一种基于有源降噪的误差传声及次级声源的故障检测方法与流程

本发明涉及舱室噪声控制技术领域，具体来说，涉及一种基于有源降噪的误差传声及次级声源的故障检测方法。

背景技术：

舱室噪声控制技术分为无源控制和有源控制两类。无源噪声控制主要采用在舱壁安装隔声、吸声材料的方式，低频降噪效果有限，且在一定程度上占用空间、增加了产品重量，增大能耗。上世纪九十年代，人们开始研发车辆、涡浆飞机、直升机等舱室有源噪声控制(activenoisecontrol，anc)技术，具有控制频段宽、质量小、布置灵活、频带针对性强等优点，目前已有实际工程应用案例。

现有的anc系统在舱室内若干位置布置误差传声器和次级声源，控制系统采用集中式控制，系统的作用目标是在各误差传声器位置附近实现降噪区，这种集中控制式anc的特点是，所有控制区域的控制效果相同，任何一个部件的损坏都可能导致系统失稳，导致降噪效果降低，但原因查找却十分困难。

误差传声器和次级声源在安装前，故障排查相对简单，但对于安装完成之后的误差传声器和次级声源，当其发生故障时，其检测就变得困难，尤其是次级声源故障检测更困难，如果不对其进行故障检测和排查，将无法保证降噪设备的降噪性能。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于有源降噪的误差传声及次级声源的故障检测方法，通过不改变座舱有源降噪设备硬件的前提下，来实现硬件检测电路的功能，方便、快速检测有源降噪设备部件误差传声器和次级声源的工作状态，无需额外的硬件电路支持，减少工程化应用中的成本问题，且效率和可靠性高，同时满足其准确性和经济效益，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于有源降噪的误差传声及次级声源的故障检测方法，包括以下步骤：

步骤s2，计算声压级矩阵vmn；其中；

vmn为第m(1，...，m)个次级声源发声时，第n(1，...，n)个误差传声器1s内数据的平均声压级，表示为：

其中，pref为参考声压，为1s内采样点的平方和的均方根值，表示为第n(1，...，n)个误差传声器1s内的声压平均值；

步骤s3，次级声源检测判断；其中；

xm为第m(1，...，m)个次级声源发声完毕时，vmn(n＝{1…n})的最大值，表示为：

xm＝max{vm1…vmn}，

其中，若xm小于数据无效阈值tinvalid＝45(db)，则xm＝0；

从xm找出最大值xmax，xmax为x1，x2…xm的最大值，表示为：xmax＝max{x1…xm}，

若xm与xmax的差的绝对值大于阈值tsrc＝20db或xmax等于0，则判定第m个次级声源故障，反之则次级声源正常，表示为：

第m个次级声源故障＝{|xm-xmax|＞tsrc或xmax＝＝0}，

步骤s4，误差传声器检测判断；其中；

yn为所有m个次级声源发声完毕时，vmn(m＝{1…m})的最大值，表示为：

yn＝max{v1n......vmn}，

其中，若yn小于数据无效阈值tinvalid＝45(db)，则yn＝0；

从yn找出最大值ymax，ymax为y1，y2......yn的最大值，表示为：

ymax＝max{y1，y2......yn}，

若yn与ymax的差的绝对值大于阈值terror＝25db或ymax等于0，则判定第n个误差传声器故障，反之则误差传声器正常，表示为：

第n个误差传声器故障＝{|yn-ymax|＞terror或ymax＝＝0}。

进一步的，包括以下步骤：

步骤s1，次级声源一次发声，其中；

有源降噪设备通过da(digitaltoanalog，数模转换)使得各次级声源依次发出200hz幅度为10v的正弦信号，每个次级声源发声时间间隔1s。

进一步的，还包括以下步骤：

步骤s101，所有误差传感器接收信号。

进一步的，其步骤误差传声器检测判断包括检测所有次级声源是否均已发声，包括以下步骤：

步骤s401，若所有次级声源是否均已发声，则进行计算最大值yn；

步骤s402，若所有次级声源未发声，则进行次级声源一次发声，重复步骤。

本发明的有益效果：

本发明基于有源降噪的误差传声及次级声源的故障检测方法，通过不改变座舱有源降噪设备硬件的前提下，来实现硬件检测电路的功能，方便、快速检测有源降噪设备部件误差传声器和次级声源的工作状态，无需额外的硬件电路支持，减少工程化应用中的成本问题，且效率和可靠性高，同时满足其准确性和经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种基于有源降噪的误差传声及次级声源的故障检测方法的流程示意图；

图2是根据本发明实施例的一种基于有源降噪的误差传声及次级声源的故障检测方法的数据示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种基于有源降噪的误差传声及次级声源的故障检测方法。

如图1所示，根据本发明实施例的基于有源降噪的误差传声及次级声源的故障检测方法，包括以下步骤：

步骤s2，计算声压级矩阵vmn；其中；

vmn为第m(1，...，m)个次级声源发声时，第n(1，...，n)个误差传声器1s内数据的平均声压级，表示为：

其中，pref为参考声压，为标准大气压，为1s内采样点的平方和的均方根值，表示为第n(1，…，n)个误差传声器1s内的声压平均值；

步骤s3，次级声源检测判断；其中；

xm为第m(1，...，m)个次级声源发声完毕时，vmn(n＝{1…n})的最大值，表示为：

xm＝max{vm1…vmn}，

其中，若xm小于数据无效阈值tinvalid＝45(db)，则xm＝0；

从xm找出最大值xmax，xmax为x1，x2…xm的最大值，表示为：xmax＝max{x1…xm}，

若xm与xmax的差的绝对值大于阈值tsrc＝20db或xmax等于0，则判定第m个次级声源故障，反之则次级声源正常，表示为：

第m个次级声源故障＝{|xm-xmax|＞tsrc或xmax＝＝0}，

步骤s4，误差传声器检测判断；其中；

yn为所有m个次级声源发声完毕时，vmn(m＝{1…m})的最大值，表示为：

yn＝max{v1n......vmn}，

其中，若yn小于数据无效阈值tinvalid＝45(db)，则yn＝0；

例如n＝1时y1＝max{v11…vm1}，若y1＜tinvalid则y1＝0；

例如m＝1时x1＝max{v11…v1n}，若x1＜tinvalid则x1＝0；

从yn找出最大值ymax，ymax为y1，y2......yn的最大值，表示为：

ymax＝max{y1，y2......yn}，

若yn与ymax的差的绝对值大于阈值terror＝25db或ymax等于0，则判定第n个误差传声器故障，反之则误差传声器正常，表示为：

第n个误差传声器故障＝{|yn-ymax|＞terror或ymax＝＝0}。

借助于上述技术方案，基于有源降噪的误差传声及次级声源的故障检测方法，通过不改变座舱有源降噪设备硬件的前提下，来实现硬件检测电路的功能，方便、快速检测有源降噪设备部件误差传声器和次级声源的工作状态，无需额外的硬件电路支持，减少工程化应用中的成本问题，且效率和可靠性高，同时满足其准确性和经济效益。

其中，包括以下步骤：

步骤s1，次级声源一次发声，其中；

有源降噪设备通过da(digitaltoanalog，数模转换)使得各次级声源依次发出200hz幅度为10v的正弦信号，每个次级声源发声时间间隔1s。

其中，还包括以下步骤：

步骤s101，所有误差传感器接收信号。

其中，其步骤误差传声器检测判断包括检测所有次级声源是否均已发声，包括以下步骤：

步骤s401，若所有次级声源是否均已发声，则进行计算最大值yn；

步骤s402，若所有次级声源未发声，则进行次级声源一次发声，重复步骤。

其可得ymax＝xmax，故障判断阈值tsrc和terror可根据实际使用场景的背景噪声值大小进行微调。

另外，在一个实施例中，具体的，在一个舱室安装有8只次级声源和14只误差传声器的有源降噪设备，设定：

次级声源有效阈值tsrc＝20db；

误差传声器有效阈值terror＝25db；

信号有效阈值tinvalid＝45(db)。

如图2所示，表格的列向表示为某个次级声源发生时14个误差传声器接收到的声压级vmn。横向表示为某个误差传声器轮流接收到8个次级声源的声压级vmn。max为对应行或列的最大值xm和yn。

由图2可知，所有误差传声器信号数据最小值为50db，大于信号有效阈值tinvalid＝45(db)。

编号为5的误差传声器接收到的8个次级声源最大声压级为60db，而14个误差传声器的最大值为89db，相差为29db，大于有效阈值terror＝25db，因此可判断编号5的误差传声器故障。

编号为7的次级声源发声时14只误差传声器接收到的最大信号为67db，而14个误差传声器的最大值为89db，相差为22db，大于有效阈值tsrc＝20db，因此可判断编号7的次级声源故障。

同理可知，其他的误差传声器和次级声源正常，无故障。

借助于上述方案，基于有源降噪的误差传声及次级声源的故障检测方法，适应性好，针对不同的舱室环境只需要更改三个检测阈值tsrc、tinvalid和terror即可不改变算法，不改变硬件电路，能够准备的进行次级声源和误差传声器工作状态检测。避免了在误差传声器和次级声源电路中增加硬件检测电路，也不需要额外的检测值校对和初始化建模对比。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，基于有源降噪的误差传声及次级声源的故障检测方法，通过不改变座舱有源降噪设备硬件的前提下，来实现硬件检测电路的功能，方便、快速检测有源降噪设备部件误差传声器和次级声源的工作状态，无需额外的硬件电路支持，减少工程化应用中的成本问题，且效率和可靠性高，同时满足其准确性和经济效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。