CN111462724A - 一种高压换流站噪声自适应降噪方法 - Google Patents

一种高压换流站噪声自适应降噪方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及耳机降噪技术领域，且公开了一种高压换流站噪声自适应降噪方法，包括以下步骤：S1：分析换流厅内及值班室噪声特性和时变规律，S2：对噪声音频信号，采用最小值跟踪方法计算噪声能量谱，S3：分析有源降噪与声子材料降噪相结合的优化控制方法，S4：对各个时频单元的降噪增益进行滤波，压制噪音，S5：制备宽频自适应降噪耳机。该高压换流站噪声自适应降噪方法，通过根据外界环境的当前噪声等级，设置与当前噪声等级对应的降噪增益值，这使得降噪耳机能够自适应调节降噪增益，有效提升员工体验，本发明在不同的噪声类型、不同噪声源的个数、以及不同目标声源与噪声源的空间结构下都可以达到良好的降噪效果。

Description

一种高压换流站噪声自适应降噪方法
技术领域
本发明涉及耳机降噪技术领域，具体为一种高压换流站噪声自适应降噪方法。
背景技术
换流站是指在高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的站点，由于换流站的设备较多，造成的噪声较大，严重的危害了工作人员的身体健康，为此，我们提出一种高压换流站噪声自适应降噪方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高压换流站噪声自适应降噪方法，具备自适应降噪等优点，解决了由于换流站的设备较多，造成的噪声较大，严重的危害了工作人员的身体健康的问题。
(二)技术方案
为实现上述自适应降噪的目的，本发明提供如下技术方案：一种高压换流站噪声自适应降噪方法，包括以下步骤：
S1：分析换流厅内及值班室噪声特性和时变规律。
S2：对噪声音频信号，采用最小值跟踪方法计算噪声能量谱。
S3：分析有源降噪与声子材料降噪相结合的优化控制方法。
S4：对各个时频单元的降噪增益进行滤波，压制噪音。
S5：制备宽频自适应降噪耳机。
优选的，所述S1中还包含以下步骤：
A1：结合结构力场和声场对换流厅内及值班室噪声的进行多物理场耦合分析。
A2：获取不同负荷条件下噪声，分析负荷和噪声的时变规律。
A3：仿真和实测数据相结合研究近场不同衰减参数下，噪声传播特性及衰减规律。
A4：仿真和实测相结合研究远场不同噪声源简化条件，不同传播介质下的噪声特性及衰减规律。
优选的，所述S3还包括以下步骤：
B1：声子晶体中弹性波传播机理。
B2：有源降噪。
优选的，所述B1还包括以下步骤：
C1：研究特定结构下的声子晶体能带特征，寻找对于带隙特性作用显著的集合参数和材料参数。
C2：仿真分析不同结构降噪性能。
优选的，所述B2还包括以下步骤：
D1：基于声波干涉原理，搭建有源降噪系统；
D2：寻找不同次声条件下的最优降噪参数。
优选的，所述S5中的耳机可调节为三个频率，所述S5还包括以下步骤：
E1：接收安装在耳机听筒上的麦克风采集到的语音信号，作为噪声信号。
E2：根据所述噪声信号的当前声音强度，确定外界环境的当前噪声等级。
E3：设置与所述当前噪声等级对应的当前降噪增益值。
E4：按照所述当前降噪增益值，对所述噪声信号进行降噪处理。
与现有技术相比，本发明提供了一种高压换流站噪声自适应降噪方法，具备以下有益效果：
1、该高压换流站噪声自适应降噪方法，通过根据外界环境的当前噪声等级，设置与当前噪声等级对应的降噪增益值，这使得降噪耳机能够自适应调节降噪增益，有效提升员工体验，本发明在不同的噪声类型、不同噪声源的个数、以及不同目标声源与噪声源的空间结构下都可以达到良好的降噪效果。
