阅读说明：本技术 用于对声源进行空间定位的装置、系统和方法 (Apparatus, system and method for spatially localizing a sound source ) 是由 T·里滕朔贝尔 于 2019-03-19 设计创作，主要内容包括：本发明描述了一种装置,其包括至少一个可动地布置的第一传声器(10)、至少一个第二固定式传声器(11)和至少一个传感器(16)。所述传声器可以检测声源所发出的声波,所述传感器可以检测所述第一传声器的空间坐标。此外,还描述了一种对应的方法和一种具有上述装置的系统。(The invention describes a device comprising at least one movably arranged first microphone (10), at least one second stationary microphone (11) and at least one sensor (16). The microphone may detect sound waves emitted from a sound source, and the sensor may detect spatial coordinates of the first microphone. Furthermore, a corresponding method and a system having the above-described device are described.)

用于对声源进行空间定位的装置、系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于对声源进行空间定位的一种装置、一种系统和一种方法，因而属于声学测量技术领域。

背景技术

声学声源的空间定位是量化汽车和航空航天领域以及消费电子和工业设备领域中的产品的噪声和振动特性的重要任务。在产品开发过程中，该任务被称为Noise,Vibration,Harshness(NVH)Testing(噪声、振动、粗糙度测试)。为了开发在噪声限值和声音感知方面满足规章要求和客户相关要求的产品，NVH测试是必不可少的，因此，必须以相应的可靠性和精度对产品进行测量。声源的定位不仅限于上述工业领域的产品，而且还用于其他领域，例如用于在工作场所、公共场所测量环境噪声以识别声干扰源或者用于进行建筑声学上的隔音评估。用于对声源进行空间定位的系统的用户包括但不限于上述工业领域中的产品的制造商、工程服务商、建筑声学家、建筑业公司和公共机构。

在产品开发过程中，对规章要求和期望的声音质量的检验尤其是相对较晚进行的。在此，产品开发人员需要易于使用且直观的工具，这些工具有助于产品开发人员分析NVH问题并在符合产品规格方面做出判定。在建筑声学领域中，在施工项目的现场检验、制造产品期间的质量监控以及对机器和过程的状态监控中，也存在类似问题。

由现有技术已知用于实现声源可视化的所谓的声学摄像机。这类声学摄像机通常具有传声器阵列，这个传声器阵列具有大量布置在盘形表面上的传声器。这类声学摄像机的结构通常较为复杂，特别是通常需要将大量的传声器与用于并行数据采集和处理的高效系统连接在一起。

本发明人将自己的目的设定为提供一种用于对声源进行空间定位以及实现声源可视化的装置，与现有技术相比，所述装置例如可以在图像质量方面，尤其是在声源的对比度范围、空间分辨率和最大可表示的频率方面，提供内在的技术优势，此外，所述装置特别易于操作并且由于技术复杂性有所降低，故而制造成本较低。

发明内容

本发明用以达成上述目的的解决方案在于根据权利要求1和18所述的装置、根据权利要求7所述的系统以及根据权利要求10、13和31所述的方法。不同的实施例和进一步方案是从属权利要求的主题。

描述了一种装置，所述装置包括至少一个可动地布置的第一传声器、至少一个第二固定式传声器和至少一个传感器。所述传声器可以检测声源所发出的声波，所述传感器可以检测所述第一传声器的空间坐标。

此外，描述了一种具有相应装置的系统，所述系统包括固定式数据处理设备，所述装置以可绕旋转轴旋转的方式支承在所述数据处理设备上。所述数据处理设备可以接收来自所述装置的测量数据并示出待测量的物体的声源强度。

根据一个实施例的方法包括以下步骤：提供可旋转地支承的装置，其具有至少一个可动地布置的第一传声器和至少一个第二固定式传声器；围绕旋转轴旋转所述装置，其中所述第一传声器一同旋转，所述第二传声器保持固定；通过所述第一传声器和所述第二传声器检测待测量的物体所发出的声波，同时检测所述第一传声器的空间坐标；根据所测得的测量数据对发声物体的源强度进行计算和成像。

