用于测量恶劣空间中噪声信号的方法及装置与流程

本公开涉及噪声测量技术领域，具体而言，涉及一种用于测量恶劣空间中噪声信号的方法及装置。

背景技术：

对于空间某处的噪声测量，一般的方法是在该位置放置传声器(即声音传感器)，测量空气中声压的波动，以获取噪声波形。

对于像高温锅炉、压力容器、腐蚀试验箱等这样的设备，运行时常常发出较大的噪声，干扰周围的生活环境。目前对于此类设备的噪声测量，一般都限于其辐射到外部环境中的噪声。为了对其噪声进行消减和控制，除了进行各种吸声、隔声、减震等措施外，更加深入的方法则是从其噪声产生机理上进行研究，此时需要了解其设备内部的噪声情况，即对其内部空间的噪声进行测量。

但是这些设备内部空间中的噪声测量一直是个难题。因为其内部是处于高温、高压或高腐蚀状态的恶劣空间，使得传声器不能直接放置其中，导致无法直接进行测量。而该类设备一般处于相对封闭的环境，其内部产生的噪声也无法从外部直接测量。

因此，需要一种新的用于测量恶劣空间中噪声信号的方法及装置。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决或者减缓上述问题的用于测量恶劣空间中噪声信号的方法及装置。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种用于测量恶劣空间中噪声信号的方法，用于测量第二空间内第二预设位置处的噪声信号，所述方法包括：

在第二状态时测量管路的传递函数，其中所述管路用于将所述第二空间内所述第二预设位置处的噪声传递到第一空间的第一预设位置；

测量第一状态下所述第一空间的所述第一预设位置处的噪声信号；

根据所述第一状态下所述第一预设位置处的噪声信号以及所述管路的所述传递函数获得所述第二空间内所述第二预设位置处的噪声信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述在第二状态时测量管路的传递函数包括：

测量所述第二预设位置处的输入测试噪声信号，以及测量所述第一预设位置处的输出测试噪声信号；

根据所述输入测试噪声信号和所述输出测试噪声信号获得所述管路的所述传递函数。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一状态为工作状态，所述第二状态为非工作状态。

在本公开的一种示例性实施例中，所述根据所述第一状态下所述第一预设位置处的噪声信号以及所述管路的所述传递函数获得所述第二空间内所述第二预设位置处的噪声信号的步骤前后，还包括：

对所述第一预设位置处的噪声信号加一个预设窗函数进行处理。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二空间为一恶劣空间，所述第一空间为常规环境，所述管路的第一端设置于第一空间的第一预设位置处，第二端设置于所述第二空间内所述第二预设位置处。

根据本公开的一个方面，提供一种用于测量恶劣空间中噪声信号的装置，用于测量第二空间内第二预设位置处的噪声信号，所述装置包括：

管路，其第一端设置于第一空间的第一预设位置处，第二端设置于所述第二空间内所述第二预设位置处；

第一传声器，其设置于所述第一预设位置处，用于测量第一状态下所述第一预设位置处的噪声信号；

数据处理器，所述数据处理器根据所述第一状态下所述第一预设位置处的噪声信号以及所述管路的传递函数获得所述第二空间内所述第二预设位置处的噪声信号。

在本公开的一种示例性实施例中，还包括：第二传声器，在第二状态时将所述第二传声器设置于所述第二预设位置处。

在本公开的一种示例性实施例中，还包括：发声器，在所述第二状态时将所述发声器设置于所述第二预设位置处；

其中，当所述发声器发出测试噪声信号时，通过所述第二传声器测量所述第二预设位置处的输入测试噪声信号，以及通过所述第一传声器测量所述第一预设位置处的输出测试噪声信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述数据处理器根据所述输入测试噪声信号和所述输出测试噪声信号获得所述管路的所述传递函数。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二空间为一恶劣空间，所述第一空间为常规环境，通过所述管路将所述第二空间内所述第二预设位置处的噪声传递到所述第一空间的所述第一预设位置。

根据本公开提出一种用于测量恶劣空间中噪声信号的方法及装置，通过管路将恶劣空间的噪声信号传递到外部常规环境下进行测量，并通过传递函数的反演计算，修正由于管路传递产生的噪声信号特性变化，从而得到内部噪声的信号。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1示出根据本公开一示例实施方式的用于测量恶劣空间中噪声信号的方法的流程图。

