双声源识别及信号分离的快速实现方法

专利名称：双声源识别及信号分离的快速实现方法
技术领域：
本发明涉及声源识别及信号分离的方法，尤其是涉及一种双声源识别及信号分离的快速实现方法。
背景技术：
双声源识别及信号分离是指确定只存在两个声源，但不清楚原始信号相关信息的情况下，根据接收到的复合信号还原出声源及其原始信号。主要的实用场合有机器故障诊断、会议中语音提取。现有的信号分离方法主要是基于统计和信号处理的手段进行软件或者算法上的信号分离，需要以运算时间为代价。如何通过测量快速实现双声源识别及信号分离，目前在其他的文献中还没有介绍。

发明内容
1、发明目的本发明的目的在于提供一种快速测量的双声源识别及信号分离的快速实现方法。
2、技术方案为实现上述发明目的，本发明所述的双声源识别及信号分离的快速实现方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)两个声源或者两路声信号(声压分别为p1、p2，质点速度分别为v1、v2)在空气中传播的情况下，将质点速度传感器和声压传感器摆放在两个声源连线的任意位置上，测量得到复合声场的声压p和空气质点的运动速度v。测得的声压和质点速度可以表示为p＝p1+p2(1)v＝v1-v2(2)(2)利用平面波假设(或远场近似)中声压与质点速度的关系(ρ与c分别为空气的密度和空气中的声波速度)，p1＝ρcv1(3)p2＝ρcv2(4)来实现两路信号的分离p1＝(p+ρcv)/2 (5)p2＝(p-ρcv)/2 (6)通过数值模拟和实验研究证明本发明在声源识别及信号分离中的应用中具有良好的前景。
3、有益效果本发明与现有技术相比，其显著优点是利用本发明的方法可以快速实现双声源的识别及信号分离。
四

图1是本发明的原理示意图。
图2是数值模拟中两路原始信号。
图3是数值模拟中测得的复合场声压和质点速度。
图4是数值模拟中信号分离得到的结果。
图5是实验中装置摆放示意图。
图6是实验中麦克流测得的复合场声压和质点速度归一化图。
图7是实验分离后得到的两路信号。
五具体实施例方式
实施例1双声源识别和信号分离的数值模拟。
所用器材包括计算机和matlab软件。
双声源识别和信号分离的方法是1、利用matlab提供的函数产生两组平面波，原始信号1的频率为1kHz，幅度为2；原始信号2的频率为2kHz，幅度为1，具体波形见图1。
2、利用声压和质点速度的叠加(式(1、2))模拟出可以测到的复合场声压以及质点速度随时间的变化，具体见图2。
3、利用平面波声压和质点速度的关系(式(5、6))，分离两路信号。
结果分析分离以后得到的两路信号的声压值如图3所示。比较图3和图1可以发现分离以后的结果与原始信号完全一致，说明同时测量复合场声压和质点速度实现双声源识别及信号分离的方法在数值模拟上是可行的。
实施例2声源识别和信号分离中的实验。
所用包括消声室、音响两个、麦克流USP探头、声压校准器、B&K麦克风4190、B&K pulse多通道分析仪、功率放大器两台、信号线支架若干。
方法1、在消声室中按图5摆放装置，对于每一个声源，先用校准好的麦克风测量所在点的声压，校准麦克流USP探头的声压传感器的灵敏度。再利用远场近似下声压与质点速度的关系(要求摆放点到声源的位置r满足kr＞＞1，其中k为波数，可以用信号的频率f表示为k＝2πf/c)，校准麦克流USP探头质点速度传感器的灵敏度。
2、同时激发两个声源，用麦克流测量复合场声压和质点速度，见图6。声源1为1kHz单频信号，声源2为1.5kHz单频信号。
3、利用平面波声压和质点速度的关系(式(5、6))，分离两路信号。
结果分析分离后得到的两路信号的声压值如图7所示。可以发现分离以后的信号为单频1.5kHz和1kHz，与原始信号完全一致，说明同时测量复合场声压和质点速度实现双声源识别及信号分离的方法在实验上也是可行的。
权利要求
1.一种双声源识别及信号分离的快速实现方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)在两个声源或者两路声信号在空气中传播的情况下，将质点速度传感器和声压传感器摆放在两个声源连线的任意位置上，测量得到复合声场的声压p和空气质点的运动速度v，且可以表示为p＝p1+p2、v＝v1-v2，其中p1、p2为两个声源在测量点处产生的声压，v1、v2为两个声源在测量点处激发的质点速度；(2)利用平面波假设或远场近似中声压与质点速度的关系，p1＝ρcv1、p2＝ρcv2，来实现两路信号的分离p1＝(p+ρcv)/2、p2＝(p-ρcv)/2其中ρ与c分别为空气的密度和空气中的声波速度。
全文摘要
本发明公开了一种双声源识别及信号分离的快速实现方法，该方法包括以下步骤(1)在两个声源或者两路声信号在空气中传播的情况下，将质点速度传感器和声压传感器摆放在两个声源连线的任意位置上，测量得到复合声场的声压p和空气质点的运动速度v，且可以表示为p＝p
文档编号G10L15/00GK1858844SQ20061004078
公开日2006年11月8日 申请日期2006年6月1日 优先权日2006年6月1日
发明者陶建成, 邱小军, 韩宁, 牛锋, 邹海山 申请人:南京大学