一种非接触型声阵列传感器智能声纹识别系统。

背景技术

随着现代电子和计算机技术的发展，电力系统中电气设备的检修机制和技术不断发展，但随着电力系统向高电压、大容量、互联网的发展，对电力系统的安全可靠性指标的要求也越来越高。电力变压器是电力系统中重要的电力设备，其运行状态好坏直接影响电网的安全运行。因此，对电力变压器的故障在线检测，为电气设备运行提供全方位保护。

目前高压电力设备的运行状态监测方法难点在于变压器工作于高电压和强电磁场环境，一方面，传统的检测方法对其特征参数的采集需要直接接触电力变压器，检测结果必然会收到工作环境的高压及强电磁场的影响，并且接触式传感器不利于安装与维护。另一方面，目前的检测方法主要基于单通道声传感器对声纹信号进行识别，单通道传感器不能实现对声源信号的定位，采集到信号的信噪比也比较差。

针对上述问题，本发明的目的是提供一种非接触型阵列传感器智能声纹识别系统，能够有效地监测出电气设备的故障问题。

发明内容

本发明涉及一种非接触型声阵列传感器智能声纹识别系统，主要由信号接收(采用N通道声阵列传感器，N≥2)模块，信号处理模块和信号识别主控软件组成。该系统基本原理是利用高灵敏度的数字麦克风实现信号接收，将采集的声音进行胜场分布和计算，能够对声源特征进行快速精准识别定位，帮助人们直观认识声波、声场和声源，了解机器设备产生噪声的部位和原因，进而寻找治理噪声、控制噪声的途径。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

图1系统模块图

图2模块机械示意图

图3声传感器位置图(以8通道为例)

图4信号采集数据流向图

图5信号采集系统核心板

图6滤波器幅频特性图

图7信号处理流程图

图8匹配滤波示意图

具体实施方式

如图1所示，系统主要由信号接收模块、信号处理模块和信号识别主控软件构成。当系统上电初始化成功后，向外部发送一个“初始化完成”上行命令，便低功耗待机模式，直到收到上位机的“开始工作”的下行命令。系统唤醒后，信号接收模块利用N通道声传感器(声阵列传感器)进行数据采集工作，信号处理模块通过ENET和Uart对采集信号进行处理，系统在正常工作的同时，将特定时段AD采集到的数据进行TF卡存储，便于以后数据分析。分析结果通过RS422、千兆网接口上传给信号识别主控软件。

N通道声阵列传感器信号采集能够实现声源信号的定位，其工作原理为：由于待测设备内部密度分布不均匀，声纹在其中传播路径复杂，在噪声干扰较大的情况下，单通道能测得声纹信号信噪比不高，更无法确定声源位置。多通道一方面能够选取不同入射方向来分辨噪声信号，可以采集到信噪比高的声纹信号，实现声音降噪；另一方面，多通道能够使波束成形，按照几何对应关系能快速将定位到的声源位置投射到待测设备图像上，从而实现设备故障定位。