CN113188653B - 一种建筑隔音性能检测评估方法及评估系统 - Google Patents

一种建筑隔音性能检测评估方法及评估系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种建筑隔音性能检测评估方法及评估系统,涉及工程验收技术领域,使用无人机代替人工在真实房间内进行隔音性能测试,避免了人工产生的噪音对检测的影响,适用于进行工程验收时的隔音性能检测;其次无人机在测试前在实验室内进行了标定,并在现场收集现场的底噪,从而可以在数据处理时直接将底噪扣除;检测时扫频同时进行间隔发声,可以最大程度的避免外界噪音对于检测的干扰,而且可以不进行后续的傅里叶变换等数据处理直接得到隔音性能随频率的变化,降低了系统对于音频处理的要求,可以适用于各种低性能设备,降低成本。

Description

一种建筑隔音性能检测评估方法及评估系统
技术领域
本发明涉及工程验收领域,尤其涉及一种建筑隔音性能检测评估方法及评估系统。
背景技术
建筑隔声性能检测非常重要的检测工作。判定主要根据的标准有:《建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法》(GB/T 8485-2008)、《建筑隔声评价标准》(GB/T 50121-2005)、《声学建筑和建筑构件隔声测量第3部分建筑构件空气声隔声的实验室测量》(GB/T19889.3-2005)等。
在实际工程中上述的检测一般只能针对工程材料进行检测,而且需要设置相当高规格的检测环境;但是当工程材料应用到实际工程中,其隔音性能受到实际施工的影响非常大,现有技术少有能够适用于工程验收的隔音性能测试系统。
此外,由于实际的工程验收中,如果进行现场测量,一方面是现场的环境跟标准测定的差异非常大,而且受到不同房间形状的影响,因此传统的检测方法都不能实际应用到现场验收检测中;而由于人们对于隔音性能的要求越来越高,如何对现场的隔音性能进行检测是一个难题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的检测方法都不能实际应用到现场验收检测中,本发明提供了一种建筑隔音性能检测评估方法及评估系统,该系统避免了人工产生的噪音对检测的影响,适用于进行工程验收时的隔音性能检测;其次无人机在测试前在实验室内进行了标定,并在现场收集现场的底噪,从而可以在数据处理时直接将底噪扣除;检测时扫频同时进行间隔发声,可以最大程度的避免外界噪音对于检测的干扰,而且可以不进行后续的傅里叶变换等数据处理直接得到隔音性能随频率的变化,降低了系统对于音频处理的要求,可以适用于各种低性能设备,降低成本。
一种建筑隔音性能检测评估系统,包括分析主机、无线遥控模块、遥控天线和无人机;所述分析主机连接无线遥控模块,无线遥控模块用于控制无人机飞行轨迹和执行收发声操作;无线遥控模块有线连接遥控天线,遥控天线无线连接无人机,无线遥控模块通过遥控天线向无人机发送控制指令;无人机执行收发声音操作后,将收集的音频数据发送给分析主机,分析主机根据收集的音频信号计算建筑的隔音性能并进行评估。
优选地,所述无人机包括音源无人机、第一收音无人机和第二收音无人机;音源无人机用于携带扩音器在声音发射房间发出脉冲声音,第一收音无人机用于携带第一麦克风收集声音发射房间的声音;第二无人机用于携带第二麦克风收集声音接收房间的声音。
优选地,所述遥控天线包括第一遥控天线和第二遥控天线,其中第一遥控天线用于控制音源无人机和第一收音无人机;第二遥控天线用于控制第二收音无人机。
一种使用评估系统进行建筑隔音性能的评估方法,包括如下步骤:
步骤1、无人机自身干扰的标定;
第一收音无人机、音源无人机在进行检测前,先挂载好设备,在实验室内无外界干扰的情况下,相距5m使用第一麦克风采集其飞行时的音频片段A1;
第二收音无人机在进行检测前,先挂载好设备,在实验室内无外界干扰的情况下,使用第二麦克风采集其飞行时的音频片段B1;A1和B1存储在分析主机内;
