CN110749375B - 一种建筑物房间内变压器结构传声预测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种建筑物房间内变压器传声预测方法及装置，方法包括以下步骤：在变压器安装投运前，取激振器放置于安装位置，采集激振器运行时，安装位置处振动的速度时域信号与房间内噪声时域信号，计算得安装位置处振动与房间内噪声的传递关系；选择与待安装的变压器一致的变压器，采集变压器在运行时地面振动的速度时域信号，信号处理后得速度频域信号；根据安装位置处振动与房间内噪声的传递关系和变压器在运行时地面振动的速度频谱信号对变压器的传声进行预测，计算得到变压器安装后房间内的预测噪声值。本发明操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，尤其涉及建筑物房间内变压器结构传声预测方法及装置。
背景技术
随着城市的发展，土地资源不断紧缺，越来越多的居民区配电变压器放置在居民楼内地下室。变压器在运行中会一直产生振动，进而产生噪声污染，影响居民的正常生活，由此引发居民环保投诉和纠纷。
研究表明，居民楼内高层(二楼及以上)由配电变压器引起的噪声，最主要途径是变压器的振动通过基础传播到居民楼建筑的楼板、墙体、柱子等结构后，进一步传递到居民房间的墙、板等结构，进而引起房间内空气振动形成噪声。目前，最常见的解决方案是在变压器底部安装减振装置，如减振器、橡胶垫等，是一种噪声污染形成后的补救手段。通常是在变压器运行之后，发生纠纷和投诉，才会进行治理，耗费大量的人力和物力，不利于社会和谐。
针对该问题，最好的方法是在变压器安装投运之前即对其结构传声进行预测，从而进行防治。但是，相关研究鲜见于报道，相关技术也尚不成熟。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够在变压器安装前预测噪声污染的建筑物房间内变压器传声预测方法及装置。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种建筑物房间内变压器传声预测方法，包括以下步骤：
S1、采集设置在变压器安装位置处的激振器运行时，所述安装位置处振动的速度时域信号vt与房间内噪声时域信号pt，计算得到安装位置处振动与房间内噪声的传递关系；
S2、选择与待安装的变压器一致的变压器，采集变压器在与待安装变压器相同安装条件下运行时地面振动的速度时域信号vt2，信号处理后得到速度频域信号vf2；
S3、根据步骤S1所得安装位置处振动与房间内噪声的传递关系和步骤S2所得变压器在运行时地面振动的速度频域信号vt2对变压器的传声进行预测，计算得到变压器安装后房间内的预测噪声值。
作为对上述技术方案的进一步改进：
所述建筑物房间内变压器传声预测方法具体包括以下步骤：
所述步骤S1中，所述安装位置处振动与房间内噪声的传递关系为速度与噪声的传递函数关系pf/vf；
所述步骤S3中，所述预测噪声值为噪声频域信号Pf2或总声压Pe，根据公式(I)和公式(II)分别计算得到噪声频域信号Pf2和总声压Pe；
其中，vf为速度时域信号vt信号处理后得到的速度频域信号，pf为噪声时域信号pt信号处理后得到的噪声时域信号。
作为对上述技术方案的进一步改进：
所述步骤S1中，所述激振器的振动频率为20～2000Hz。
所述步骤S1中，采用振动测试装置用于采集速度时域信号vt和速度时域信号vt2，采用噪声测试系统采集噪声时域信号pt。
所述振动测试装置包括振动数据采集模块和振动传感器；所述噪声测试系统包括噪声数据采集模块和传声器。
所述步骤S2中，所述变压器运行是变压器满负荷运行。
所述步骤S1中，所述速度与噪声的传递函数用加速度与噪声的传递函数替代。
所述步骤S1中，所述速度与噪声的传递函数用位移与噪声的传递函数替代。
所述步骤S2中，所述振动测试装置距离变压器周围地面的距离为s，0cm＜s≤5cm。
所述步骤S3中，根据所述噪声频域信号Pf2计算得到总声压级或等效A声级。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种建筑物房间内变压器传声预测装置，包括：
第一采集计算模块，用于采集设置在安装位置处激振器运行时，所述安装位置处振动的速度时域信号vt与房间内噪声时域信号pt，计算得到安装位置处振动与房间内噪声的传递关系；
第二采集处理模块，用于选择与待安装的变压器一致的变压器，采集变压器在与待安装的变压器相同安装条件下运行时地面振动的速度时域信号vt2，信号处理后得到速度频域信号vf2；
第三预测计算模块，用于将安装位置处振动与房间内噪声的传递关系和变压器在运行时地面振动的速度频域信号vt2对变压器的传声进行预测，计算得到变压器安装后房间内的预测噪声值；
第四预测判断模块，用于将预测噪声值与预定噪声限值进行比较，如果预测噪声值超过预定噪声限值，判定变压器的传声不符要求，否则变压器的传声符合要求。
作为对上述技术方案的进一步改进：
所述第一采集计算模块包括振动测试装置和噪声测试系统。所述第二采集处理模块包括振动测试装置。
