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隔音降噪工程
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发电机房产生的工业噪声及其测量阵列法

文章出处:www.hsfdjw.com 作者:隔音降噪工程师 浏览数:发表时间:2021-04-11【

高斯分布噪声在阵列信号处理的方法和应用研究中占据着主导地位.但是,大量的实验数据表明大气噪声,水下声学噪声,电磁干扰噪声等都具有冲击性,因此不适于用高斯分布来描述.近年来,非高斯α稳定分布噪声在信号处理领域受到了广泛的重视,已成为常用的冲击噪声的数学模型。论文根据阵列信号处理的发展,在前人工作的基础上,对非高斯α稳定分布噪声背景下阵列信号处理中的波束形成和波达方向(DOA)估计方法进行了研究,取得了一些有意义的成果。


一、什么是工业噪声

噪声是电路或系统中不含信息量的电压或电流。在工业与自然界中,存在着各种干扰源(噪声源),如大功率电力电子器件的接入、大功率柴油发电机组的开启与断开、雷击闪电等都会使空间电场和磁场产生有序或无序的变化,这些都是干扰源(或噪声源)。这些源产生的电磁波或尖峰脉冲通过磁、电耦合或是通过电源线等路径进入放大电路,各种电气设备,形成各种形式的干扰。

 

二、高斯噪声定义

所谓高斯噪声是指它的概率密度函数服从高斯分布(即正态分布)的一类噪声。如果一个噪声,它的幅度分布服从高斯分布,而它的功率谱密度又是均匀分布的,则称它为高斯白噪声。高斯白噪声的二阶矩不相关,一阶矩为常数,是指先后信号在时间上的相关性。高斯白噪声包括热噪声和散粒噪声。在通信信道测试和建模中,高斯噪声被用作加性白噪声以产生加性白高斯噪声。常见的高斯噪声包括起伏噪声、宇宙噪声、热噪声和散粒噪声等等。除常用抑制噪声的方法外,对高斯噪声的抑制方法常常采用数理统计方法。

 

在电信和计算机网络中,通信信道可能受到来自许多自然源的宽带高斯噪声的影响,例如导体中的原子的热振动(称为热噪声或约翰逊 - 奈奎斯特噪声),散粒噪声,来自地球和其他温暖的物体,以及来自太阳等天体。

高斯分布,也称正态分布,又称常态分布,记为N(μ,σ^2),其中μ,σ^2为分布的参数,分别为高斯分布的期望和方差。当有确定值时,p(x)也就确定了,特别当μ=0,σ^2=1时,X的分布为标准正态分布。

 

三、噪声测量阵列法


传声器阵列是由许多传声器按一定方式排列组成的阵列,具有强指向性,可用来测定声源的空间分布,即求出声源的位置和强度,因而可识别发电机行进时的噪声源。将数字技术应用于声望远镜,可以实现声望远镜的空间自动扫描。因此,可以对高速运动的声源(例如火车、飞机)进行分析,并对接收的声信号进行频谱分析,从而得出不同频段内声源的空间分布。目前使用最广泛的方法是把传声器排列在直线上,此系统称为线列阵指向性系统。


线列阵利用许多拾声点上接收信号的干涉效应而产生的指向性。但这种等间距、等强度的线列阵的旁瓣比较大,如果各传声器的信号按一定规则修正,则可以抑制旁瓣。常用传声器阵按照契比雪夫级数的系数修正。这样可使主瓣变宽但旁瓣下降30dB。


传声器阵可用模拟电路来完成,但目前一般采用数字方法处理。将传声器输出信号采样,经模数转换送入计算机,通过计算机自动更换聚焦点位置,在xy线上扫描,得出xy线上声源强度的分布,同时用快速傅里叶变换计算出各点的频谱。


用线列阵传声器每次只能测定分布在一条线上的声源,如果要同时分析几个方向的声源的分布情况,则必须使用几个传声器阵列或方阵。


传声器阵望远镜的另一原理是:首先对声望远镜中两个传声器输出信号做互相关,然后利用时延做快速傅里叶变换求出频谱。频谱与两个传声器的距离有关,用两个传声器距离做快速傅里叶变换即可得到从不同方向传来的不同频带声波的强度关系。  

 

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