具体实施方式
实施例一：
一种高压换流站噪声自适应降噪方法，包括以下步骤：
S1：分析换流厅内及值班室噪声特性和时变规律，分析和研究换流厅内及值班室噪声的主要来源，根据四面环绕的混合噪声主要来源对相应的噪声产生机理、空间分布建立数学模型，分析换流厅内及值班室内部各主要噪声分布情况、传播途径、干涉反射，还原出换流厅内及值班室空间环境下噪声。然后基于有源降噪技术，建立换流厅内及值班室噪声辐射模型，优化次级声源参数(频率、声源点、声源方向、声源布设位置等)，并通过数值和实验验证现场噪声在近场不同衰减参数下(几何发散衰减、大气吸收衰减、屏障绕射衰减、地面效应衰减等)、远场不同噪声源下(点声源、线声源、面声源)、不同传播介质(固体介质、气体介质，气体-固体耦合介质)的衰减规律。
S1中还包含以下步骤：
A1：结合结构力场和声场对换流厅内及值班室噪声的进行多物理场耦合分析；
A2：获取不同负荷条件下噪声，分析负荷和噪声的时变规律；
A3：仿真和实测数据相结合研究近场不同衰减参数下，噪声传播特性及衰减规律；
A4：仿真和实测相结合研究远场不同噪声源简化条件，不同传播介质下的噪声特性及衰减规律。
S2：对噪声音频信号，采用最小值跟踪方法计算噪声能量谱。
S3：分析有源降噪与声子材料降噪相结合的优化控制方法，声子晶体中弹性波传播机理，针对换流站本体噪声特征(频谱)，研究不同声子晶体结构(层状板、柱体、球形夹层板结构、单层结构等)的声子晶体能带特征，优化声子晶体不同结构的减振性能，有源降不管是前馈式、反馈控制，都存在其明显的缺陷，例如前馈控制通过对参考输入信号滤波产生控制信号，驱动次级源抵消误差传感器处的初级噪声，参考信号与初级噪声的相干性直接决定控制降噪的效果。反馈控制通过对误差信号滤波产生控制信号，不需要额外的参考输入信号，但存在稳定性问题噪控制方面拟采用离线辨识方式得到次级通道模型，结合初级噪声计算控制器的最优解，最终获取最佳次级输出信号。
S3还包括以下步骤：
B1：声子晶体中弹性波传播机理。
B1还包括以下步骤：
C1：研究特定结构下的声子晶体能带特征，寻找对于带隙特性作用显著的集合参数和材料参数。
C2：仿真分析不同结构降噪性能
B2：有源降噪。
B2还包括以下步骤：
D1：基于声波干涉原理，搭建有源降噪系统；
D2：寻找不同次声条件下的最优降噪参数。
S4：对各个时频单元的降噪增益进行滤波，压制噪音。
S5：制备宽频自适应降噪耳机。
S5中的耳机可调节为三个频率，第一个频率为噪音频率:200-450Hz、平均降噪15dB，偏差±2.0dB，S5还包括以下步骤：
E1：接收安装在耳机听筒上的麦克风采集到的语音信号，作为噪声信号。
E2：根据所述噪声信号的当前声音强度，确定外界环境的当前噪声等级。
E3：设置与所述当前噪声等级对应的当前降噪增益值。
E4：按照所述当前降噪增益值，对所述噪声信号进行降噪处理，耳机采用耳包式降噪耳机流线型设计，柔软舒适，采用环保材料，不会引起佩戴人员皮肤不适。
实施例二：
一种高压换流站噪声自适应降噪方法，包括以下步骤：
S1：分析换流厅内及值班室噪声特性和时变规律，分析和研究换流厅内及值班室噪声的主要来源，根据四面环绕的混合噪声主要来源对相应的噪声产生机理、空间分布建立数学模型，分析换流厅内及值班室内部各主要噪声分布情况、传播途径、干涉反射，还原出换流厅内及值班室空间环境下噪声。然后基于有源降噪技术，建立换流厅内及值班室噪声辐射模型，优化次级声源参数(频率、声源点、声源方向、声源布设位置等)，并通过数值和实验验证现场噪声在近场不同衰减参数下(几何发散衰减、大气吸收衰减、屏障绕射衰减、地面效应衰减等)、远场不同噪声源下(点声源、线声源、面声源)、不同传播介质(固体介质、气体介质，气体-固体耦合介质)的衰减规律。