图2示出根据本公开一示例实施方式的用于测量恶劣空间中噪声信号的框图。

图3示出根据本公开一示例实施方式的用于测量管路的传递函数的框图。

图4示出根据本公开一示例实施方式的用于测量恶劣空间中噪声信号的装置的结构示意图。

图5示出根据本公开一示例实施方式的用于测量管路的传递函数的装置的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。

图1示出根据本公开一示例实施方式的用于测量恶劣空间中噪声信号的方法的流程图。

如图1所示，该用于测量恶劣空间中噪声信号的方法，用于测量第二空间内第二预设位置处的噪声信号，该方法包括如下步骤。

在步骤S110中，在第二状态时测量管路的传递函数，其中所述管路用于将所述第二空间内所述第二预设位置处的噪声传递到第一空间的第一预设位置。

所述第二空间为一恶劣空间，所述第一空间为常规环境，所述管路的第一端设置于第一空间的第一预设位置处，第二端设置于所述第二空间内所述第二预设位置处。

所述在第二状态时测量管路的传递函数包括：测量所述第二预设位置处的输入测试噪声信号，以及测量所述第一预设位置处的输出测试噪声信号；根据所述输入测试噪声信号和所述输出测试噪声信号获得所述管路的所述传递函数。

在步骤S120中，测量第一状态下所述第一空间的所述第一预设位置处的噪声信号。

所述第一状态为工作状态，所述第二状态为非工作状态。

在步骤S130中，根据所述第一状态下所述第一预设位置处的噪声信号以及所述管路的所述传递函数获得所述第二空间内所述第二预设位置处的噪声信号。

所述根据所述第一状态下所述第一预设位置处的噪声信号以及所述管路的所述传递函数获得所述第二空间内所述第二预设位置处的噪声信号的步骤前后，还包括：对所述第一预设位置处的噪声信号加一个预设窗函数进行处理。

上述发明实施例提供的用于测量恶劣空间中噪声信号的方法可以应用于下文的装置，本发明实施例中用于测量恶劣空间中噪声信号的方法和装置可以参见下文各实施例中的描述。

图2示出根据本公开一示例实施方式的用于测量恶劣空间中噪声信号的框图。

如图2所示，预先测定管路的传递函数H(ω)，获得1/H(ω)；在现场测量时，通过第一传声器测量实际测量的位置即管路B端噪声信号，将该管路B端噪声信号通过AD转换器进行模数转换，获得B端噪声信号P_B(t)；通过传递函数反演计算得到需要测量的设备的内部恶劣空间A点的噪声信号波形P_A(t)。具体的计算公式可以参照下述实施例的内容。

图3示出根据本公开一示例实施方式的用于测量管路的传递函数的框图。

如图3所示，首先通过第二传声器测量管路A端输入测试噪声信号，经过AD模数转换后获得P_A0(t)；以及通过第一传声器测量管路B端输出测试噪声信号，经过AD模数转换后获得P_B0(t)；根据P_A0(t)和P_B0(t)进行管路的传递函数H(ω)的计算，获得传递函数H(ω)。具体的计算公式可以参照下述实施例的内容。

图4示出根据本公开一示例实施方式的用于测量恶劣空间中噪声信号的装置的结构示意图。应理解，图4示意性示出的结构仅是根据本公开的用于测量恶劣空间中噪声信号的装置的一种示例，本公开并不限于此。

如图4所示，该用于测量恶劣空间中噪声信号的装置，用于测量第二空间11内第二预设位置A处的噪声信号，所述装置包括：管路2，其第一端21设置于第一空间的第一预设位置B处，第二端22设置于所述第二空间11内所述第二预设位置A处；第一传声器3，其设置于所述第一预设位置B处，用于测量第一状态(例如设备1的工作状态)下所述第一预设位置B处的噪声信号P_B(t)；数据处理器(图中未示出)，所述数据处理器根据所述第一状态下所述第一预设位置B处的噪声信号以及所述管路2的传递函数H(ω)获得所述第二空间11内所述第二预设位置A处的噪声信号P_A(t)。

图4所示的实施例中，设备1围绕的内部空间称为第二空间11，设备1的外部空间称为第一空间，其中该设备1是高温、高压、或者腐蚀性的设备，例如高温锅炉、压力容器、腐蚀试验箱等中的任意一种。

