社会生活噪声（精选九篇）
社会生活噪声 篇1
1 社会生活环境噪声污染的特点
社会生活噪声是指营业性文化娱乐场所和商业经营活动中使用的设备、设施产生的噪声[1], 是干扰周围居民正常生活的声音;社会生活环境噪声超过噪声排放标准, 并影响他人正常生活、工作和学习的现象叫做社会生活环境噪声污染;社会生活环境噪声、建筑施工噪声、交通噪声和工业噪声等都是通过形成令人烦躁的声音来影响人们的工作生活、学习和睡眠, 它危害人体健康;噪声使人听阈偏移、听觉疲劳, 长期下去使人患永久性噪声耳聋;噪声引起紧张反应, 导致心律改变和血压上升, 进而诱发心脏疾病;噪声使人疲劳、失眠、头痛头晕, 最终导致神经系统疾病;噪声使人激动、烦恼、易怒, 引起心理疾病。
2 社会生活环境噪声监管上的难题
2.1 获取准确监测数据的难题
社会生活环境噪声的监测方法按照GB 22337-2008 (《社会生活环境噪声排放标准》) 的技术规范进行。社会生活环境噪声的监测点应选在距法定边界外1m, 高于地面1.2m以上的噪声敏感处;而在社会生活环境噪声的实际监测中, 受场地及周边环境的限制, 可能无法找到具有代表性的监测点位, 从而使监测数据的偏差, 不能进行有效的监管。
2.1.1 文化娱乐、商业和餐饮业场所位于交通干线旁边
如果文化娱乐、商业和餐饮业场所的场界位于交通干线的一侧, 那么背景噪声主要来自交通噪声。由于车流量的不稳定性, 使得在实际监测中可能会出现测量值低于背景值的情况, 即便是测量值高于背景值也不能确定监测数据的可靠性。
2.1.2 文化娱乐、商业和餐饮业场所位于高处
当文化娱乐、商业和餐饮业场所处位置较高时, 因为处于高处无障碍物阻隔, 声音传播范围会更广些, 所产生的噪声可能影响到的居民就更多。
2.1.3 低频噪声监测方面的问题
社会生活环境噪声中的低频噪声在传导过程中衰减较慢、传导距离更远些, 使得低频噪声的治理难度更大;因而更容易跟人体固有的频率发生共振, 对人体的伤害更大。目前就城市社会生活环境噪声来说, 主要针对的是高频噪声和中频噪声, 低频噪声在监测方法、标准和政策约束层面上, 还存在很多盲点需要完善。
2.2 社会生活环境噪声污染管理上的难题
2.2.1 审批与监管脱节, 执法管理部门不明确
过去开办文化娱乐场所只需通过公安、文化、卫生等3个部门审批, 而管理噪声污染的主体却是环境保护部门;在审批时未涉及环境保护部门, 导致审批与监管脱节。环境保护部门没有法律所赋予的取缔权限, 出现问题处理难度大, 不能从根本上解决问题。
2.2.2 监测数据与人的主观感觉相矛盾
由于监测数据很难准确获取, 评价标准与实际感觉不相适应等问题的存在, 带来管理上的一系列问题。比如, 监测结果数据虽未超标, 但受低频噪声的影响, 使人的主观感觉很不舒服。
3 社会生活环境噪声污染防治对策
3.1 做好场所规划
结合城市发展趋势进行规划, 可以将文化娱乐、商业和餐饮业场所与居住区分开, 单独规划建设, 从根本上解决社会生活环境噪声扰民问题。
3.2 把好审批关, 建立统一的管理机制
娱乐业和商业场所的监督管理应该按照“谁审批、谁负责、谁管理”的原则进行, 这样可以进一步加大管理力度。对那些在环境保护方面严重违规者, 环保部门可联合政府其他部门一起对其实施“警告、吊销行政许可或依法取缔”等手段, 严厉打击违法、违规行为。
3.3 从技术上控制声源和噪声传播
环保部门应要求娱乐和商业场所业主对产生噪声的音响设备进行结构优化设计与制造, 减小噪声污染;并要求业主在娱乐业和商业场所装修时采用“隔声”或“吸声”材料, 阻隔噪声向室外传播。
3.4 提高监测数据的执法可行性, 灵活公正执法
一要考虑噪声监测数据与背景噪声叠加的问题;二要必须考虑低频噪声的因素;三要不以一次监测的数据为准;这样可以提高监测数据的执法可行性。在执法过程中应坚持“以人为本”的原则, 灵活且公正的执法。
3.5 完善法律法规, 建立相应的地方性法规
以法律和地方法规形式来明文规定社会生活环境噪声污染的鉴别手段、主管部门和处罚办法, 便于主管部门严格依法行政。比如, 以法规的形式禁止在商住楼中设立娱乐场所;严格限定娱乐场所营业时间;禁止在商业活动时使用音响设备招揽顾客;禁止任何单位和个人在市区敏感建筑物集中区域使用高音喇叭;限制居民房屋装修作业时间, 避免噪声扰民。
4 结论
在娱乐业和商业迅速发展的同时, 社会生活环境噪声扰民问题越来越成为投诉的热点。娱乐和商业场所在噪声监管上的漏洞和弊端, 使其与广大市民的环境需求之间的矛盾愈演愈烈, 因此必须综合运用行政、法律、技术等手段, 环保、公安、工商、文化等部门齐抓共管, 严厉打击违法、违规行为, 还居民一个和谐宁静的社会生活环境。
参考文献
[1]GB22337-2008社会生活环境噪声排放标准[S].2008:1-6.[1]GB22337-2008社会生活环境噪声排放标准[S].2008:1-6.
