基于声强技术的GSM机柜噪声源识别

    某型GSM通讯基站在国内外市场具有很大的潜力,但该基站在工作中所产生的噪声对所在地区居民具有一定影响,从而对产品竟争形成了威胁,因此必须对其进行噪声治理。通讯基站主要由地面机柜和天线系统组成,地面机柜具有防淋雨、防溅水、防雾、防灰尘、防盗等功能,能够在全天候环境下工作,防护等级要求达到IP55。正常工作时机柜全封闭且内外隔绝,因此对于机柜内外热交换时产生噪声的辐射方向、强度及特点进行识别,是进行噪声治理的重要内容。

    1 声强测量系统

    声强是指通过垂直于声波传播方向上单位面积的声能。由于声强是一矢量,因此声强探头在接收入射声波时具有方向性,利用这一原理,通过声强测量就可以进行噪声源识别和定位。有一种被称为/零点探测法0的定位原理如图1所示,将声强探头沿平行于声源所在平面的直线方向上移动,在移动过程中观察声强显示器上强度指示情况,当移动到某一位置时指示为零,此时表示入射声方向与探头两传声器轴线成垂直,据此则可找到并定位噪声源的位置。由于声强测量基本不受本底噪声的影响,因此可以在强噪声的环境中寻找噪声源。

    本项目所用声强测量系统是由BK3599型声强探头、BK3560C采集前端及计算机组成,如图2所。BK3599声强探头是基于P-P技术组成的双传声器探头组件,其中包含了2个4197型1/2"声强传声器,对该传声器专门进行了精确的幅度和相位匹配,可以在20Hz-6. 3kHz中心频率进行1/3倍频程测量,符合IEC10431型标准。3599型声强探头组件中包含一个ZH0632型遥控单元,它有4个按钮及LED指示灯,可用作数据采集启停控制,同时也作为声强探头的手柄,便于进行扫描测量。

     BK3560C数据采集前端具有4个输入通道和2个输出通道。其中3、4两个输入通道具有严格的匹配关系,满足声强测量需要的相位匹配;每个通道分析带宽可达204.8KHz,各输入通道独立使用24位A/D转换器,采集前端通过USB接口与计算机进行数据通讯。测量时被测点的声压数据经声强探头采集到计算机内存,通过计算获得相应的声强谱,并进行一定时间平均(通过软件设定)后,该点数据被保存,所有测点测量完毕,可通过绘图工具(Mapping)获取声强彩色等高线图及相应点的声强频谱图。

    2 GSM机柜噪声源识别实验

    进行噪声源识别时,首先对被测机柜的5个表面按比例进行网格划分,一般来讲网格划分越细,相应的定精度越高,但需要的工作量也越大;其次应注意声强探头扫描的方向,一般对于定义好的矩形测量面,按程序默认从左下角至右上角方向;最后,声强探头与被测表面的距离应在整个测量面内保持一致,一般应靠近表面处在近场测量,本项目考虑到风机进出风的影响,在声强探头上装有防风罩,因此声强探头距测量表面为5㎝。本机柜的外形尺寸(宽@高@深)为900mm780mm,通过初步判断认为前面板是主要噪声辐射源,因此对5个测量面的测点进行了不均匀分配,其中前面板102个测点,后面板32,左右面板分别为56,顶板为20。机柜有2种工作模式,第1种是低温模式,只有内部3个冷却风机运行并产生噪声,第2种高温模式,除上述3个风机外,还有3个热交换风机同时运行并产生噪声。在第1种模式下,测得的一组声强图如图3所示。在第2种模式下,测量的声强图如图4所示。