摘 要

麦克风阵列和一个麦克风相比，麦克风阵列不仅能够获取更多的信号信息而且可以在三维空间中进行精确处理，很好的解决了一个麦克风采集信息不全面的缺点。麦克风阵列能够在一个三维空间范围内的任何一个方向对声源的位置进行准确定位。比如，能够在一些大型的会议，环境复杂的战场和老人使用的助听器中都有着一些实际应用。

本设计通过一个256通道的麦克风阵列对声音信号进行采集,根据麦克风输出信号的特点进行调理电路设计，在预先设定好的各种采样参数下，256通道麦克风阵列能够完成数据采集。由于环境因素和原件本身存在差异，所以每个通道采集的信号也会有幅度和相位误差。最后再通过MATLAB软件进行幅度和相位校正来实现一个完整的256通道麦克风阵列数据采集系统。

关 键 词： 麦克风阵列； 调理电路； 校正

Abstract

Compared with a microphone,the microphone array can not only get a lot of signal, but can also deal with the single accurately in three-dimensional space to finish the work which a microphone can not deal with.The microphone array can accurately locate the position of the sound source in any direction in a three-dimensional space. For example, to be able to have some practical applications in a number of large conferences, the environment of the complex battlefield and the use of hearing aids for the elderly have a number of practical applications.

This design gets the sound signals through a 256-channel microphone array, and according to the characteristics of the microphone output signal conditioning circuit design, the 256 channel microphone array can complete the data acquisition in the preset sampling parameters. Because of environmental factors and the difference between microphones, so the signal acquisition of each channel will also have the amplitude and phase errors. Finally, amplitude and phase is corrected by MATLAB software so as to achieve a complete 256-channel microphone array data acquisition system.

Key words: Microphone Array；Conditioning circuit；Correct

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 研究目的及意义 1

1.3 国内外研究现状 2

1.4 研究内容及方法 4

1.4.1研究内容 4

1.4.2研究方法 4

第2章 硬件设计 5

2.1麦克风阵列 5

2.2 数选模块 5

2.3 放大模块 7

2.4 AD采样模块 9

2.5 控制模块 11

第3章 麦克风相位校正的实现 12

3.1麦克风阵列校正的原因 12

3.2麦克风阵列校正的软件 12

3.3麦克风阵列校正的方法 12

3.3.1信号模型 12

3.3.2麦克风阵列校正算法 15

3.4仿真结果 16

第4章 总结和展望 18

4.1总结 18

4.2展望 18

参考文献 19

附录A 21

附录B 22

第1章 绪论

1.1研究背景

视觉信号和听觉信号是人接收外界信号的重要组成部分，有科学研究表明，人的声音的约30％的接收信息^[1]。尤其重要的是，当输入方式的可视信息由于某种原因被切断后，例如，当有不发光，或者目标对象被阻塞，在示出其不可替代的作用特定的声音信号。而且，就像无声电影和广播一样，只有声音或者只有图像都不是很生动，只有当二者结合在一起之后才会一加一大于二。在最近几年，由于多媒体技术的迅速发展，声音已成为人机之间交互的一个重要途径。现在科技发展很快，所以有的技术越来越智能化，各种机器的智能化程度越来越高，例如，离我们生活很近的新闻发布会和明星演唱会这种嘈杂的环境下，迫切的要加快声音采集智能化的脚步。对于在机器人方面，机器人需要接收人发出的命令或则是要确定目标的位置，然后才能去操作之前设定好的程序，从而实现智能化的操作。还有在一些别的情况中语音识别有很大的作用，像在一个会议中我们只需要去放大说话人声音，而别的声音都不予以增强。

因为我们是在一个三维的空间中，所以只通过两个方面的传来的信息来判断一个人位置是非常困难的，可能会只知道一个人的平面的位置而不知道这个在这个平面的什么高度上。没有这个声压，虽然我们可以确定一个平面上声源的位置，但是不知道声源是从什么方向传过来的。所以，从人的听觉系统给了我们启示，通过使用多个麦克风来找到声源在三维空间的位置，使用的麦克风数量越多，所得到的信息也就越多。麦克风阵列对于信号的处理是一个有很多人都在研究的领域，由于麦克风阵列中很多麦克风，所以把一个一个的麦克风采集的信息加到一起是一个很大量，就需要通过每个麦克风之间的联系对接收的数据通过融合处理来对待测量的估算，这种处理能在时域处理，也能在频域中进行处理。麦克风阵列的信号处理技术能通过统计学的方法实现测试结果的获取，麦克风阵列技术逐步在无线通信，雷达，声纳等方面已被广泛使用。

所以能够看出，如果想想要实现对于语音智能化的处理，必须要实现声源定位和声源增强，而且只有先实现了对于声源的定位之后才能进行后续的工作。一个麦克风接收的信息量太少，所以不能实现声源定位，但是麦克风阵列可以接收足够的信息，通过每个麦克风信号之间的相关性对接收的数据进行融合来实现声源的定位。

1.2 研究目的及意义