《社会生活环境噪声排放标准》解读 篇2
《社会生活环境噪声排放标准》解读
国家环保部首次公布了《社会生活环境噪声排放标准》，明确规定医院病房、住宅卧室、宾馆客房等以休息睡眠为主、需要保证安静的房间，夜间（22：00至次日6：00）噪声不得超过30分贝，白天（6：00至22：00）不得超过40分贝。
如果市民处于居住、商业、工业混杂区及商业中心区，那么按照规定，他所在地区的医院病房、住宅卧室、宾馆客房等以休息睡眠为主、需要保证安静的房间，夜间噪声不得超过30分贝，白天不得超过40分贝。以居住、学校、文教机关为主的区域，其室内噪声白天不得高于45分贝，夜间不得高于35分贝。该标准将于2008年10月1日起正式实施。
社会生活噪声 篇3
1 术语定义
1.1 社会生活噪声的定义:
营业性文化娱乐场所和商业经营活动中使用的设备、设施产生的噪声。
1.2 噪声敏感建筑:
医院、学校、机关、科研单位、住宅等需要保持安静的建筑物。
1.3 背景噪声:
主要扰民声源以外的噪声源产生的噪声。也指被测噪声源停止发声时, 在同一位置上所测得的环境噪声。
2 注意的事项
2.1监测人员要求:现场监测每点位测量至少有2人参加。凡承担噪声监测工作的人员必须取得上岗资格证。
2.2噪声频谱分析仪精度要求2级以上, 测量前后用声校准器校准测量仪器的示值偏差≤2dB。所用的传声器是一种精密传感器, 请勿碰撞, 以免膜片破损, 不用时应放置妥当。仪器每次使用前, 最好先预热5min, 特别是温度较高、测量低声级时最好先预热10min。多点同时测量时尽量使用同型号仪器, 以避免产生误差。
2.3每次测量前后都要对仪器进行现场校准, 受温度和湿度的影响, 校准前后值会有差异, 其偏差应小于0.5dB, 否则结果无效。测定前校准仪器时, 若读数不是93.8dB则调节仪器右侧的灵敏度调节电位器。
2.4测量气象条件应选择:无雪无雨无雷电, 风速小于5m/s;测定前先测风速, 测定时装上防风罩;无特别提出时用“F”快档, 采样间隔不大于1秒。
2.5测点位置:在受到外来社会生活噪声排放源影响的居所外1m处, 或办公建筑物外1m (如窗外1m) 高1.2m以上, 距任一反射面距离不得小于1m处设测点, A计权、快挡、间隔时间1s。如室外采样不方便, 传声器应置于所受影响的居室中部, 指向声源方向。噪声排污标准值低于所在区域10dB (A) , 夜间频繁出现的噪声 (如风机) 其峰值不准超过标准值10dB (A) , 夜间偶尔出现的噪声其峰值不准超过标准值15dB (A) 。
2.6对于1类声环境功能区内, 在社会生活噪声排放源位于噪声敏感建筑物内情况下, 噪声通过建筑物结构传播至噪声敏感建筑物室内时, 卧室等A类房间的室内噪声等效声级昼间不得超过40分贝, 夜间不得超过30分贝。
2.7测量时间选择, 稳态噪声测定1min的等效A声级;非稳态噪声 (声源起伏大于3dB) 要选择被测声源有代表性的时段进行测量, 一般测定时间为5~10min。
2.8背景噪声测定:测量不受被测声源影响, 其他环境不变条件下的等效声级, 测量时间与被测声源测量时间相同。
2.9结构传播固定设备室内噪声的测定要用频谱分析:固定设备结构传声至噪声敏感建筑物室内, 在噪声敏感建筑物室内测量时, 测点应距任一反射面至少0.5m以上、距地面1.2m、距外窗1m以上, 窗户关闭状态下测量。被测房间内的其他可能干扰测量的声源 (如电视机、空调机、排气扇以及镇流器较响的日光灯、运转时出声的时钟等) 应关闭。
3 干扰因素的消除
噪声测量要注意减少干扰因素对测量结果的影响, 如注意避免或减少反射声、风力、颤动、背景及人为噪声等影响。
3.1 反射声的消除
当测量现场附近物体的尺寸大于声波的波长时, 物体就会对声波产生反射。为避免对测量的影响, 应使这种物体远离声源及传声器 (3.5m以上) 或在选择测点时尽可能使噪声源的直达声大于反射声10dB以上, 在这种情况下, 反射声的叠加可忽略不计。
3.2 风力影响的消除
风本身是一种噪声, 因此最好在无风天气测量。测量时, 风力<4级 (5.5m) , 可用防风罩套住传声器;风力>4级, 则不宜进行测量。
3.3 振动和颤动噪声的消除
在操作噪声仪时应轻拿轻放, 特别是在按启动键时, 应避免振动引起的电脉冲造成测量瞬时值偏离。另外, 倍频程声压级120 d B以上的强噪声可引起测量仪器机壳振动, 这种振动传导给传声器会引起颤噪声。为避免颤噪声的干扰, 可将测量仪器与噪声场隔离, 即用长电缆连接传声器和声级计主体。
3.4 背景噪声的消除
背景噪声 (本底噪声) 在测量时也会叠加在被测噪声之中, 只是影响程度有所不同。若被测噪声各频带的声压级大于背景噪声声压级10dB时, 背景噪声的影响可以忽略不计。
a用噪声修正表进行修正 (见表1)
Ⅱ用背景噪声修正曲线进行修正。
3.5其他噪声的排除:
测量过程中凡是自然社会可能出现的声音 (如:叫卖声、群众出于好奇围观说话声、小孩哭声、鸣笛声等) 可造成测量值偏高, 应视作异常噪声而予以排除。测量时也应避免说话和人员走动。
摘要：针对社会生活环境噪声监测实际工作中应注意的事项展开论述。
关键词：社会生活环境,实际工作,注意事项
参考文献
[1]环境监测技术规范第三册噪声部分, 1986.
[2]GB22337-2008社会生活环境噪声排放标准.
