选择性声强技术的研究及其在噪声控制中的应用

    要对噪声源进行有效的噪声控制,首先要对噪声源进行噪声测试,得到其噪声辐射特性,然后才能采取有针对性的措施对噪声进行控制。声强技术因其良好的特性,已被广泛地应用到噪声测试当中。由于声强可以对噪声源进行近场测量,排除近场效应的干扰,因而可以反映噪声源近场处辐射噪声的强弱,有效地检测到噪声源近场处细致的声场分布状况,从而为噪声源的噪声控制工作提供参考依据。

    然而在实际应用中,由于条件的限制,声强测试工作往往在有强大背景噪声的环境中进行,使得目标对象的声强信号往往淹没在强大的背景噪声(与目标对象无关的噪声信号统称为背景噪声)之中,使得测量结果不可避免的存在误差。A.C.Balant等人在消声室、半消声室及普通房间内用声强法测量了计算机中冷却风扇的声功率,证明了这一点[1]。此时所得到的声强分布云图不能真正地反映目标对象近场处的声场分布状况。本文针对此问题,提出了一种新的噪声测试技术-选择性声强技术。

    1 选择性声强技术

    1. 1 选择性声强技术的简介

    选择性声强技术在传统声强测试工作的基础上,将某种型号的传感器(加速度传感器、压力传感器等)安装在目标对象表面,测取与目标对象有关的信息作为参考信号。通过分析此参考信号与传统声强测试结果的相关性,将目标对象所辐射的噪声从同时存在的背景噪声中分离出来,从而得到其正确的声强分析结果。

    1. 2 选择性声强技术的计算方法

    选择性声强的计算步骤如下:

    (1)声强信号与参考信号的同步采集

    声强测量系统的双通道信号pA(t)、pB(t)与参考信号R(t)应进行同步采集,以保证两者反映的是目标对象同一状态的信息。同时,两者的采样频率fs采样点数N应相同,使两者在进行频谱分析时具有相同的频率分辨率。另外,在对两者进行信号调理时,也应该保证相同的参数设置,避免两者共性部分的丢失。

    (2)声强谱的计算

    噪声信号的有功声强在频域中的分布为

    其中GAB(f)是pA(t)pB(t)和的单边互谱,Im[* ]代表取虚部;QO和d分别为空气密度和声强传感器间距。总的平均声强为

    3)声强信号与参考信号的互谱计算噪声信号的时域瞬时声强为

    瞬时声强与参考信号的互谱为

    其中RIR(S)为I(t)与R(t)的互相关函数。

    4)选择性声强谱的计算

    选择性声强在频域中的分布为

IR(f) =I(f)SIR(f) (5)

    总的选择性声强为

    1. 3 选择性声强技术的测试设备

    与传统的声强测试相比,选择性声强技术在软件方面增加了上述选择性声强的计算模块,在硬件方面增加了一个参考信号的测量通道,本文利用自行研制的噪声自动分析系统[4,5]对选择性声强技术进行了研究。所研制的噪声自动分析系统如图1所示。