所述振动测试装置包括振动数据采集模块和振动传感器；所述噪声测试系统包括噪声数据采集模块和传声器。
所述振动测试装置的振动传感器检测地面振动，所述振动测试装置的数据采集模块采集振动数据。
所述噪声测试系统的传声器检测噪声测点的噪声数据，噪声测试系统的数据采集模块采集噪声数据。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明操作简便，能准确地在变压器安装投运前预测变压器运行后建筑物房间内的结构传播噪声，可以得到变压器安装后房间内的噪声频域信号以及总声压，可在变压器安装运行前预估是否会造成居民楼房间内噪声超标，如果测量结果显示噪声超标，判定变压器的传声不符要求，则更换待安装变压器或安装减震装置等，如果测量结果显示噪声未超标，判定变压器的传声符合要求，则可以将变压器正式安装投运使用，以此指导变压器选型及噪声防治措施，预测结果结合国家标准规定的噪声限值。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。除非特殊说明，本发明采用的仪器或材料为市售。
本发明的一种建筑物房间内变压器结构传声预测方法，包括以下步骤：
1、在变压器安装运行前，在其安装位置地面处安装激振器(本实施例激振器的型号为HEV-500)。激振器顶杆垂直于地面安装，从而模拟变压器对地面的激励力。激振器产生的激振力频率设置为20～2000Hz，包含变压器振动的主要频率。利用振动测试装置(本实施例振动测试装置为B&K 3160数据采集模块和B&K 4534型加速度计)测量激振器(模拟变压器)周围地面的速度时域信号vt，同时在房间内利用噪声测试系统(本实施例噪声测试系统为B&K 3160数据采集模块和B&K 4189-A-21型传声器)，得到噪声时域信号pt。将采集到的速度时域信号vt和噪声时域信号pt利用数字信号处理技术进行频谱分析，得到速度频域信号vf和噪声频域信号pf，进而得到速度-噪声的传递函数关系pf/vf。
2、选取运行的同种型号同种容量同样安装方式的另一台变压器，测量其在满负荷运行时的地面振动速度时域信号vt2作为振动激励源，同样通过数字信号处理技术进行频谱分析，得到速度频域信号vf2。
3、利用步骤1中得到的速度-噪声的传递函数关系pf/vf，以及步骤2中得到的振动激励源速度频域信号vf2，按照公式(I)计算得到变压器安装后建筑物房间内噪声频域信号。
其中，Pf2表示的是不同频率声压的幅值大小。
进一步地，可通过频域能量相加并求均方根，即公式(II)得到总声压。
在其他实施例中，可根据Pf2计算得到总声压级或等效A声级，也可取得相同或相似的技术效果。
4、将步骤3所得噪声频域信号Pf2或总声压Pe与预定噪声限值进行比较，如果噪声频域信号Pf2或总声压Pe超过预定噪声限值，噪声超标，判定变压器不符要求，更换待安装变压器或安装减震装置等，否则变压器符合要求，可以将变压器正式安装投运使用。
本实施例中，步骤1产生振动频率20至2000Hz，原因人耳可听声频率下限约为20Hz，同时居民楼内变压器主要振动频率为2000Hz以内，若变压器存在其他突出频率成分，也可同样的方法进行测量。
本实施例中，由于变压器具有一定的占地面积，因此可测试变压器周围多个测点，比如变压器四个侧面各1或2个测点，并进行平均处理，以提高预测的准确性。
本实施例中，噪声测试系统是包括噪声数据采集模块和传声器，本实施例中噪声测试系统为声级计，在其他实施例中，噪声测试系统可以是其它噪声信号采集系统，也可取得相同或相似的技术效果。
本实施例中，振动测试装置包括振动数据采集模块和振动传感器。本实施例中振动传感器是加速度计，在其他实施例中，振动传感器也可以是位移传感器、速度传感器，也可取得相同或相似的技术效果。
本实施例中，信号处理可以先对振动和噪声信号分别进行频域变换，再相除求得传递函数关系，在其他实施例中，也可以利用其他信号处理方法(如，加速度与噪声的传递函数、位移与噪声的传递函数)直接求得传递函数关系也可取得相同或相似的技术效果。
本实施例中，测量变压器满负荷工况下的振动是因为变压器振动一般随着负荷的增大而增大，因此本实施例取该工况进行居民楼房间内最大噪声预测。若某变压器在其他工况振动最大，则应进行长期监测，选取振动最大值作为模拟的振动信号进行噪声预估。
本实施例的建筑物房间内变压器传声预测方法在具体实施例时，通过计算机程序实现，计算机程序存储在计算机可读取存储介质中；通过计算机程序实现的建筑物房间内变压器传声预测装置，包括：
第一采集计算模块，用于采集设置在安装位置处激振器运行时，安装位置处振动的速度时域信号vt与房间内噪声时域信号pt，计算得到安装位置处振动与房间内噪声的传递关系；第二采集处理模块，用于选择与待安装的变压器一致的变压器，采集变压器在与待安装的变压器相同安装条件下运行时地面振动的速度时域信号vt2，信号处理后得到速度频域信号；
第三预测计算模块，用于将安装位置处振动与房间内噪声的传递关系和变压器在运行时地面振动的速度频域信号vt2对变压器的传声进行预测，计算得到变压器安装后房间内的预测噪声值；
