一种基于光纤声波传感的声音定位方法及装置与流程

本发明涉及声音定位的，具体涉及一种基于光纤声波传感的声音定位方法及装置。

背景技术：

1、在石油、燃气等行业，需要铺设大量的管线，人工巡检监测成本高，难度大，现有技术采用传统麦克风阵列进行异常声音数据采集，通过声音定位算法分析麦克风阵列中不同麦克风数据之间的差异，进而估计出异常声音的声源方向。

2、但是传统监测方法存在诸多问题，如传统麦克风阵列安装过程繁琐，并且传统麦克风阵列环境适应性较差，远距离监测时安装成本较大等。

3、存在这种问题原因是因为传统麦克风阵列均为有源器件，安装时需供应电源，在无人区提供供电环境较为困难，并且传统麦克风环境适应性较差，一般无法在恶劣环境如管道内使用。

4、如何保证麦克风阵列在较偏僻无电缆处正常采集数据，一般的方法为使用太阳能板进行供电，但是太阳能板进行供电可能因为连续阴雨天出现意外，且每个麦克风阵列都需配套一套太阳能供电系统，安装成本巨大。因此，如何降低建设成本，更加自由灵活地采集声音数据是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、为缓解或解决上述问题中的至少一个方面或者至少一点，提出本发明。

2、本发明的一种基于光纤声波传感的声音定位方法，包括以下步骤：

3、s1：使用传感光纤搭建n个光纤麦克风组建光纤麦克风阵列，

4、s2：使用敲击方法确定搭建光纤麦克风所使用的光纤的范围，

5、s3：将每个光纤麦克风采集得到的x个数据进行合并，

6、s4：使用解调算法将振动信号进行解调还原为音频数据，

7、s5：对音频数据按照频率划分为多个子带，

8、s6：对各个子带的音频数据求music空间谱，

9、s7：对空间谱进行寻峰，找到声音方位角，

10、s8：各个子带的方位角求平均，

11、s9：确定声源方向。

12、优选的，所述的光纤麦克风用来采集周围空间的振动信号。

13、优选的，所述的麦克风阵列可以为平面阵列或立体阵列，所述的平面阵列包括线阵和圆阵。

14、优选的，所述的n≥6。

15、优选的，所述的使用敲击方法是敲击所述的光纤麦克风的光纤起始点位置和终止点位置，并用光纤振动监测设备测量光纤麦克风的所使用光纤的起始点位置和终止点位置，根据光纤分布式传感的特性，起始点与终止点之间的光纤存在x个采样点。

16、优选的，所述的x个数据是从所述的光纤麦克风所使用的光纤对应的x个采样点上采集得到的，每个采样点获取一个数据。

17、优选的，所述的子带，是系统将宽带的音频数据根据频率范围划分为多个窄带音频数据，各个窄带音频数据即为子带。

18、一种基于光纤声波传感的声音定位装置，包括分布式光纤声波传感系统、传感光纤、若干个光纤麦克风阵列，所述的传感光纤一端连接分布式光纤声波传感系统，另一端延伸经过所有目标监测点，在各个目标监测点处使用当前位置传感光纤搭建光纤麦克风阵列；

19、所述的分布式光纤声波传感系统用来实现对采集的振动信号进行处理；

20、所述的传感光纤用来传输采集的振动信号；

21、所述的光纤麦克风阵列用来采集来自阵列周围空间的振动信号。

22、优选的，所述的光纤麦克风阵列由n个光纤麦克风组成，光纤麦克风包括支撑柱，光纤缠绕在所述的支撑柱的外周上，所述的光纤具有分布式传感特性。

23、优选的，所述的分布式光纤声波传感系统包括数据采集单元、数据解调单元、数据频带处理单元、数据加权平均单元；

24、数据采集单元用来定期通过光纤麦克风阵列采集振动信号，每个光纤麦克风采集得到的x个数据进行合并，并使用合并数据x进行后续分析；

25、数据解调单元用来对各个光纤麦克风采集的振动信号进行解调；

26、数据频带处理单元：对解调后的音频数据按频谱划分为多个子带；

27、数据加权平均单元：对各个子带的音频数据进行计算求出方向角后，根据频段进行加权平均，最终求得的方向角即为声源方向。

28、本发明的有益效果：

29、本发明使用传感光纤制作的光纤麦克风，工作的时候不需要电源供电，相对于传统的解决方案，在管道全线上使用光纤麦克风，能降低建造成本，施工简单快捷，且解决了传统方案因为没有电源无法施工的问题，或者需要建设大量的配套电源，成本昂贵，本发明的环境适应性较强，即使恶劣环境下也能工作，进行数据采集。

技术特征：

1.一种基于光纤声波传感的声音定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于光纤声波传感的声音定位方法，其特征在于，所述的光纤麦克风用来采集周围空间的振动信号。

3.根据权利要求2所述的基于光纤声波传感的声音定位方法，其特征在于，所述的麦克风阵列可以为平面阵列或立体阵列，所述的平面阵列包括线阵和圆阵。

4.根据权利要求3所述的基于光纤声波传感的声音定位方法，其特征在于，所述的n≥6。

5.根据权利要求4所述的基于光纤声波传感的声音定位方法，其特征在于，所述的使用敲击方法是敲击所述的光纤麦克风的光纤起始点位置和终止点位置，并用光纤振动监测设备测量光纤麦克风的所使用光纤的起始点位置和终止点位置，根据光纤分布式传感的特性，起始点与终止点之间的光纤存在x个采样点。

6.根据权利要求5所述的基于光纤声波传感的声音定位方法，其特征在于，所述的x个数据是从所述的光纤麦克风所使用的光纤对应的x个采样点上采集得到的，每个采样点获取一个数据。

7.根据权利要求6所述的基于光纤声波传感的声音定位方法，其特征在于，

8.一种基于光纤声波传感的声音定位装置，其特征在于，包括分布式光纤声波传感系统、传感光纤、若干个光纤麦克风阵列，所述的传感光纤一端连接分布式光纤声波传感系统，另一端延伸经过所有目标监测点，在各个目标监测点处使用当前位置传感光纤搭建光纤麦克风阵列；

9.基于权利要求8所述的基于光纤声波传感的声音定位装置，其特征在于，所述的光纤麦克风阵列由n个光纤麦克风组成，光纤麦克风包括支撑柱，光纤缠绕在所述的支撑柱的外周上，所述的光纤具有分布式传感特性。

10.基于权利要求9所述的基于光纤声波传感的声音定位装置，其特征在于，所述的分布式光纤声波传感系统包括数据采集单元、数据解调单元、数据频带处理单元、数据加权平均单元；

技术总结本发明涉及一种基于光纤声波传感的声音定位方法及装置，属于声音定位的技术领域，包括：使用光纤搭建光纤麦克风；使用光纤麦克风构建麦克风阵列；使用光纤麦克风阵列采集振动信号；对振动信号进行解调还原，得到麦克风阵列的多通道音频数据；根据多通道音频数据进行波束成形，通过麦克风阵列上不同光纤麦克风采集数据的差异确定声波方向。其中，使用光纤构成光纤麦克风阵列较使用传统麦克风阵列相比，光纤麦克风作为无源器件，可在无电源供应的条件下使用，成本低于传统麦克风阵列，且使系统安全性有了显著提高。并且可根据安装现场实际情况选择线阵、圆阵或立体阵列进行构建，使系统面对不同的需求，针对性地进行声音定位。技术研发人员：孙巍,李和彬受保护的技术使用者：北京捷天科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2