噪声声源分析方法及应用

　　噪声污染和空气、水污染一样被列为三大公害之一。对于一台机器所产生的噪声,不同的发声部位具有不同的频率特性及声强级,而对于多机运行的车间、厂房,其不同频率的噪声相互作用而形成的混响声场不仅使工作环境更为恶化,亦给噪声治理带来很大的难度。因此,对噪声污染的治理,首先得找出噪声声源所在,找出各发声部位并分析其频率特性,从而为噪声治理提供依据。

　　1　噪声声源分析方法

　　1.1　声级计测试法

　　声级计是噪声测量中最常用、最简单的噪声测量和分析仪器,它可用于测量声源的声压级、声级(A、B、C、D),亦可以和滤波器配合测定频带声压级并进行频谱分析。声级计一般分为普通声级计和精密声级计两种。精密声级计又分为两种:一是用于测定稳态噪声,一是用于测定脉冲噪声。它们均由传声器、放大器、计权网络、指示表头等部分组成。其工作原理是:声压信号通过传声器转换成电压信号,经放大器放大,再通过计权网络,则可在表头显示出分贝值。声级计常用的计权网络有三种,称为A、B、C声级。噪声测量时,如不用频谱分析仪,只需读出A、B、C三挡读数,就可以粗略地估计噪声频率特性。声级计表头的读数为有效值,分快、慢两挡,快挡适用于测量随时间起伏小的噪声,当噪声起伏较大时,则用慢挡读数,得出的分贝值为一段时间的平均值。

　　1.2　信号分析技术

　　信号处理是近几年来随着计算机技术的发展而产生的一门边缘科学。信号数值处理的目的是借助于物体产生的效应,如声、振、热等物理量,经换能器转换成电信号,通过快速变换与处理,将其结果直观地显示出来,以求研究物理量的规律,识别其特征和性质等。信号大致可分为:周期信号、瞬态信号、随机信号。一般所测的信号是随机信号。

　　随机信号不能用明确的数学关系式表示,其波动过程无规律可循,但它能显现出一定的统计特性。这就有可能采用统计方法来研究这类问题,显然,在时域研究随机信号是很不方便的,有时甚至是不可能的,一般都是在时延域及频域中研究,在时延域里,有相关函数、互相关函数;在频域里,有功率谱函数,相干函数等。相关是两个量之间的相似的一种度量,自相关函数是描述一个时刻的取值与另一时刻的取值之间的依赖关系。对于某一信号x(t),自相关函数Rx(τ)可由下式定义:

式中:x(t)—某一时刻t的样本函数;τ—延时。

　　对于某一信号x(t),离散化的计算公式如下:

式中:N—采样点(一般N =1024);—时间序列;n—延时序列。

　　由(1)式可知,Rx(τ)是以延时τ为自变量的实值偶函数,在τ=0时有最大值(此时即为信号的均方值)。Rx(τ)表示了信号x(t)在t时刻和(t+τ)时刻上的相关性。显然,若是周期信号,其自相关函数仍为同周期的周期函数,随机信号的自相关函数在τ足够大时,其值为零。工程上就是利用周期信号的自相关函数仍为同周期的周期函数这一特性来分析混于随机信号中的周期信号。互相关函数反映了两个信号是否来自同一“源”以及两个信号彼此相关的程度,两个信号x(t)和y(t)的互相关由下式定义: