CN108344503A - 一种高速插秧机噪声品质评价系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速插秧机噪声品质评价系统，包括噪声数据采集系统、插秧机工况检测系统、噪声品质客观参数计算系统、噪声品质评价系统；噪声数据采集系统设置在高速插秧机驾驶员耳朵和装秧员耳朵的对应位置，用于采集插秧机不同工况下的噪声数据；插秧机工况检测系统包括行走速度检测编码器和插秧栽植部件转速检测编码器；噪声品质评价系统包括中央处理系统和与中央处理系统连接的显示器，中央处理系统分别与插秧机工况检测系统、噪声品质客观参数计算系统连接，显示器显示各行走速度下、各栽植部件转速下的驾驶员耳朵处和装秧员耳朵处的噪声品质评价结果。

Description

一种高速插秧机噪声品质评价系统

技术领域

本发明涉及一种噪声评价系统，具体来说，是一种高速插秧机噪声品质评价系统及评价方法，属于插秧机噪声品质评价技术领域。

背景技术

噪声品质是心理声学研究领域的重要组成部分，以往对于声品质的研究主要集中于乐器和建筑声学行业。近年来，随着农业机械行业对驾驶舒适性要求的提高，农业机械领域的噪声品质问题已经引起更多人的关注。

同时，高速插秧机是我国水稻产区主要的农业机械之一，尤其是在双季稻地区，种植茬口紧，时间短，插秧人员往往连续10时以上高负荷作业，劳动强度大，此外，插秧机对其操作人员没有任何的隔声消声措施，操作人员直接暴露在插秧机的巨大噪声下，长时间工作可能会对操作人员身心造成无法修复的损伤。研究表明，人耳可以感知到极小的声压，但10～15dB的稳态声已很少能被听到，当周围的声音大于35dB时，就开始对睡眠产生影响，当这一数值达到70dB时，将会有30％被吵醒，当声音达到130dB时将引起人耳痛觉，140dB以上的声音可能引起难以修复的神经损伤。

如何对插秧机的噪声品质进行评价分析，进而有针对性的降噪已经成为农机领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有插秧机噪声评价的技术空白，提供一种准确全面、科学易行、实用性可靠性强的高速插秧机噪声品质评价系统及评价方法。

本发明采取以下技术方案：

一种高速插秧机噪声品质评价系统，包括噪声数据采集系统、插秧机工况检测系统、噪声品质客观参数计算系统、噪声品质评价系统；所述噪声数据采集系统设置在高速插秧机驾驶员耳朵和装秧员耳朵的对应位置，用于采集插秧机不同工况下的噪声数据；所述插秧机工况检测系统包括行走速度检测编码器和插秧栽植部件转速检测编码器，所述的行走速度检测编码器安装在插秧机后轮，检测后轮转速继而获取插秧机的行走速度，所述的插秧栽植部件转速检测编码器与栽植部件驱动轴连接，用于检测栽植部件的转速；所述噪声品质评价系统包括中央处理系统和与中央处理系统连接的显示器，所述中央处理系统分别与插秧机工况检测系统、噪声品质客观参数计算系统连接，所述显示器显示各行走速度下、各栽植部件转速下的驾驶员耳朵处和装秧员耳朵处的噪声品质评价结果。

进一步的，所述噪声数据采集系统包括声级计、传声器、数据记录仪、标定器和数据处理系统，所述的传声器数量为两个，分别安装在高速插秧机驾驶员耳朵和装秧员耳朵的对应位置；所述的数据记录仪用于记录所采集的噪声信号，所述的标定器用于标定传声器在不同的湿度、温度等环境条件下灵敏度，所述的数据处理系统用于对所采集的噪声信号进行滤波、筛选，去除无效样本，过滤掉噪声中的无用信号。

一种高速插秧机噪声品质评价方法，所述的声级计用于测量获取高速插秧机噪声的A计权声压级，其中，A计权声压级是根据人耳对不同频率噪声的敏感程度不同，对不同频率的声压级给予一定的加权修正，再将修正后的值叠加计算总声压级；所述的传声器为噪声传感器，其工作频率为10-22387Hz，其中在20-20kHz范围内可以真实的还原噪声的原始特征。

进一步的，所述的噪声品质客观参数计算系统主要计算所获取的噪声数据的响度、尖锐度和粗糙度3个心理声学参数；所述的尖锐度表示高频成分在声音频谱中所占比例，所述的粗糙度表征被调制声音的响度随时间快速地起伏变化情况。