步骤2、设备连接和配置;
将第一遥控天线、音源无人机和第一收音无人机放入声音发射房间,将第二遥控天线和第二收音无人机放入声音接收房间;连接好各个模块,启动分析主机,并自检;
之后制定第二收音无人机的飞行轨迹,根据声音接收房间的形状,飞行轨迹满足第二收音无人机在声音接收房间的中心和各个角落分别停留T时间;
步骤3、现场背景音采集;
在无人机螺旋桨停止的情况下,第一麦克风收集声音发射房间内的声音片段A2;
第一收音无人机和音源无人机悬停在声音发射房间的半空中,第一麦克风采集声音片段A3;将收集的A2、A3发送给分析主机,A2、A3的时长相同;
在无人机螺旋桨停止的情况下,第二麦克风收集声音接收房间内的声音片段B2;
第二收音无人机按照预先制定的飞行轨迹在声音接收房间内飞行,飞行同时第二麦克风采集声音片段B3;
将收集的B2、B3发送给分析主机,B2、B3的时长相同;
分析主机内先将音频片段进行差分处理,即得到音频片段A3-A2和B3-B2;
在分析主机内将A1进行增益或衰减处理,使其响度与A3-A2平均响度相同得到A1’,同时对B1进行增益或衰减处理使其与B3-B2的平均响度相同得到B1’;A1’和B1’即为无人机在房间内飞行的底噪;
步骤4、隔音性能检测;
音源无人机悬停在声音发射房间中心,发出声音;
第一收音无人机悬停在声音发射房间内靠近外界接口的位置,开启第一麦克风录制音频片段A4;
第二收音无人机按照制定的飞行轨迹在声音接收房间内飞行,开启第二麦克风录制音频片段B4;
音源无人机的发声方式为:
当第二收音无人机停留在声音接收房间中心或各个角落时,音源无人机每隔2s发声后停止2s,然后再发声2s后停止2s;其中音源无人机发声时进行扫频,频率由低到高,频率范围覆盖20-20000Hz;第二收音无人机停留一次的T时间内音源无人机,停顿次数大于5次共完成一次扫频,即第一个发声的2s扫描整个频率的一部分,第二个发声的2s从前一次的最高频率继续扫频一部分,以此类推;
将收集的A4、B4发送给分析主机;
步骤5、隔音性能分析;
分析主机内将A1’进行拼接,拼接至于A4时长相同,然后计算A5=A4-A1’;
分析主机内将B1’进行拼接,拼接至于B4时长相同,然后计算B5=B4-B1’;
分析主机内将A5和B5内位于第二收音无人机非停留时间段内的音频部分删除得到A6和B6;然后将A6和B6中处于音源无人机发声和不发声的部分进行分割,然后将发声部分和不发声部分分别进行拼接,即得到A6中处于音源无人机发声时间段的音频片段A7和音源无人机不发声时间段内的音频片段A8,以及B6中处于音源无人机发声时间段的音频片段B7和音源无人机不发声时间段内的音频片段B8;然后用计算A9=A7-A8,B9=B7-B8;
处理A9、B9得到其响度随时间变化的函数A0(t)和B0(t);
计算M=B0(t)/A0(t),由于音源无人机是进行扫频的,因此比值M随时间变化的趋势反应了声音从声音发射房间到声音接收房间内扣除底噪和外界干扰后的对频率的隔音性能的变化趋势;
获取M的最大值Mmax和平均值Mavg,然后根据最大值Mmax和平均值Mavg评估建筑隔音性能:
如果Mmax大于阈值,则隔音性能不合格;
如果Mmax不大于阈值,则根据Mavg对隔音性能进行分级,分级的标准存储在分析主机内。
优选地,将B0(t)、A0(t)内第二收音无人机每一个停留时间段内的音频片段分别计算比值,得到第二收音无人机在不同停留位置的隔音性能。
优选地,步骤5中进行A6、A7、B6、B7计算时考虑声音传播的延时,在进行第二收音无人机处理时时间节点延迟t1,其中t1为从声音发射房间到声音接收房间的声音传播时间。
本发明的有益效果为:
本发明使用无人机代替人工在真实房间内进行隔音性能测试,避免了人工产生的噪音对检测的影响,适用于进行工程验收时的隔音性能检测;其次无人机在测试前在实验室内进行了标定,并在现场收集现场的底噪,从而可以在数据处理时直接将底噪扣除;检测时扫频同时进行间隔发声,可以最大程度的避免外界噪音对于检测的干扰,而且可以不进行后续的傅里叶变换等数据处理直接得到隔音性能随频率的变化,降低了系统对于音频处理的要求,可以适用于各种低性能设备,降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的现场布置图;
图2为本发明的系统结构图;
图3为本发明的音源无人机发生波形图;
其中,a为响度随时间变化,b为频率随时间变化;
图4为本发明的第二无人机接收到的声音信号响度随时间变化图。
图中:第一房间1、第二房间2、第一遥控天线3、第二遥控天线4、第一收音无人机5、音源无人机6、第二收音无人机7。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述,以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1:
结合图1-4,一种建筑隔音性能检测评估系统,包括分析主机、无线遥控模块、遥控天线和无人机;
分析主机连接无线遥控模块,无线遥控用于控制无人机飞行轨迹和执行收发声操作;无线遥控模块有线连接遥控天线,遥控天线无线连接无人机,无线遥控模块通过遥控天线向无人机发送控制指令;
无人机执行收发声音操作后,将收集的音频数据发送给分析主机,分析主机根据收集的音频信号计算建筑的隔音性能并进行评估。
无人机包括音源无人机6、第一收音无人机5和第二收音无人机7;音源无人机6用于携带扩音器在声音发射第一房间1发出脉冲声音,第一收音无人机5用于携带第一麦克风收集声音发射第一房间1的声音;第二无人机携带第二麦克风收集声音接收第二房间2的声音;
遥控天线包括第一遥控天线3和第二遥控天线4,其中第一遥控天线3用于控制音源无人机6和第一收音无人机5;第二遥控天线4用于控制第二收音无人机7。
实施例2:
一种使用评估系统进行建筑隔音性能的评估方法,包括如下步骤:
步骤1、无人机自身干扰的标定;
第一收音无人机5、音源无人机6在进行检测前,先挂载好设备,在实验室内无外界干扰的情况下,相距5m使用第一麦克风采集其飞行时的音频片段A1;
第二收音无人机7在进行检测前,先挂载好设备,在实验室内无外界干扰的情况下,使用第二麦克风采集其飞行时的音频片段B1;A1和B1存储在分析主机内;
步骤2、设备连接和配置;
将第一遥控天线3音源无人机6和第一收音无人机5放入声音发射第一房间1,将第二遥控天线4和第二收音无人机7放入声音接收第二房间2;连接好各个模块,启动分析主机,并自检;
之后制定第二收音无人机7的飞行轨迹,根据声音接收第二房间2的形状,飞行轨迹满足第二收音无人机7在声音接收第二房间2的中心和各个角落分别停留T时间;
步骤3、现场背景音采集;
在无人机螺旋桨停止的情况下,第一麦克风收集声音发射第一房间1内的声音片段A2;
第一收音无人机5和音源无人机6悬停在声音发射第一房间1的半空中,第一麦克风采集声音片段A3;将收集的A2、A3发送给分析主机,A2、A3的时长相同;
在无人机螺旋桨停止的情况下,第二麦克风收集声音接收第二房间2内的声音片段B2;
第二收音无人机7按照预先制定的飞行轨迹在声音接收第二房间2内飞行,飞行同时第二麦克风采集声音片段B3;
将收集的B2、B3发送给分析主机,B2、B3的时长相同;
分析主机内先将音频片段进行差分处理,即得到音频片段A3-A2和B3-B2;
在分析主机内将A1进行增益或衰减处理,使其响度与A3-A2平均响度相同得到A1’,同时对B1进行增益或衰减处理使其与B3-B2的平均响度相同得到B1’;A1’和B1’即为无人机在房间内飞行的底噪;
步骤4、隔音性能检测;
音源无人机6悬停在声音发射第一房间1中心,发出声音;
第一收音无人机5悬停在声音发射第一房间1内靠近外界接口的位置,开启第一麦克风录制音频片段A4;
第二收音无人机7按照制定的飞行轨迹在声音接收第二房间2内飞行,开启第二麦克风录制音频片段B4;
音源无人机6的发声方式为:
当第二收音无人机7停留在声音接收第二房间2中心或各个角落时,音源无人机6每隔2s发声后停止2s,然后再发声2s后停止2s;其中音源无人机6发声时进行扫频,频率由低到高,频率范围覆盖20-20000Hz;第二收音无人机7停留一次的T时间内音源无人机6,停顿次数大于5次共完成一次扫频,即第一个发声的2s扫描整个频率的一部分,第二个发声的2s从前一次的最高频率继续扫频一部分,以此类推;
将收集的A4、B4发送给分析主机;
步骤5、隔音性能分析;
分析主机内将A1’进行拼接,拼接至于A4时长相同,然后计算A5=A4-A1’;
分析主机内将B1’进行拼接,拼接至于B4时长相同,然后计算B5=B4-B1’;
分析主机内将A5和B5内位于第二收音无人机7非停留时间段内的音频部分删除得到A6和B6;然后将A6和B6中处于音源无人机6发声和不发声的部分进行分割,然后将发声部分和不发声部分分别进行拼接,即得到A6中处于音源无人机6发声时间段的音频片段A7和音源无人机6不发声时间段内的音频片段A8,以及B6中处于音源无人机6发声时间段的音频片段B7和音源无人机6不发声时间段内的音频片段B8;然后用计算A9=A7-A8,B9=B7-B8;
处理A9、B9得到其响度随时间变化的函数A0(t)和B0(t);
计算M=B0(t)/A0(t),由于音源无人机6是进行扫频的,因此比值M随时间变化的趋势反应了声音从声音发射第一房间1到声音接收第二房间2内扣除底噪和外界干扰后的对频率的隔音性能的变化趋势;
获取M的最大值Mmax和平均值Mavg,然后根据最大值Mmax和平均值Mavg评估建筑隔音性能:
如果Mmax大于阈值,则隔音性能不合格;
如果Mmax不大于阈值,则根据Mavg对隔音性能进行分级,分级的标准存储在分析主机内。
将B0(t)、A0(t)内第二收音无人机7每一个停留时间段内的音频片段分别计算比值,得到第二收音无人机7在不同停留位置的隔音性能。
步骤5中进行A6、A7、B6、B7计算时考虑声音传播的延时,在进行第二收音无人机7处理时时间节点延迟t1,其中t1为从声音发射第一房间1到声音接收第二房间2的声音传播时间。
值得指出的是,扫频的范围是20-20000Hz,扫频的速度可以采用指数扫频,即发声的频率与时间是指数关系,从而节约扫频的时间。
以上所述,仅为本发明的优选实施方式,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,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种使用评估系统进行建筑隔音性能的评估方法,基于一种建筑隔音性能检测评估系统实现,所述评估系统包括分析主机、无线遥控模块、遥控天线和无人机;所述分析主机连接无线遥控模块,无线遥控模块用于控制无人机飞行轨迹和执行收发声操作;无线遥控模块有线连接遥控天线,遥控天线无线连接无人机,无线遥控模块通过遥控天线向无人机发送控制指令;无人机执行收发声音操作后,将收集的音频数据发送给分析主机,分析主机根据收集的音频信号计算建筑的隔音性能并进行评估;其特征在于,
所述评估方法包括如下步骤:
步骤1、无人机自身干扰的标定;
第一收音无人机、音源无人机在进行检测前,先挂载好设备,在实验室内无外界干扰的情况下,相距5m使用第一麦克风采集其飞行时的音频片段A1;
第二收音无人机在进行检测前,先挂载好设备,在实验室内无外界干扰的情况下,使用第二麦克风采集其飞行时的音频片段B1;A1和B1存储在分析主机内;
步骤2、设备连接和配置;
将第一遥控天线、音源无人机和第一收音无人机放入声音发射房间,将第二遥控天线和第二收音无人机放入声音接收房间;连接好各个模块,启动分析主机,并自检;
之后制定第二收音无人机的飞行轨迹,根据声音接收房间的形状,飞行轨迹满足第二收音无人机在声音接收房间的中心和各个角落分别停留T时间;
步骤3、现场背景音采集;
在无人机螺旋桨停止的情况下,第一麦克风收集声音发射房间内的声音片段A2;
