一种组合式植物声频调控方法

摘要

本发明公开了一种组合式植物声频调控方法。它的步骤如下：1)测试调控环境中加载的组合式声频，对其进行频率特性分析，确定组合声频在各个频率点或频带的声压分布；2）将离散组合声频信号进行小波变换的结果与期望输出的组合声频信号作小波比对，根据各频率点或频带的声压分布小波比对的结果，得到两者在各频率点或倍频带上的差；3）根据两者在各频率点或倍频带上的差，修正声波发生器在各个频率点或倍频带的输出电压，使得组合式声频的各频率点或频带声压达到植物声频试验所确定的要求。本发明实现了声波调控环境中组合式声频各频率点或频带声能量的准确分布。减小了由于扬声器频响效果不佳或设施环境中声波的来回反射及材料吸收对声频输出的影响。

权利要求

1.一种组合式植物声频调控方法，其特征在于它的步骤如下：

1)测试调控环境中加载的由频率为1100HZ、2200HZ、3300HZ的单频纯音正弦信号组合式声频，对其进行频率特性分析，确定组合声频在各个频率点或频带的声压分布；

2）将离散组合声频信号进行小波变换的结果与期望输出的由频率为1100HZ、2200HZ、

3300HZ的单频纯音正弦信号组合声频信号作小波比对，根据各频率点或频带的声压分布与促进植物生长所需的声频组合的声压信号作小波比对的结果，得到两者在各频率点或倍频带上的差；

3）根据两者在各频率点或倍频带上的差，修正声波发生器在各个频率点或倍频带的输出电压，使植物声频调控环境中组合式声频的各频率点达到植物声频试验所确定的要求。

2.根据权利要求1所述的一种组合式植物声频调控方法，其特征在于：所述的步骤1）为：先利用声压传感器采集植物生长环境中的组合声频模拟信号；然后将采集到的组合声频模拟信号进行A/D转换得到数字离散信号；再对数字化的离散组合声频信号进行小波变换得到组合声频在各个频率点。

3.根据权利要求1所述的一种组合式植物声频调控方法，其特征在于：所述的步骤3）为：根据小波比对的结果，如果采集信号与期望输出信号的能量分布相匹配的话，则在2s后转入下一轮的植物声频信号采集与小波分析，如果不匹配，则对采集到的离散组合声频信号作快速傅里叶变换，然后将变换结果中的各频率分量作加权校正处理，延时2s后转入下一轮的植物声频信号采集与小波分析，通过调整各频率或频带输出的电压幅度分量，实现对各个频率点的声压修正；如此循环，从而保证了在设施环境中加载的组合声频各频率点或频带能量分布的均匀，实现对植物生长环境中的组合式声频的各频率点的调控。

说明书

一种组合式植物声频调控方法

技术领域

[0001] 本发明涉及声频调控方法，尤其涉及一种组合式植物声频调控方法。

背景技术

[0002] 声频调控技术作为一种新兴的现代物理农业高新技术之一，主要是通过对生物生长环境中声波的调控，来实现农产品的高产优质。有研究表明，不同的频率及强度的声波对植物生长的促进效果是不一样的。声波对农作物的促长效果关键取决于对环境中的声频的调控方式。

[0003] 声波的频率及对应的声频强度是影响声波促长效果的关键因素，因此，对于植物声频调控技术在现代物理农业中的应用，实现加载组合声频中各频率点或频带声波强度的准确性是很有必要的。但是，目前现有的植物声频调控方法采用开环的方式，即以某确定的声音文件作为声源输出给发声器（音箱），但是在设施作物栽培室中采用声频促长技术时，由于环境设施对声音的来回反射、设施材料对不同声频的吸收作用等影响，使得实际声频信息失真度较大，造成加载的组合声频与原先希望的组合声频相差较大，这在一定程度上影响声频对作物的促长效果。

[0004] 快速傅里叶变换是离散傅里叶变换的一种快速算法，它能克服时间域与频率域之间相互转换的计算障碍。采用这种算法进行离散傅里叶变换相比于传统算法其所需要的乘法次数大为减少,特别是在被变换的抽样点数N很多时,FFT算法计算量的节省就越显著，这使得该方法在对内存空间敏感的嵌入式微处理系统设备中的应用成为可能。而小波变换在时域和频域同时具有良好的局部化性能，有一个灵活可变的时间-频率窗，相比于傅里叶变换、加窗傅里叶变换，它能更有效的从信号中提取信息，通过伸缩和平移等运算功能对函数或信号进行多尺度细化分析，解决了许多傅里叶变换不能解决的问题；它是在傅里叶分析的基础上发展产生的一种信号分析工具，即具有傅里叶分析的优点，比如能够在频率域进行分析，同时它还克服了傅里叶分析的不足，具有局部分析的功能，它可以先从整体上对目标信号进行分析，再分析目标信号的局部细节信息。受植物生长环境的影响，对环境中加载的组合式声频信息的分析一般比较复杂，其中声频信号分析方法对于植物声频的调控效果起到关键作用。因此，本发明采用快速傅里叶变换及小波变换相结合的分析手段，提供了一种组合式植物声频调控方法。

发明内容

[0005] 本发明的目的是通过克服现有技术的不足，提供了一种组合式植物声频调控方法。

[0006] 本发明所采用的技术方案包含以下步骤：

[0007] 组合式植物声频调控方法的步骤如下：

[0008] 1)测试调控环境中加载的组合式声频，对其进行频率特性分析，确定组合声频在各个频率点或频带的声压分布；

[0009] 2）将离散组合声频信号进行小波变换的结果与期望输出的组合声频信号作小波比对，根据各频率点或频带的声压分布与促进植物生长所需的声频组合的声压信号作小波比对的结果，得到两者在各频率点或倍频带上的差；

