一種防水透聲的麥克風陣列拾音器的製作方法

2023-10-06 11:11:54

本實用新型涉及了一種麥克風陣列拾音器防水透聲技術，可用於戶外的安防監控、平安社區、公安司法等領域。具體涉及一種麥克風陣列拾音器防水透聲裝置。

背景技術：

傳統的安防拾音器一般包括一個全向或心形指向的駐極體麥克風，駐極體麥克風實現音頻信號到電信號的轉換，然後通過一級或者兩級模擬電路放大，低通或帶通濾波後模擬輸出，如圖1所示。

市面上也有一些拾音器包括兩個駐極體麥克風，一個駐極體麥克風靈敏度比較高，負責自由遠場的拾音，另外一個駐極體麥克風靈敏度比較低，負責近場背景噪聲的拾音，然後通過模擬電路控制相位，同向疊加來抑制背景噪聲。這些拾安防音器存在如下缺陷：

（1）在實際應用中，周圍環境存在較大的背景噪聲，通過模擬降噪的方法不能有效地降低整個頻段的噪聲，甚至將聲音的高頻部分損失，造成輸出的信號質量不高。

（2）由於選用的駐極體麥克風保真度較低，加上濾波電路造成的相位延時，輸出的聲音信號與實際聲音存在差別。不能滿足安防語音監控清晰度的要求。

（3）拾音範圍較小，完全取決於駐極體麥克風的靈敏度，一般只能做到10m範圍內的拾音。駐極體麥克風隨著使用時間的增加，靈敏度會衰減而降低拾音距離。

由於拾音範圍的限制，拾音器一般吊在房間天花板中間位置，拾音孔指向音源，靠近關鍵區域。而攝像頭覆蓋區域比較大，安裝在房間頂部一角，拾音器和攝像頭距離較遠，布線較為複雜。

（4）功能比較單一，只有音頻的拾音和放大作用，難以實現一些特定功能應用，例如環境噪聲抑制、波束形成和波束指向性等。

（5）現有的戶外拾音器，用簡單的AB膠封住咪頭周圍，但是咪頭本身的採集孔是鏤空的，並無防水措施。雖說隱藏在殼體內，無法達到100%防水效果。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種防水透聲的麥克風陣列拾音器，具有防水的作用，提高拾音器的信號採集效果。

為解決上述技術問題，本發明採取如下技術方案：一種防水透聲的麥克風陣列拾音器，包括底殼和咪頭，該拾音器包括8個線性排列的全指向性咪頭，依次等間距的焊接在咪頭板上；所述的咪頭板通過螺絲固定在底殼上，底殼的內表面設置有矩形的透音區，透音區內線性排列有8個與咪頭對應的透音孔；所述的透音孔呈喇叭狀，且底殼外表面上的孔徑大於底殼內表面上的孔徑；所述的透音區還設置有防水透聲膜，該防水透聲膜將8個透音孔完全覆蓋；所述的拾音器還包括有矽膠咪頭套；所述的矽膠咪頭套上設置有8個與咪頭相匹配的套體，該矽膠咪頭套與咪頭、咪頭板、底殼緊密貼合。

進一步地，所述的防水透聲膜的大小與透音區的大小相適應。

進一步地，所述的矽膠咪頭套包括與透音區的大小相適應的矽膠底板，該矽膠底板上設置有套體，套體底部開口，該套體包括與底部開口直徑一致的筒體和設置於筒體頂部的蓋體，所述的蓋體上設置有圓孔。