本发明还描述了用于对声发射物体进行成像的方法和装置，包括：借助运动和固定式传感器记录(i)声场的声学变量、通过摄像机记录(ii)运动的传感器的路径坐标以及(iii)待测量的场景的光学图像，将数据记录在与传感机构一起运动的电子单元中并且将这些数据转发至终端设备，用以对数据进行处理并将结果表示为颜色编码的声像与待测量的物体的光学采集的图像的叠加。

在此所描述的装置可以用于多种应用，特别是用于检验汽车、航空航天、消费电子和工业设备领域中的产品的规章要求和期望的声音质量，但也可以用于建筑声学领域、制造产品期间的质量监控以及对机器的状态监控。

在此所描述的用于对声发射物体的成像的概念可以用于不同应用，原因例如在于，与基于传感器阵列和波束成形技术的具有相当性能和图像质量的已知系统相比，测量仪器的耗费较小。相关的成本降低使得这项技术可以供更多的用户使用。尺寸和重量方面的大幅减小使其易于运输，有所降低的复杂性减少了测量的准备时间并且提高了操作可靠性。

在某些应用中，可以有利地使用在此所描述的概念，因为与已知的传感器阵列和波束成形技术相比，必须处理的数据量减少了一到两个数量级，因此，大大降低了对待用于数据采集和处理的硬件的要求并且可以以声源图像的形式明显更快地计算出结果。

附图说明

下面结合附图中所示出的实施例对本发明进行详细说明。这些图示不一定按比例绘制并且本发明并不仅局限于所示方面。确切而言，重点在于示出本发明所基于的原理。其中：

图1结合框图示出基于声学变量的测量和所测得的传感器运动的特性来计算声发射物体的图像的方法的示例。

图2为装置的第一实施例的前视图(左侧，包括电子单元的框图)和剖面图(右侧)。

图3为所述装置的替代性实施例的前视图(左侧，包括电子单元的框图)、剖面图(中间)和后视图(右侧，不具有壳体盖和驱动器)。

具体实施方式

本发明针对于声源的空间定位问题，在文献中被称为“波达方向”(“Direction ofArrival”)(DoA)问题。要注意的是，DoA问题和相关的解决方案在几乎所有所基于的物理学以波的传播为特征的情况下都可能是相关的，例如雷达、声纳、地震学、无线通信、射电天文学、医学技术中的成像法、声学等。就声学而言，目的在于基于声场的物理变量的测量(例如借助传声器)，相对于所观察的测量系统的位置和定向来重建声源的方向或位置。

在可购得的解决方案中，将在此所描述的测量仪器和程序与摄像机、连接至传感器的数据记录器和用于执行用于重建声像的算法的计算机相结合，例如参见公开案WO2004/068085 A2中的系统描述。

在可购得的用于声源定位的解决方案中，将以下物理变量和相关的传感器技术考虑在内：压力(非定向的压力传声器)；声速(热线传声器)、声强(双传声器技术)；空气折射率(激光多普勒振动计)；反射表面的横向速度(激光多普勒振动计)。科学文献中还描述了借助激光多普勒振动计对光学反射的透声膜的横向速度进行测量以对声源进行空间定位。通常对借助不同传感器技术所测得的物理变量进行电转换，借助相应的单通道或多通道数据采集系统进行数字采集，对这些变量进行预处理并最终将其输送至实际测量程序。

为了进一步进行观察，有利地将这个方法分成具有多个固定式时间同步的传感器(例如传声器)的第一组，这些传感器在文献中被称为传感器阵列；以及具有单独的或多个运动且时间同步的传感器的第二组方法。根据应用，传感器阵列可以具有一维、二维或三维几何布置，例如线性、环形、十字形、螺旋式、球形、规则或随机地分布在平面或体积中。在公开案US 7,098,865 B2(原始公开案DK 174558 B1)中描述了形式为具有横向错开的轮辐的轮子的变形方案。在以下所有方法中，阵列在这些传感器之间的距离或阵列的空间延伸度(孔径)方面的配置对可实现的空间分辨率、伪影的抑制以及待测量的声源的最大可检测的频率含量起到决定性作用。