治理生活噪声污染的通告 篇4
一、禁止在商业经营活动中使用高音广播喇叭或者采用其他方式发出高噪声的方法招揽顾客。
二、禁止任何单位、个人在噪声敏感建筑物集中区域使用高音广播喇叭或其他方式制造噪声。
三、在城市范围内从事生产活动确需排放偶发性强烈噪声的，必须事先向公安机关提出申请，经批准后方可进行。
四、居民使用家用电器、乐器或进行娱乐及其他活动时，应当控制音量和采取其他有效措施降低噪声，坚决杜绝噪声污染;禁止在住宅区、居民集中区、文教区和休闲疗养区从事产生噪声污染的生产、加工等活动。
五、违反本通告规定造成噪声污染的，公安机关将根据《中华人民共和国环境噪声污染防治法》和《中华人民共和国治安管理处罚法》予以处罚。
请广大群众积极参与噪声污染整治，共同防治城市噪声污染。
举 报 电 话：110
本通告自发布之日起施
电子电路噪声和抑制噪声方法 篇5
在当前环境污染中, 噪声污染是随着科技水平不断提升而产生的严重污染, 伴随着私家车、城市施工等普遍增多, 都在一定程度上增加了城市的噪声污染。而噪声污染本身对电子电路的信号传输也会有一定程度上的影响和作用, 从而影响电子电路的通讯质量。尽管噪声无法真正消除, 但通过相应的调整可以对其进行抑制管控, 达到弱化的效果。
1 噪声的成因
对噪声进行抑制控制, 首先就是要对噪声源的位置及产生进行明确。只有了解了相关噪声源的产生位置、产生原因, 才能进一步进行具有针对性的实施抑制措施。
1.1 通过放电产生的噪声
此类噪声来源于自然界中的雷电, 这种状况下产生的噪声对电子设备的损害程度无法预测, 就算普通的开关设备, 也极有可能成为放点噪声源。
1.2 因为辐射干扰而产生的噪声
辐射干扰即通过空间介质, 干扰能量的近场感应。此类噪声来源主要在工频、射频和高频大功率传输线上产生, 由于上面电流变化较快, 在附近形成交变磁场噪声源。
1.3 特定器件固有的噪声源
在组成电路的内部组件中, 特定器件自带噪声源, 且产生噪声随机。其中主要包括散弹噪声、热噪声和接触噪声等。热噪声主要成因是导体内部自由电子的无规则热运动;散弹噪声则是在晶体管期间中产生的电流噪声, 是载流子在通过势垒区时不均匀而引起的电流的微小起伏;接触噪声则是因为两种不同材料之间的不完全接触, 使电导率发生起伏而产生的干扰信号。这几种噪声源都可看作特定器件的固有噪声源, 但在噪声的抑制过程中却可能有所区别。
2 电子电路中噪声的常规监测办法
2.1 通过观察法进行监测
观察法即通过检测者进行肉眼观察, 这种运用饭费十分有限, 主要是对电路板的虚焊、漏焊和线之间的短路和断裂、元件安装和是否烧焦等情况进行检查。
2.2 通过触摸器件进行监测
触摸法即通过人手对器件进行触摸从而发现问题的检测方法。通过对机件、机箱、底板进行轻击时产生的噪声震荡加大, 则可断定噪声与此电路相关。在电路正常工作时, 本身发热的元器件突然失去热度或过热, 产生的噪声与此器件有关。
2.3 通过示波器进行动态观测
通过示波器对电路中的关键点波形进行观察, 这种观察是在电路中从后往前慢慢注入测试信号, 再根据示波器的输出信号波形来检测异常, 若信号波形表现异常, 则表明前方电路存在故障。
2.4 通过分割法逐级检测
此种方法是对部件进行逐级拆除, 找出无噪声部位, 进而寻找并确定噪声来源。在检查中, 应从前往后分离电路, 具体可通过在电路板上短线、拔掉部分插件等方式来完成, 无噪声的部位即噪声产生的根源所在。
2.5 用万用表进行静态测量
通过万用表的直流工作电流和电压能对故障进行检测, 可见万用表也能检测噪声, 尤其是在现行电路分立元件的监测中, 万用表的运用十分广泛。
3 抑制电子电路噪声的有效途径
在电子电路中, 噪声对其造成负面效果的大小, 取决于噪声与信号相比的相对大小。这种比较通常通过信噪比来表示。对电子电路进行噪声上的优化, 应以提升电路输出信噪比为最终目的。具体可从信号强度的提升和噪声的降低上进行。因此在相应的选择过程中, 应确保信号和噪声的增减差异, 以改变整个电路的信噪比, 以下是通过减小电路中内部噪声来提升信噪比的具体途径。
3.1 在电子电路中运用合适器件
在电子的研制过程中, 低噪声电子器件的全用能有效降低噪声污染。以场效应管和晶体管的噪声性能对比为例, 结型场效应管在低频和中频区中的电流噪声比晶体管要小很多, 原因是场效应管主要以多数载流子来导电, 而晶体管在电极和基极之间的电流分布不均, 在运行的过程中会产生分配噪声, 而载流子从发射结势垒造成的散弹噪声, 对冉有栅级与导电沟道的反向电流散弹噪声, 但十分微弱。可见, 场效应管在低频噪声上相对于晶体管具有较好性能优势。力图在音频放大电路前置放大级中多运用结型场效应管。但高频段的使用中, 因为沟道电阻噪声从栅级和够到之间寄生电容感应到栅级, 伴随频率的提升而不断变大, 因此此时的电流噪声可能比警惕三极管更大。
3.2 电源滤波器的运用
在电子电路中, 滤波器作为对电源频率进行选择的期间, 职能通过对电源频率进行详尽频率成分的选择, 而若有高于此频率成分的信号, 则会产生衰竭。因为电源滤波器具有十分有效的降噪功能, 因而在当前的市场上出现的五花八门的电源滤波器, 在许多电子设备的电源输入端都有安装使用。
3.3 在电子电路中负反馈的引入
负反馈在电子电路中的运用有利有弊, 在电子电路中, 负反馈对抑制电路内部的噪声具有很好的效果, 但对有用信号也会产生抑制影响, 相对比则会发现信噪比并无显著提升。在运用负反馈的同时, 也会产生如下的负面效果:一是负反馈的引入会在电路中增加一个反馈电阻带来的热噪声;而是在负反馈引入后可能造成电路自激, 造成电路无法正常运作。因此, 通常在电子电路的噪声抑制中部推荐运用负反馈的办法。
4 结束语
由此可见, 对噪声污染进行分析、研究并进行具有针对性的抑制把控, 这个过程中应充分运用各种先进科技手段来寻找噪音源, 并结合具体的产生原因和环境、应用需求等相关问题进行适当调整, 从而战争控制噪声污染, 将噪声污染对电子电路的影响和干扰有效的降低和转化。
摘要：随着电子信息技术的不断发展, 电子信息传播过程中的质量是人们所关注的重点。噪声污染是电子信息传播质量的重要影响因素之一, 直接影响着人们的生活。关于电子电路的噪声有许多成因, 应通过适宜的检测手段寻找噪声来源并对其进行具有针对性的抑制, 以提升整个电子电路的质量。本文通过对电子电路中噪声的成因、常规检测方法研究, 指出具有针对性的抑制噪声的有效途径, 以期促进电子电路噪声的抑制, 为相关研究提供帮助。
关键词：电子电路,噪声,抑制
参考文献
[1]靳孝峰, 张琦.电子电路中的噪声及其抑制措施[J].焦作大学学报, 2001, 04 (02) :57-59.
[2]岳明道, 朱光.电子电路中的噪声干扰及其抑制[J].宿州学院学报, 2006, 01 (01) :103-104.
[3]袁富晶.谈电子电路噪声的原因、监测及抑制措施[J].佳木斯教育学院学报, 2012, 02 (02) :384.