S1中还包含以下步骤：
A1：结合结构力场和声场对换流厅内及值班室噪声的进行多物理场耦合分析；
A2：获取不同负荷条件下噪声，分析负荷和噪声的时变规律；
A3：仿真和实测数据相结合研究近场不同衰减参数下，噪声传播特性及衰减规律；
A4：仿真和实测相结合研究远场不同噪声源简化条件，不同传播介质下的噪声特性及衰减规律。
S2：对噪声音频信号，采用最小值跟踪方法计算噪声能量谱。
S3：分析有源降噪与声子材料降噪相结合的优化控制方法，声子晶体中弹性波传播机理，针对换流站本体噪声特征(频谱)，研究不同声子晶体结构(层状板、柱体、球形夹层板结构、单层结构等)的声子晶体能带特征，优化声子晶体不同结构的减振性能，有源降不管是前馈式、反馈控制，都存在其明显的缺陷，例如前馈控制通过对参考输入信号滤波产生控制信号，驱动次级源抵消误差传感器处的初级噪声，参考信号与初级噪声的相干性直接决定控制降噪的效果。反馈控制通过对误差信号滤波产生控制信号，不需要额外的参考输入信号，但存在稳定性问题噪控制方面拟采用离线辨识方式得到次级通道模型，结合初级噪声计算控制器的最优解，最终获取最佳次级输出信号。
S3还包括以下步骤：
B1：声子晶体中弹性波传播机理。
B1还包括以下步骤：
C1：研究特定结构下的声子晶体能带特征，寻找对于带隙特性作用显著的集合参数和材料参数。
C2：仿真分析不同结构降噪性能
B2：有源降噪。
B2还包括以下步骤：
D1：基于声波干涉原理，搭建有源降噪系统；
D2：寻找不同次声条件下的最优降噪参数。
S4：对各个时频单元的降噪增益进行滤波，压制噪音。
S5：制备宽频自适应降噪耳机。
S5中的耳机可调节为三个频率，第二个频率为噪音频率:450-1000Hz、平均降噪20dB，偏差±3.0dB，S5还包括以下步骤：
E1：接收安装在耳机听筒上的麦克风采集到的语音信号，作为噪声信号。
E2：根据所述噪声信号的当前声音强度，确定外界环境的当前噪声等级。
E3：设置与所述当前噪声等级对应的当前降噪增益值。
E4：按照所述当前降噪增益值，对所述噪声信号进行降噪处理，耳机采用耳包式降噪耳机流线型设计，柔软舒适，采用环保材料，不会引起佩戴人员皮肤不适。
实施例三：
一种高压换流站噪声自适应降噪方法，包括以下步骤：
S1：分析换流厅内及值班室噪声特性和时变规律，分析和研究换流厅内及值班室噪声的主要来源，根据四面环绕的混合噪声主要来源对相应的噪声产生机理、空间分布建立数学模型，分析换流厅内及值班室内部各主要噪声分布情况、传播途径、干涉反射，还原出换流厅内及值班室空间环境下噪声。然后基于有源降噪技术，建立换流厅内及值班室噪声辐射模型，优化次级声源参数(频率、声源点、声源方向、声源布设位置等)，并通过数值和实验验证现场噪声在近场不同衰减参数下(几何发散衰减、大气吸收衰减、屏障绕射衰减、地面效应衰减等)、远场不同噪声源下(点声源、线声源、面声源)、不同传播介质(固体介质、气体介质，气体-固体耦合介质)的衰减规律。
S1中还包含以下步骤：
A1：结合结构力场和声场对换流厅内及值班室噪声的进行多物理场耦合分析；
A2：获取不同负荷条件下噪声，分析负荷和噪声的时变规律；
A3：仿真和实测数据相结合研究近场不同衰减参数下，噪声传播特性及衰减规律；
A4：仿真和实测相结合研究远场不同噪声源简化条件，不同传播介质下的噪声特性及衰减规律。
S2：对噪声音频信号，采用最小值跟踪方法计算噪声能量谱。