波束成形指的是一种信号处理技术，这个信号处理技术在第一步中相对于所观察的焦点对因从声源到阵列中的各个传感器的不同传输时间而引起的时间偏移进行校正并且在第二步中将所有经过时间校正的信号相加。因此，在声信号来自所观察的焦点的方向时，波束成形算法的输出信号在其振幅上有所增大，而在声信号来自其他方向时，则有所衰减。因此，波束成形相当于于声信号的空间滤波。传感器信号以所述方式实现的算法关联也被称为“延迟求和”(“Delay and Sum”)或“可控响应功率”(“Steered Response Power”)(SRP)算法。

传感器信号的信号处理的第一步，即相对于焦点的时间校正，可以用滤波器来代替，以便优化所接收的信号功率与信号噪声的比率。相关的方法被称为“超方向波束成形”(“superdirective beamforming”)和“自适应波束成形”(“adaptive beamforming”)。这个方法还可以应用于运动声源，例如从旁边驶过的火车、汽车或机械制造中的旋转物体。

声发射物体的近场中的声全息(NAH-Near field Acoustic Holography)基于借助具有传感器在无源区域中的棋盘形布置的传感器阵列进行的测量，在表面上产生声源图像，其中这个阵列横向于声音的传播方向并且应覆盖大部分的辐射面。在借助压力传声器进行测量的情况下，源平面中的声压通过测量平面(全息图平面)中声压分布的(二维)空间傅里叶变换的逆傅里叶变换借助一个函数而确定，这个函数描述了从全息图平面到任意平行且无源的平面的相移。这种计算方法能够通过欧拉方程对声速和声强进行重建。所谓的Patch-NAH方法(局部近场声全息)针对于大面积和大结构的测量问题，其中待测量的面积被划分成较小的面积(局部)。NAH方法的扩展是基于NAH的边界元法(IBEM(InverseBoundary Element Method)based NAH)，其中应用了亥姆霍兹积分理论，以便计算包络上的声源对所观察的体积内部的点的影响。在文献中，上述方法的近似被称为“HelmholtzEquation,Least Squares”(HELS)(“亥姆霍兹方程、最小二乘法”)方法，其中相对于最小平方误差通过具有质量函数的允许基函数来近似声场。

到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)描述了一种两阶段方法，其中在第一步中，针对传感器阵列，借助交叉关联测定空间上相邻的传感器对的传感器信号之间的时间延迟。通过了解成对的时间延迟和传感器的空间位置生成曲线或面并且将由优化问题而产生的曲线或面的交点作为声源的估计位置进行测定。

多信号分类器(Multiple Signal Classifier,MUSIC)算法属于子空间(Subspace)方法组并且能够在较高空间分辨率下识别多个谐波声源(窄带源)。基于由所谓的“导向(steering)”矢量逐列组成的线性映射，通过将传感器信号的交叉关联矩阵分解为数学子空间以及特征值计算对源分布的空间频谱进行，这些矢量将特定时间点的多个先验定义的空间源的信号映射到特定时间点的传感器阵列的测量信号上。频谱中的峰值相当于模型中参数化的源的声音到达的方向。ESPRIT(Estimation of Signal Parameters viaRotational Invariance Technique，借助旋转不变技术估计信号参数)是对上述子空间方法的适配，目的是对传感器的在位置、增益和相位误差方面的变化不太敏感地做出反应。

圆形形式的传感器阵列的传感器信号的时间同步的空间扫描在合成信号中引起多普勒效应。可以使用时间离散的Teager-Kaiser算子，以便对调制进行分析并且在平面的情况下，对到达的声音的方向进行分析式计算。通过基于各个时间段的分析测定概率密度函数，实现多个源的定位以及源分布的空间谱的计算。作为替代方案，可以使用重心算法，以便降低噪声敏感度并减小实际可用的频域内的限制。

公开案US 9,357,293 B2提出了一种基于对来自具有大量传感器的线性阵列的虚拟运动的子孔径的传声器信号进行扫描的频域方法。通过沿阵列以不同的速度移动子孔径，根据声源的位置频率相关地产生不同的信号叠加。可以使用关于子孔径的不同运动期间的频谱中的不同混合和信号能量的信息，以便最终推断出特定频率下的声源位置。