图4所示的实施例中，第一传声器3为圆柱状结构，但本公开并不限定于此。

在示例性实施例中，第二空间11为一恶劣空间，第一空间为常规环境，通过管路2将第二空间11内第二预设位置A处的噪声传递到第一空间的第一预设位置B。这里对于恶劣空间的定义，指的是无法安装传声器的各种高温、高压、腐蚀等空间。这里对于常规环境的定义，指的是可以安装传声器的各种空间。其中该第二预设位置A为恶劣空间内部需要测量的位置，该第一预设位置B位于恶劣空间外部的常规环境中。

在示例性实施例中，该用于传递恶劣空间内部噪声的管路2可以为导管，或其他形式，只要其能保证恶劣空间内部的噪声信号被有效传递即可。

该管路2传递噪声时，会对噪声信号的特性产生改变，包括各频率下的幅值改变和相位改变，此性质称为管路2的传递函数H。

在本实施例中，工作状态中(恶劣空间内部不可安装传声器时)仅仅测量管路2B点的噪声信号波形P_B(t)，利用传递函数反演算法对P_B(t)进行反演计算，得到管路2A点的噪声信号波形P_A(t)，即恶劣空间内部的噪声信号。具体过程如下：

首先，通过下述公式(1)计算获得噪声信号波形P_B(t)的频谱F_B(ω)：

然后，通过下述公式(2)计算获得A点的频谱F_A(ω)：

最后，通过下述公式(3)计算获得A点的噪声信号波形P_A(t)：

在示例性实施例中，为减小反演计算过程中的频谱泄露误差，在反演计算前后，对噪声信号波形P_A(t)和P_B(t)乘以某一个合适的窗函数系数(如hanning窗，但本公开不限定于此)进行处理。该窗函数是一个长度与被处理的噪声信号波形相同的时间序列，被处理的噪声信号波形的每个点均与窗函数序列中对应的每个点进行相乘即可。

在示例性实施例中，为了提高测量结果的准确性，可以对恶劣空间预设位置处的噪声进行多次测量。

本实施方式的用于测量恶劣空间中噪声信号的装置，通过管路将恶劣空间内部噪声传递到恶劣空间外部的常规环境中，并使用传递函数反演计算间接进行恶劣空间中噪声的测量，有效实现了无法安装传声器的恶劣空间的噪声测量。

下面对该管路2的传递函数H的获取进行示例说明。

图5示出根据本公开一示例实施方式的用于测量管路的传递函数的装置的结构示意图。

如图5所示，在示例性实施例中，所述装置还可包括：第二传声器4，在第二状态(例如设备1的非工作状态)时将所述第二传声器4设置于所述第二预设位置A处。

在示例性实施例中，所述装置还可包括：发声器5，在所述第二状态时将所述发声器5设置于所述第二预设位置A处作为发声声源；其中，当所述发声器5发出测试噪声时，通过所述第二传声器4测量所述第二预设位置A处的输入测试噪声P_A0(t)，以及通过所述第一传声器3测量所述第一预设位置B处的输出测试噪声P_B0(t)。

在示例性实施例中，所述数据处理器根据所述输入测试噪声P_A0(t)和所述输出测试噪声P_B0(t)获得所述管路2的所述传递函数H(ω)。

具体过程如下：

首先，通过第二和第一传声器测量A和B点的噪声信号波形P_A0(t)和P_B0(t)，然后分别对两路信号按公式(4)和(5)计算频谱F_A0(ω)和F_B0(ω)：

再按公式(6)进行传递函数分析，得到管路2的传递函数H(ω)：

在示例性实施例中，发声器5发出的测试噪声可以为白噪声信号、粉红噪声信号或正弦扫频信号，但本公开不限定于此。作为信号源的这些信号的共同特点是其频率特性包含了需要测量的A点的噪声信号的频率范围。

本发明实施例公开的用于测量恶劣空间中噪声信号的方法及装置，一方面，通过某一种管路将噪声信号从无法直接测量的位置传递到另一处可以进行测量的位置，实现了恶劣空间中噪声的测量。另一方面，通过预先对管路的传递函数进行测量，对测量信号进行传递函数的反演计算，进而得到恶劣空间中的噪声信号。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应该理解，本公开不限于所公开的实施例，相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。