一種基于周期圖法的沖床噪聲功率譜估計改進方法
【專利摘要】基于周期圖法的沖床噪聲功率譜估計改進方法，包括：初始化功率譜檢測設(shè)備，設(shè)定傳感器采樣頻率、離散傅里葉變換參數(shù)、窗函數(shù)形狀、窗函數(shù)長度、迭代次數(shù)計數(shù)器i初始值、總迭代次數(shù)S、平均離散傅里葉變換近似值初始值；將沖床沖裁控制信號作為開始采樣觸發(fā)信號；將沖床收回液壓錘控制信號作為結(jié)束采樣觸發(fā)信號；等待觸發(fā)信號，觸發(fā)傳感器結(jié)束采集沖裁噪聲x(t)的樣本；對采集得到的噪聲樣本加窗處理；用迭代方法計算L點離散傅里葉變換平均值存儲離散傅里葉變換平均值結(jié)果；重復(fù)以上步驟直到迭代計數(shù)器i=S；計算離散傅里葉變換平均值的平方除以數(shù)據(jù)長度，得到功率譜估計值</maths>
【專利說明】 一種基于周期圖法的沖床噪聲功率譜估計改進方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于噪聲控制領(lǐng)域的功率譜估計方法，具體是一種基于周期圖法的沖床噪聲功率譜估計改進方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)過程中，具體的在沖床的工作過程中，沖床撞擊材料會產(chǎn)生一種沖裁噪聲。這種噪聲具有:重復(fù)性、短時性、高強度性的特征。這種重復(fù)撞擊噪聲會導(dǎo)致機器設(shè)備的聲疲勞，長期作用將會縮短其使用壽命，甚至發(fā)生生產(chǎn)事故。強烈的噪聲極易形成差拍型次聲波，作用與人的軀體。人體各個部位都存在固有頻率，身體為7-13HZ，內(nèi)臟為4-6HZ，頭部為8-12HZ，這些固有頻率剛好在次聲波頻帶內(nèi)，所以沖壓工人在強烈噪聲環(huán)境中工作，常有頭昏腦脹、惡心和心悸之感。降低沖床噪聲已成為噪聲控制工程中的當(dāng)務(wù)之急。
[0003]不論是用傳統(tǒng)的無源消噪技術(shù)還是新型的有源消噪技術(shù)都需要對噪聲進行檢測，為噪聲控制提供噪聲的先驗信息。其中最主要的信息是噪聲的功率譜信息。功率譜信息能反映出噪聲所含有的主要頻率成分，以及各個頻率成分的大小。傳統(tǒng)的無源消噪技術(shù)對功率譜信息的依賴不是很強，部分新型的有源消噪技術(shù)需要更多的噪聲信息。所以功率譜估計方法的精度直接影響這類依賴噪聲先驗信息的新型有源消噪技術(shù)的性能。
[0004]近幾十年，已有許多學(xué)者提出了各種經(jīng)典的功率譜估計方法并對其進行了深入的研究，取得了一些重要的成果。經(jīng)典功率譜估計方法中有一種方法名為周期圖法，但是這種方法應(yīng)用到具有重復(fù)、短時、高強度噪聲背景下存在一些局限:
[0005]1.由于周期圖功率譜估計方法先求噪聲的傅里葉變換，而實際中測得的噪聲是離散的有限長的，所以實際中計算的是離散有限長噪聲的離散傅里葉變換，這個值是一個近似值。在對短時噪聲進行功率譜估計時，采樣數(shù)據(jù)太少，離散傅里葉變換的計算誤差會很大，這個誤差會直接影響功率譜估計的誤差。
[0006]2.周期圖功率譜估計方法應(yīng)用在短時高強度(幅值變化劇烈)噪聲中嚴(yán)重依賴噪聲檢測設(shè)備的采樣頻率。只有噪聲檢測設(shè)備達(dá)到足夠高的采樣頻率才能有效測得這類噪聲的功率譜。而提高設(shè)備采樣頻率的成本高昂。
[0007]3.周期圖功率譜估計方法不能利用噪聲的重復(fù)性這一重要的先驗信息。
[0008]沖床作業(yè)中產(chǎn)生的沖裁噪聲就是一類重復(fù)、短時、高強度噪聲，用周期功率譜估計方法無法有效測得沖裁噪聲的功率譜信息。如何將噪聲的重復(fù)性信息利用起來，在保持噪聲檢測設(shè)備采樣率不變的前提下，提高功率譜估計性能成為沖床噪聲控制工程需要解決的一個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要克服現(xiàn)有周期圖功率譜估計方法在處理重復(fù)、短時、高強度噪聲時的不足，提出一種基于周期圖法的沖床噪聲功率譜估計改進方法。
[0010]改進方法首先利用加窗法截取多段有效噪聲，然后求取每段噪聲的離散傅里葉變換，再計算離散傅里葉變換的平均值，結(jié)合周期圖法求得噪聲功率譜。該方法提高了離散傅里葉變換的估計精度，間接提高了功率譜估計的精度。該方法主要針對具有重復(fù)、短時、高強度噪聲的功率譜估計，除了能有效應(yīng)用于沖床的沖裁噪聲功率譜估計，還適用于其它具有重復(fù)、短時、高強度噪聲的功率譜估計，如打樁機、鍛造機、射擊靶場的噪聲的功率譜估計。用該方法改進傳統(tǒng)功率譜估計設(shè)備不需要改變硬件設(shè)備，只需要更新軟件中的計算方法，成本低。
[0011]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明在周期圖功率譜估計方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖床的沖裁噪聲的特性改進噪聲的離散傅里葉變換值的計算方法，提高檢測設(shè)備對沖裁噪聲的功率譜估計精度。沖床的沖裁噪聲具有重復(fù)性和短時性，所以本發(fā)明用以下數(shù)學(xué)公式描述沖裁噪聲信號:
【權(quán)利要求】
1.一種基于周期圖法的沖床噪聲功率譜估計改進方法，步驟如下: (1)初始化功率譜檢測設(shè)備，設(shè)定傳感器采樣頻率、離散傅里葉變換參數(shù)、窗函數(shù)形狀、窗函數(shù)長度、迭代次數(shù)計數(shù)器i初始值、總迭代次數(shù)S、平均離散傅里葉變換近似值
【文檔編號】G10L21/0216GK103811016SQ201410018986
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】盧昱, 何熊熊, 陳河軍 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)