用于測量惡劣空間中噪聲信號的方法及裝置與流程

本公開涉及噪聲測量技術領域，具體而言，涉及一種用于測量惡劣空間中噪聲信號的方法及裝置。

背景技術：

對于空間某處的噪聲測量，一般的方法是在該位置放置傳聲器(即聲音傳感器)，測量空氣中聲壓的波動，以獲取噪聲波形。

對于像高溫鍋爐、壓力容器、腐蝕試驗箱等這樣的設備，運行時常常發出較大的噪聲，干擾周圍的生活環境。目前對于此類設備的噪聲測量，一般都限于其輻射到外部環境中的噪聲。為了對其噪聲進行消減和控制，除了進行各種吸聲、隔聲、減震等措施外，更加深入的方法則是從其噪聲產生機理上進行研究，此時需要了解其設備內部的噪聲情況，即對其內部空間的噪聲進行測量。

但是這些設備內部空間中的噪聲測量一直是個難題。因為其內部是處于高溫、高壓或高腐蝕狀態的惡劣空間，使得傳聲器不能直接放置其中，導致無法直接進行測量。而該類設備一般處于相對封閉的環境，其內部產生的噪聲也無法從外部直接測量。

因此，需要一種新的用于測量惡劣空間中噪聲信號的方法及裝置。

在所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

鑒于上述問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決或者減緩上述問題的用于測量惡劣空間中噪聲信號的方法及裝置。

本公開的其他特性和優點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本公開的實踐而習得。

根據本公開的一個方面，提供一種用于測量惡劣空間中噪聲信號的方法，用于測量第二空間內第二預設位置處的噪聲信號，所述方法包括：

在第二狀態時測量管路的傳遞函數，其中所述管路用于將所述第二空間內所述第二預設位置處的噪聲傳遞到第一空間的第一預設位置；

測量第一狀態下所述第一空間的所述第一預設位置處的噪聲信號；

根據所述第一狀態下所述第一預設位置處的噪聲信號以及所述管路的所述傳遞函數獲得所述第二空間內所述第二預設位置處的噪聲信號。

在本公開的一種示例性實施例中，所述在第二狀態時測量管路的傳遞函數包括：

測量所述第二預設位置處的輸入測試噪聲信號，以及測量所述第一預設位置處的輸出測試噪聲信號；

根據所述輸入測試噪聲信號和所述輸出測試噪聲信號獲得所述管路的所述傳遞函數。

在本公開的一種示例性實施例中，所述第一狀態為工作狀態，所述第二狀態為非工作狀態。

在本公開的一種示例性實施例中，所述根據所述第一狀態下所述第一預設位置處的噪聲信號以及所述管路的所述傳遞函數獲得所述第二空間內所述第二預設位置處的噪聲信號的步驟前后，還包括：

對所述第一預設位置處的噪聲信號加一個預設窗函數進行處理。

在本公開的一種示例性實施例中，所述第二空間為一惡劣空間，所述第一空間為常規環境，所述管路的第一端設置于第一空間的第一預設位置處，第二端設置于所述第二空間內所述第二預設位置處。

根據本公開的一個方面，提供一種用于測量惡劣空間中噪聲信號的裝置，用于測量第二空間內第二預設位置處的噪聲信號，所述裝置包括：

管路，其第一端設置于第一空間的第一預設位置處，第二端設置于所述第二空間內所述第二預設位置處；

第一傳聲器，其設置于所述第一預設位置處，用于測量第一狀態下所述第一預設位置處的噪聲信號；

數據處理器，所述數據處理器根據所述第一狀態下所述第一預設位置處的噪聲信號以及所述管路的傳遞函數獲得所述第二空間內所述第二預設位置處的噪聲信號。

在本公開的一種示例性實施例中，還包括：第二傳聲器，在第二狀態時將所述第二傳聲器設置于所述第二預設位置處。

在本公開的一種示例性實施例中，還包括：發聲器，在所述第二狀態時將所述發聲器設置于所述第二預設位置處；

其中，當所述發聲器發出測試噪聲信號時，通過所述第二傳聲器測量所述第二預設位置處的輸入測試噪聲信號，以及通過所述第一傳聲器測量所述第一預設位置處的輸出測試噪聲信號。

在本公開的一種示例性實施例中，所述數據處理器根據所述輸入測試噪聲信號和所述輸出測試噪聲信號獲得所述管路的所述傳遞函數。

在本公開的一種示例性實施例中，所述第二空間為一惡劣空間，所述第一空間為常規環境，通過所述管路將所述第二空間內所述第二預設位置處的噪聲傳遞到所述第一空間的所述第一預設位置。

根據本公開提出一種用于測量惡劣空間中噪聲信號的方法及裝置，通過管路將惡劣空間的噪聲信號傳遞到外部常規環境下進行測量，并通過傳遞函數的反演計算，修正由于管路傳遞產生的噪聲信號特性變化，從而得到內部噪聲的信號。