在所谓的“光折射层析成像(Light refractive tomography)”中，借助激光扫描振动计来计算介质的折射率变化，在这个介质中，声场沿激光束传播，这个激光束在刚性反射器上被反射。在此情况下，激光束的定向横向于声场的传播方向。作为扩展，可以使用计算机断层摄影方法，以便在计算折射率变化的平面中重建声场的断层图像。

下面对具有单个或多个运动的传感器以利用多普勒效应的方法进行讨论。

通过声传感器在圆形路径上的先验已知运动，借助所观察的信号的相位调制的锁相环(PLL)解调对定位在空间中的具有恒定频率和振幅的单个声源进行定位。

根据公开案US 2,405,281 A，可以基于多普勒效应借助在圆形路径上运动的传感器来识别主要的声波或电磁波到达的方向。在此情况下，在传感器的旋转平面正交于源的接收方向时，谐波源的多普勒历程的所测得的带宽最大。EP 2 948 787 A1和EP 2 304 969B1是在利用多普勒效应的情况下通过一个或多个传声器的运动来识别各个主要声源的其他公开案。

使用波束成形对到达传感器阵列(具有均匀分布的传感器)的声波进行空间滤波的局限性在于，声源的最大可检测(临界)频率由阵列的两个相邻传感器之间的距离定义。在对这个频率之外的声源进行定位的尝试致使在重建的声像中产生所谓的“重影”，在文献中也被称为空间混叠伪影。可以通过传感器阵列的空间运动来实现具有超过临界频率的传感器的固定布置的传感器阵列的使用以及对空间混叠伪影的相关抑制。可以借助延迟求和算法对由一个以恒定角速度在圆形路径上移动的传感器阵列组成的成像系统的点扩展函数(point spread function)进行模拟并且可以借助单个谐波声源通过实验对混叠伪影的抑制进行检验。

正如本节开头已提及的那样，对源或反射结构进行定位的方法也是值得一提的，这些源或反射结构并非直接应用于声学，而是其所基于的物理学的特征在于波的传播。因此，具有合成孔径的雷达(Synthetic Aperture Radar合成孔径雷达(SAR))可以提供表面的成像，具体方式在于，对具有已知位置的运动发射器所产生的电磁场进行扫描。这个发射器相对于表面的运动在并置的接收器中引起多普勒效应。通过关联所测得的多普勒历程，即物体回波的多普勒频率从最初的正值到负值的时间过程，借助所谓的复制品(即基于对发射器根据点状反射器针对每个距离所产生的多普勒历程的运动的了解)，以较高的分辨率重建所扫描表面的图像。

在此所描述的新概念的基本理念是将用于采集声场信息的测量仪器耗费减少到最小，同时提高声源空间成像的质量，特别是在对比度范围、空间分辨率和最大可表示频率方面。需要传感器阵列的测量方法的固有缺点在于使用大量传感器以便获得具有可接受的对比度范围和合理的上限频率的可用的空间分辨率。

在波束成形和声全息中，空间分辨率均通过阵列的孔径大小以及最大可表示的频率来说明，视场通过这些传感器之间的距离来说明。因此，空间分辨率的提高决定了测量面上的传感器数量的增加。

TDOA方法仅允许识别最主要的源，而MUSIC/ESPRIT方法在可识别的源的数量上具有局限性，其上限取决于所使用的传感器的数量。在采用TDOA以及MUSIC/ESPRIT时，对具有未知数量的声源的声场的测量可能会引起错解。DREAM(Discrete Representation ArrayModelling，离散表示阵列建模)方法需要多次运行，以便在第一步中表征声源的信号频谱并最终在第二步中由此确定线性阵列的子孔径的大小和速度。由于用于确定配置的顺序措施，这个方法无法在没有先验信息的情况下用于测量各个声学事件。

上述光折射层析成像方法给测量技术人员带来的挑战在于要为激光扫描振动计和刚性反射器创造无振动环境，因为根据声场的介质折射率变化通常比诱导源的振动水平低多个数量级。与波束成形和声全息一样，需要沿待重建的断层图像的周边的激光多普勒振动计阵列，以便达到可用的空间分辨率。用于实现具有激光多普勒振动计的阵列的测量仪器技术上的难度在于，所使用的测量仪器的复杂性与在采用具有压力或声速传感器的阵列时相比要高几个数量级。