宽带低噪声放大器噪声分析 篇6
关键词：低噪声放大器,宽带,噪声,射频
1 射频接收机的结构分析
低噪声放大器 (LNA) 是整个RF前端的最前端, 是整个接收通道最关键的模块。它的噪声系数直接决定着整个系统的噪声系数的下限。因此, 低噪声放大器的设计是整个射频前端设计的一个关键技术。
射频接收机的作用是在众多电波中选择目标信号, 将其从载波频率搬移到基带, 并放大到一定的幅度, 以满足基带信号处理系统的要求。其结构分为:低中频结构, 零中频结构, 外差式结构。如果系统指标非常苛刻, 难以用上述结构来实现时, 采用外差式结构是一个很好的选择。
接收机最重要的两个特性是灵敏度 (sensitivity) 和选择性 (selectivity) 。灵敏度是接收机对于弱信号放大和解调能力的测试, 数值上等于接收机在解调出可以接受的信号的前提下, 所能接收的最小信号电平。选择性是衡量接收机选取带内信号和抑制带外信号的能力的参数, 其重要指标包含:噪声系数 (Noise figure) 、线性度和失真、相位噪声。
2 射频低噪声放大器分析
低噪声放大器的主要功能是在引入尽量低的噪声的前提下, 为后面各级提供足够的增益。同时, 低噪声放大器作为整个系统的第一级, 直接决定的整个系统的噪声系数的下限, 低噪声放大器的设计关键是低噪声。此外, 根据不同系统的要求, 低噪声放大器还必须同时要满足:高增益、高线性度、良好的输入输出匹配。本章将重点分析低噪声放大器的低噪声以及对它所作的优化。
2.1 低噪声放大器的结构
低噪声放大器对于设定整个系统的性能是非常重要的。无论采用何种工艺技术设计低噪声放大器, 其电路结构都是差不多的, 都是由晶体管、偏置、输入匹配和负载四大部分组成。低噪声放大器的结构往往很简单, 当我们把一个晶体管的一端交流接地, 一端接输入信号, 另一端则是输出。这个简单的晶体管就可以看作一个低噪声放大器。当然, 实际设计的低噪声放大器为了达到各项指标, 要复杂一些。
2.2 低噪声放大器的噪声
任何所需要的信号之外的信号都可称为噪声。之所以叫做噪声, 是因为它们相对于通常意义上的信号, 是一种干扰。电子系统中的噪声又可分成两类:人为噪声和固有噪声。前一种可以通过好的屏蔽系统减弱甚至彻底消除。而后
2.2.1 双极晶体管的噪声源
电阻热噪声 (Thermal Noise) 各电极的体电阻和电极引线上自由电子热运动产生的噪声, 称为热噪声。集电极串联电阻也贡献电阻热噪声, 但是由于它与高阻集电结串联, 因此可忽略, 通常不计入电阻热噪声。Shot噪声, Shot噪声起源于电荷载子的粒子性, 是由Schottky于1918最先提出的。闪烁噪声, 闪烁噪声发生于所有的有源器件及一些分立的无源器件当中。Burst噪声, 所谓的Burst噪声, 其实是产生-复合噪声的一种, 典型的表现形式是不等长, 但等高的随机脉冲, 有时这些脉冲相互叠加在一起。
2.2.2 噪声系数
我们可以通过双端口噪声模型来分析系统的噪声系数。我们可以把带有噪声的线性双端口网络等效为一个噪声电流源、一个噪声电压源、与一个不含噪声的双端口网络的组合。噪声电压源和噪声电流源之间往往存在着关联, 因为它们的物理起因有可能是相同的。
2.2.3 放大器的噪声分析
在本小节中, 将对一些常用的低噪声放大器结构进行噪声系数的分析。
2.2.3. 1 共射极放大器的噪声系数
对窄带的低噪声放大器来说, 可通过在射极和基极加匹配电感来同时实现功率和噪声的匹配。可是, 对宽带低噪声放大器而言, 通过电感的匹配网络则很难实现整个频带内的匹配。可以通过加入负反馈回路的方法来实现宽带匹配的。
2.2.3. 2 共射共基放大器的噪声系数
cascode结构的低噪声放大器要比共射极结构的低噪声放大器的噪声系数略大一些。
2.2.3. 3 共集放大器的噪声系数
共集放大器很少作为LNA的放大级, 而是经常作为缓冲器用在两级之间或输出端。共集放大器加入的射极负反馈电阻可以减少集电极shot噪声对系统的影响。
3 工作总结
对低噪声放大器原理进行了深入的分析和研究, 主要完成了以下工作:
3.1 根据数字电视接收标准及射频接收前
端电路的性能指标, 明确了对低噪声放大器的设计要求, 并据此收集相关文献资料。
3.2 分析了影响低噪声放大器线性度的主要因素, 归纳了目前已有的提高低噪声放大器线性的几种方法。
参考文献
[1]Fenk J.RF"Trends in mobile communi-cation", European Solid-State Circuits Confer-ence.2003.
[2]Iuri Mehr"Integrated TV Tuner Design for Multi-Standard Terrestrial Reception", IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium, 2005
降低铁路沿线噪声和车内噪声研究 篇7
1 降低沿线噪声
1.1 新干线车体侧面用吸音板
近年来, 为降低噪声, 减轻对沿线环境的影响, 在地面侧采取了设置声屏障等对策。此外, 在车辆侧, 由于也采取了优化车头形状及车体平滑化等对策, 可抑制随列车高速化的噪声增大。
日本川崎重工公司与川重岐阜工程技术公司、古河SKY公司共同开发供给东日本铁路客运公司的新干线列车车体侧面用吸音板, 从2005年起, 在E954型、E955型新干线高速试验电动车组上进行了评价[1,2]。图1为车体侧面用吸音板 (早期型, 安装在E954型车上) 。
通过运行试验, 改进吸音板结构, 一边确保吸音性能, 一边致力于研究提高耐久性及低成本化等, 取得了成果, 决定安装在东北新干线用批量生产前样车 (E5系) 上。
1.1.1 性能要求
高速铁道车辆用吸音板要求具有以下适合于高速运行的特有性能。
(1) 吸音特性:针对地面侧采用声屏障等对策难以处理的低频域噪声, 确保在低频域具有高吸音率;
(2) 产生噪声:不出现来自吸音板表面的高速气流产生的噪声;
(3) 耐水、耐候性:由于被应用于车辆侧面, 不会由于降雨浸入以及紫外线照射引起老化;
(4) 耐冲击性:不会发生由于飞石冲击引起的破损;
(5) 轻量性:不出现显著的质量增加。
1.1.2 初期开发的吸音板
