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TA的每日心情 开心 2020-11-14 17:15
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[LV.6]常住居民II
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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 d( _4 c& s8 u+ i2 m0 P
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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 。
1 b3 x$ g1 R! U4 {( G 以16元声呐为例,常见的4种阵列的声传感器分布如下图:
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5 t! B2 `; s% d' l, |% M 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)。 7 G- \1 {( Q; T2 F; G, ^
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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:
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Q" o8 x& n% H9 r 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。
/ d. K& [! |; r# b0 e 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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5 ` z- q5 g, d: Y
; c/ s X3 ^5 u: Y 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。
6 {! V9 K* X+ t7 M 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。. _7 N0 m9 J" w5 L
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。% R' O9 I/ Y$ T$ T5 q; s
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。
; h5 f. {( I) J; E ~~~~~~~~~划重点的分割线~~~~~~~~: n! G6 T" ^8 {; E3 @8 c0 v
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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2 K6 S' A0 R% I4 c 作者:联丰迅声( ~* W: Q# E8 Y' ^; [
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来源:知乎
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