[0010] 3）根据两者在各频率点或倍频带上的差，修正声波发生器在各个频率点或倍频带的输出电压，使植物声频调控环境中组合式声频的各频率点或频带声压分布达到植物声频试验所确定的要求。 [0011] 所述的步骤1）为：先利用声压传感器采集植物生长环境中的组合声频模拟信号；然后将采集到的组合声频模拟信号进行A/D转换得到数字离散信号；再对数字化的离散组合声频信号进行小波变换得到组合声频在各个频率点或频带的声压分布。 [0012] 所述的步骤3）为：根据小波比对的结果，如果采集信号与期望输出信号的能量分布相匹配的话，则在2s后转入下一轮的植物声频信号采集与小波分析，如果不匹配，则对采集到的离散组合声频信号作快速傅里叶变换，然后将变换结果中的各频率分量作加权校正处理，延时2s后转入下一轮的植物声频信号采集与小波分析，通过调整各频率或频带输出的电压幅度分量，实现对各个频率点的声压修正；如此循环，从而保证了在设施环境中加载的组合声频各频率点或频带能量分布的均匀，实现对植物生长环境中的组合式声频的各频率点或频带能量的调控。

[0013] 本发明与现有技术相比具有的有益效果：

[0014] 1）本发明实现了调控环境中组合式声频中各频率点或频带声能量的准确分布； [0015] 2）本发明减小了由于扬声器频响效果不佳对声频调控输出的影响； [0016] 3）本发明减小了由于设施环境中声波的来回反射及材料吸收给加载声频输出带来的影响。

附图说明

[0017] 图1是组合式植物声频调控方法的技术路线图；

[0018] 图2是组合式植物声频特性的分析与处理流程图。

具体实施方式

[0019] 组合式植物声频调控方法的步骤如下：

[0020] 1)测试调控环境中加载的组合式声频，对其进行频率特性分析，确定组合声频在各个频率点或频带的声压分布；

[0021] 2）将离散组合声频信号进行小波变换的结果与期望输出的组合声频信号作小波比对，根据各频率点或频带的声压分布与促进植物生长所需的声频组合的声压信号作小波比对的结果，得到两者在各频率点或倍频带上的差；

[0022] 3）根据两者在各频率点或倍频带上的差，修正声波发生器在各个频率点或倍频带的输出电压，使植物声频调控环境中组合式声频的各频率点或频带声压分布达到植物声频试验所确定的要求。 [0023] 所述的步骤1）为：先利用声压传感器采集植物生长环境中的组合声频模拟信号；然后将采集到的组合声频模拟信号进行A/D转换得到数字离散信号；再对数字化的离散组合声频信号进行小波变换得到组合声频在各个频率点或频带的声压分布。 [0024] 所述的步骤3）为：根据小波比对的结果，如果采集信号与期望输出信号的能量分布相匹配的话，则在2s后转入下一轮的植物声频信号采集与小波分析，如果不匹配，则对采集到的离散组合声频信号作快速傅里叶变换，然后将变换结果中的各频率分量作加权校正处理，延时2s后转入下一轮的植物声频信号采集与小波分析，通过调整各频率或频带输出的电压幅度分量，实现对各个频率点的声压修正；如此循环，从而保证了在设施环境中加载的组合声频各频率点或频带能量分布的均匀，实现对植物生长环境中的组合式声频的各频率点或频带能量的调控。
实施例

[0025] 本实施例是在一个容积为600升的人工气候箱中进行，以在该气候箱中加载1100HZ、2200HZ、3300HZ的组合式声频为例，实现该组合式声频在1100HZ、2200HZ、3300HZ三个频率在箱体中间位置处的声压均为90dB。

[0026] 如图1和图2所示，本实施例的实施过程如下：通过声波发生器输出1100HZ、2200HZ、3300HZ的组合式声频信号到箱体内的扬声器中；利用安装于箱体中间处的声压传感器采集气候箱内的被加载的组合声频模拟信号；然后将采集到的组合声频模拟信号进行A/D转换得到数字离散信号；再对数字化的离散组合声频信号进行小波变换得到组合声频在1100HZ、2200HZ、3300HZ三个频率点的声压分布；将采集到的离散组合声频信号进行小波变换的结果与期望输出的频率为1100HZ、2200HZ、3300HZ且声压均为90dB的声频信号作小波比对，得到两者在1100HZ、2200HZ、3300HZ三个频率点的差；根据小波比对的结果，如果采集信号是频率为1100HZ、2200HZ、3300HZ且声压均为90dB的组合式声频信号，则在2s后转入下一轮的植物声频信号采集与小波分析，否则就对采集到的离散组合声频信号作快速傅里叶变换，然后将变换结果中的1100HZ、2200HZ、3300HZ三个频率分量作加权校正处理，延时2s后转入下一轮的植物声频信号采集与小波分析，通过调整各频率或频带输出的电压幅度分量，实现对各个频率点的声压修正；如此循环，从而保证了气候箱中加载的组合声频在1100HZ、2200HZ、3300HZ三个频率点在箱体内同一位置处能量分布的均匀，实现对植物生长环境本例中即气候箱中的组合式声频的各频率点或频带能量的调控。