第一收音无人机和音源无人机悬停在声音发射房间的半空中,第一麦克风采集声音片段A3;将收集的A2、A3发送给分析主机,A2、A3的时长相同;
在无人机螺旋桨停止的情况下,第二麦克风收集声音接收房间内的声音片段B2;
第二收音无人机按照预先制定的飞行轨迹在声音接收房间内飞行,飞行同时第二麦克风采集声音片段B3;
将收集的B2、B3发送给分析主机,B2、B3的时长相同;
分析主机内先将音频片段进行差分处理,即得到音频片段A3-A2和B3-B2;
在分析主机内将A1进行增益或衰减处理,使其响度与A3-A2平均响度相同得到A1’,同时对B1进行增益或衰减处理使其与B3-B2的平均响度相同得到B1’;A1’和B1’即为无人机在房间内飞行的底噪;
步骤4、隔音性能检测;
音源无人机悬停在声音发射房间中心,发出声音;
第一收音无人机悬停在声音发射房间内靠近外界接口的位置,开启第一麦克风录制音频片段A4;
第二收音无人机按照制定的飞行轨迹在声音接收房间内飞行,开启第二麦克风录制音频片段B4;
将收集的A4、B4发送给分析主机;
步骤5、隔音性能分析;
分析主机内将A1’进行拼接,拼接至于A4时长相同,然后计算A5=A4-A1’;
分析主机内将B1’进行拼接,拼接至于B4时长相同,然后计算B5=B4-B1’;
分析主机内将A5和B5内位于第二收音无人机非停留时间段内的音频部分删除得到A6和B6;然后将A6和B6中处于音源无人机发声和不发声的部分进行分割,然后将发声部分和不发声部分分别进行拼接,即得到A6中处于音源无人机发声时间段的音频片段A7和音源无人机不发声时间段内的音频片段A8,以及B6中处于音源无人机发声时间段的音频片段B7和音源无人机不发声时间段内的音频片段B8;然后用计算A9=A7-A8,B9=B7-B8;
处理A9、B9得到其响度随时间变化的函数A0(t)和B0(t);
计算M=B0(t)/A0(t),由于音源无人机是进行扫频的,因此比值M随时间变化的趋势反应了声音从声音发射房间到声音接收房间内扣除底噪和外界干扰后的对频率的隔音性能的变化趋势;
获取M的最大值Mmax和平均值Mavg,然后根据最大值Mmax和平均值Mavg评估建筑隔音性能:
如果Mmax大于阈值,则隔音性能不合格;
如果Mmax不大于阈值,则根据Mavg对隔音性能进行分级,分级的标准存储在分析主机内。
2.如权利要求1所述的一种建筑隔音性能检测评估方法,其特征在于,所述无人机包括音源无人机、第一收音无人机和第二收音无人机;音源无人机用于携带扩音器在声音发射房间发出脉冲声音,第一收音无人机用于携带第一麦克风收集声音发射房间的声音;第二无人机用于携带第二麦克风收集声音接收房间的声音。
3.如权利要求1所述的一种建筑隔音性能检测评估方法,其特征在于,所述遥控天线包括第一遥控天线和第二遥控天线,其中第一遥控天线用于控制音源无人机和第一收音无人机;第二遥控天线用于控制第二收音无人机。
4.如权利要求1所述的一种建筑隔音性能的评估方法,其特征在于,音源无人机的发声方式为:当第二收音无人机停留在声音接收房间中心或各个角落时,音源无人机每隔2s发声后停止2s,然后再发声2s后停止2s;其中音源无人机发声时进行扫频,频率由低到高,频率范围覆盖20-20000Hz;第二收音无人机停留一次的T时间内音源无人机,停顿次数大于5次共完成一次扫频,即第一个发声的2s扫描整个频率的一部分,第二个发声的2s从前一次的最高频率继续扫频一部分,以此类推。
5.如权利要求1所述的一种建筑隔音性能的评估方法,其特征在于,将B0(t)/A0(t)内第二收音无人机每一个停留时间段内的音频片段分别计算比值,得到第二收音无人机在不同停留位置的隔音性能。
6.如权利要求1所述的一种建筑隔音性能的评估方法,其特征在于,步骤5中进行A6、A7、B6、B7计算时考虑声音传播的延时,在进行第二收音无人机处理时时间节点延迟t1,其中t1为从声音发射房间到声音接收房间的声音传播时间。
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