附圖說明

通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本公開的上述和其它特征及優點將變得更加明顯。

圖1示出根據本公開一示例實施方式的用于測量惡劣空間中噪聲信號的方法的流程圖。

圖2示出根據本公開一示例實施方式的用于測量惡劣空間中噪聲信號的框圖。

圖3示出根據本公開一示例實施方式的用于測量管路的傳遞函數的框圖。

圖4示出根據本公開一示例實施方式的用于測量惡劣空間中噪聲信號的裝置的結構示意圖。

圖5示出根據本公開一示例實施方式的用于測量管路的傳遞函數的裝置的結構示意圖。

具體實施方式

現在將參考附圖更全面地描述示例實施例。然而，示例實施例能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施例；相反，提供這些實施例使得本公開將全面和完整，并將示例實施例的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的部分，因而將省略對它們的重復描述。

此外，所描述的特征、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施例中。在下面的描述中，提供許多具體細節從而給出對本公開的實施例的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以實踐本公開的技術方案而沒有所述特定細節中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組元、材料、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結構、方法、裝置、實現、材料或者操作以避免模糊本公開的各方面。

圖1示出根據本公開一示例實施方式的用于測量惡劣空間中噪聲信號的方法的流程圖。

如圖1所示，該用于測量惡劣空間中噪聲信號的方法，用于測量第二空間內第二預設位置處的噪聲信號，該方法包括如下步驟。

在步驟S110中，在第二狀態時測量管路的傳遞函數，其中所述管路用于將所述第二空間內所述第二預設位置處的噪聲傳遞到第一空間的第一預設位置。

所述第二空間為一惡劣空間，所述第一空間為常規環境，所述管路的第一端設置于第一空間的第一預設位置處，第二端設置于所述第二空間內所述第二預設位置處。

所述在第二狀態時測量管路的傳遞函數包括：測量所述第二預設位置處的輸入測試噪聲信號，以及測量所述第一預設位置處的輸出測試噪聲信號；根據所述輸入測試噪聲信號和所述輸出測試噪聲信號獲得所述管路的所述傳遞函數。

在步驟S120中，測量第一狀態下所述第一空間的所述第一預設位置處的噪聲信號。

所述第一狀態為工作狀態，所述第二狀態為非工作狀態。

在步驟S130中，根據所述第一狀態下所述第一預設位置處的噪聲信號以及所述管路的所述傳遞函數獲得所述第二空間內所述第二預設位置處的噪聲信號。

所述根據所述第一狀態下所述第一預設位置處的噪聲信號以及所述管路的所述傳遞函數獲得所述第二空間內所述第二預設位置處的噪聲信號的步驟前后，還包括：對所述第一預設位置處的噪聲信號加一個預設窗函數進行處理。

上述發明實施例提供的用于測量惡劣空間中噪聲信號的方法可以應用于下文的裝置，本發明實施例中用于測量惡劣空間中噪聲信號的方法和裝置可以參見下文各實施例中的描述。

圖2示出根據本公開一示例實施方式的用于測量惡劣空間中噪聲信號的框圖。

如圖2所示，預先測定管路的傳遞函數H(ω)，獲得1/H(ω)；在現場測量時，通過第一傳聲器測量實際測量的位置即管路B端噪聲信號，將該管路B端噪聲信號通過AD轉換器進行模數轉換，獲得B端噪聲信號P_B(t)；通過傳遞函數反演計算得到需要測量的設備的內部惡劣空間A點的噪聲信號波形P_A(t)。具體的計算公式可以參照下述實施例的內容。

圖3示出根據本公開一示例實施方式的用于測量管路的傳遞函數的框圖。

如圖3所示，首先通過第二傳聲器測量管路A端輸入測試噪聲信號，經過AD模數轉換后獲得P_A0(t)；以及通過第一傳聲器測量管路B端輸出測試噪聲信號，經過AD模數轉換后獲得P_B0(t)；根據P_A0(t)和P_B0(t)進行管路的傳遞函數H(ω)的計算，獲得傳遞函數H(ω)。具體的計算公式可以參照下述實施例的內容。

圖4示出根據本公開一示例實施方式的用于測量惡劣空間中噪聲信號的裝置的結構示意圖。應理解，圖4示意性示出的結構僅是根據本公開的用于測量惡劣空間中噪聲信號的裝置的一種示例，本公開并不限于此。

如圖4所示，該用于測量惡劣空間中噪聲信號的裝置，用于測量第二空間11內第二預設位置A處的噪聲信號，所述裝置包括：管路2，其第一端21設置于第一空間的第一預設位置B處，第二端22設置于所述第二空間11內所述第二預設位置A處；第一傳聲器3，其設置于所述第一預設位置B處，用于測量第一狀態(例如設備1的工作狀態)下所述第一預設位置B處的噪聲信號P_B(t)；數據處理器(圖中未示出)，所述數據處理器根據所述第一狀態下所述第一預設位置B處的噪聲信號以及所述管路2的傳遞函數H(ω)獲得所述第二空間11內所述第二預設位置A處的噪聲信號P_A(t)。