使用圆形运动的传感器的所观测的信号的相位调制的解调的方法通常仅用于识别具有恒定振幅和频率的谐波源或主要的固定源。

图1以框图示出了可以用于在此所描述的实施例中以测定声发射物体的图像(所谓的声图像，其中声压例如被颜色编码)的信号处理方法的示例。下文还将详细说明的实施例均使用具有已知的固定位置M₂的传感器(例如传声器)和一个或多个沿圆形路径运动的传感器。在本示例中，对运动的传声器进行观察，例如通过时间相关的位置M₁(t)来描述这个传声器的圆形或螺旋式运动。但轨迹M₁(t)不一定必须沿圆形路径或螺旋路径行进。然而，在采用圆形或螺旋式轨迹的情况下，瞬时位置M₁(t)可以相对容易地借助角度传感器(旋转角编码器)进行测定。

将以下变量视为所述方法的输入变量：(i)通过相对于坐标系的空间坐标进行描述的重建点R，其原点位于固定式传感器的位置M₂处；(ii)运动的第一传感器的传感器信号(传声器信号p₁(t))和固定式第二传感器的传感器信号(传声器信号p₂(t))；(iii)通过相对于坐标系的空间坐标进行描述的第一运动的传感器的运动M₁(t)，其原点位于固定式传感器的位置处；(iv)观察时间T，这个观察时间由对孔径的完全扫描定义(例如在圆形路径上受到导引的传感器的一转)并且确定用于转换为频域的时间信号的时间窗；以及(v)所观察的频带[F₁,F₂]。

在第一步骤中，以值τ₁＝d(R,M₁)_t＝0/c将时间点t＝0的运动的传感器的时间信号p₁(t)时间上反向传播(时间上回移)至重建点R中，其中d(R,M₁)表示重建点R与运动传感器的位置之间的距离，c表示所观察的介质中的干扰的传播速度(声速)。在第二步骤中，通过具有可变时间延迟2τ₁-δ₁的时变分数延迟滤波器对时间信号p1(t+τ₁)进行时间移动。时间上可变的时间延迟δ₁＝τ₁+δτ(M₁)表示所观察的介质中的声学干扰从重建点R到运动的传感器的位置M₁处所需的时间差。δτ是运动的传声器的位置M₁的函数。在第三步骤中，与在第一步骤中一样，将时间信号时间上反向传播至重建点R(以值τ₁)。所产生的时间信号表示在重建点R中从虚拟声源(声学单极子)发出的声学信号，然后最后在第四步骤中，将这个时间信号

以时间延迟τ₂＝d(R,M₂)/c向前传播(时间上向前移动)至固定式传感器的位置M₂处，其中d(R,M₂)表示重建点R与固定式传感器的位置之间的距离。就重建点R中的实际辐射源而言，对第一传感器的运动M₁所引起的时间上可变化的多普勒频移进行补偿。因此，就重建点R中的辐射源而言，所产生的时间信号

是运动的传感器的时间信号p₁(t)到固定式传感器的位置M₂的空间映射。来自远离重建点R的实际辐射源的时间信号分量会经历额外的时间上可变的多普勒频移。

借助时间信号p₂(t)和基于频谱功率密度函数P_p2p2(f)和以及频谱交叉功率密度函数在频域中测定相干性估计其中

可以将所估计的相干性与频谱功率密度函数P_p2p2(f)相乘，从而通过所观察的由较低的频率F₁和较高的频率F₂定义的频带的积分，根据下式对所估计的相干性进行分析：

以这种方式定义的数值Q相当于从频带[F₁,F₂]中的重建点R辐射的源相对在固定式传感器的位置M₂处所测得的信号功率的分量。这个分量与参考点M₂(固定式传声器的位置)处的信号功率相关并且可以以dB表示。

图1示出了空间中的重建点R处声源强度的重建，而通过将表面空间上离散成多个重建点并计算各个离散重建点中的声源强度得以将这个概念扩展到任何形状的表面。最后，可以将重建点中所计算出的源强度的映射与测量场景的(例如借助摄像机)光学采集的图像叠加，以便实现空间对应。在一个实施例中，重建点所在的表面可以是图像平面，这个图像平面例如与旋转轴成直角，运动的传声器围绕这个旋转轴旋转，并且这个图像平面与固定式传声器之间具有定义的可预设的距离。

