声阵列技术起源于航空预警和军事侦察中,利用声阵列的波束形成技术检测电气系统中变压器、电网和特高压输电线路是现在研究的热点。然而,针对声阵列体积大,携带不方便等问题,如何实现声阵列的小型化和可携带性有待进一步解决。为此,本文研究基于差分麦克风阵列的波束形成技术,具体工作如下:(1)研究了远近场信号模型和麦克风阵拓扑结构,并着重仿真了差分麦克风阵列的波束形成。仿真显示,在处理宽带信号时,传统的加性麦克风阵列不能形成恒定不变的波束图,而差分阵列在高、低频时都保证恒定不变的波束图。(2)针对圆型差分麦克风阵列输出白噪增益(White Noise Gain,WNG)异常的问题,提出一种基于交替方向乘子法(Alternating Direction Multiplier Method,ADMM)的波束形成方法。该方法的思想是利用波束形成器的权向量和信号方向同向,与干扰信号和噪声信号反向,使得波束图在指向噪声信号和干扰信号方向下输出功率最小的原理,构建出波束形成器模型。对此,将其转化为带约束下的1范数优化问题;接着使用ADMM将其转化成多个无约束的优化问题,并通过迭代求解出权向量,使得阵列具有最优输出响应;最后仿真结果表明基于ADMM方法可以使得阵列具有最优输出响应,从而能够有效的解决白噪声增益异常的问题。(3)基于DSP平台验证本文提出波束形成方法。首先以DSP芯片OMAP-L137为主芯片,设计能够改变阵元个数的七元圆形麦克风阵列硬件处理模块;接着结合CCS软件编译环境编写DSP应用程序;最后在大型办公室下对波束形成系统的性能进行验证。实验结果表明,设计的波束形成系统能够准确定位声源和噪声方向,达到预期效果。