一种自助设备拾音装置及设计方法

摘要

本发明公开一种自助设备拾音装置及设计方法，包括拾音装置，其特征在于：所述拾音装置包括壳体、后盖板及拾音硬件模块，所述壳体固定连接后盖板，所述壳体固定连接拾音硬件模块，所述拾音硬件模块与所述壳体之间设置有密封件，所述壳体、所述密封件及所述拾音硬件模块形成声腔，所述拾音硬件模块设置在所述壳体内。本发明涉及信息技术领域，具体地讲，涉及一种自助设备拾音装置及设计方法。方便拾音装置的设计及安装。

说明书

技术领域

本发明涉及信息技术领域，具体地讲，涉及一种自助设备拾音装置及设计方法。

背景技术

拾音装置已成为现代人日常生活中最常使用的用品之一，比如移动通讯设备、录音笔、具有录音功能的音乐播放装置等，都需要质量良好的拾音装置来完成接收外界声音。

近年来人工智能科技迅速发展，其中的一些功能正逐渐在实际产品中得到应用推广，尤其是语音识别技术正在得到越来越多广泛的应用，而此项技术如何实现终端化应用，是很多厂家都在努力寻求的解决办法。目前不存在通过考虑拾音装置的高度、声源距离等因素，设计出最优的拾音装置倾角的自助设备拾音装置。而且，现有的拾音装置很少考虑声腔、出音孔尺寸以及麦克数量对拾音的影响。此为，现有技术的不足之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自助设备拾音装置及设计方法，方便拾音装置的设计及安装。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种自助设备拾音装置及设计方法，包括拾音装置，其特征在于：所述拾音装置包括壳体、后盖板及拾音硬件模块，所述壳体固定连接后盖板，所述壳体固定连接拾音硬件模块，所述拾音硬件模块与所述壳体之间设置有密封件，所述壳体、所述密封件及所述拾音硬件模块形成声腔，所述拾音硬件模块设置在所述壳体内。

作为本技术方案的进一步限定，所述壳体固定连接自助设备，所述后盖板固定连接所述自助设备。

一种自助设备拾音装置的使用设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：所述拾音装置内部声腔结构设计；

步骤二：所述拾音装置安装位置设计。

作为本技术方案的进一步限定，所述步骤一具体步骤如下：

步骤一一：本声腔采用赫姆霍兹谐振器原理进行声腔结构设计；

步骤一二：声腔内气体的运动特性类似于质量-弹簧-阻尼系统，可以得到声波的谐振频率f

L＝l+Δl (式2)

其中：C为声音速度；

S为声腔的截面积；

L为声腔的有效长度；

l为进口孔的实际物理长度；

Δl为考虑到孔端附近的流动效应而进行的长度修正；

v为容器的容积；

步骤一三：对于孔的末端修正量Δl，选取无明显气流的修正方法：

其中：σ为声腔的开口面积比，即孔截面积与腔截面积的比值；

d为颈或开口的直径；

步骤一四：将式2和式3带入式1，得到声波的谐振频率f

步骤一五：通过控制S、d以及v的大小，做出适合人声频率的声腔，实现人声最小削减，噪声相对最大削减。

作为本技术方案的进一步限定，所述步骤二具体步骤如下：根据声场强度公式进行模拟仿真：

Hφ＝Eθ/η0 (式5)

其中：Eθ是场强度θ的分量，单位为V/m；

Hφ是场强度φ的分量，单位为A/m；

E是与激励有关的系数；

因此在距离天线r的球面上，天线辐射场强E可用方向性函数f(θ,φ)表示，用其最大值fmax归一化后称为归一化方向性函数，记为F(θ,φ)；

方向性函数分幅度方向性函数、相位方向性函数和功率密度方向性函数；

归一化幅度方向性函数F(θ,φ)＝|E(θ,φ)|/|E(θ,φ)|max＝f(θ,φ)/fmax；

归一化功率方向性函数S(θ,φ)＝F(θ,φ)*F(θ,φ)；

方向性函数用分贝来作为单位FdB＝20lg[F(θ,φ)]dB。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

1、本发明提出了一种拾音装置声腔设计方法，并且用该方法设计了一种拾音装置方案，该方案通过拾音装置的高度、声源距离等因素，计算出最优的拾音装置倾角，有效提取声音信号，从而提高了语音识别的效率。

2、本发明拾音装置通过声腔、出音孔尺寸配合一定数量的麦克，通过计算方法设计出最优的声腔结构尺寸。

3、本发明因固定角度的拾音装置在工作时不需额外进行角度调节，实现了有效提高自助设备拾音效率的有益效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的自助设备拾音装置仿真结果图。

