一種基于bt法的沖床噪聲功率譜估計(jì)改進(jìn)方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于BT法的沖床噪聲功率譜估計(jì)改進(jìn)方法，步驟如下：初始化功率譜檢測(cè)設(shè)備；將沖床沖裁控制信號(hào)作為開(kāi)始采樣觸發(fā)信號(hào)；將沖床收回液壓錘控制信號(hào)作為結(jié)束采樣觸發(fā)信號(hào)；對(duì)采集得到的噪聲樣本加窗處理；用迭代方法計(jì)算平均自相關(guān)函數(shù)近似值存儲(chǔ)平均自相關(guān)函數(shù)近似值結(jié)果；重復(fù)以上步驟直到迭代計(jì)數(shù)器i=S；對(duì)平均自相關(guān)函數(shù)近似值做L點(diǎn)離散傅里葉變換，得到功率譜估計(jì)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于BT法的沖床噪聲功率譜估計(jì)改進(jìn)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(jì)方法，具體是一種基于BT法的沖床噪聲功率譜估計(jì)改進(jìn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，具體的在沖床的工作過(guò)程中，沖床撞擊材料會(huì)產(chǎn)生一種沖裁噪聲。這種噪聲具有:重復(fù)性、短時(shí)性、高強(qiáng)度性的特征。這種重復(fù)撞擊噪聲會(huì)導(dǎo)致機(jī)器設(shè)備的聲疲勞，長(zhǎng)期作用將會(huì)縮短其使用壽命，甚至發(fā)生生產(chǎn)事故。強(qiáng)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(gè)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(qiáng)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(wú)源消噪技術(shù)還是新型的有源消噪技術(shù)都需要對(duì)噪聲進(jìn)行檢測(cè)，為噪聲控制提供噪聲的先驗(yàn)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(gè)頻率成分的大小。傳統(tǒng)的無(wú)源消噪技術(shù)對(duì)功率譜信息的依賴(lài)不是很強(qiáng)，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(jì)方法的精度直接影響這類(lèi)依賴(lài)噪聲先驗(yàn)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(jì)方法并對(duì)其進(jìn)行了深入的研究，取得了一些重要的成果。布萊克曼和圖基最早提出一種BT功率譜估計(jì)方法，但是這種方法應(yīng)用到具有重復(fù)、短時(shí)、高強(qiáng)度噪聲背景下存在一些局限:
[0005]1.由于BT功率譜估計(jì)方法先求噪聲的自相關(guān)函數(shù)，而實(shí)際中測(cè)得的噪聲是離散的有限長(zhǎng)的，計(jì)算得到的自相關(guān)函數(shù)值是估計(jì)值。在對(duì)短時(shí)噪聲進(jìn)行自相關(guān)函數(shù)值的計(jì)算中，自相關(guān)數(shù)據(jù)太少誤差會(huì)很大。自相關(guān)函數(shù)的估計(jì)值誤差會(huì)直接影響功率譜估計(jì)的誤差。
[0006]2.BT功率譜估計(jì)方法應(yīng)用在短時(shí)高強(qiáng)度(幅值變化劇烈)噪聲中嚴(yán)重依賴(lài)噪聲檢測(cè)設(shè)備的采樣頻率。只有噪聲檢測(cè)設(shè)備達(dá)到足夠高的采樣頻率才能有效測(cè)得這類(lèi)噪聲的功率譜。而提高設(shè)備采樣頻率的成本高昂。
[0007]3.BT功率譜估計(jì)方法不能利用噪聲的重復(fù)性這一重要的先驗(yàn)信息。
[0008]沖床作業(yè)中產(chǎn)生的沖裁噪聲就是一類(lèi)重復(fù)、短時(shí)、高強(qiáng)度噪聲，用BT功率譜估計(jì)方法無(wú)法有效測(cè)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(lái)，在保持噪聲檢測(cè)設(shè)備采樣率不變的前提下，提高功率譜估計(jì)性能成為沖床噪聲控制工程需要解決的一個(gè)問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要克服現(xiàn)有BT功率譜估計(jì)方法在處理重復(fù)、短時(shí)、高強(qiáng)度噪聲時(shí)的不足，提出一種基于BT法的沖床噪聲功率譜估計(jì)改進(jìn)方法。
