一种基于分布式传声器阵列的防电磁干扰装置的制作方法

本发明涉及防电磁干扰，尤其是涉及一种基于分布式传声器阵列的防电磁干扰装置。

背景技术：

1、随着阵列声源定位技术的发展，很多专业人员开始将此技术应用于相关目标设备局部故障或损伤的声源定位。目前此类阵列声源定位技术所采用的传声器大部分都可归为三大类：动圈式dynamic、电容式condenser、丝带式ribbon。这三类传声器处于强交变电磁场环境之下，都容易受到干扰，产生杂音或噪声甚至掩盖掉信号源所发出的声音，对声源定位结果可能造成一定的错误或偏差，甚至完全不能进行声源定位。在典型音频设备中，放大器前的信号电压值大概为1毫伏左右，因此只要存在较低功率的电磁干扰就可能在信号放大电路之前造成干扰,而且干扰信号比较强的话甚至有可能覆盖掉原始的音频信号。

2、在音频设备中，放大器之前的信号强度是最弱的，从图1可以看出，麦克风与放大器之间的导线充当了天线的作用，可接收电磁干扰的信号。因此，若在放大电路之前有干扰信号注入，就会造成传声器信号被干扰甚至覆盖的情况。

3、针对封装的较精密电子设备，其内部要求低反射、高吸收的屏蔽材料，外部要求高反射、高吸收的屏蔽材料。低反射需要电磁波空间波阻抗与屏蔽材料的阻抗匹配，高吸收则要求材料的损耗特性优良。目前单一的屏蔽材料难以同时满足上面两个要求，层状设计也很难全面满足低反射、高吸收的要求。电磁波屏蔽材料需要进行梯度功能结构设计以满足低反射、高吸收的屏蔽要求。

4、以换流站阀厅内电磁环境为例，直流换流站中的换流阀在可控硅整流器导通和关断的瞬间，由于结构发生变化，使得电流和电压突变，在回路中将产生高频振荡，同时还以电磁波的形式向外辐射能量；此外，直流导线等的电晕放电也会对外界辐射一定频率的电磁波。这些辐射出来的电磁波不仅对换流站周围以及输电线附近的无线电接收设备造成干扰，而且对换流站内的敏感设备，如本案所述的声源定位技术所采用的传声器，甚至对载波通信系统、计算机系统等都会造成干扰。根据现场的实验结果表明，换流站产生的辐射干扰具有很宽的频率范围，其值可以从几十hz甚至到上ghz。

5、考虑到所探测的目标设备出现不同故障或损伤会发出不同频率的音频信号，在音频设备电路系统中不能随意添加低通或高通滤波器，从而导致音频录音设备对电磁干扰会表现得更加敏感。当音频设备周边出现接近于电路共振频率的高频电磁干扰信号时，录音设备将变为一个高效的信号接收机对高频干扰信号进行接收。

6、例如：根据统计，700mhz-1ghz是不同的音频录制设备电路普遍会受到干扰的频段范围，以换流站阀厅强电磁场环境为例，这个频段基本被换流阀所辐射出来的电磁波所覆盖，因此，假如换流站阀厅内安装传声器阵列，其所接收到的音频信号必然会受到阀厅内电磁波的干扰。因此，有必要研究强电磁场环境下的分布式传声器阵列的防电磁干扰方法及装置。

7、如何实现强电磁场环境下分布式传声器阵列的防电磁干扰，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于分布式传声器阵列的防电磁干扰装置。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的一个方面，提供了一种基于分布式传声器阵列的防电磁干扰装置，

4、该装置包括刚性支架，以及固定在刚性支架上的至少一列分布式传声器阵列组；每列所述分布式传声器阵列组包括沿刚性支架轴向排列的多个传声器阵列；单个所述传声器阵列包括固定在刚性支架上的铝合金屏蔽罩以及若干个置于铝合金屏蔽罩内部的传声器；

5、所述铝合金屏蔽罩内部涂覆有四层电磁屏蔽涂料层，构成单梯度屏蔽材料结构。

6、优选地，所述铝合金屏蔽罩为用于吸收内外部的电磁场的高吸收层；

7、所述四层电磁屏蔽涂料层为梯度阻抗层。

8、优选地，所述的四层电磁屏蔽涂料层包括依次从外到内的第一复合电磁屏蔽涂料层、第二复合电磁屏蔽涂料层、第三复合电磁屏蔽涂料层和第四复合电磁屏蔽涂料层。

9、更加优选地，所述铝合金屏蔽罩的电导率高于所述第一复合电磁屏蔽涂料层的电导率。

10、更加优选地，所述第一复合电磁屏蔽涂料层为片状金属镍粉末与丙烯酸树脂构成的复合电磁屏蔽涂料层；所述第二复合电磁屏蔽涂料层为片状坡莫合金粉末与丙烯酸树脂构成的复合电磁屏蔽涂料层；所述第三复合电磁屏蔽涂料层为铁氧体粉末、片状金属镍粉末与丙烯酸树脂构成的复合电磁屏蔽涂料层；所述第四复合电磁屏蔽涂料层为铁氧体粉末与丙烯酸树脂构成的复合电磁屏蔽涂料层。

