CN111128226A - 一种噪声声品质检测的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种噪声声品质检测的装置及方法，其方法包括：声样本采集模块，用于获取待测地点的声音信号作为样本信号；客观参量计算模块，用于计算采集的样本信号的客观参量；综合参量计算模块，用于根据应用场景需要，采用对应的计算模型计算得到综合参量；评价结果显示模块，用于根据综合参量评价模型中得到的计算结果进行评价，获得反映出人体主观感受的评价结果。本申请利用声品质对噪声进行评价，避免了A声级在低频区较大衰减导致低估低频噪声对人体的影响。

Description

一种噪声声品质检测的装置及方法

技术领域

本申请涉及音频检测技术领域，尤其涉及一种噪声声品质检测的装置及 方法。

背景技术

由于电力设备运行时产生的噪声可以传播到居民区，对居民造成一定的 影响，随着公众的环保意识不断增强，对噪声影响的关注也日益提升。输变 电的噪声治理成为了一项亟待解决的课题。

现阶段对输变电站噪声评价的方法主要是通过测量A声级，然而A声级 的评价方法存在一定的局限性。A声级对噪声低频部分衰减较大，输变电站 的噪声却以低频为主，因此使用A声级评价输变电噪声可能会低估其影响。 存在这样的情况，噪声A声级达到排放标准，却依然引起人们的烦恼。因此 若采用A声级用于输变电的噪声评价，在噪声治理时，虽然治理后噪声A声 级满足排放标准，但是依然可能引起人们的烦恼，这将导致治理效果不佳， 造成资源浪费，以及持续影响公众的身心健康，不利于环保电网的建设。

声品质评价作为一种心理声学评价方法，在针对输变电噪声的评价方面 表现出了与人体心理声学评价近似一致的评价结果，近些年得到人们的普遍 关注。但现阶段针对输变电噪声的声品质评价主要是基于人体主观评价的方 法，该方法工作量较大、费时费力，尚无一种直接用于输变电噪声声品质评 价的装置与方法。

发明内容

本申请实施例提供了一种噪声声品质检测的装置及方法，使得利用声品 质对噪声进行评价，避免了A声级在低频区较大衰减导致低估低频噪声对人 体的影响。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种噪声声品质检测的装置，所述装 置包括：

声样本采集模块，所述声样本采集模块用于获取待测地点的声音信号作 为样本信号；

客观参量计算模块，所述客观参量计算模块用于计算采集的所述样本信 号的客观参量；

综合参量计算模块，所述综合参量计算模块用于根据应用场景需要，采 用对应的计算模型计算得到综合参量；

评价结果显示模块，所述评价结果显示模块用于根据综合参量评价模型 中得到的计算结果进行评价，获得反映出人体主观感受的评价结果。

可选的，所述声样本采集模块还包括仿人耳接收器、信号滤波器、信号 放大器以及储存器；

所述仿人耳接收器用于采集待测地点的声音信号；

所述信号滤波器用于将所述对所述声音信号的指定的频率信号进行衰 减；

所述信号放大器用于对滤波后的所述声音信号进行功率放大；

所述储存器用于储存功率放大后的所述声音信号。

可选的，所述仿人耳接收器为两个麦克风，分别设置于所述声样本采集 模块的两侧。

可选的，所述客观参量计算模块中计算的所述客观参量包括：响度N、 响度级LN、粗糙度R、尖锐度S、音调度T。

可选的，所述综合参量计算模块中的所述计算模型关于所述客观参量的 函数，包括：

昼间计算模型：D％_昼＝0.011N+0.174L_N+0.063S

夜间计算模型：D％_夜＝0.031N+0.14T+0.055R

式中D％表示综合参量的结果。

本申请第二方面提供一种噪声声品质检测方法，所述方法包括：

在测试地点设置多个声样本采集模块，用于采集所述测试地点周围的噪 声信号样本；

计算所述信号样本的客观参量；

根据所述客观参量计算不同场景下对应的计算模型的综合参量；

将综合参量与预设的评价阈值进行对比得到所述信号样本对应的评价结 果。

可选的，所述客观参量包括响度N、响度级L_N、粗糙度R、尖锐度S、音 调度T。

可选的，根据所述客观参量计算不同场景下对应的计算模型的综合参量 中的场景包括昼间场景以及夜间常见。

可选的，所述昼间计算模型以及夜间计算模型分别为：

昼间计算模型：D％_昼＝0.011N+0.174L_N+0.063S

夜间计算模型：D％_夜＝0.031N+0.14T+0.055R

式中D％表示综合参量的结果。

本申请第三方面提供一种噪声声品质检测设备，所述设备包括处理器以 及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述 的噪声声品质检测方法的步骤。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请中，提供了一种噪声声品质检测装置，包括声样本采集模块，用 于获取待测地点的声音信号作为样本信号；客观参量计算模块，用于计算采 集的样本信号的客观参量；综合参量计算模块，用于根据应用场景需要，采 用对应的计算模型计算得到综合参量；评价结果显示模块，用于根据综合参 量评价模型中得到的计算结果进行评价，获得反映出人体主观感受的评价结 果。

