一种基于合成孔径原理的变电站噪声源分布测量方法技术

本发明专利技术公开一种基于合成孔径原理的变电站噪声源分布测量方法，包括：采用一组相对位置固定的传声器组成的阵列在不同空间位置采样变电站辐射噪声场，同时固定若干参考传声器采样该变电站辐射噪声场，然后利用数据处理方法，通过参考传声器采样的信号将传声器组成的阵列在不同空间位置采样的噪声场合成，从而实现变电站低频噪声源分布的测量。发明专利技术基于阵列技术，可以获得较高的角度分辨率，在测量一个声源时，可有效的屏蔽其它声源，测量精度较高。本发明专利技术充分利用变电站噪声为稳定的单频信号这一特征，通过引入参考传声器，将不同位置的小孔径阵列合成为虚拟的大孔径阵列，从而有效的解决了低频噪声源测量的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于合成孔径原理的变电站噪声源分布的测量方法，适用于低频稳态噪声源定位问题，属于信号处理和噪声测量领域。
技术介绍
随着我国电网建设的快速发展，近几年来输变电站越来越多地进入城市中心，郊区城镇化使越来越多的变电站被居民住宅所包围，噪声问题日益突出。与此同时，社会各界对环保提出的要求越来越高，变电站噪声治理问题已经成为电力行业环保的新热点。变电站设备繁多，变压器主变设备、电抗器以及冷却风扇多种设备组合在一起工作。在正常运作的情况下，各个设备由于工作都会产生不同成份的噪声，甚至同一设备不同的位置也会产生不同成分的噪声。因此，如何在整个设备正常运作的情况下，精确确定噪声的位置及噪声的大小，对于变电站噪声分布情况的研究、变电站噪声治理、变电站设备优化改进都有重大的意义。迄今变电站噪声测量的方法主要有:I)主观评价法。这种方法是通过人的听觉系统来区分不同的声音。根据经验主观判断声源的位置和频率。这种方法带有很强的主观性，因人而异，不能够做到精确测量。2)近场测量法。传声器距声源表面很近，分别靠近各个噪声源进行声压级测量。这种方法适用于各个噪声源距离比较远、且对于中高频噪声的测量效果较好。分析结果对于强噪声的识别效果较 好。但是，当多个声源相距较近、频率较低时，这种方法的识别效果就不好，不能用来有效识别次强声源。这就是该方法的缺点。3)部分运转法。让整套机器的部分器件运转，测量机器噪声的大小，对各个测试点的结果进行分析比较，确定主要噪声源。但是，这种方法只能使用于机器各个部件可以分别运行的情况，对于只能整套设备运行的情况就无能为力。4)隔声法。在整套机器正常运转的情况下，选择性的对发声系统进行隔离，然后测量其余部分对噪声的贡献量。这种方法可以不要求机器各个部件单独运转，但是仍然不能够将隔离部分对测量噪声的影响减小为零。因此，隔声法测量的噪声并不能够做到精确测量。5)声强测量法。声强测量法是利用声强探头的方向性特点来进行的。声强测量探头可以区分声波的入射方向，从而确定噪声的位置。这种方法对测量环境没有严格的要求，对单一声源的效果较好，但是对于复杂复合声源，测量效果就不很好。6)表面振速法。通过测量振动源表面振动速度来反映振幅的强弱，从而得到声源的位置。这种方法是通过振动的强弱来比较和判断的，这种方法不能够直接判断出声源的位置，需要做进一步的分析和判断，因此，该方法精度不高，适用于粗略判断。7)频谱分析法。机器设备的各个部位的噪声形成机理并不相同，每个声源特点有较大的差别。在了解各组成声源频谱特点的情况下，测量总体噪声的频谱可以分析出各部分噪声的贡献幅度，从而可以找到主要声源。频谱分析法往往和部分运转法或隔声法结合使用。这种方法实验周期长，实验复杂，数据处理工作量大，当遇到同一频率多个声源共同作用的时候，这种方法就难于进行频率估计了。8)基于阵列技术的常规波束形成方法。采用一组在空间固定位置上分布的传声器组成的阵列对空间声场进行测量，然后采用近场常规阵处理方法，测量声源位置。这种方法要求阵列的孔径和波长相比拟，所以只适合于测量高频信号，并不适于测量低频的变电站噪声。9)基于阵列技术的自适应高分辨波束形成方法。采用一组在空间固定位置上分布的传声器组成的阵列对空间声场进行测量，然后采用近场自适应高分辨阵处理方法，例如MVDR.MUSIC方法测量声源位置。但是这种方法对传声器位置和性能等误差敏感，且在近场条件下，无法定位多个相干声源。上述方法均有其局限性，为了准确测量变电站低频噪声源的分布，必须寻找新的方法和技术途径。