进一步的，所述中央处理系统的处理过程包括三个步骤：

S1、将计算获取的A计权声压级、响度、尖锐度和粗糙度4个心理声学参数按照不同的权重进行计算整合，计算公式如下：SQ＝a*SPA+b*N+c*S+d*R；其中，SQ表示噪声品质指数，a、b、c、d分别表示计权系数，SPA、N、S、R分别表示A计权声压级、响度、尖锐度和粗糙度四个客观参数，a、b的值较大，c的值中等，d最小；

S2、将两个编码器传来的信号转换为行走速度和栽植部件转速；

S3、将噪声品质客观参数计算系统所获取不同工况下的客观参数和所获取的噪声品质指数SQ进行汇总输出。

本发明的有益效果在于：

1)采用四个心理声学参数对插秧机噪声进行客观评价，克服了以往只使用总声压级一个参数对噪声进行评价的弊端。

2)对插秧机的工作状态进行检测，可反映不同行驶速度下和不同栽植部件转速下噪声品质的变化情况，可直接反映出不同噪声源对噪声品质影响的程度。

3)采集驾驶员和装秧员的人耳处的噪声信号，客观真实的反映出噪声品质对工作人员的影响，对有针对性的降噪，降低劳动强度有积极意义。

4)将4个心理声学参数按照不同的权重进行计算整合，可直观获取噪声品质指数参数，简化了对各个参数进行分析处理的繁琐过程。

附图说明

图1为本发明高速插秧机噪声品质评价系统总流程图。

图2为传声器安装位置示意图。图中，1-驾驶员耳朵处传声器2-装秧员耳朵处传声器

图3为噪声计权网络图。

图4为响度计算流程图。

图5为噪声品质评价系统的中央处理系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1，本发明高速插秧机噪声品质评价系统硬件结构上主要包括噪声数据采集系统、插秧机工况检测系统、噪声品质客观参数计算系统、噪声品质评价系统。

所述的噪声数据采集系统主要包括声级计、传声器、数据记录仪、标定器和数据处理系统。所述的声级计可以采集插秧机噪声的A计权声级，所述的传声器分别安装在驾驶员耳朵处和装秧员耳朵处的对应位置，所述的数据记录仪用于记录所采集的插秧机不同工况下的噪声信号，记录仪储存空间要求可记录不低于360分钟的噪声数据，所述的标定器用于标定传声器在不同的湿度、温度等环境条件下灵敏度，所述的数据处理系统主要用于对所采集的噪声信号进行滤波、筛选分析，去除无效样本(通常是与其他数据相差较大或明显错误的样本)，过滤掉噪声中的干扰信号，保留原始信号，确保噪声品质评价的客观真实。

所述的插秧机工况检测系统包括行走速度检测编码器和插秧栽植部件转速检测编码器，两个编码器分别于在插秧机后轮和插秧栽植部件驱动轴连接，可获取插秧机行走速度和栽植部件的转速，获取插秧机的实时工况。

所述的噪声品质客观参数计算系统主要用于计算所获取的噪声数据的A计权声压级、响度、尖锐度和粗糙度4个心理声学参数。其中，A计权声压级由声级计测量获得，响度、尖锐度和粗糙度数据对所采集的数据进行分析处理计算后获取。

所述的噪声品质评价系统主要包括中央处理系统和显示屏。所述的中央处理系统主要有三个作用：1)将计算获取的A计权声压级、响度、尖锐度和粗糙度4个心理声学参数按照不同的权重进行计算整合，计算公式如下：

SQ＝a*SPA+b*N+c*S+d*R；

其中，SQ是噪声品质指数，a、b、c、d分别表示计权系数，SPA、N、S、R分别表示A计权声压级、响度、尖锐度和粗糙度四个客观参数，通常，a、b的值较大，c的值中等，d最小，因为，A计权声压级和响度两个参数对噪声品质的影响最大，尖锐度次之，粗糙度末之；2)用于将两个编码器传来的信号转换为行走速度和栽植部件转速，编码器所获取的为转速信号，结合插秧机的后轮直径可以计算出其行走速度；3)将噪声品质客观参数计算系统所获取不同工况下的客观参数和所获取的噪声品质指数SQ进行汇总输出，其中A计权声压级由声级计测量获得，响度、尖锐度和粗糙度数据由噪声品质客观参数计算系统获取，噪声品质指数SQ则由中央处理系统计算获取。所述的显示器用于显示各行走速度下、各栽植部件转速下的驾驶员耳朵处和装秧员耳朵处的噪声品质评价结果。

