基于声阵列的噪声源识别应用研究文献综述
2020-04-14 21:35:06
近年来,随着我国城市化进程的迅速发展和人民生活水平的不断提高,城区用电负荷不断增加。由于城市用地资源较为紧缺,变电站优化选址难度较大,越来越多的变电站分布在城市居民集中区,与居民区距离较近,加之公众环境意识不断提高,变电站噪声影响备受公众关注。因此对于噪声的研究、测量变得尤为重要[1]-[4]。
随着科学技术的不断发展,通过传声器阵列来实现噪声源识别的技术,越来越受到人们的重视,并且成为世界各地专家与学者研究的重点。传声器阵列是由若干个传声器在指定空间按照一定规律排列组合而成,是一套能够实现声信号测试、收集与处理的设备[5]-[8]。最早的传声器阵列出现在一战期间,作为探测敌军飞机的听力设备使用,Johnson和Dudgeon曾经在《阵列信号处理》中有过讲解。虽然一维传声器阵列在使用方面具有一定的优势,但是在声源识别方面具有一定的局限性,正因如此人们才开始致力于研究二维平面传声器阵列。自从1987年,Blacodon,Caplot和Elias利用平面传声器阵列在法国ONERA风洞进行直升机旋翼的噪声源以后,二维平面传声器阵列的优势逐渐开始得到人们的关注,随后相应的研究工作在世界各地被广泛展开。从一维线性到二维平面再到三维立体,在过去的数十年里,传声器阵列的测量技术也得到了长足的发展。W.F.King.III等人先后将水平和垂直的传声器阵列应用于对运动列车的噪声源识别中。H.Kook和G.B.Moebs等将最大拟然估计方法最先应用于对运动噪声源的识别之中,采用了波束形成方法对运动车辆进行了声源识别,实现了声源声场的可视化。Christensen.J.J等对多种阵列进行了对比研究,设计了一种优化阵列用来对汽车进行噪声源识别[9]-[13]。
国内有关高压架空送电线线路环境噪声引起的纠纷事件时有发生,高压架空送电线线路噪声对周边环境的影响越来越成为人们关心的问题。高空噪声源由于其本身的特点,导致其测量与识别都具有一定的复杂性。对其进行工程化应用与计算也较为复杂。[14]-[17]丘海宾、杨坤德等人基于波叠加方法模拟计算了多条高压输电线上可听噪声在输电线周围的分布,定量给出了这种噪声的传播过程与强度分布。[18]吴健等人结合噪声源定位方法和阵列信号处理技术,设计了一种能提取输电线噪声的传声器阵列采集了复杂声场条件下的输电线噪声数据 [19]。
变电站的噪声主要由变压器、电抗器的电磁噪声和通风散热系统风机的气流、机械噪声所引起,变压器噪声以低频噪声为主,通风散热系统的风机噪声以中高频噪声为主[20]。因此在实际工程中,精确识别与变电站低频噪声进行准确定位和测量。定位变电站的噪声源位置,对变电站噪声的研究、治理及站内设备优化改进意义重大[21]。
目前,我国对高空噪声源的定位与识别已经有所应用,但对其进行的细致研究仍比较少,对于其进行仿真计算的案例也相对较少。因此,对高空噪声源进行识别与定位,具有一定的理论意义和工程实际应用价值。对于建设资源节约、环境友好的环保型电网具有重大的深远意义[22]。
{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1研究内容
了解声阵列在噪声源方面识别研究的发展历程,掌握声阵列的变电站噪声源识别方法。以某一实际变电站为测试点,基于声阵列对变电站主要噪声识别获取变电站噪声源数据,并根据实际测试结果分析工程应用化。了解研究关于高空噪声测量的方法,并借助MATLAB等软件对其进行仿真计算。
2.2研究目标
完成对声阵列在噪声源识别研究的发展历程的了解与认识,掌握声阵列的变电站噪声源识别方法。以某一实际变电站为测试点,基于声阵列对变电站噪声进行数据获取,并对结果进行工程化应用分析。完成对高空噪声数据采集的了解与研究,完成对于数据的仿真计算。
2.3技术方案及措施