圖4所示的實施例中，設備1圍繞的內部空間稱為第二空間11，設備1的外部空間稱為第一空間，其中該設備1是高溫、高壓、或者腐蝕性的設備，例如高溫鍋爐、壓力容器、腐蝕試驗箱等中的任意一種。

圖4所示的實施例中，第一傳聲器3為圓柱狀結構，但本公開并不限定于此。

在示例性實施例中，第二空間11為一惡劣空間，第一空間為常規環境，通過管路2將第二空間11內第二預設位置A處的噪聲傳遞到第一空間的第一預設位置B。這里對于惡劣空間的定義，指的是無法安裝傳聲器的各種高溫、高壓、腐蝕等空間。這里對于常規環境的定義，指的是可以安裝傳聲器的各種空間。其中該第二預設位置A為惡劣空間內部需要測量的位置，該第一預設位置B位于惡劣空間外部的常規環境中。

在示例性實施例中，該用于傳遞惡劣空間內部噪聲的管路2可以為導管，或其他形式，只要其能保證惡劣空間內部的噪聲信號被有效傳遞即可。

該管路2傳遞噪聲時，會對噪聲信號的特性產生改變，包括各頻率下的幅值改變和相位改變，此性質稱為管路2的傳遞函數H。

在本實施例中，工作狀態中(惡劣空間內部不可安裝傳聲器時)僅僅測量管路2B點的噪聲信號波形P_B(t)，利用傳遞函數反演算法對P_B(t)進行反演計算，得到管路2A點的噪聲信號波形P_A(t)，即惡劣空間內部的噪聲信號。具體過程如下：

首先，通過下述公式(1)計算獲得噪聲信號波形P_B(t)的頻譜F_B(ω)：

然后，通過下述公式(2)計算獲得A點的頻譜F_A(ω)：

最后，通過下述公式(3)計算獲得A點的噪聲信號波形P_A(t)：

在示例性實施例中，為減小反演計算過程中的頻譜泄露誤差，在反演計算前后，對噪聲信號波形P_A(t)和P_B(t)乘以某一個合適的窗函數系數(如hanning窗，但本公開不限定于此)進行處理。該窗函數是一個長度與被處理的噪聲信號波形相同的時間序列，被處理的噪聲信號波形的每個點均與窗函數序列中對應的每個點進行相乘即可。

在示例性實施例中，為了提高測量結果的準確性，可以對惡劣空間預設位置處的噪聲進行多次測量。

本實施方式的用于測量惡劣空間中噪聲信號的裝置，通過管路將惡劣空間內部噪聲傳遞到惡劣空間外部的常規環境中，并使用傳遞函數反演計算間接進行惡劣空間中噪聲的測量，有效實現了無法安裝傳聲器的惡劣空間的噪聲測量。

下面對該管路2的傳遞函數H的獲取進行示例說明。

圖5示出根據本公開一示例實施方式的用于測量管路的傳遞函數的裝置的結構示意圖。

如圖5所示，在示例性實施例中，所述裝置還可包括：第二傳聲器4，在第二狀態(例如設備1的非工作狀態)時將所述第二傳聲器4設置于所述第二預設位置A處。

在示例性實施例中，所述裝置還可包括：發聲器5，在所述第二狀態時將所述發聲器5設置于所述第二預設位置A處作為發聲聲源；其中，當所述發聲器5發出測試噪聲時，通過所述第二傳聲器4測量所述第二預設位置A處的輸入測試噪聲P_A0(t)，以及通過所述第一傳聲器3測量所述第一預設位置B處的輸出測試噪聲P_B0(t)。

在示例性實施例中，所述數據處理器根據所述輸入測試噪聲P_A0(t)和所述輸出測試噪聲P_B0(t)獲得所述管路2的所述傳遞函數H(ω)。

具體過程如下：

首先，通過第二和第一傳聲器測量A和B點的噪聲信號波形P_A0(t)和P_B0(t)，然后分別對兩路信號按公式(4)和(5)計算頻譜F_A0(ω)和F_B0(ω)：

再按公式(6)進行傳遞函數分析，得到管路2的傳遞函數H(ω)：

在示例性實施例中，發聲器5發出的測試噪聲可以為白噪聲信號、粉紅噪聲信號或正弦掃頻信號，但本公開不限定于此。作為信號源的這些信號的共同特點是其頻率特性包含了需要測量的A點的噪聲信號的頻率范圍。

本發明實施例公開的用于測量惡劣空間中噪聲信號的方法及裝置，一方面，通過某一種管路將噪聲信號從無法直接測量的位置傳遞到另一處可以進行測量的位置，實現了惡劣空間中噪聲的測量。另一方面，通過預先對管路的傳遞函數進行測量，對測量信號進行傳遞函數的反演計算，進而得到惡劣空間中的噪聲信號。

以上具體地示出和描述了本公開的示例性實施例。應該理解，本公開不限于所公開的實施例，相反，本公開意圖涵蓋包含在所附權利要求的精神和范圍內的各種修改和等效布置。