参见图2，图2为传声器安装位置示意图。其中，1表示驾驶员耳朵处传声器的安装位置，2表示装秧员耳朵处传声器的安装位置。

参见图3，图3为噪声计权网络图。本发明所使用的是A计权声压级，即根据人耳对噪声的敏感程度不同对不同频率的噪声信号进行增加或衰减修正。A计权声压级主要是对1kHz以下和6kHz以上的频率的噪声进行衰减，对该区间内频率的噪声进行累加。

参见图4，图4为响度计算流程图。对获取的声压信号进行频谱分析可以获得模拟特征频带，然后依次进行混响衰减和频域掩蔽模拟，可以获得主响度值，对主响度进行24bark的特征响度计算积分，最终获得总响度值。

参见图5，图5为中央处理系统图。中央处理系统可以将两个编码器传来的信号转换为行走速度和栽植部件转速，继而获取插秧机的不同工况状态，同时，中央处理系统接收声级计测量的A计权声压级数据和噪声品质客观参数计算系统所获得的响度、尖锐度和粗糙度数据，并将以上信息传递给显示器。显示器上将实时显示高速插秧机在不同的工况下(不同行走速度和栽植部件转速)，驾驶员耳朵处和装秧员耳朵处的噪声4个噪声客观评价参数和噪声品质指数SQ。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种高速插秧机噪声品质评价系统，其特征在于：

包括噪声数据采集系统、插秧机工况检测系统、噪声品质客观参数计算系统、噪声品质评价系统；

所述噪声数据采集系统设置在高速插秧机驾驶员耳朵和装秧员耳朵的对应位置，用于采集插秧机不同工况下的噪声数据；

所述插秧机工况检测系统包括行走速度检测编码器和插秧栽植部件转速检测编码器，所述的行走速度检测编码器安装在插秧机后轮，检测后轮转速继而获取插秧机的行走速度，所述的插秧栽植部件转速检测编码器与栽植部件驱动轴连接，用于检测栽植部件的转速；

所述噪声品质评价系统包括中央处理系统和与中央处理系统连接的显示器，所述中央处理系统分别与插秧机工况检测系统、噪声品质客观参数计算系统连接，所述显示器显示各行走速度下、各栽植部件转速下的驾驶员耳朵处和装秧员耳朵处的噪声品质评价结果。

2.如权利要求1所述的高速插秧机噪声品质评价系统，其特征在于：所述噪声数据采集系统包括声级计、传声器、数据记录仪、标定器和数据处理系统，所述的传声器数量为两个，分别安装在高速插秧机驾驶员耳朵和装秧员耳朵的对应位置；所述的数据记录仪用于记录所采集的噪声信号，所述的标定器用于标定传声器在不同的湿度、温度等环境条件下灵敏度，所述的数据处理系统用于对所采集的噪声信号进行滤波、筛选，去除无效样本，过滤掉噪声中的无用信号。

3.一种高速插秧机噪声品质评价方法，其特征在于：采用权利要求1所述的高速插秧机噪声品质评价系统；所述的声级计用于测量获取高速插秧机噪声的A计权声压级，其中，A计权声压级是根据人耳对不同频率噪声的敏感程度不同，对不同频率的声压级给予一定的加权修正，再将修正后的值叠加计算总声压级；所述的传声器为噪声传感器，其工作频率为10-22387Hz，其中在20-20kHz范围内可以真实的还原噪声的原始特征。

4.如权利要求3所述的高速插秧机噪声品质评价方法，其特征在于：所述的噪声品质客观参数计算系统主要计算所获取的噪声数据的响度、尖锐度和粗糙度3个心理声学参数；所述的尖锐度表示高频成分在声音频谱中所占比例，所述的粗糙度表征被调制声音的响度随时间快速地起伏变化情况。

5.如权利要求3所述的高速插秧机噪声品质评价方法，其特征在于：所述中央处理系统的处理过程包括三个步骤：

S1、将计算获取的A计权声压级、响度、尖锐度和粗糙度4个心理声学参数按照不同的权重进行计算整合，计算公式如下：

SQ＝a*SPA+b*N+c*S+d*R；

其中，SQ表示噪声品质指数，a、b、c、d分别表示计权系数，SPA、N、S、R分别表示A计权声压级、响度、尖锐度和粗糙度四个客观参数，a、b的值较大，c的值中等，d最小；

S2、将两个编码器传来的信号转换为行走速度和栽植部件转速；

S3、将噪声品质客观参数计算系统所获取不同工况下的客观参数和所获取的噪声品质指数SQ进行汇总输出。