图3为本发明的局部结构示意图。

图中：1、壳体，2、密封件，3、声腔，4、拾音硬件模块，5、后盖板，6、自助设备。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1-图3所示，本发明包括拾音装置，所述拾音装置包括壳体1、后盖板5及拾音硬件模块4，所述壳体1固定连接后盖板5，所述壳体1固定连接拾音硬件模块4，所述拾音硬件模块4与所述壳体1之间设置有密封件2，所述壳体1、所述密封件2及所述拾音硬件模块4形成声腔3，所述拾音硬件模块4设置在所述壳体1内。

所述壳体1固定连接自助设备6，所述后盖板5固定连接所述自助设备6。

一种自助设备拾音装置设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：所述拾音装置内部声腔3结构设计；

步骤二：所述拾音装置安装位置设计。

所述步骤一具体步骤如下：步骤一一：本声腔采用赫姆霍兹谐振器原理进行声腔结构设计；

步骤一二：声腔内气体的运动特性类似于质量-弹簧-阻尼系统，可以得到声波的谐振频率f

L＝l+Δl (式2)

其中：C为声音速度；

S为声腔的截面积；

L为声腔的有效长度；

l为进口孔的实际物理长度；

Δl为考虑到孔端附近的流动效应而进行的长度修正；

v为容器的容积；

步骤一三：对于孔的末端修正量Δl，选取无明显气流的修正方法：

其中：σ为声腔的开口面积比，即孔截面积与腔截面积的比值；

d为颈或开口的直径；

步骤一四：将式2和式3带入式1，得到声波的谐振频率f

步骤一五：通过控制S、d以及v的大小，做出适合人声频率的声腔，实现人声最小削减，噪声相对最大削减。

所述步骤二具体步骤如下：根据声场强度公式进行模拟仿真：

Hφ＝Eθ/η0 (式5)

其中：Eθ是场强度θ的分量，单位为V/m；

Hφ是场强度φ的分量，单位为A/m；

E是与激励有关的系数；

因此在距离天线r的球面上，天线辐射场强E可用方向性函数f(θ,φ)表示，用其最大值fmax归一化后称为归一化方向性函数，记为F(θ,φ)；

方向性函数分幅度方向性函数、相位方向性函数和功率密度方向性函数；

归一化幅度方向性函数F(θ,φ)＝|E(θ,φ)|/|E(θ,φ)|max＝f(θ,φ)/fmax；

归一化功率方向性函数S(θ,φ)＝F(θ,φ)*F(θ,φ)；

方向性函数用分贝来作为单位FdB＝20lg[F(θ,φ)]dB。

本发明的工作流程为：

拾音装置内部声腔3结构设计：本声腔采用赫姆霍兹谐振器原理进行声腔结构设计；声腔内气体的运动特性类似于质量-弹簧-阻尼系统，可以得到声波的谐振频率f

L＝l+Δl (式2)

对于孔的末端修正量Δl，选取无明显气流的修正方法：

将式2和式3带入式1，得到声波的谐振频率f

通过控制S、d以及v的大小，做出适合人声频率的声腔，实现人声最小削减，噪声相对最大削减。

例如：麦克音孔为φ0.8，根据麦克直径出音开孔的设计规范取d＝1.2mm,声速c＝331.45m/s，根据麦克声腔设计要求计算出V＝63.58平方毫米，L＝4毫米，带入公式4，得出频率f

拾音装置安装位置设计：根据声场强度公式进行模拟仿真：

Hφ＝Eθ/η0 (式5)

因此在距离天线r的球面上，天线辐射场强E可用方向性函数f(θ,φ)表示，用其最大值fmax归一化后称为归一化方向性函数，记为F(θ,φ)；

方向性函数分幅度方向性函数、相位方向性函数和功率密度方向性函数；

归一化幅度方向性函数F(θ,φ)＝|E(θ,φ)|/|E(θ,φ)|max＝f(θ,φ)/fmax；

归一化功率方向性函数S(θ,φ)＝F(θ,φ)*F(θ,φ)；

方向性函数用分贝来作为单位FdB＝20lg[F(θ,φ)]dB。

对式5进行仿真，仿真结果如图2所示，同心圆表示声源距离mic阵列中心的垂直距离，圆心角表示声源与mic阵列的角度，通过上图我们可以知道，mic阵列拾音呈现一定角度与一定距离。正前方左右30度之间的拾音效果最好，其它方向拾音效果衰减较大，有些角度几乎完全衰减。

将壳体1、密封件2、声腔3、拾音硬件模块4及后盖板5按图1所示位置进行安装。

以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。