方案-1系统优化与信号处理麦克风阵列声源定位

1、序号设备名称设备型号规格数量号应标技术指标1虚拟仪器主机扩展总线槽数：不小于8槽；输入电压：100 to 240 VAC ；230W最大功率；工作温度：0C到55C；工作湿度：10 to 90%台1781368-01PXIe-1071机箱及附件3 个混合插槽0 C 到 50 C 的工作温度范围;10%到 90%的工作湿度范围总功率达 230 W, 100-240VAC 输入；高性能 - 每插槽高达 1 GB/s 的带宽和 3 GB/s 的系统带宽；紧凑而轻巧的PXI 机箱, 13.1 lb (5.94 kg)与PXI、PXIpactPCI 和CompactPCI Express 模块兼容2虚拟

2、仪器控制器操作系统：支持Windows 7 64位 (可安装LV RT实时 操作系统)；安装图形化 虚拟仪器编程。处理器：2.3 GHz四核处理器；内存：4 GB 1600 MHz, 硬盘：100 GB 或更大硬 盘, 可扩展内置PXIe硬 盘阵列台1782450-04PXIe-8135控制器及附件2.3 GHz 四核 el Core i7-3610QE 处理器 (单核Turbo Boost 模式下最大 3.3 GHz)；高带宽PXI Express控制器，具有高达8 GB/s 系统带宽和 2 GB/s 插槽带宽；标准配置为 4 GB (1 x 4 GB DIMM) 双通道1,600 MHz

3、DDR3 RAM, 最大为 16 GB；2 个SuperSpeed USB 端口、4 个高速USB 端口、2 个千兆以太网端口、GPIB、串口和其他外设；In-ROM 内存和硬盘；安装 Windows7 64 位操作系统和驱动，带LabVIEW RT 选项;基于硬盘的恢复；支持 PXIe-8260 SSD 硬盘阵列（选配）。应标型3虚拟仪器板卡16个信号输入通道，同步实时采样；24bits Delta-sigma ADC/每通道；内置硬件抗混叠滤波器/每通道；动态范围不小于114dBFS；分析频率范围：DC 到 100kHz;通道间相位误差: 小于 0.0220KHz套2781369-01PX

4、Ie-4497动态信号卡采样率高达 204.8 kS/s 的 16 路同步采样模拟输入24 位分辨率ADC 具有 114 dB 动态范围检测信号10V 到2.2V, (2 种增益可设置)可配置的 4 mA IEPE 和TEDS 用于麦克风和加速度计AC/DC 耦合可选，分析范围 0-100KHz；相位误差小于 0.02 度20KHz在一个 PXI Express 机箱中, 以全带宽实现多达 272 路通道的同步；4两通道高速数字化仪10位分辨率，大于64MB板载内存；单通道最高采样率2.5GHz， 500MHz实时带宽；输入阻抗50欧姆 1M欧姆可选；数据传输速率不小于500MB/s套1782

5、621-01PXIe-5160高速数字化仪单通道 2.5GHz 实时采样率，500 MHz 实时带宽；10 位分辨率，64M 板载内存；数据传输带宽为 600 MB/s （从设备到控制器）每通道输入阻抗可选 50 欧姆或 1M 欧姆；单槽 3U PXIe 标准，5分析软件虚拟仪器图形化编程软件；内置函数库以及硬件接口、数据分析、可视化和特性共享库。含开发系统、控制设计与仿真模块、声音和振动测量套件、 FPGA模块、机器人模块、控制和模糊逻辑工具、频谱测量工具、高级信号处理工具包、系统辨识工具、数字滤波器设计套1782922-3505LabVIEW高校版科研套件LabVIEW是一款可以帮助工程师

6、完成从设计到测试等一系列步骤的图形化编程。 集成了现有传统、IP和硬件，同时也采用了的计算机技术。通过图形化编程加速工程开发；通过简化底层复杂性和集成构建各种测量或控制系统所需的工 具。高校板科研套件包含了NI公司在LabVIEW下的大部分，具体见附件。模块6多功能示波器多功能集成示波器：混合信号示波器：2通道模拟， 34通道数；数字万用表：5位半精度，300V，10A；函数发生器：20MHz, 14位分辨率，125MS/s采样率，可编程直流电源：+/-25 +6V输出，数字I/O：8通道数字 DIO台1783555-03VirtualBench多功能示波器NI VirtualBench是一款

