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TA的每日心情 | 开心 2020-11-14 17:15 |
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日常应用的麦克风阵列,大致可以分为:十字阵、平面阵、圆阵、螺旋阵/ @0 a w1 A& z! n* c, G" T
( p+ n. l7 X+ a- c: K: K2 b我们常说的十字阵、平面阵、螺旋阵,其实是阵列形状的描述,本质上则是声传感器的空间排布几何规则不同,决定了不同阵形具备不同的空域滤波性能。
# k* o) W6 Q3 S, _2 N4 B0 S* }以16元声呐为例,常见的4种阵列的声传感器分布如下图:0 R' U& E8 `3 Y7 U
, L/ k9 E3 p6 s3 a2 \
常见的十字阵、平面阵都属于均匀平面阵,圆阵与螺旋阵则是非均匀平面阵,不同的阵列在不同阵列方向具有不同的空域分辨率。话不多数,有图有真相——4种阵型波束形成仿真的波束图(接收信号3000Hz)。
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. o b9 s: V! L直观来看,4种阵型的波束图的差距还是很大,为了看出来细节差异,我们把三维图统一投影到一个平面来看,如下图所示:+ v# ?7 Z5 k: o5 B
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我们一般把中间的小山峰叫主瓣,主瓣越窄说明阵列分辨率越高,性能越好。旁边矮一点的小山峰叫旁瓣,旁瓣越高则意味着阵列抗干扰性能越差。
# S/ _, w+ ^ G* k3 b可以看出,十字阵波束图的小山峰(主瓣)明显比圆阵,矩形阵,螺旋阵要窄,从主瓣来看,十字阵<圆阵≈矩形阵≈螺旋阵,这也意味着同样阵元个数的条件下,十字阵具有较高的空间分辨率。尺有所短寸有所长,十字阵旁边的小山峰明显较高,从旁瓣来看,十字阵>圆阵>矩形阵>螺旋阵,意味着此时十字阵的抗干扰能力较差。
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从阵型设计角度考虑,十字阵很容易获得较高的主瓣及分辨率,在各个领域也广泛应用。
* ~1 S* w% n* |, A) l& @6 k圆阵的主瓣旁瓣分布均匀,在0~360°分辨率较为均匀,常被采用作为智能音箱的阵型。
' I. q: ^0 J! E0 K矩形阵则在均匀分布的阵元范围内具有较高的分辨率,是雷达设计常采用的阵型。7 G' W# [8 Z7 L3 }
螺旋阵阵元的不规则分布避免重复空间采样,可有效抑制混叠效应,所以这种不规则的阵列设计常常应用于声场成像,是声学相机所采取的主流阵型。$ z- ^5 V3 o, W5 C- o& o
~~~~~~~~~划重点的分割线~~~~~~~~' u9 A1 q- v. z
十字阵,圆阵,矩形阵,螺旋阵,不同的声呐阵型决定了不同的空域滤波性能,各有优劣,实际工程应用中我们往往会根据成本预算,实际需求等来权衡选择,没有最优,只有最合适。
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作者:联丰迅声% [- \3 b1 S9 E$ R. F
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来源:知乎
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