CN105675122B - 一种噪声源位置快速识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种噪声源位置快速识别方法，包括单个传感器、信号调理器、带声卡的计算机、带通滤波器和幅度判定模块。其具体步骤为：获取噪声源的频谱信息，确定需要检测的噪声源频率和相对应的带宽；根据需要检测的频率和带宽，在计算机上设定带通滤波器的中心频率和带宽；将单个传感器紧贴噪声源表面扫描，扫描的信号经信号调理器调理放大后通过声卡的麦克风端口进入计算机，然后由带通滤波器进行滤波处理后输出信号，通过判断信号幅值的大小，从而快速识别出噪声源的位置。本发明基于单个传感器检测噪声，可以尽量靠近噪声源机体表面，克服了低频噪声的相干性和复杂声场环境的约束，保证了源识别的准确性，并具有实施简单，快速识别的优点。

Description

一种噪声源位置快速识别方法
技术领域
本发明涉及有源噪声控制系统的噪声源位置识别和噪声控制，提出了一种噪声源位置快速识别方法。
背景技术
有源噪声控制是一种通过主动引入次级噪声实现低频初级噪声降噪的控制技术。对于复杂的面或体声源，如发动机，为了实现较好的全局空间降噪效果，通常需要次级源尽量靠近初级源主要噪声产生部位摆放，因此在实施复杂声源有源噪声控制时，通常需要进行噪声源位置识别。
现有噪声源识别方法有基于麦克阵列的声全息方法、波束成型方法、相干方法、互谱检测、功率谱估计等。这些方法对识别低频、高相干性和位置紧靠的噪声源有困难。Fahy提出了两种近场检测表面振动的传感方法(F.J.Fahy,Some applications of thereciprocity principle in experimental vibroacoustics,Acoustical Physics(2003),262-277.)：一种是应用麦克风阵列放置于一个管道端口检测从管道紧靠振动表面的另一端口进入的平面波实现体积速度检测，一种是采用近场麦克风阵列的压差检测体积速度。上述两种方法都需要逐点扫描振动表面从而识别主要噪声源位置。
在实际应用中，通常需要一种实施简单，能在现场快速识别主要噪声源位置的方法，而已有噪声源识别方法无法满足需要。有的方法受限于低频噪声的高相干性而无法准确确定主要噪声源位置，有的方法受限于麦克风阵列的逐点扫描数据处理，还有的方法识别准确度受限于复杂声场环境。
发明内容
考虑到复杂噪声源的特点和现场检测的快速性需求，本发明提出一种噪声源位置快速识别方法，较现有噪声源识别方法具有实施简单，识别快而准，不受低频信号高相干性和复杂声场环境约束的优点。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种噪声源位置快速识别方法，包括单个传感器、信号调理器、带声卡的计算机、带通滤波器和幅度判定模块，其中带通滤波器用来处理输入到计算机的噪声信号；所述识别方法的具体步骤为：
(1)获取噪声源的频谱信息，确定需要检测的噪声源频率和相对应的带宽；
(2)根据步骤(1)的检测频率和带宽，在计算机上设定带通滤波器的中心频率和带宽；
(3)将单个传感器紧贴噪声源表面扫描，扫描的信号经信号调理器调理放大后通过声卡的麦克风输入端口进入计算机，然后由带通滤波器进行滤波处理后输出信号，通过幅度判定模块判断信号幅值的大小，从而快速识别出噪声源的位置；
(4)若步骤(1)检测的有多个主要噪声频率，则重复步骤(2)和(3)。
本发明提出了一种噪声源位置快速识别方法，该方法基于单个传感器检测噪声，通过带通滤波器设定检测噪声频率和幅度判定识别噪声源的位置，其显著优点在于：(1)基于单个传感器检测噪声，可以尽量靠近噪声源机体表面不受机体连接线等空间限制，保证了源识别的准确性，并克服了低频噪声的相干性和复杂声场环境的约束；(2)识别噪声源的位置软件处理上仅需要带通滤波处理和计算处理后的信号幅值大小，相比较其他方法具有实施简单，识别快的优点，可以满足现场检测快速识别噪声源位置的需求。
附图说明
图1是本发明噪声源位置快速识别方法组成框图；
图2是本发明实施例声功率测量点位置示意图；
图3是本发明实施例初级噪声全空间平均频谱图；
图4是61Hz噪声源识别位置和次级源位置示意图；
图5是实施两通道有源噪声控制前后全空间平均频谱图。
具体实施方式
本发明的噪声源位置快速识别方法组成框图如附图1所示，包括一个传感器、信号调理器、带声卡的计算机、带通滤波器和幅度判定模块，其中计算机上的软件界面可以对带通滤波器的中心频率和带宽进行设定，以及显示信号滤波后的输出幅值，带通滤波器用来处理输入到计算机的信号得到需求的频率噪声信号，幅度判定模块用来判断信号幅值的大小。
识别时用单个传感器紧贴复杂的面或体声源表面检测噪声，信号调理器对信号调理放大后通过声卡的麦克风输入端口进入计算机进行带通滤波器算法处理，带通滤波器的中心频率和带宽可以根据检测频率需求由软件界面进行设定，处理后的信号通过幅度判定模块判断信号幅值的大小，从而快速判断识别噪声源的位置。由于只使用一个传感器检测而不是传感器阵列检测，可以尽量靠近噪声源机体表面不受机体连接线等空间限制，从而保证了噪声源位置识别的准确性，并克服了低频噪声的相干性和复杂声场环境的约束。所述方法若进行振动源识别时，传感器可以为加速度传感器，若进行声音源识别时，传感器可以为麦克风，若采用指向性麦克风代替普通麦克风可进一步提高检测的准确性。
实施例：
机车噪声是含有低频谐波的宽带噪声，为实现低频全局降噪，需对其噪声源位置进行识别。下面以某车间发动机某一频率噪声源位置识别为例对该方法的具体实施做详细说明。
(1)某车间发动机的尺寸约1.8m长，0.7m宽，1.1m高。依据附图2所示的测量位置测量所得1820rpm转速附近的初级噪声全空间平均频谱如附图3所示。从图中可看出，该发动机噪声为低频存在较高谐波噪声的宽带噪声，其中200Hz以下低频噪声以基频30.3Hz的谐波噪声61Hz，92Hz，183Hz为主，需要采用有源噪声控制降低。
(2)设定软件设置界面的带通滤波器中心频率为61Hz和带宽为5Hz。
(3)用传感器紧贴噪声体表面扫描，边扫边由幅度判定模块进行幅值判定，依据软件界面显示的幅度大小，判断61Hz噪声主要源位置并记录主要噪声源位置处软件界面上的输出幅值，如附图4所示，其中坐标原点定义为发动机机身中心点，记最大输出幅值为qa，其他位置的幅度大小为以最大输出为参考的相对值，可见61Hz噪声主要来源于x坐标为-10，y坐标为50的附近。
(4)在附图4中放置两个次级源S1(-10,50,-25)，S2(-10,50,75)实施61Hz的全空间有源噪声控制，降噪前后的全空间平均频谱图如附图5所示，可以看出61Hz，92Hz和183Hz分别实现了约18dB，6dB和9dB的全空间声功率衰减。
虽然发动机是较复杂的面或体噪声源，应用本发明提出的噪声源快速识别方法仅用两通道有源控制就可以实现较好的全空间低频谐波降噪效果，充分说明了本发明所述噪声源识别方法的有效性。