本申请通过利用声品质对噪声进行评价，避免了A声级在低频区较大衰 减导致低估低频噪声对人体的影响。以现场快速对输变电环境实现检测，获 得其声品质评价结果，直接反映出人体对噪声环境的主观感受。

附图说明

图1为本申请一种噪声声品质检测的装置的一个实施例的装置结构示意 图；

图2为本申请一种噪声声品质检测的方法的一个实施例的方法流程图；

图3为本申请的一个实施例中声样本采集模块的布置位置示意图；

图4为本申请的一个实施例中昼间综合参量评价模型的评价阈值示意图；

图5为本申请的一个实施例中夜间综合参量评价模型的评价阈值示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申 请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请一种噪声声品质检测的装置的一个实施例的装 置结构示意图，如图1所示，图1中包括：

声样本采集模块101，用于获取待测地点的声音信号作为样本信号。

需要说明的是，其中的待测地点可以是在输变电站的厂界外1m、高度 1.5m处，两个测点间相距5m。若有围墙时测点应选在厂界外1m、高于围墙 0.5m以上的位置。敏感点测试位点在敏感点前1m、高1.5m处。具体的，可 以如图3所示的声样本采集模块的布置位置示意图，其中可以根据输变电站 设备位置、厂界与敏感点的现场环境，确定测试位点。

图3中的测试点位置具体为：其中测试点1～14为#1主变压器的测点，测 试点15～28为#2主变压器的测点，同侧测点间相距1米，测点与设备噪声基 准发射面距离0.3米，且位于设备箱体高度1/2处。测试点19～30为变电站南 侧与东侧厂界测点，位于围墙外1米，高于围墙0.5米处，同侧测点间相距 10米。31～42为变电站南侧与东侧敏感点测点，位于敏感点前1米，高1.5 米处，同侧测点间相距10米。可根据实际情况调整厂界与敏感点测点间距离。 因变电站北侧与西侧为主干道，不对该侧厂界噪声进行声品质评价。

另外，在一种实施方式中，声样本采集模块301还包括仿人耳接收器、 信号滤波器、信号放大器以及储存器。其中，仿人耳接收器用于采集待测地 点的声音信号；信号滤波器用于将对声音信号的指定的频率信号进行衰减； 信号放大器用于对滤波后的所述声音信号进行功率放大；储存器用于储存功 率放大后的声音信号。

具体的，仿人耳接收器模仿人耳接收声音的过程，使环境的声音信号转 换成电信号，其在左右两侧各设置一个麦克风，收集20Hz～20kHz频段的声音 信号。信号滤波器使指定频带信号衰减，而其余频带信号不衰减，需要衰减 的信号包括大于20kHz以及小于20Hz的信号等。

客观参量计算模块102，用于计算采集的样本信号的客观参量。

需要说明的是，客观参量计算模块102用于对来自于声样本采集模块处 理的声音信号进行分析，计算出各样本的声品质客观参量。其客观参量包括 响度(N)、响度级(LN)、粗糙度(R)、尖锐度(S)、音调度(T)声压级、 A声级、抖动度、纯音比、突出比、语音清晰度等参量。并且由于采用仿人 耳接收器，有左右两侧的数据信号，因此需要对两侧的信号进行平均处理， 客观参量计算模块最终输出仿人耳接收器中两个麦克风信号的平均结果。

本申请的一种实施例中采用关于响度(N)、响度级(LN)、粗糙度(R)、 尖锐度(S)、音调度(T)作为参量的具体计算公式为：

响度(N)：通过计算每个特征频带的特征响度求和从而得总响度值，特 征响度可通过激励E计算得到，其计算公式为：

绝对听阈下的激励用E_TQ表示；基准声强下的激励用E₀表示；声音激励用 E表示。在总Bark域上完成积分，其计算公式为：

响度级(LN)：

L_N＝10log₂ N+40

粗糙度(R)：

式中，调制频率用f_mod表示；声音信号激励级的变化量用ΔL_E表示，下面 是对它的定义:

式中，N′max(z)和N′min(z)分别表示z号Bark域内特征响度的最大值和 最小值。

尖锐度(S)：

式中，S代表尖锐度；临界频带的特征响度用N′(z)表示；总响度用N表 示；临界频带Bark数用z表示；加权系数用k表示；不同临界频带的加权函 数用g(z)表示，g(z)其关于Bark域的表达式为：

音调度(T)：

式中，第i个单频分量其声级盈余量效应用W₃(ΔL_i)表示；频率与第i个单 频分量的关系用W₂(f_i)表示；临界频带与第i个单频分量的差异关系用W₁(Δz_i) 表示。

综合参量计算模块103，用于根据应用场景需要，采用对应的计算模型计 算得到综合参量。

需要说明的是，综合参量是声品质客观参量的函数，客观参量如响度、 响度级、尖锐度、音调度和粗糙度等，反映出声品质客观参量与主观烦恼的 关系，表达出人对声环境的主观感受。在装置中选择“综合参量计算模块”， 进入该模块后，选择昼间或夜间适用的计算模型，输入所需的客观参量，计 算出综合参量的结果，其计算公式如下：

昼间计算模型：D％_昼＝0.011N+0.174L_N+0.063S

夜间计算模型：D％_夜＝0.031N+0.14T+0.055R

评价结果显示模块104，用于根据综合参量评价模型中得到的计算结果进 行评价，获得反映出人体主观感受的评价结果。

需要说明的是，评价结果显示模块104，根据综合参量评价模型对得到的 综合参量计算结果与预设的评价阈值进行比较，若计算结果落在评价结果所 对应的数字区间，则得到其对应的评价结果，从而获得反映出人体主观感受 的结果，最终显示为“一点都不烦恼”、“有点烦恼”、“烦恼”、“非常烦恼”、 “极度烦恼”等五个结果的之一，在具体的实施方式中，其评价阈值的设置 具体如图4-5所示，图4为本申请的一个实施例中昼间综合参量评价模型的评 价阈值示意图；图5为本申请的一个实施例中夜间综合参量评价模型的评价 阈值示意图。

本申请通过利用声品质对噪声进行评价，避免了A声级在低频区较大衰 减导致低估低频噪声对人体的影响。以现场快速对输变电环境实现检测，获 得其声品质评价结果，直接反映出人体对噪声环境的主观感受。另外，本申 请可以现场快速对输变电环境实现检测，获得其声品质评价结果，直接反映 出人体对噪声环境的主观感受。并且本申请无须再进行额外的声品质主观评 价，节省时间与资源，具有显著的现场应用特点。

为了便于理解，请参阅图2，图2为本申请一种噪声声品质检测的方法的 一个实施例的方法流程图，如图2所示，具体为：

201、在测试地点设置多个声样本采集模块，用于采集测试地点周围的噪 声信号样本。

202、计算信号样本的客观参量。

203、根据客观参量计算不同场景下对应的计算模型的综合参量。

204、将综合参量与预设的评价阈值进行对比得到信号样本对应的评价结 果。

需要说明的是，本申请首先需要对输变站附近环境进行调差，从而布置 噪声采集点，其次对噪声信号进行采集，获取到噪声信号之后计算信号的客 观参量，并根据具体的场景计算其综合参量，最后对综合参量的计算结果与 评价阈值进行比较得到最终的评价结果。

在一种具体的实施方式中，首先检测满足的自然环境以及变电站周围环 境条件，满足在无雨雪、无雷电天气、风速为5m/s以下，昼间测试时间15:00， 夜间测试时间为22:00。对输变电站周围环境进行调查，包括噪声敏感目标、 输变电站现场状况、噪声源种类和位置、敏感目标与输变电站的地理位置关 系等方面。

根据输变电站设备位置、厂界与敏感点的现场环境，确定测试位 点。某变电站的平面测点布置如图3所示，其中1～14为#1变压器的测 点，15～28为#2变压器的测点，同侧测点间相距1米，测点与设备噪 声基准发射面距离0.3米，且位于设备箱体高度1/2处。19～30为变电 站南侧与东侧厂界测点，位于围墙外1米，高于围墙0.5米处，同侧测 点间相距10米。31～42为变电站南侧与东侧敏感点测点，位于敏感点 前1米，高1.5米处，同侧测点间相距10米。可根据实际情况调整厂

最终计算得到变电站昼间测试得到的客观参量与综合参量检测结果，如 下表1：

表1某变电站昼间客观参量与综合参量检测结果

根据图4-图5的评价阈值区间，其中昼间综合参量小于9.45时声品质评 价结果为“一点都不烦恼”，昼间综合参量大于或等于9.45且小于12.37时声 品质评价结果为“有点烦恼”，昼间综合参量大于或等于12.37且小于13.96 时声品质评价结果为“烦恼”，昼间综合参量大于或等于13.96且小于15.61 时声品质评价结果为“非常烦恼”，昼间综合参量大于或等于15.61时声品质 评价结果为“极度烦恼”。夜间综合参量小于0.28时声品质评价结果为“一 点都不烦恼”，夜间综合参量大于或等于0.28且小于0.47声品质评价结果为 “有点烦恼”，夜间综合参量大于或等于0.47且小于0.65声品质评价结果为 “烦恼”，夜间综合参量大于或等于0.65且小于1.04时声品质评价结果为“非 常烦恼”，夜间综合参量大于或等于1.04时声品质评价结果为“极度烦恼”。

对各测点计算出的综合参量进行评价，各测点声品质评价结果如下表2：

表2采集点的声品质评价结果

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描 述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应 过程，在此不再赘述。

本申请中术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他 的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备 不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对 于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个” 是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存 在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存 在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后 关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项 中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或 c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或 “a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法， 可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的， 例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外 的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或 一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或 直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连 接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中， 也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单 元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单 元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售 或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本 申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的 全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个 存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机， 服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步 骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-Only Memory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应 当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其 中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案 的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种噪声声品质检测的装置，其特征在于，包括：

声样本采集模块，所述声样本采集模块用于获取待测地点的声音信号作为样本信号；

客观参量计算模块，所述客观参量计算模块用于计算采集的所述样本信号的客观参量；

综合参量计算模块，所述综合参量计算模块用于根据应用场景需要，采用对应的计算模型计算得到综合参量；

评价结果显示模块，所述评价结果显示模块用于根据综合参量评价模型中得到的计算结果进行评价，获得反映出人体主观感受的评价结果。

2.根据权利要求1所述噪声声品质检测的装置，其特征在于，所述声样本采集模块还包括仿人耳接收器、信号滤波器、信号放大器以及储存器；

所述仿人耳接收器用于采集待测地点的声音信号；

所述信号滤波器用于将所述对所述声音信号的指定的频率信号进行衰减；

所述信号放大器用于对滤波后的所述声音信号进行功率放大；

所述储存器用于储存功率放大后的所述声音信号。

3.根据权利要求2所述噪声声品质检测的装置，其特征在于，所述仿人耳接收器为两个麦克风，分别设置于所述声样本采集模块的两侧。

4.根据权利要求1所述噪声声品质检测的装置，其特征在于，所述客观参量计算模块中计算的所述客观参量包括：响度N、响度级L_N、粗糙度R、尖锐度S、音调度T。

5.根据权利要求3所述噪声声品质检测的装置，其特征在于，所述综合参量计算模块中的所述计算模型关于所述客观参量的函数，包括：

昼间计算模型：D％_昼＝0.011N+0.174L_N+0.063S

夜间计算模型：D％_夜＝0.031N+0.14T+0.055R

式中D％表示综合参量的结果。

6.一种噪声声品质检测方法，基于权利要求1-5任一项的装置实现，其特征在于，包括：

在测试地点设置多个声样本采集模块，用于采集所述测试地点周围的噪声信号样本；

计算所述信号样本的客观参量；

根据所述客观参量计算不同场景下对应的计算模型的综合参量；

将综合参量与预设的评价阈值进行对比得到所述信号样本对应的评价结果。

7.根据权利要求6所述的噪声声品质检测方法，其特征在于，所述客观参量包括响度N、响度级L_N、粗糙度R、尖锐度S、音调度T。

8.根据权利要求7所述的噪声声品质检测方法，其特征在于，根据所述客观参量计算不同场景下对应的计算模型的综合参量中的场景包括昼间场景以及夜间常见。

9.根据权利要求8所述的噪声声品质检测方法，其特征在于，所述昼间计算模型以及夜间计算模型分别为：

昼间计算模型：D％_昼＝0.011N+0.174L_N+0.063S

夜间计算模型：D％_夜＝0.031N+0.14T+0.055R

式中D％表示综合参量的结果。

10.一种噪声声品质检测设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求6-9任一项所述的噪声声品质检测方法。

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