[發(fā)明專利]一種組合式植物聲頻調(diào)控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110252063.2
• 申請(qǐng)日: 2011-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN102394064A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱松明;蔡衛(wèi)明;賀惠農(nóng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G10L19/02
• 分類號(hào): G10L19/02;A01G7/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聲頻調(diào)控方法，尤其涉及一種組合式植物聲頻調(diào)控方法。

背景技術(shù)

聲頻調(diào)控技術(shù)作為一種新興的現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)高新技術(shù)之一，主要是通過對(duì)生物生長環(huán)境中聲波的調(diào)控，來實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。有研究表明，不同的頻率及強(qiáng)度的聲波對(duì)植物生長的促進(jìn)效果是不一樣的。聲波對(duì)農(nóng)作物的促長效果關(guān)鍵取決于對(duì)環(huán)境中的聲頻的調(diào)控方式。

聲波的頻率及對(duì)應(yīng)的聲頻強(qiáng)度是影響聲波促長效果的關(guān)鍵因素，因此，對(duì)于植物聲頻調(diào)控技術(shù)在現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)加載組合聲頻中各頻率點(diǎn)或頻帶聲波強(qiáng)度的準(zhǔn)確性是很有必要的。但是，目前現(xiàn)有的植物聲頻調(diào)控方法采用開環(huán)的方式，即以某確定的聲音文件作為聲源輸出給發(fā)聲器（音箱），但是在設(shè)施作物栽培室中采用聲頻促長技術(shù)時(shí)，由于環(huán)境設(shè)施對(duì)聲音的來回反射、設(shè)施材料對(duì)不同聲頻的吸收作用等影響，使得實(shí)際聲頻信息失真度較大，造成加載的組合聲頻與原先希望的組合聲頻相差較大，這在一定程度上影響聲頻對(duì)作物的促長效果。??

快速傅里葉變換是離散傅里葉變換的一種快速算法，它能克服時(shí)間域與頻率域之間相互轉(zhuǎn)換的計(jì)算障礙。采用這種算法進(jìn)行離散傅里葉變換相比于傳統(tǒng)算法其所需要的乘法次數(shù)大為減少,特別是在被變換的抽樣點(diǎn)數(shù)N很多時(shí),FFT算法計(jì)算量的節(jié)省就越顯著，這使得該方法在對(duì)內(nèi)存空間敏感的嵌入式微處理系統(tǒng)設(shè)備中的應(yīng)用成為可能。而小波變換在時(shí)域和頻域同時(shí)具有良好的局部化性能，有一個(gè)靈活可變的時(shí)間-頻率窗，相比于傅里葉變換、加窗傅里葉變換，它能更有效的從信號(hào)中提取信息，通過伸縮和平移等運(yùn)算功能對(duì)函數(shù)或信號(hào)進(jìn)行多尺度細(xì)化分析，解決了許多傅里葉變換不能解決的問題；它是在傅里葉分析的基礎(chǔ)上發(fā)展產(chǎn)生的一種信號(hào)分析工具，即具有傅里葉分析的優(yōu)點(diǎn)，比如能夠在頻率域進(jìn)行分析，同時(shí)它還克服了傅里葉分析的不足，具有局部分析的功能，它可以先從整體上對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行分析，再分析目標(biāo)信號(hào)的局部細(xì)節(jié)信息。受植物生長環(huán)境的影響，對(duì)環(huán)境中加載的組合式聲頻信息的分析一般比較復(fù)雜，其中聲頻信號(hào)分析方法對(duì)于植物聲頻的調(diào)控效果起到關(guān)鍵作用。因此，本發(fā)明采用快速傅里葉變換及小波變換相結(jié)合的分析手段，提供了一種組合式植物聲頻調(diào)控方法。???????????????

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是通過克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種組合式植物聲頻調(diào)控方法。???

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案包含以下步驟：??

組合式植物聲頻調(diào)控方法的步驟如下：

1)測試調(diào)控環(huán)境中加載的組合式聲頻，對(duì)其進(jìn)行頻率特性分析，確定組合聲頻在各個(gè)頻率點(diǎn)或頻帶的聲壓分布；??????

2）將離散組合聲頻信號(hào)進(jìn)行小波變換的結(jié)果與期望輸出的組合聲頻信號(hào)作小波比對(duì)，根據(jù)各頻率點(diǎn)或頻帶的聲壓分布與促進(jìn)植物生長所需的聲頻組合的聲壓信號(hào)作小波比對(duì)的結(jié)果，得到兩者在各頻率點(diǎn)或倍頻帶上的差；??????????????

3）根據(jù)兩者在各頻率點(diǎn)或倍頻帶上的差，修正聲波發(fā)生器在各個(gè)頻率點(diǎn)或倍頻帶的輸出電壓，使植物聲頻調(diào)控環(huán)境中組合式聲頻的各頻率點(diǎn)或頻帶聲壓分布達(dá)到植物聲頻試驗(yàn)所確定的要求。???????????????????????????????????????????????????????

所述的步驟1）為：先利用聲壓傳感器采集植物生長環(huán)境中的組合聲頻模擬信號(hào)；然后將采集到的組合聲頻模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字離散信號(hào)；再對(duì)數(shù)字化的離散組合聲頻信號(hào)進(jìn)行小波變換得到組合聲頻在各個(gè)頻率點(diǎn)或頻帶的聲壓分布。?

所述的步驟3）為：根據(jù)小波比對(duì)的結(jié)果，如果采集信號(hào)與期望輸出信號(hào)的能量分布相匹配的話，則在2s后轉(zhuǎn)入下一輪的植物聲頻信號(hào)采集與小波分析，如果不匹配，則對(duì)采集到的離散組合聲頻信號(hào)作快速傅里葉變換，然后將變換結(jié)果中的各頻率分量作加權(quán)校正處理，延時(shí)2s后轉(zhuǎn)入下一輪的植物聲頻信號(hào)采集與小波分析，通過調(diào)整各頻率或頻帶輸出的電壓幅度分量，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)頻率點(diǎn)的聲壓修正；如此循環(huán)，從而保證了在設(shè)施環(huán)境中加載的組合聲頻各頻率點(diǎn)或頻帶能量分布的均勻，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生長環(huán)境中的組合式聲頻的各頻率點(diǎn)或頻帶能量的調(diào)控。?

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果：??

1）本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了調(diào)控環(huán)境中組合式聲頻中各頻率點(diǎn)或頻帶聲能量的準(zhǔn)確分布；?????

2）本發(fā)明減小了由于揚(yáng)聲器頻響效果不佳對(duì)聲頻調(diào)控輸出的影響；?

3）本發(fā)明減小了由于設(shè)施環(huán)境中聲波的來回反射及材料吸收給加載聲頻輸出帶來的影響。

附圖說明

圖1是組合式植物聲頻調(diào)控方法的技術(shù)路線圖；?