图2示出用于在具有一个或多个声源的测量场景中对声源及其强度进行定位和成像的系统。这个系统包括构建为可动框架结构100的装置和与其连接的固定式数据处理设备，这个数据处理设备可以是具有摄像机21的移动设备(mobile device)20(例如智能手机或平板电脑)。也可以使用能够通过有线或无线通信链路接收和发送数据以及映射图像的其他类型的数据处理设备。

根据一个实施例，框架结构100以可绕(固定的)轴54(具有旋转轴A的轴54)旋转的方式支承。在旋转运动的中心，即在旋转轴A上布置有上述固定式传声器11(位置M₂)，而沿框架结构100的纵轴布置有多个(例如电子多路复用的)传声器10。框架结构100的上述纵轴与旋转轴A成直角，因此，在框架结构100绕轴54旋转时，传声器10在围绕旋转轴A的圆形路径上运动。在框架结构100中也可以布置有电子单元40，传声器10和11与这个电子单元连接。代替刚性轴54，也可以使用具有旋转轴线A的可旋转的轴。

为进行供电，电子单元40可以具有电池49，这个电池为电子单元的其余组件供应电源电压。充电单元44用于给电池49充电。但也可采用其他形式的供电。根据图2所示示例，电子单元40还包括(i)用于确定框架结构100相对于旋转轴A的角位置的(例如磁性或光学的)旋转角编码器16、(ii)用于对固定式传声器10和运动的传声器11的传感器信号p₂(t)和p₁(t)进行模拟预放大的传声器放大器41、(iii)用于对传声器10、11以及旋转角编码器16的传感器信号进行数字化和储存的数据采集装置(模数转换器42、存储器46)、(iv)用于选择与数据采集装置连接的运动的传声器10的电子多路复用器45以及(v)用于将所采集的数据无线传输至移动设备20以对测量数据进一步处理或由用户进行分析的模块47。微控制器43控制多路复用器45、模数转换器42、数据流和数据传输。其他传感器系统，例如包括角速度传感器和三轴加速度传感器的系统或用于直接检测运动的运动跟踪系统，也可以用于检测运动的传声器的空间坐标M₁(t)。

具有集成摄像机21的移动设备20借助其光轴平行于旋转轴A，以无线路径从电子单元40接收数字化的测量数据并且例如通过无线网络连接将这些测量数据发送至云计算服务，用以根据上述结合图1所描述的方法计算声像，并且将(云计算服务)所计算出的结果与摄像机21所采集的具有包含在其中的声源的测量场景的光学图像叠加。这些计算被外包给云计算服务，以便减轻移动设备的功耗，在持续测量的情况下连续且持久地储存数据，针对具有相应访问权的其他用户简化数据的可及性以及实现传感器在任意测量和调控技术系统中的基于Web的整合。也无需将计算能力外包给云计算服务，确切而言，也可以借助任何与移动设备20连接的其他计算机(例如工作站)来执行计算。

可以通过手动或电驱动器30(电动机)旋转框架结构100。作为替代方案，也可以通过机械的弹簧机构进行驱动。在所示示例中，驱动器30的力传递通过驱动轮31来实现，这个驱动轮刚性地与框架结构100连接并且可旋转地支承在轴54上。轴54和驱动器30是固定的并且例如安装在支架22上。例如通过位于电动机的马达轴上的小齿轮32来驱动驱动轮31。用于控制包括电池或用于进行外部供电的接头的电动机30的控制器集成至支架22中。支架22例如可以布置在三脚架上(如同例如也将三脚架用于摄像机那样)。