第四预测判断模块，用于将预测噪声值与预定噪声限值进行比较，如果预测噪声值超过预定噪声限值，判定变压器的传声不符要求，否则变压器的传声符合要求。
本实施例中，第一采集计算模块包括振动测试装置和噪声测试系统，第二采集处理模块包括振动测试装置。
振动测试装置的振动传感器检测地面振动，振动测试装置的数据采集模块采集振动数据。噪声测试系统的传声器检测噪声测点的噪声数据，噪声测试系统的数据采集模块采集传声数据。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种建筑物房间内变压器传声预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、采集设置在变压器安装位置处的激振器运行时，所述安装位置处振动的速度时域信号vt与房间内噪声时域信号pt，计算得到安装位置处振动与房间内噪声的传递关系；
S2、选择与待安装的变压器一致的变压器，采集变压器在与待安装的变压器相同安装条件下运行时地面振动的速度时域信号vt2，信号处理后得到速度频域信号vf2；
S3、根据步骤S1所得安装位置处振动与房间内噪声的传递关系和步骤S2所得变压器在运行时地面振动的速度频域信号vf2对变压器的传声进行预测，计算得到变压器安装后房间内的预测噪声值；
S4、将步骤S3所得预测噪声值与预定噪声限值进行比较，如果预测噪声值超过预定噪声限值，判定变压器的传声不符要求，否则变压器的传声符合要求；
所述步骤S1中，所述安装位置处振动与房间内噪声的传递关系为速度与噪声的传递函数关系pf/vf；
所述步骤S3中，所述预测噪声值为噪声频域信号Pf2或总声压Pe，根据公式(I)和公式(II)分别计算噪声频域信号Pf2和总声压Pe；
其中，vf为速度时域信号vt信号处理后得到的速度频域信号，pf为噪声时域信号pt信号处理后得到的噪声频域信号。
2.根据权利要求1所述的建筑物房间内变压器传声预测方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述激振器的振动频率为100～1000Hz。
3.根据权利要求1所述的建筑物房间内变压器传声预测方法，其特征在于：所述步骤S1中，采用振动测试装置采集速度时域信号vt和速度时域信号vt2，采用噪声测试系统采集噪声时域信号pt。
4.根据权利要求3所述的建筑物房间内变压器传声预测方法，其特征在于：所述振动测试装置包括振动数据采集模块和振动传感器；所述噪声测试系统包括噪声数据采集模块和传声器。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的建筑物房间内变压器传声预测方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述变压器运行是变压器满负荷运行。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的建筑物房间内变压器传声预测方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述速度与噪声的传递函数用加速度与噪声的传递函数替代。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的建筑物房间内变压器传声预测方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述速度与噪声的传递函数用位移与噪声的传递函数替代。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的建筑物房间内变压器传声预测方法，其特征在于：所述步骤S3中，根据所述噪声频域信号Pf2计算得到总声压级或等效A声级。
9.一种建筑物房间内变压器传声预测装置，其特征在于：包括：
第一采集计算模块，用于采集设置在安装位置处激振器运行时，所述安装位置处振动的速度时域信号vt与房间内噪声时域信号pt，计算得到安装位置处振动与房间内噪声的传递关系；所述安装位置处振动与房间内噪声的传递关系为速度与噪声的传递函数关系pf/vf；第二采集处理模块，用于选择与待安装的变压器一致的变压器，采集变压器在运行时地面振动的速度时域信号vt2，信号处理后得到速度频域信号vf2；
第三预测计算模块，用于将安装位置处振动与房间内噪声的传递关系和变压器在运行时地面振动的速度频域信号vf2对变压器的传声进行预测，计算得到变压器安装后房间内的预测噪声值；
所述预测噪声值为噪声频域信号Pf2或总声压Pe，根据公式(I)和公式(II)分别计算噪声频域信号Pf2和总声压Pe；
其中，vf为速度时域信号vt信号处理后得到的速度频域信号，pf为噪声时域信号pt信号处理后得到的噪声频域信号；
第四预测判断模块，用于将预测噪声值与预定噪声限值进行比较，如果预测噪声值超过预定噪声限值，判定变压器的传声不符要求，否则变压器的传声符合要求。
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