7、推出的多功能基础仪器，集成了混合信号示波器、数字万用表、可变电源、函数发生器等多种功能，并且可以连接计算机或iPad作为现实界面，同时支持通过LabVIEW自定义仪器功能。作为新一代多功能仪器，在一些新建 可取代传统仪器，使实验台架更紧凑，并方便操作。2 通道，1GS/s 示波器，100M 带宽100 MHz 逻辑信号分析仪，34ch；五位半数字万用表，300V, 10A;20 MHz 函数发生器，14 位；多个可变直流电源输出及固定电源；8 通道数字 I/O;支持通过 USB 或 Wifi 连接至计算机，或通过Wifi 连接 iPad 作为交互式控制和显示界面支持通过 LabVIEW进行仪器

8、功能的深度自定义7噪声源定位应用专门用于定位噪声源，将或运动目标的噪声分布与或叠加，生成“声音”或“声音”。满足指标：1)支持不同密度，不同排布方式的麦克风阵列，支持通道数为16-64通道。2)实时显示噪声分布；3)波束成形、声全息多种噪声源定位算法。4)适用套1783880-35SignalPad噪声源定位专门用于定位噪声源，将或运动目标的噪声分布与或叠加，生成“声音”或“声音”。满足指标：1) 支持不同密度，不同排布方式的麦克风阵列，支持通道数为16-64通道。2)实时显示噪声分布；3)波束成形、声全息多种噪声源定位算法。4)适用止或运动物体、稳态或非稳态声源定位。5)旋转机械的转速，做阶

9、次噪声源定位，自动剔除与转速无关的声源。止或运动物体、稳态或非稳态声源定位。5) 旋转机械的转速，做阶次噪声源定位，自动剔除与转速无关的声源。附件其高电子科技联系人: 12816277537邮箱: bi:声音振动应用方案 麦克风阵列声源定位客户:客户联系人:客户:传声器阵列声源定位是指用传声器阵列拾取声音信号，通过对多路声音信号进行分析与处理，在空间域中定出一个或是多个声源的平面或空间坐标，即得到声源的位置。一般来说，常用的声源定位算法划分为三类：一是基于高分辨率谱估计的方法；二是波达时延差（）的方法；三是基于波束成型（Beamforming）的方法。 此次应用拟采用基于最大输出功率的可控波束

10、形成技术（Beamforming）算法，将噪声源空间分布与被测目标的光学声学照相机。叠加形成“声音”即由于目前尚未进行现场实验，对测试被测对象大小和频谱成分均没有准确数据，初步方案如下：采用NI PXI和4497系列高精度动态卡，配合其高SignalPad麦克风阵列噪声源定位。根据麦克风阵列声源定位的原理，必须要同步多通道噪声信号，用于接下来的数据处理，这就必精度，拟使用NI 公司的PXI，配合使用4497高性能动态须得保证动态信号卡，可完成多通道大数据量的精确。PXI 系统模块化设计扩展性好，非常方便进一步增加通道。传声器需选用相位一致性较好的阵列麦克风。拟采用其高科技SignalPad麦克

11、风阵列模块。麦克风阵列支架，根据最终测试要求，可以成架子，也可以根据需求定制加工。：32 通道噪声系NI PXI硬件介绍方案概述是一种开放的测试、测量及控制。结合了的电气总线特性与pactPCI的坚固性、模块化及Eurocard机械封装特性，并增加了专门的同步总线和主要特性，提供了工业上的最高带宽和最低延迟。 有超过70多家厂商提供了超过1500多种PXI产品，PXI成为全世界众多公司进行时的选择。PXI/PXIe系统由三个基本部分组成：机箱、系统控制器和模块自定制开发控制器 - PXI/PXIe 机箱包含一个插于机箱最左端插槽（插槽 1）的系统控制器。控制器是一个高性能的嵌入式计算机，应用了

12、的 PC 技术，集成了的主流 CPU、内存、硬盘等，可安装操作系统（如Windows7）或实时操作系统（如 LabVIEW RT）。拟选配的控制器为 NI PXIe-8135 其性能参数如下：NI PXIe-81352.3 GHz 四核el Core i7-3610QE 处理器 (单核Turbo Boost 模式下最大 3.3 GHz)高带宽PXI Express控制器，具有高达 8 GB/s 系统带宽和 2 GB/s 插槽带宽标准配置为 4 GB (1 x 4 GB DIMM) 双通道 1,600 MHz DDR3 RAM, 最大为 16 GB2 个SuperSpeed USB 端口 4 个

