一种提高次声信号测量信噪比的降风噪阵列管及方法

本发明涉及声信号测量装置，具体涉及一种提高次声信号测量信噪比的降风噪阵列管及方法。

背景技术：

1、一些大当量爆炸(比如核爆、化爆、陨石爆炸等)，能产生传播数千米甚至上万千米的次声波，这些携带源信息的次声波可以通过某些装置被监测到。目前次声技术是联合国全面禁止核试条约(comprehensive nuclear test ban treaty，ctbt)的四种基本监测手段之一(其它三种为地震、水声、核素技术)。和成熟的地震信号处理技术相比，次声信号处理技术长期以来面临巨大挑战：次声波传播严重依赖自己的波动介质，传播速度较慢，使得次声的到时误差极大；次声信号幅度、信号质量等也严重受其波动介质-流动大气的影响：下风方向与上风方向不同位置台站记录的信号差异极大，加之风噪声(往往是信号幅度的十倍或百倍以上)也较大，使得需要监测的信号往往被风噪声淹没而没有明显的初至，这给信号的检测识别、关联带来极大困难。

2、在国际次声监测领域，次声信号采集的降风噪技术中往往采用降噪管技术。降噪管的原理是空间滤波器技术与聚束。降噪管由进气口、长管、中央合成腔等构成。通过空间不同位置布设的进气口获得次声信号与风噪声，在中央合成腔进行求和，可以极大消弱风噪声。但由于降噪管的理论并不完善，其理论传递函数和实际情况有较大差异，并且由于产生风噪声的实际情况各不相同，导致现有的降噪管在使用过程中无法完全满足降风噪的目的。

技术实现思路

1、本发明提供了一种提高次声信号测量信噪比的降风噪阵列管及方法，用于解决现有的降噪管在使用过程中理论设计方法误差大，需要通过装置弥补的问题，以及野外风噪声位于恶劣的复杂环境中。

2、为实现上述目标，本发明的技术方案如下：

3、一种提高次声信号测量信噪比的降噪阵列管，其特殊之处在于：包括位于地面下方的二级合成腔、钢丝球以及多个二级长管和多个一级降噪阵列；

4、每个所述二级长管的一端均对应连接一个一级降噪阵列的输出端，每个二级长管的另一端均与同一个二级合成腔的输入端连接；

5、所述钢丝球位于二级合成腔中，用于抵制风噪声；

6、所述一级降噪阵列的输入端位于地面上方空气中。

7、进一步地，所述一级降噪阵列管包括一个一级合成腔以及多个一级长管；

8、所述一级长管的输出端与一级合成腔的输入端滑动连接，所述一级长管的输入端位于地面上方空气中，用于接收声信号；

9、在同一平面中的一级长管的输入端呈螺旋式分布，且任意相邻的两个一级长管的夹角均相等。

10、进一步地，所述一级合成腔中设置有钢丝球，用于抵制风噪声。

11、进一步地，所述多个一级长管的输出端向一级合成腔内延伸，最终相交于一点。

12、进一步地，所述二级长管与二级合成腔的输入端滑动连接；

13、所述一级长管与一级合成腔的输入端滑动连接。

14、进一步地，所述一级长管的输入端设置防雨结构，所述防雨结构包括横管和竖管，所述横管的一端与一级长管的一端连接，横管的另一端与竖管的一端相连，竖管的另一端竖直向下，防止雨水以及废弃物进入降噪阵列管。

15、进一步地，所述一级合成腔和二级合成腔的下端均设置有固定装置，所述固定装置包括至少一个固定锚杆；

16、所述固定锚杆的一端与一级合成腔的下端或者二级合成腔的下端连接，另一端固定在土壤中。

17、进一步地，所述固定装置还包括弹簧，所述弹簧位于固定锚杆与一级合成腔接触的位置，以及固定锚杆和二级合成腔接触的位置。

18、一种提高次声信号测量信噪比的方法，采用上述提高声信号测量信噪比的降噪阵列管，包括以下步骤：

19、1)多个一级降噪阵列收集地面上的次声信号，并通过相应的二级长管送入同一个二级合成腔；

20、2)二级合成腔中的钢丝球对次声信号进行降噪，然后测量二级合成腔中的次声信号。

21、进一步地，通过二级长管伸入二级合成腔的长度调节钢丝球的膨胀体积，进而改变二级合成腔中腔体空余体积的大小，改善降噪阵列管的降噪特性。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

23、(1)本发明中将整个降噪管阵列除输入端口以外均置于地面以下，能大大减少外界干扰。

24、(2)本发明中的一级合成腔和二级合成腔通过弹簧架设在固定锚杆上，有利于减少地面振动带来的影响。

25、(3)本发明中一级合成腔和二级合成腔中设置有钢丝球，可以通过一级长管和二级长管伸入一级合成腔和二级合成腔的长度调节钢丝球的膨胀体积，进而改变一级合成腔和二级合成腔中腔体空余体积的大小，改善降噪管的降噪特性。

26、(4)本发明中一级长管的输入端从地面伸出开口向下，有利于减少恶劣环境对降噪阵列管的影响，例如山洪、泥石流以及大雨天气；一级长管的输入端在地面上呈螺旋形形状分布，充分利用空间，减少输入端的空间对称性，进而减少了降噪管整列的旁瓣效应。

27、(5)降噪管设计理论上通常采用声电模拟的方法，用来优化降噪管的长度和合成腔体积的大小，使之达到更好的降噪效果，但是声电模拟只是一种近似方法，误差大。本申请中通过在一级合成腔和二级合成腔中设置钢丝球，来具体动态的优化一级合成腔和二级合成腔的体积大小，误差小。

技术特征：

1.一种提高次声信号测量信噪比的降噪阵列管，其特征在于：包括位于地面下方的二级合成腔(4)、钢丝球(6)以及多个二级长管(3)和多个一级降噪阵列；

2.根据权利要求1所述的一种提高次声信号测量信噪比的降噪阵列管，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种提高次声信号测量信噪比的降噪阵列管，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的一种提高次声信号测量信噪比的降噪阵列管，其特征在于：

5.根据权利要求3所述的一种提高次声信号测量信噪比的降噪阵列管，其特征在于：

6.根据权利要求2至5所述的一种提高次声信号测量信噪比的降噪阵列管，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的一种提高次声信号测量信噪比的降噪阵列管，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的一种提高次声信号测量信噪比的降噪阵列管，其特征在于：

9.一种提高次声信号测量信噪比的方法，采用权利要求1至8任一所述提高声信号测量信噪比的降噪阵列管，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种提高声信号测量信噪比的方法，其特征在于：

技术总结本发明涉及一种提高次声信号测量信噪比的降风噪阵列管及方法，用于解决现有降噪管在使用过程理论设计方法误差大以及野外风噪声环境复杂恶劣的问题。本发明包括位于地面下方的二级合成腔、钢丝球以及多个二级长管和一级降噪阵列；所述二级长管的数量与一级降噪阵列的数量对应；每个所述二级长管的一端均对应连接一个一级降噪阵列的输出端，每个二级长管的另一端均与同一个二级合成腔的输入端滑动连接；所述钢丝球位于二级合成腔中，用于抵制风噪声；所述一级降噪阵列的输入端位于地面上方空气中。技术研发人员：陈虎虎,燕丽红,沈瑞冰,高涵,周茜,苏智华,李敏受保护的技术使用者：西安欧亚学院技术研发日：技术公布日：2024/2/1