進一步地，所述的防水透聲膜的防水級別達到IP67。

本實用新型的有益效果：

1）本實用新型的透音孔呈喇叭狀，且外大內小，有效的將聲音傳入咪頭。

2）透音孔通過粘貼防水透聲膜，因此達到防水的效果。選擇合適防水等級的防水透聲膜，在防水的同時，有效的減少了對拾音器拾音效果的衰減。

3）咪頭套與咪頭板、咪頭本身及周圍、底殼緊密貼合，有效防止聲音從透音孔進來之後在殼體內來回反射，從而使拾音器達到更好的信號採集效果。

附圖說明

圖1為現有的拾音器的電路圖。

圖2為本實用新型的拾音器的剖視圖。

圖3為底殼的俯視圖。

圖4為矽膠咪頭套的結構示意圖。

圖5為測試信號為線性調頻信號，加咪頭套時線性陣列拾音器輸出。

圖6測試信號為線性調頻信號，不加咪頭套時線性陣列拾音器輸出。

圖7測試信號為高斯白噪聲，加咪頭套時線性陣列拾音器輸出。

圖8測試信號為高斯白噪聲，不加咪頭套時線性陣列拾音器輸出。

具體實施方式

如圖2-4所示為本實用新型的一種防水透聲的麥克風陣列拾音器，包括底殼1和咪頭2，該拾音器包括8個線性排列的全指向性咪頭2，依次等間距的焊接在咪頭板3上；咪頭板3通過螺絲固定在底殼上，底殼1的內表面設置有矩形的透音區4，透音區4內線性排列有8個與咪頭對應的透音孔5；透音孔5呈喇叭狀，且底殼1外表面上的孔徑大於底殼內表面上的孔徑；透音區5還設置有防水透聲膜6，該防水透聲膜6將8個透音孔完全覆蓋；拾音器還包括有矽膠咪頭套7；所述的矽膠咪頭套7上設置有8個與咪頭相匹配的套體71，矽膠咪頭套7與咪頭2、咪頭板3、底殼1緊密貼合。

本實用新型的透音孔呈喇叭狀，且外大內小，有效的將聲音傳入咪頭，選擇合適防水等級的防水透聲膜，在防水的同時，有效的減少了對拾音器拾音效果的衰減，咪頭套使拾音器達到更好的信號採集效果。

本實用新型的防水透聲膜的大小與透音區的大小相適應，防水透聲膜的防水級別達到IP67；矽膠咪頭套7包括與透音區的大小相適應的矽膠底板72，該矽膠底板上設置有套體71，套體71底部開口，該套體71包括與底部開口直徑一致的筒體73和設置於筒體73頂部的蓋體74，所述的蓋體74上設置有圓孔75。該矽膠咪頭套能夠與咪頭板、咪頭本身及周圍、底殼緊密貼合，有效防止聲音從透音孔進來之後在殼體內來回反射。

本實用新型的拾音器的性能測試如下：

一、測試環境：全消聲暗室，常溫，常壓；

二、測試方法：

測試聲源：線性調頻信號（0~8kHz），高斯白噪聲；

評價指標：信噪比（SNR），功率響應；

測試方法：將線性陣列拾音器的主極大方向（0°）對準聲源，且距離聲源1m。聲源依次播放20s某一種類的測試聲源，然後靜音2s，重複2個周期。假設線性陣列拾音器在靜音段採集的信號為系統的自噪聲，記為 ；在信號段採集到的信號為揚聲器播放的測試信號加系統自噪聲，且測試信號與系統自噪聲不相關，記為 ，記為，記為，

，稱為功率響應；

取2個周期的平均值，可以計算出線性陣列拾音器的信噪比（SNR）：

。

實驗結果：

當測試信號為線性調頻信號和高斯白噪聲時，在加咪頭套和不加咪頭套的條件下，陣列拾音器的輸出波形分別如圖5至圖8所示。

表 不同測試條件下線性陣列拾音器輸出性能比較

由表1可以看出，輸入信號為線性調頻信號時，增加咪頭套之後線性陣列拾音器的輸出信噪比提高了5.39 dB，功率響應提高了6.76 dB；輸入信號為高斯白噪聲時，增加咪頭套之後線性陣列拾音器的輸出信噪比提高了3.54 dB，功率響應提高了2.82 dB，拾音性能有了顯著的提高。

上面所述的實施例僅僅是本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的構思和範圍進行限定，在不脫離本發明設計構思的前提下，本領域中普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變型和改進均應落入本發明的保護範圍，本發明的請求保護的技術內容，已經全部記載在技術要求書中。