13、高速USB 端口、2 个千兆以太网端口、GPIB、串口缩放/更替视图和其他外设In-ROM 内存和硬盘已安装Windows 操作系统和驱动; 基于硬盘的恢复NI PXIe-8135 是基于el Core i7-3610QE 处理器的高性能控制器，可用于 PXI 系统。 结合 2.3 GHz 基频、3.3 GHz（单核Turbo Boost 模式）四核处理器和双通道 1,600 MHz DDR3 内存，该控制器非常适合用于处理器密集型模块化仪器和应用。机箱 _- 机箱为系统提供了坚固的模块化封装结构。按尺寸不同，机箱有4槽到18槽不等，并且还可以有一些专门特性，如DC电源和集成式信号调理。机箱具

14、有高性能PXI/PXIe背板，它包括PCI/PCIe总线，定时和触发总线。这些定时和触发总线使用户可以开发出需要精确同步的应用系统。拟选用的机箱为NI PXIe-1071其性能参数如下：模块 - NI提供了100多种不同的PXI模块，冲击响应谱测试卡NI PXIe-4497其性能参数如下：的信号为振动加速度，配备了专门的动态信号NI PXIe-4497采样率高达 204.8 kS/s 的 16 路同步采样模拟输入24 位分辨率ADC 具有 114 dB 动态范围2 种增益设置，从 10V 到 2.2uV可配置的 4 mA IEPE 和TEDS 用于麦克风和加速度计可选直流或交流耦合模拟输入在一

15、个PXI Express 机箱中, 以全带宽实现多达 272 路通道的同步模块：NI PXIe5160，2.5GS/s采样率，10Bit高速数字化仪NI VirtualBench，便携式多功能仪器。内置5种仪器。100 MHz混合信号示波器5位数字万用表20 MHz函数发生器和可编程直流电源8个数字I/O通道SignalPad麦克风声源定位：其高SignalPad麦克风声源定位配合使用高性能麦克风和NI的动态信号卡作为采集前端，确保声学特征捕捉的精确与稳定。同时使用高效率的波束成形算法，不仅确保声学成像结果的准确，还确保了声学状态的快速更新。阵列设备、数据处理器均为模块化，易于安装，便于。其高

16、SignalPad麦克风声源定位可实现对于噪声源每秒进行25次的声学成像的能力，不仅可检测到空调、冰箱等家电结构上的稳态噪源，还可抓捕到汽车、仪器上出现的瞬态噪声源。同时对结构运动才出现的噪声源，如汽车雨刷等，具有很强的捕捉能力。硬件：支持NI高性能设备（包括PXI，DAQ等）支持高性能工业级麦克风支持高分辨率光学头可使用笔记本电脑作为数据处理硬件，便于携带：使用波束成形算法的噪声源定位，实时将声学信号以色彩云图的方式进行可视化，可实时获得被测物上的声学分布状态，不仅可对稳态噪声源进行定位，还可对工况改变时结构的声学介绍状态进行实时，可轻易的定位出瞬态或稳态的噪声源。确保声学成像结果的准确，以

17、及声学状态的快速更新。用途：结合NI设备以及麦克风阵列实现对被测设备噪声源的识别。指标：技术特征：采用高性能NI模块化仪器高效率的波束成形算法可支持用户自定义的阵列形状支持麦克风自检实时显示声学图像，并绘制出噪声源分布云图可实时将被测对象的与波束成形算法生成的噪声源分布云图实时叠加，形成声音分布，与声音分布网格适应，可进行设置，直观的提供噪声源的位置。可对云图的声压坐标轴的范围进行定义；可对声源识别的云图显示颜色进行设置可对成像区域内需要观察的区域进行限定，仅截取需要测试的区域，弱化消除成像范围内传声器类型传声器数量 传声器灵敏度阵列直径阵列形状 频率范围采样率声音图象算法支持1/2或1/4英