技术实现思路
为了避免现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提出一种基于合成孔径原理的噪声源分布的测量方法，用以测量变电站低频噪声源分布。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:，包括:采用一组相对位置固定的传声器组成的阵列在不同空间位置米样变电站福射噪声场，同时固定若干参考传声器采样该变电站辐射噪声场，然后利用数据处理方法，通过参考传声器采样的信号将传声器组成的阵列在不同空间位置采样的噪声场合成，从而实现变电站低频噪声源分布的测 量。本专利技术进一步的改进在于:具体包括以下步骤:I)、选定测量噪声场的传声器阵列若干空间位置及参考传声器的位置，在任一空间位置的传声器阵列称其为子阵列；参考传声器固定在靠近子阵列的任意位置；2)、传声器阵列依次在选定的空间位置采样噪声场I至10秒，同时参考传声器在固定的位置连续采样噪声场；3)、将采集到的信号通过某一中心频率为ω的窄带滤波器，利用希尔伯特变换，将信号变为复数形式，利用以下公式计算出子阵列之间相位差:φ,J=MglEixk ref Zxjref)](I)其中，巧，|为第k个子阵列与第I个子阵列的相位差，Xtref为与第k个子阵列同步的参考传声器信号，Xl,ref为与第I个子阵列同步的参考传声器信号；E(.)为期望算子，arg(.)为求相位角算子；若参考传声器为多个，子阵列之间相位差为单个参考传声器计算结果的均值；4)、计算出第一个子阵列与其余子阵列的相位差后，利用下述公式将所有子阵列的信号合成:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于合成孔径原理的变电站噪声源分布测量方法，其特征在于，包括：采用一组相对位置固定的传声器组成的阵列在不同空间位置采样变电站辐射噪声场，同时固定若干参考传声器采样该变电站辐射噪声场，然后利用数据处理方法，通过参考传声器采样的信号将传声器组成的阵列在不同空间位置采样的噪声场合成，从而实现变电站低频噪声源分布的测量。

【技术特征摘要】
1.一种基于合成孔径原理的变电站噪声源分布测量方法，其特征在于，包括:采用一组相对位置固定的传声器组成的阵列在不同空间位置采样变电站辐射噪声场，同时固定若干参考传声器采样该变电站辐射噪声场，然后利用数据处理方法，通过参考传声器采样的信号将传声器组成的阵列在不同空间位置采样的噪声场合成，从而实现变电站低频噪声源分布的测量。2.根据权利要求1所述的基于合成孔径原理的变电站噪声源分布测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤: 1)、选定测量噪声场的传声器阵列若干空间位置及参考传声器的位置，在任一空间位置的传声器阵列称其为子阵列；参考传声器固定在靠近子阵列的任意位置； 2)、传声器阵列依次在选定的空间位置采样噪声场I至10秒，同时参考传声器在固定的位置连续采样噪声场； 3)、将采集到的信号通过某...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴健，耿明昕，杨坤德，白晓春，吕平海，段睿，张明，肖鹏，雷志雄，安翠翠，汪勇，葛春鹏，
申请(专利权)人：国家电网公司，陕西电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：