川崎重工公司也是飞机制造厂家, 以往, 飞机上的发动机舱内面也要安装吸音材料。以这种飞机用吸音材料为基础, 开发了高速铁道车辆用吸音板。
飞机用吸音板主要适合于对以下频率噪声做吸声处理:由飞机发动机的涡轮叶片数量及转速所决定的特定频率的噪声。此外, 为了在发动机部位使用, 做成耐受高温且耐受腐蚀性环境条件的吸音材料。而在铁道车辆上应用时, 必须对轮轨滚动噪声及空气动力噪声等较宽频带的噪声做吸声处理。另外, 不是在像飞机发动机那样的高温、腐蚀性环境下使用, 而是在普通环境下使用。
图2示出了开发的安装于E954型车辆吸音板的模式图。车外侧的铝合金冲孔板+铝蜂窝芯材是具有下述两种目的的材料:利用共振吸音的目的, 以及保护背面侧的特殊多孔隙材料的目的。另外, 在飞机应用方面, 根据发动机排热的观点, 不能使用多孔隙吸音材料, 在车辆上应用时, 将这种多孔隙吸音材料应用于背面。
关于冲孔的最佳孔径、间距, 以及特殊多孔隙材料的材质等, 以声管测得的垂直入射吸音率及混响室法测得的吸音率为基础, 进行了评价与研究。
1.1.3 早期型吸音板的课题
早期型吸音板装车运行试验的结果, 验证了降低运行噪声的效果好[3]。但是, 由于成本高, 以批量生产为目标, 力图进一步降低成本。
1.1.4 吸音结构改进
图3为低成本型的吸音板, 吸音部的面积比早期开发型吸音板小些, 而由于改进内部结构维持了吸音性能。
图4为内部结构模式图, 其改进项目如下。
(1) 不使用蜂窝材料。
不使用价格高的铝蜂窝芯材, 通过使用铝合金挤压型材, 实现了材料的低成本化。
(2) 骨架材料内部的共振吸音结构。
利用骨架材料内部的孔作为共振空间用, 基于共振吸音效应实现了吸音性能的提高。并且, 骨架材料内部由于噪声容易进入, 吸音孔周边设置隔板, 要求通往吸音材料的吸音孔不会被堵塞 (见图4 (b) ) 。
1.1.5 在车辆上安装
将低成本型吸音板安装到E954型车辆上, 评价了吸音性能、耐久性等。评价结果表明, 即使装备于营业车辆上应用, 其性能也不会降低, 且不会破损。于是, 决定安装在东北新干线车辆 (E5系批量生产前样车, 图5) 上应用。
目前, 已将低成本型吸音板装备在批量生产前样车上进行运行试验, 将来, 不仅要将其应用于E5系批量生产编组列车, 而且还将供给今后的新干线车辆用。
1.2 利用车辆间可移动式全环状平滑罩降低沿线噪声
从东日本铁路客运公司的E5系车辆看, 已预定于2012年末, 将开展以日本国内最高速度320km/h的商业运行, 目前, 正利用批量生产前样车实施运行试验。为适应提速, 批量生产前样车的各车辆之间, 安装了东日本铁路客运公司与川崎重工公司共同开发的车辆间可移动式全环状平滑罩 (以下称平滑罩) 。
平滑罩由于平滑地覆盖 (封堵) 车顶部车辆间的整个间隙, 使车体表面的气流平滑且顺畅, 具有降低运行阻力及车外运行噪声的效果。开发E5系之前, 在E954型试验列车上安装车辆间平滑罩试件, 实施了高速运行试验。通过平滑罩、吸音板和其他降噪措施, 与现行的营业车辆 (E2系, 以275km/h运行) 相比, 噪声降低了约1dB~2dB[3]。并且, 为实现轻量化, 提高可靠性, 对平滑罩等进行了改进, 以及利用试验运行进行验证, 直至应用于E5系批量生产前样车上。
图6为平滑罩的结构, 图7为平滑罩工作状况。
平滑罩的特征如下。
1.2.1 结构、材料
(1) 本平滑罩大致分为左侧、右侧膜片 (侧罩) (从车体侧面到车顶的弯曲部分) , 以及车顶膜片 (车顶罩) 等3个部位, 结构上能分别独立工作 (见图6 (a) ) 。
(2) 连接可从一侧车辆 (即平滑罩可动侧车辆) 的端面, 利用悬臂的连接机构, 支承着配有低摩擦滑动板的基板 (见图6 (b) ) 。
(3) 另一侧车辆 (相对侧车辆) 的端面上, 安装了低摩擦的滑动板, 与可动侧基板的滑动板形成面接触 (见图6 (b) ) 。
(4) 在可动侧车辆端面及用连接机构支承着的基板上, 沿车体外形安装侧板 (侧膜片) , 用橡胶薄板连接该两块侧板, 消除了空气进入的间隙 (见图6 (b) ) 。
(5) 结构上要适应高速运行, 另外, 为实现轻量化, 主结构采用铝合金制作。
(6) 连接车辆之间的关系是滑动板的面接触, 车辆的连挂、摘钩分解时, 由于无需安装和分解平滑罩, 可操作性好。
1.2.2 工作
(1) 车辆在曲线段及道岔等处运行时, 车辆端面间收缩, 可滑动侧车辆的连接机构投入工作, 吸收相对位移 (见图6 (c) 、图7 (a) ) 。
(2) 对于车体宽度方向以及上下方向的动作, 由于与相对侧车辆的端面的滑动而吸收相对位移 (见图7 (b) ) 。
(3) 端面的收缩状态被解除时, 由于内置的拉伸弹簧的作用, 连接机构进行复位动作, 恢复到通常的运行状态位置。
(4) 在复位后的状态下, 侧面的橡胶薄板与拉伸弹簧保持平衡关系, 橡胶板保持平滑。
为降低今后高速列车上的运行阻力与噪声, 车辆间平滑罩是必须装用的部件, 研究了该平滑罩在其他车辆上的应用。此外, 还需对进一步改进平滑罩开展研究。
2 客室内车辆空调风道的低噪声设计
2.1 空气动力噪声分析方法
向国外输出车辆, 在客户的规格说明书上明文规定了关于客室内噪声的标准。因此, 在样车 (原型车) 制造前的严格的时间约束条件下, 应用基于数值流体力学 (CFD) 的简易的空气动力噪声分析方法进行室内噪声设计。使用市场销售的CFD软件FLUENT, 实施稳态CFD分析, 流动中或壁面的声源分布 (噪声源) 就会在一目了然的等值 (等效) 面上表示出来, 进而对其进行评价 (以下称稳态声源解析) 。本方法是高精度地分析随时间变化的非稳态空气动力现象, 并不是预测实际的声压级 (定量值) , 但与非稳态分析法[4]进行比较验证, 可确认分析的合理性, 能大幅度地缩短计算时间。运用由本方法获得的声源分布, 根据其确定最大声源的位置, 以及比较声源范围的大小, 对于探索并找到噪声小的设计方案之类的定性的预先研究是有效的。
2.2 设计对象与解析模型
已将本分析方法应用于为纽约与新泽西港口事务管理局哈德逊河捷运公司 (PATH) 制造的新型通勤电动车“PA-5”上。图8为“PA-5”的客室内照片, 图9为模拟了客室内及空调送风风道 (主风道、司机室送风风道) 的分析模型。向右侧 (R侧) 的司机室风道的气流, 是从室内空调机出风之后, 气流拐弯进而向反方向的司机室侧分流。另一方面, 向左侧 (L侧) 的司机室的送风风道的气流, 是从室内空调机送出的风在主风道的最后向司机室侧分流。