18、寸传声器支持1632/64（或自定义数量）（可配阵列传声器或高灵敏度传声器）0.5m（16通道） / 1 m（32通道）可自定义最小: 350Hz最大: 12kHz使用频率范围2kHz - 10KHz25.6 kS/s波束成型其他区域声源的影响每通道25.6K采样率下：对于32通道阵列，可实现不低于每秒25次的声学状态更新，对于64通道阵列，可实现不低于每秒10次的声学状态更新可实时调整需要分析的频率或频段声源识别到声压位置可显示时域、频谱和阈值信号支持时频联合分析，可实现扫频支持频率全频段数据数据与导出支持导出结果为AVI格式界面支持三种语言：英语、中文、繁体中文可对进行截图保存原始信号为T

19、DMS文件，可对保存的原始信号进行单通道或多通道信号处理和分析，包括功率谱、滤波、色谱图、瀑布图等。在进行数据回放时，也可对各类参数进行设置。界面其高SignalPad麦克风声源定位功能强大，但简单、易用。即使没有声学或信号处理基础的用户，也可很快熟悉基本功能的使用。同时为了满足专业用户的需要，设定了高级处理工具，可实现对噪声源声场的扫频、联合时频分析以及频谱。说明：1、以上所有报价均含17%的；2、以上报价为初步报价，需根据具体需求调整；Total:409,157.55基于 PXI 的噪声产品描述数量含税单价价源控制器782450-04NI PXIe-8135NI PXIe-8135 Cor

20、e i7-3610QE2.3 GHz Controller, Win 7 (64-bit)147,238.7542,514.88机箱781368-01NI PXIe-1071, 4 槽机箱NI PXIe-1071, 4-Slot 3U PXIExpress Chassis18,353.807,518.42781482-01机箱附件PXI-103x and PXIe-107x Side handle and rubber feet kit1532.35479.12763066-01电源线240VACer Cord, 240V, 10A, Australia176.0568.45模块781369-

21、01NI PXIe-4497- 16ChannelsPXIe-4497, 24-bit, 204.8 kS/s,2 Gain, TEDS, AC/DC coupled271,329.05128,392.29780040-012 Pack Infinibandto BNC Cables2 Pack InfiniBand to BNC Cables, AI0-7 and AI8-15, 0.2m, for 449x23,814.206,865.56782621-01NI PXIe-5160NI PXIe-5160, 64MB, 2-Channels171,487.0064,338.30778827

22、-01CableSMB112, Double Shielded SMB to BNC Male Coax Cable, 50 Ohm, 1m1830.70747.63SRV-PX4573116以上标准3 年质保服务Standard Service Program for PXISystems (3 years)122,464.3622,464.36783555-03VirtualBench ScopeNI VirtualBench (VB-8012) with Australiaer Cord (240VAC)116,713.4515,042.11应用软件783880-35噪声源定位Signa

23、lProfesal - KeyGoTechnologies187,252.7578,527.48开发软件782922-3505LabVIEWfor ResearchNI Academic Siicense - LabVIEW Research Only146,887.7542,198.98系统初步报价单500KV特高压变压器电抗器声源定位12240Hz 异响定位500Hz 变压器典型噪声定位附录1 声源定位成像应用案例1075Hz 冷却风扇噪声定位电抗器1300 Hz异响定位其他阵列风电叶片噪声分布图汽车异音定位汽车发舱声源定位附录2 定位原理和算法概述传声器阵列声源定位是指用传声器阵列拾取声

24、音信号，通过对多路声音信号进行分析与处理，在空间域中定出一个或是多个声源的平面或空间坐标， 即得到声源的位置。一般来说，常用的声源定位算法划分为三类：一是基于高分辨率谱估计的方法；二是波达时延差（）的方法；三是基于波束成型（Beamforming）的方法。基于高分辨率谱估计的方法包括了自回归AR 模型、最小方差谱估计（MV）和特征值分解方法（如Music 算法）等,所有这些方法都通过获取了传声器阵列的信号来计算空间谱的相关矩阵。在理论上可以对声源的方向进行有效估计，实际中若要获得较理想的精度，就要付出很大的计算量代价，而且需要较多的假设条件，当阵列较大时这种谱估计方法的运算量很大，对环境噪声敏感，还很容易导致定位确，因而在现代的大型声源中很少采用。声达时间差(TDOA)的，这类声源定位方法一般分为二个步骤进行先进行声达时间差估计，并从中获取传声器阵列中阵元间的声延迟(TODA)；再利用获取的声达时间差，结合已知的传声器阵列的空间位置进一步定出声源的位置。这种方法的计算量一般比前二种要小，更利于实时处理，但定位精度和