Claims (4)

1.一种噪声源位置快速识别方法，其特征在于，包括单个传感器、信号调理器、带声卡的计算机、带通滤波器和幅度判定模块，其中带通滤波器用来处理输入到计算机的噪声信号；所述识别方法的具体步骤为：
(1)获取噪声源的初级噪声全空间平均频谱信息，确定需要检测的噪声源频率和相对应的带宽；
(2)根据步骤(1)的检测频率和带宽，在计算机上设定带通滤波器的中心频率和带宽；
(3)将单个传感器紧贴噪声源表面扫描，扫描的信号经信号调理器调理放大后通过声卡的麦克风输入端口进入计算机，然后由带通滤波器进行滤波处理后输出信号，通过幅度判定模块判断信号幅值的大小，从而快速识别出噪声源的位置；
(4)若步骤(1)检测的有多个主要噪声频率，则重复步骤(2)和(3)。
2.根据权利要求1所述的一种噪声源位置快速识别方法，其特征在于，步骤(1)中，通过测量声功率获取噪声源的频谱信息。
3.根据权利要求1所述的一种噪声源位置快速识别方法，其特征在于，所述传感器为麦克风。
4.根据权利要求3所述的一种噪声源位置快速识别方法，其特征在于，所述麦克风采用指向性麦克风。
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