2.3 分析结果与对策
图10为稳态CFD分析结果。为了缓和空调机送风直接与乘客身体接触的气流感, 来自顶棚分散送风装置的气流, 要沿顶棚及车内侧面向左右方向送出, 可看出气流能分散到整个室内。图11表示根据图10的结果用稳态声源分析得到的声源分布。噪声源大的部位为在司机室风道入口的分支部 (尤其是R侧) 气流被急剧弯曲的部位, 以及气流从长方形箱体向圆形截面的风道改变流动的部位。由于向风道内侧粘贴吸音材料、设置导流叶片的方法, 加工起来很困难, 故研究了改进送风风道本身形状的方法。为了确认几种模式 (结构) 的改进方案的降噪效果, 实施稳态声源分析。如图12所示, 选定了声源区域最小的风道改进方案, 用圆圈表示。并且, 按照包括了实际主风道的最终形态, 实施了稳态声源分析, 结果表明, 改进后的送风风道与改进前的风道相比, 左、右声源区域都呈现变为狭窄的趋势得到了确认 (图13) 。
至于改进后的风道, 实测并确认了室内噪声降低2dB左右 (图14) 。根据以上分析, 运用CFD, 通过稳态声源分析, 由于噪声源等值面区域缩小, 从而得以实现噪声降低。有关这种简易的设计方法的合理性已得到了验证。
2.4 面向运营车辆的应用
为了改善业已投入运营的日本国内既有线特快列车的室内空调噪声, 实施了稳态噪声源分析。在该实例中, 从被安装在车体车顶中部的一台空调机中送出的空调气流, 被分流成左右方向, 对由主风道逐渐分流至送风风道结构建模, 并进行稳态CFD分析。
图15为分析结果的流线显示, 稳态噪声源分析所得到的声源分布示于图16 (a) 。由于能够确定出受客室顶棚送风风道内的风量调整用的开口部影响的噪声源, 所以, 作为降噪对策, 运用了稳态噪声源分析, 计算出封堵属于噪声源的开口部时的声源分布的结果示于图16 (b) 。可以确认出该部分的声源区域消除, 邻近的开口附近的声源区域也变得狭窄了。
根据以上的分析结果, 实施了顶棚送风风道部的改进, 结果表明, 能够做到室内中心部附近的噪声降低2dB左右 (图17) 。本实例是只通过噪声源分析能在短时间内确定主要噪声源的成功范例。
利用这样简易的空气动力噪声分析方法进行低噪声设计, 不但在制定降噪对策中, 而且在开发及设计的早期研究中, 作为能对大幅度削减设计开发成本及设计开发时间做出贡献的方法, 正在一方面通过噪声测试进行验证, 一方面力图扩大应用范围。
3 结束语
本文阐述了为提高与环境的协调性, 川崎重工公司致力于降低车内外噪声研究的主要实例。今后, 包括本文介绍的研究开发在内, 还要推进技术要素开发, 开发出有利于沿线居民及乘客的优质铁道车辆。
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社会生活噪声 篇8
针对电机噪声测试的方法及噪声频率的分离问题,国内外学者及技术人员展开了大量的研究工作。文献[2]通过阶次分析方法找到电机在负载和空载工况下噪声的特征阶次,从而确定电机的主要噪声源;文献[3]利用FFT频谱分析法对电机的振动噪声信号进行频谱分析,进而对电机噪声进行有效的识别;文献[4]使用传声器阵列试验以及频谱分析找到了噪声的激励源。
本文以某新能源汽车驱动电机为研究对象,基于噪声定位原理,运用声学照相机See SV对电机噪声定位,获取电机噪声频段,通过高灵敏度的传声器进一步获得电机噪声的频率值及声压级,并用同时检测电机振动信号的办法对试验进行验证,为降低电机噪声提供了理论依据。
1 噪声定位原理
在噪声的可视化定位原理中,有很多种算法可供选择,一般可分为3类[5,6]:基于高分辨率谱估计的方法、基于波达时延差(Time Difference of Arrival)的方法和基于波束成形的方法。其中,基于波束成形方法作为一种重要的信号处理技术,具有较高的信号增益、灵活的波束抑制、较强的抗干扰能力与较高的空间分辨能力等特点,因此,受到广泛关注及应用。
波束成形[7,8]方法基于传声器阵列,根据各传声器接收声波信号的声程差不同而产生的相位差来确定信号的来源方向。以空间离散分布的多基元基阵为例对传声器阵列的指向性原理进行阐述。
如图1所示,设有空间任意分布的N个无指向性传感器,图中Hi表示第i个传声器,在直角坐标系下的坐标为(xi,yi,zi),球坐标系下的坐标为(θi,φi,γi)。
在分析阵列指向性时,计算各传声器之间的声程差是关键,基于以上坐标有
以坐标O为参考坐标原点,由图1可知空间的任意传声器Hi到参考点的声程差为
其相位表达式为
当基阵指向(θ0,φ0)时,Hi的补偿相位为
令Δεi=ε'-ε″。对于有N个基元的指向性函数[9]为
其指数形式为
其中,Ai为幅值。
根据指向性函数即可定位噪声在空间中的位置。See SV传声器阵列是基于波束成形技术,利用指向性函数开发的新型声学照相机。
2 See SV声学照相机
See SV声学照相机整体集成了30个传声器,以轮胎形排列于传声器的骨架上[10],具有指向性好、声源识别能力强、旁瓣水平低的特点。See SV声学照相机是基于高速波速成形技术开发的实时声学照相机,其测试频率范围为350 Hz~12 k Hz,可用于瞬态噪声源的检测,也可用于稳态噪声源的精确定位。
在试验测试中,See SV声学照相机主要用于噪声源的定位,其工作原理为:通过波束成形选取适当的加权向量,通过对传声器阵列中各阵元的输出进行延时、加权、求和等运算,从而使某一期望方向上的信号到达阵列后均是同向的,进而在该方向上产生一个空间响应极大值。当See SV各阵元接收的信号都是同向时,阵列可产生一个增强的信号输出,否则输出将被减弱。因此,通过See SV可实现声源定位,实现声场的可视化测量,直观定位声源位置。
3 试验测试
3.1 电机噪声测试
本次试验测试以某乘用车驱动电机为测试对象,采用See SV与传声器相结合的办法测试电机噪声频率值与电机噪声声压级。
