[发明专利]一种主从模式麦克风阵列系统

说明书

一种主从模式麦克风阵列系统，属于麦克风技术领域。系统包括主、从麦克风阵列，主、从信号驱动单元，信号采集单元；主麦克风阵列经主信号驱动单元连接信号采集单元，从麦克风阵列经从信号驱动单元连接信号采集单元；主麦克风阵列为密度呈二维高斯分布的环状麦克风阵列；主麦克风阵列中的部分麦克风与围绕在主麦克风阵列外的多个麦克风子阵列按随机分布方式构成从麦克风阵列；信号采集单元位于主麦克风阵列的中心；在主模式下，仅由主麦克风阵列采集音频信号，在从模式下，由主、从麦克风阵列采集音频信号；从麦克风阵列的响应频率低于主麦克风阵列的响应频率。本发明采用两种不同麦克风阵列相融合的设计，能稳定、准确检测到340Hz~96kHz的音频信号。

技术领域

本发明涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种主从模式麦克风阵列系统。

背景技术

现有声源定位设备利用麦克风阵列波束成形技术获取空间中的声源分布数据，并且配合高清光学摄像头实时采集视频画面，将声源数据与视频数据融合，可以在屏幕上实时显示声源位置和强度。现有麦克风阵列一般为采用数十或数百个相同的超声麦克风按照一定形状排布而成的阵列。由于受到尺寸限制，现有小尺寸麦克风阵列只能测试高于2kHz频率以上的声音信号，对于实际使用场景中低于2kHz的低频率信号无法测试到，尤其是频率集中在340Hz~1500Hz之内的声音信号，如汽车车窗开关时的异响、风力发电机由于安装不到位带来的异响等。

实用新型专利CN202020808950.8公开了一种麦克风阵列支架，并具体公开了支架包括主体结构及至少一个旋转支架；每一所述旋转支架转动连接于所述主体结构，且所述旋转支架的转轴垂直于所述主体结构表面，所述主体结构和所述旋转支架的表面开设有收音孔，用于容纳麦克风阵列。随着旋转支架的转动，带动旋转支架上设置的麦克风阵列相对于主体结构表面的麦克风阵列改变相对位置，从而得到不同阵列直径、不同阵元间距的麦克风阵列布局，满足不同采样精度及采样频段的声音采集需求。该专利从机械结构角度提出了一个能满足不同频段声音采集需求的方案，但仅仅从宽泛的角度来调整频段，如从高频转换为低频，无法具体到更准确的频段，对于是否能调整到低于2kHz频率也无法确定。

发明专利申请CN202210525523.2公开了一种基于异构麦克风阵列的声学成像仪，并具体公开了声学成像仪包括光学摄像头和麦克风阵列，所述麦克风阵列包括至少两组不同频率响应的麦克风子阵列，每个所述麦克风子阵列包括至少三个谐振式麦克风，所述光学摄像头位于所述麦克风阵列的几何中心。该发明的不同子阵列的频率响应不同，通过多个子阵列的组合可以使阵列整体获得很宽的响应带宽，弥补了单个谐振式麦克风带宽窄的缺点，实现宽频带的声波探测。虽然该发明能实现宽频检测，但异构麦克风阵列通常为小尺寸麦克风阵列，主要测试高于2kHz频率以上的声音信号，在进行宽频拓展改进后，也无法探测低于2kHz以下的声音信号。这个问题在该发明说明书第0028段可以看到，该发明的异构阵列总带宽可达90kHz，覆盖频率范围5kHz-95kHz。由此可见，该发明实现的宽频拓展是往更高频段拓展，并未解决低于2kHz频率的声音信号的探测问题。

发明内容

本发明旨在麦克风阵列在不同用户需求（即更宽频段检测需求）的兼容性，从而大大减小麦克风阵列硬件以及软件的定制费用，继而提出一种主从模式麦克风阵列系统。

本发明提供一种主从模式麦克风阵列系统，包括主麦克风阵列、主信号驱动单元、从麦克风阵列、从信号驱动单元、信号采集单元；所述主麦克风阵列经所述主信号驱动单元连接所述信号采集单元，所述从麦克风阵列经所述从信号驱动单元连接所述信号采集单元；其特征在于，所述主麦克风阵列为密度呈二维高斯分布的环状麦克风阵列；所述主麦克风阵列中的部分麦克风与围绕在所述主麦克风阵列外的多个麦克风子阵列按随机分布方式构成从麦克风阵列；所述信号采集单元位于所述主麦克风阵列的中心；在主模式下，所述信号采集单元获取的音频信号仅来自于所述主麦克风阵列，在从模式下，所述信号采集单元获取的音频信号来自于所述主麦克风阵列和所述从麦克风阵列；所述从麦克风阵列的响应频率低于所述主麦克风阵列的响应频率。