[0010]改進(jìn)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自相關(guān)函數(shù)，再計(jì)算沖裁噪聲的平均自相關(guān)函數(shù)，結(jié)合BT法求得噪聲功率譜。該方法提高了自相關(guān)函數(shù)估計(jì)精度，間接提高了功率譜估計(jì)的精度。該方法主要針對(duì)具有重復(fù)、短時(shí)、高強(qiáng)度噪聲的功率譜估計(jì)，除了能有效應(yīng)用于沖床的沖裁噪聲功率譜估計(jì)，還適用于其它具有重復(fù)、短時(shí)、高強(qiáng)度噪聲的功率譜估計(jì)，如打樁機(jī)、鍛造機(jī)、射擊靶場(chǎng)的噪聲的功率譜估計(jì)。用該方法改進(jìn)傳統(tǒng)功率譜估計(jì)設(shè)備不需要改變硬件設(shè)備，只需要更新軟件中的計(jì)算方法，成本低。
[0011]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明在BT功率譜估計(jì)方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖床的沖裁噪聲的特性改進(jìn)噪聲自相關(guān)函數(shù)估計(jì)方法，間接提高檢測(cè)設(shè)備對(duì)沖裁噪聲的功率譜估計(jì)精度。沖床的沖裁噪聲具有重復(fù)性和短時(shí)性，所以本發(fā)明用以下數(shù)學(xué)公式描述沖裁噪聲信號(hào):
【權(quán)利要求】
1.一種基于BT法的沖床噪聲功率譜估計(jì)改進(jìn)方法，步驟如下: (1)初始化功率譜檢測(cè)設(shè)備；設(shè)定傳感器采樣頻率、自相關(guān)函數(shù)變量最大值、離散傅里葉變換參數(shù)、窗函數(shù)類(lèi)型、窗函數(shù)長(zhǎng)度、迭代次數(shù)計(jì)數(shù)器i初始值、總迭代次數(shù)S、平均自相關(guān)函數(shù)值丨初始值； (2)將沖床沖裁控制信號(hào)作為開(kāi)始采樣觸發(fā)信號(hào)；等待觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)傳感器開(kāi)始采集沖裁噪聲x(t)的樣本序列； (3)將沖床收回液壓錘控制信號(hào)作為結(jié)束采樣觸發(fā)信號(hào)；等待觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)傳感器結(jié)束采集沖裁噪聲樣本； (4)對(duì)采集得到的噪聲樣本加窗處理；默認(rèn)選擇長(zhǎng)度為N的矩形窗，也可選擇改變窗的長(zhǎng)度和形狀；比較有效的窗還有漢明窗和布萊克曼窗；加窗的具體做法是對(duì)步驟(3)中得到的噪聲樣本進(jìn)行截取或補(bǔ)零，樣本長(zhǎng)度大于N則截取長(zhǎng)度為N的樣本序列，樣本長(zhǎng)度小于N則在樣本序列末尾補(bǔ)零；然后將樣本序列與窗函數(shù)序列做點(diǎn)乘，得到一次沖裁噪聲樣本 (5)用迭代方法計(jì)算平均自相關(guān)函數(shù)近似值(/?)；更新公式如下:
其中，m=-N+l, -N+2,...，N-l, i表示當(dāng)前迭代計(jì)數(shù)器次數(shù)，表(W)表示第i次沖裁噪聲的自相關(guān)函數(shù)近似值，斗表示第i次沖裁噪聲的采樣值； (6)存儲(chǔ)平均自相關(guān)函數(shù)近似值結(jié)果，迭代計(jì)數(shù)器加1，i=i+l； (7)重復(fù)步驟(2)到(6)直到迭代計(jì)數(shù)器i=S； (8)對(duì)平均自相關(guān)函數(shù)近似值做L點(diǎn)離散傅里葉變換，得到功率譜估計(jì)值;公式如下: 其中，k表示頻率。
【文檔編號(hào)】G10L21/0216GK103811019SQ201410020076
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)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(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)