S3：分析有源降噪与声子材料降噪相结合的优化控制方法，声子晶体中弹性波传播机理，针对换流站本体噪声特征(频谱)，研究不同声子晶体结构(层状板、柱体、球形夹层板结构、单层结构等)的声子晶体能带特征，优化声子晶体不同结构的减振性能，有源降不管是前馈式、反馈控制，都存在其明显的缺陷，例如前馈控制通过对参考输入信号滤波产生控制信号，驱动次级源抵消误差传感器处的初级噪声，参考信号与初级噪声的相干性直接决定控制降噪的效果。反馈控制通过对误差信号滤波产生控制信号，不需要额外的参考输入信号，但存在稳定性问题噪控制方面拟采用离线辨识方式得到次级通道模型，结合初级噪声计算控制器的最优解，最终获取最佳次级输出信号。
S3还包括以下步骤：
B1：声子晶体中弹性波传播机理。
B1还包括以下步骤：
C1：研究特定结构下的声子晶体能带特征，寻找对于带隙特性作用显著的集合参数和材料参数。
C2：仿真分析不同结构降噪性能
B2：有源降噪。
B2还包括以下步骤：
D1：基于声波干涉原理，搭建有源降噪系统；
D2：寻找不同次声条件下的最优降噪参数。
S4：对各个时频单元的降噪增益进行滤波，压制噪音。
S5：制备宽频自适应降噪耳机。
S5中的耳机可调节为三个频率，第三个频率为噪音频率:1000-6000Hz、平均降噪20dB，偏差±2.0dB，S5还包括以下步骤：
E1：接收安装在耳机听筒上的麦克风采集到的语音信号，作为噪声信号。
E2：根据所述噪声信号的当前声音强度，确定外界环境的当前噪声等级。
E3：设置与所述当前噪声等级对应的当前降噪增益值。
E4：按照所述当前降噪增益值，对所述噪声信号进行降噪处理，耳机采用耳包式降噪耳机流线型设计，柔软舒适，采用环保材料，不会引起佩戴人员皮肤不适。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高压换流站噪声自适应降噪方法，包括以下步骤：
S1：分析换流厅内及值班室噪声特性和时变规律；
S2：对噪声音频信号，采用最小值跟踪方法计算噪声能量谱；
S3：分析有源降噪与声子材料降噪相结合的优化控制方法；
S4：对各个时频单元的降噪增益进行滤波，压制噪音；
S5：制备宽频自适应降噪耳机。
2.根据权利要求1所述的一种高压换流站噪声自适应降噪方法，其特征在于：所述S1中还包含以下步骤：
A1：结合结构力场和声场对换流厅内及值班室噪声的进行多物理场耦合分析；
A2：获取不同负荷条件下噪声，分析负荷和噪声的时变规律；
A3：仿真和实测数据相结合研究近场不同衰减参数下，噪声传播特性及衰减规律；
A4：仿真和实测相结合研究远场不同噪声源简化条件，不同传播介质下的噪声特性及衰减规律。
3.根据权利要求1所述的一种高压换流站噪声自适应降噪方法，其特征在于：所述S3还包括以下步骤：
B1：声子晶体中弹性波传播机理；
B2：有源降噪。
4.根据权利要求3所述的一种高压换流站噪声自适应降噪方法，其特征在于：所述B1还包括以下步骤：
C1：研究特定结构下的声子晶体能带特征，寻找对于带隙特性作用显著的集合参数和材料参数；
C2：仿真分析不同结构降噪性能。
5.根据权利要求3所述的一种高压换流站噪声自适应降噪方法，其特征在于：所述B2还包括以下步骤：
D1：基于声波干涉原理，搭建有源降噪系统；
D2：寻找不同次声条件下的最优降噪参数。
6.根据权利要求1所述的一种高压换流站噪声自适应降噪方法，其特征在于：所述S5中的耳机可调节为三个频率，所述S5还包括以下步骤：
E1：接收安装在耳机听筒上的麦克风采集到的语音信号，作为噪声信号；
E2：根据所述噪声信号的当前声音强度，确定外界环境的当前噪声等级；
E3：设置与所述当前噪声等级对应的当前降噪增益值；
E4：按照所述当前降噪增益值，对所述噪声信号进行降噪处理。
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