在一个实施例中，框架结构100的壳体13(即外部护套)可以具有横截面(垂直于框架结构100的纵轴)，这个横截面具有空气动力学翼型材12的形状。其优点在于，框架结构100的旋转运动不会引起任何空气声源或者至少大幅减少了这些空气声源的产生。在本实施例中，四个传声器10布置在框架结构100上，这些传声器与框架结构100一起旋转。如上所述，传声器11位于旋转轴上的位置处，因此，这个传声器的位置不会发生变化。传声器10、11沿框架结构100的纵轴布置，其中两个相邻的传声器之间的距离可以是相同的(并非必须如此)。在所示示例中，运动的传声器10布置在框架结构100的一侧上，而电子单元40和平衡配重17则布置在框架结构100的另一侧上。可以以某种方式对平衡配重17进行定尺寸和定位，使得固有的非对称框架结构100在围绕旋转轴A进行旋转时不具有任何不平衡。即使在采用框架结构的对称设计方案时，通常也需要平衡配重17，因为固定在框架结构100上的组件的质量相对于旋转轴是不对称的。

根据图2所示示例，传声器10、11可以通过弹性支承结构15固定在框架结构100上。弹性支承结构15可以有助于将传声器10、11与框架结构100机械地解耦并且防止将例如驱动器30或枢轴承50所引起的振动传递至传声器。换句话说，传声器10、11的弹性阻尼支承致使通向传声器的机械振动路径中断。在所示示例中，可以在框架结构100的壳体13上设置挡风元件14，这些挡风元件覆盖传声器10、11，以便抑制根据框架结构100的运动而将风噪和其他空气声源的信号耦合到传感器信号中。视具体应用而定，这些挡风元件14是可选的。

总而言之，可以对图2所示实施例的功能进行如下描述：在框架结构100围绕轴线A旋转时，固定式传声器11不改变其位置，而其他传声器10则遵循圆形路径。传声器10、11检测声源所发出的形式为声压的声波，而旋转角编码器16则检测运动的传声器10的空间坐标。这些空间坐标由框架结构100的角位置和传声器10相对框架结构100的(固定)位置而定义。所获得的传感器信号被电子单元40接收、数字化并且被发送至移动设备20。如上所述，这个移动设备本身可以根据所接收的测量数据计算出位于被测物体上的声源的源强度或者可以将这个计算外包给外部计算单元。摄像机21采集待测量的物体(或多个物体)的光学图像，可以将这个光学图像与所计算出的源强度叠加，以便获得声源及其源强度相对光学摄像机图像的图形表示和对应。例如可以以黑白色记录这个光学图像并且可以对图像中的源强度进行颜色编码。

图3示出用于对待测量的物体上的声源进行定位和成像的系统的另一实施方式。图3所示系统与图2所示系统的不同之处仅在于框架结构200的设计。在本示例中，代替可以沿圆形路径运动的四个传声器10，仅设有一个可动的传声器10，这个传声器以可径向(沿其纵轴)移动的方式支承在框架结构200上。因此，可以改变传声器10与旋转轴之间的距离(以及传声器10的圆周运动的半径)。也可以采用传声器的其他布置，特别是具有多个可移动地支承的传声器10。

通过在框架结构200旋转期间改变(放大或减小)传声器10与旋转轴A之间的径向距离，传声器10有效地围绕旋转轴A执行螺旋运动。例如可以通过拉绳装置60来实现传声器10与旋转轴A之间的距离的可调节性(即传声器10相对框架结构200的位置)。在此情况下，绳索61可以与传声器支架65连接，这个传声器支架以可线性移动的方式支承在框架结构200上。为此，框架结构200例如可以具有两个导杆62，这些导杆基本上平行于框架结构的纵轴，传声器支架65可以沿这些导杆滑动。因此，导杆62与传声器支架共同形成传声器10的线性导引装置。在所示示例中，绳索61围绕多个转向辊63以及刚性地与轴54连接在一起的圆盘66受到导引。在所示示例中，这个绳索部分穿过(空心)导杆62中的一个。

在框架结构200围绕固定轴54旋转时，在圆盘66的圆周上展开绳索61，这使得传声器支架65发生位移，进而引起传声器10的近似螺旋运动，其中可以明确地将运动的传声器10的径向位置与框架结构的所测得的角位置进行对应；框架结构每完全旋转一圈，传声器就会移动一个距离，这个距离相当于圆盘65的圆周。如在先前的示例中那样，框架结构具有壳体213，这个壳体包围由绳索61、转向辊63、圆盘65、导杆62和传声器支架65构成的拉绳装置60并且具有用于传声器10的长形开口(缝隙)。除此之外，图3所示示例与图2所示先前示例相同。