在试验测试中,See SV用于区分不同频段噪声的来源。通过调整频段范围,使云图红色区域覆盖被测电机,此时的See SV频段即为电机噪声的频段。在获得电机噪声频段范围时,采取同时检测传声器的办法,滤波后去除频段范围之外的噪声干扰。此时,波峰处的频率值为电机噪声的精确频率值,幅值为电机噪声的声压级。若该频率与扫频时频图的频率相差大,则需在See SV滤波频段范围内调整滤波带宽,重新获取精确的电机声压级与电机噪声频率点,技术路线如图2所示。
3.2 测试结果分析
在电机转速为5 000 r·min-1,负载为70 N·m的测试工况中,通过截取不同的频段,See SV声学照相机可以给出直观的噪声场分布图,如图3和图4所示。图中颜色的深浅代表声压的强弱,黑色表示声压最强。
从图3可知,2 875~3 150 Hz频段的噪声主要由台架封盖与管路振动产生,从图4可知2550~2 850Hz频段的噪声主要由被测电机产生,从而初步对噪声来源进行分离。
由于分辨率的限制,See SV相机只能初步给出被测电机噪声的范围和强度,难以给出精确的频率点和具体声压级。在See SV相机给出被测电机噪声频率范围的基础上,传声器同时检测声压信号,对被测电机的具体频率和声压级进行详细分析。
对传声器采集的信号在2 550~2 850 Hz频段滤波,并做FFT变换得到其幅度谱曲线如图5所示。
从图5可看出,被测电机的噪声频率为2 666.25Hz,声压级为60.7 d B。
3.3 结果验证
为验证上述噪声测试方法的可靠性,试验采取同时检测贴在电机表面的加速度计信号的办法对其进行验证。如图6所示为贴在电机上部加速度计的时频图,扫频试验可以得到电机从0~8 000 r·min-1以每秒增加100 r·min-1的速率做连续变转速的时频图。①线为电机做连续变转速时,电机噪声频率随转速变化的曲线图。从图6可知,当电机转速为5 000 r·min-1时,电机的噪声频率为2 650 Hz附近,如图5所示,这与通过See SV测量得到的电机频率点2 666.25 Hz相近。
4 结束语
See SV声学照相机基于波速成形技术对噪声进行分离,通过选取不同的噪声频段,能有效地识别特定频段内噪声的分布情况,为待测物噪声频率的确定提供参考依据。实验证明,该方法检测的电机噪声频率与贴在驱动电机上的加速度传感器检测到的电机振动频率相近,且该方法可实时直观地观察到不同频段噪声的来源,方法简单有效。为电机噪声分离提供依据,为电机噪声测试提供方法。
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社会生活噪声 篇9
跳频通信具有抗干扰、抗截获、抑制多径干扰及高频带利用率高等优点,因而被广泛应用于军用和民用通信中。它是一种频率随伪随机码跳变的非平稳信号。由于实际信号含有大量的噪声,且非合作方不能获知伪随机码序列,给跳频信号的提取和分析带来了很大的困难。常用的方法主要是对各种时频谱图进行分析,得到跳频信号参数。时频分析方法的优点是可以很直观地看到信号时间、频率及能量等信息,缺点是短时傅立叶变换(STFT)时频分辨率相互制约,无法同时兼顾时间和频率这两方面对分辨率的要求[1];小波变换对噪声敏感性很强[2];魏格纳分布等双线性变换对多分量信号或频谱非线性变化的单分量信号存在着严重的交叉项干扰[1],在被高斯噪声污染的跳频信号分析中,以上方法的缺点都会对跳频信号分析精度产生一定的影响。为了提高后端参数估计等方面的性能,本文将广义S变换应用到跳频信号分析中,并结合STFT分析的结果,在时频平面上运用图像处理的相关算法,找到一种运算量较少且能够提供比较高的时频聚集性的跳频信号提取方案,在跳频信号提取的同时尽量地抑制噪声,为下一步的参数估计提供高精度、稳健的、消噪的时频分布图。仿真试验证明,此方法能够在时频平面比较好地抑制噪声,使被噪声污染的跳频信号得到一定的提升,处理后的时频图有较高的时频分辨率。
1 S变换和广义S变换
1.1 S变换(ST)[3]
Stockwell等学者吸收并发展了STFT和连续小波变换,提出了介于二者之间的一种可逆的时频分析方法称为S变换。它采用了窗口宽度与频率成反比的可变高斯窗函数,其时频分辨率随着频率发生变化,不但有多尺度聚焦性,而且直接与Fourier谱联系,保持频率的绝对相位,是一种非常好的非平稳信号分析和处理的方法。
将任意属于L2(R)空间的信号h(t)在小波基下进行展开,将连续小波变换乘上一个相位因子,就得到信号h(t)的一维连续S变换:
式中τ,f分别表示时间和频率,均为实数。
1.2 广义S变换(GST)
由于S变换定义中令窗口函数的标准差等于一个频率波长,使得S变换其基本变换函数形态固定,在应用中受到了限制,为此,提出了很多改进方法,统称为广义S变换(GST)。基本思想都是:在S变换定义中,令窗口函数的标准差为一个非固定值。
Mansinhaetal用代替式(1)中的f,得到一种GST表达式[4]。
这种GST算法较为简单,为了进一步减少运算量,在实际应用中我们将式(2)中的调节因子进行了简化,得到一个新的窗函数:
在时间t一定时,将二者进行作图比较如下(=8,t=64,结果进行了归一化):
由图1可以看出,简化后的窗函数没有发生实质性的变化,窗函数的性质基本相同。当频率一定时,窗函数随时间的变化图与此类似,因此,我们用此简化的窗函数代替原来的窗函数求取信号的GST是可行的。
由窗函数的定义式可以看出,当<1,时间窗宽度随信号频率呈反比变化的速度加快,反之则减慢。由傅里叶变换的尺度变化性质知,时间窗函数在时域的压缩对应其在频域的拉伸,反之亦然。根据Heisenberg不等式,存在时间分辨率和频率分辨率的不相容性,为了获得较好的时间分辨率,要选择时间窗较窄的窗函数(对应于频率窗较宽),但此时不能获得很高的频率分辨率;若选择频率窗较窄的窗函数,其时间窗就较宽,故达不到很好的时间分辨率,因此,要根据实际需要有所折衷。
2 短时傅里叶变换(STFT)
STFT[1]属于线性时频分析中的一种,若给定信号,其STFT定义为:
STFT的含义可解释如下:在时域用窗函数去截,对截下来的局部信号作傅里叶变换,即得在t时刻该段信号的傅里叶变换。不断地移动t,也即不断地移动窗函数的中心位置,即可得到不同时刻的傅里叶变换。这些傅里叶变换的集合即是STFT(t,f)。STFT的优点在于其物理意义明确,对于许多实际的测试信号,给出了与我们的直观感知相符的时频构造;而且它不会出现交叉项。STFT也存在时间分辨率和频率分辨率的不相容性。图2为某段含噪跳频信号的STFT和GST的时频图。从图2可以看出,GST时频分辨率高于STFT,但它对噪声要敏感些。