11、更加优选地，所述第四复合电磁屏蔽涂料层的成分为80%质量占比的ni-zn铁氧体和20%质量占比的丙烯酸树脂和硅烷偶联剂；

12、所述第三复合电磁屏蔽涂料层的成分为40%质量占比的金属镍ni、40%质量占比的ni-zn铁氧体以及20%质量占比的丙烯酸树脂和硅烷偶联剂；

13、所述第二复合电磁屏蔽涂料层的成分为80%质量占比的坡莫合金以及20%质量占比的丙烯酸树脂和硅烷偶联剂；

14、第一复合电磁屏蔽涂料层的成分为80%质量占比的金属镍ni以及20%质量占比的丙烯酸树脂和硅烷偶联剂。

15、更加优选地，所述四层电磁屏蔽涂料层的制作方法包括：

16、所述第一复合电磁屏蔽涂料层的制作方法为：先将金属镍的片状粉末用硅烷偶联剂进行处理，之后加入丙烯酸树脂充分拌匀，再加入稀释剂进行稀释拌匀，最后通过喷涂形成的电磁屏蔽涂料层；所述金属镍的片状粉末粒径为20μm-30μm，片厚σ ≤ 5μm；所述涂料层厚度为50μm-55μm；

17、所述第二复合电磁屏蔽涂料层的制作方法为：先将坡莫合金的片状粉末用硅烷偶联剂进行处理，之后加入丙烯酸树脂充分拌匀，再加入稀释剂进行稀释拌匀，最后通过喷涂形成的电磁屏蔽涂料层；所述坡莫合金的片状粉末粒径为20μm-30μm，片厚σ ≤ 5μm；所述涂料层厚度为50μm-55μm；

18、所述第三复合电磁屏蔽涂料层的制作方法为：先将金属镍ni的片状粉末和ni-zn铁氧体的粉末用硅烷偶联剂进行处理，之后加入丙烯酸树脂充分拌匀，再加入稀释剂进行稀释拌匀，最后通过喷涂形成的电磁屏蔽涂料层；所述金属镍ni的片状粉末粒径为20μm-30μm，片厚σ ≤ 5μm；所述铁氧体ni-zn的粉末需过300目筛；所述涂料层厚度为68μm-73μm；

19、所述第四复合电磁屏蔽涂料层的制作方法为：先将铁氧体ni-zn的粉末用硅烷偶联剂进行处理，之后加入丙烯酸树脂充分拌匀，再加入稀释剂进行稀释拌匀，最后通过喷涂形成的电磁屏蔽涂料层；所述铁氧体ni-zn的粉末需过300目筛；所述涂料层厚度为68μm-73μm；

20、所述四层电磁屏蔽涂料层，为多次喷涂而最终形成，即先喷涂第一遍，待表面表干后再喷涂第二遍，依次类推，直到梯度屏蔽复合材料厚度达到阈值要求，从而制备完成。

21、优选地，所述铝合金屏蔽罩的迎声面上有多处圆形区域，每个所述圆形区域内开有若干个均匀分布的微孔通孔；

22、对于单个所述传声器阵列，所述圆形区域的数量与传声器数量相同；

23、所述铝合金屏蔽罩的背声面上有两个开口，用于安装和维护元器件；

24、两个所述开口对应的盖板分别为第一开口盖板和第二开口盖板；

25、第一开口盖板和第二开口盖板的电磁屏蔽层与铝合金屏蔽罩相同，其中电磁屏蔽层包括屏蔽罩以及屏蔽罩内部涂覆的四层电磁屏蔽涂料层。

26、优选地，若干个所述传声器均匀分布在铝合金屏蔽罩的内部，并固定在圆环状紧固卡扣上。

27、优选地，所述装置使用直流电源，所述装置还包括信号调理放大及光信号产生模块；

28、所述信号调理放大及光信号产生模块的光信号由光纤传输至服务器。

29、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

30、1）本发明铝合金屏蔽罩以及四层电磁屏蔽涂料层共同构成单梯度屏蔽功能复合材料的梯度阻抗层+高吸收层结构，梯度阻抗层因相邻层的成分相近，从而特征阻抗相近，使得层间的电磁波反射很小；铝合金屏蔽罩的特征阻抗与空间波阻抗相差很大，所以屏蔽罩外部的强电磁场干扰大部分会被铝合金屏蔽罩反射回外部；高吸收层用于吸收内外部的电磁场，使得到达的内部电路产生的电磁波以及外部电磁波被吸收，从而对电路不产生干扰作用；铝合金屏蔽罩和第一复合电磁屏蔽涂料层的电导率高，对外部电场起到屏蔽作用；单梯度屏蔽功能的结构设计具有很好的对内部电磁波低反射、高吸收，对外部电磁波高反射、高吸收的效果，从而使得分布式传声器阵列在强电磁场环境下防止电磁干扰。

31、2）本发明采用直流源供电，并采用光纤进行数据传输，进一步避免传输信号受电磁干扰的影响，保证数据传输的完整性和准确性。