3 图像空域平滑和锐化
时频谱图可视为一幅灰度图像,由于高斯噪声影响,恶化了图像质量,使图像模糊甚至淹没信号特征,因此必须先应用图像增强技术对图像质量进行改善[5]。图像增强技术是将图像中感兴趣的特征有选择地突出,并衰减不需要的特征。常用的有空域平滑和锐化,平滑滤波器的目的在于消除混杂图像干扰,改善图像质量,强化图像表现特征;锐化滤波器的目的在于增强图像边缘,以便对图像进行识别和处理。
维纳滤波器是一种线性平滑滤波器[6],它能自适应地根据图像的区域方差来调整滤波器的输出,当局部方差大时,滤波器的平滑效果较弱,反之则较强。维纳滤波器将图像信号和噪声都看成随机信号,在对随机信号进行统计的基础上设计出符合最优准则的滤波器。
首先估计出原始信号各个像素的局部均值和方差:
是图像中每个像素的Mx N的邻域,a(n1,n2)是调整前的像素点值,对每个像素利用设计出的维纳滤波器估计输出像素的灰度值b(n1,n2)。
V2是图像中噪声的方差,可用所有局部估计方差的均值来代替。
图像平滑滤波在消除或减弱图像噪声的同时,对图像细节也有一定的衰减作用,含有图像重要信息的边缘会有明显模糊,因此还要引入锐化算子补偿被模糊的轮廓,使图像的边缘更陡峭、清晰,达到突出有用信息的目的。
微分运算有加强高频分量的作用,能使图像轮廓更清晰,但各种微分算子对噪声敏感,在增强边缘的同时也会使图像的噪声和条纹等得到增强,在微分算子基础上对其进行改进得到的Sobel算子[7]能在一定程度上克服上述问题,其表达式如下:
Sobel算子用相隔两行或两列像素的差分来计算输出,因此边缘两侧的元素得到了增强,边缘显得粗而亮,另一方面,它引入了算子平均因素,对图像中的随机噪声有一定的抑制作用。
我们对时频图先用维纳滤波器平滑再用Sobel算子锐化的方法去除噪声,提升信号。
4 时频滤波
经过上述空域滤波增强后的时频图案信噪比已经有了很大提高,但在低信噪比情况下,这种滤波结果仍不能令人满意,针对跳频信号时频图案的特点,我们设计了一个时频滤波算子对其进一步滤波,突出跳频信号。
跳频信号时频变换后表现为在不同频率上的互相平行的一组线段,同一时间仅有一个频率出现(由于STFT的时频分辨率的相互制约,使得其在两个频率交替时可能会出现同一时间两个频率重叠出现的情况),而加性高斯白噪声经时频变换后在时频平面基本上是能量均匀分布的,因此,在任意时间点上,如果有信号,则其能量应该大于只有噪声的情况,如果信号被噪声污染,经过时频变换后在时频图上可以看出信号段的能量会减小,线段边缘变得模糊,有时会出现部分信号被噪声淹没的情况。为了从含噪声的信号中消除噪声,同时也可以对信号部分进行一定的提升,我们设计了一个针对跳频信号时频特点的时频滤波算子,定义如下:
上式可以看作在任意时刻,每个频率分量对应的归一化概率密度,以此作为时频滤波算子,在含噪声的信号段,信号部分能量更加增强,相对来说更进一步抑制了噪声的能量,提高了信噪比。
用时频滤波算子对时频图案进行滤波过程如下:
仿真实验可以看出,含噪信号经过时频滤波后噪声得到了较好的抑制,整个时频平面的信噪比得到了较大的提高,如图3(d)所示。
5 跳频信号提取和噪声抑制算法的具体步骤
将上述时频分析和滤波等算法相结合,设计出了如下的跳频信号提取和噪声抑制具体算法:
(1)计算信号的STFT变换STFT和G S T变换GST。由于两种变换均受测不准原理制约,在计算时,我们采用高频率分辨率的STFT,而GST则是时间分辨率高,这样将二者结合运算后能够得到更好的运算结果。
(2)将STFT和GST时频图案分别运用空域滤波增强算子进行平滑和锐化,得到STFTfil和GSTfil。
(3)将二者de1平滑锐化结果进行乘法运算,
乘法运算即对时频图案每个对应像素点相"与",使得二者重叠的部分更加增强,不重叠的部分相对受到削弱,从而综合了两种时频分布高的时间分辨率和高的频率分辨率,进一步抑制了噪声,得到更清晰稳健的时频图案。
(4)用时频滤波算子对STFT_GST进行滤波,得到最终输出的时频图案:。
6 仿真实验
仿真中实验跳频信号模型如下式:
其中P为信号功率;T0为观察时间,实验选择1024点;T为跳频周期,即跳速的倒数,实验选择128点;为第个时隙的跳频频率,属于跳频频率集;,实验中,其中f0=1000HZ,伪随机序列s(k)={5,8,10,3,2,6,9,4},;为时延;n(t)为加性高斯白噪声。
信噪比-2dB下未经消噪处理的STFT时频图案和采用本文算法得到的时频图案的比较如图4所示。图(c)和(d)是任意选取一个采样时刻下,STFT变换的能量谱和经本文处理后能量谱比较,从二者比较可以看出,本文算法得到的时频图案明显"干净"得多,噪声得到有效消除,跳频信号得到完整保留,且时频分辨率比之前提高很多。
图5显示的是用本文算法处理前后信号信噪比变化情况,在任意时刻,不同信噪比下分别进行200次蒙特卡罗实验得到的结果。由图可以看出本文处理方法信噪比得到较明显提高。
仿真试验可以看出,经过处理的时频图案上,噪声得到比较好的抑制,相对来说使得信号部分得到一定程度的提升,信号的时频分辨率都能达到比较理想的结果。
7 结论
本文将STFT和GST的时频图案进行一系列滤波处理,并将结果相结合,消除加性高斯白噪声对跳频信号时频图案的影响,从而达到提取跳频信号时频特征做进一步处理的目的。仿真试验能够看出,本算法对时频图上的跳频信号进行了很大程度的保留和提升,时频分辨率也有一定程度的提高,对污染时频图案的噪声起到了很大程度的抑制和消除,为后端参数估计提供了高分辨率、稳健的时频图案。
摘要：本文提出了一种在高斯白噪声环境下提取跳频信号的算法,将广义S变换(GST)和短时傅立叶变换(STFT)相结合,引入形态学图像处理技术,分别对其时频谱图进行平滑和锐化,结果进行乘积合并后,设计一种针对跳频信号的时频滤波算子进一步抑制噪声,提升跳频信号,得到高分辨率稳健的时频图案。仿真实验证明该算法得到的时频图案信噪比有明显提高,时频分辨率也有很大改善。
关键词：广义S变换,短时傅立叶变换,跳频,形态学处理,平滑,锐化,时频滤波算子
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