一种剔除背景噪声能量的厂房混响时间的测量方法与流程

本发明涉及声学测量领域，特别涉及一种剔除背景噪声能量的厂房混响时间的测量方法。

背景技术：

混响效应由声音在封闭空间中经四周墙壁多次连续反射而产生。描述混响效应强弱的一个重要参数是混响时间。混响时间不仅是描述封闭空间内声音衰减快慢程度的物理量，也是音响效果设计中一个重要的客观评价参数。常见的混响时间测量方法有稳态声场切断法，脉冲响应积分法等。

某些工厂后期改建时需测量其厂房内混响时间，但某些辅助设备无法关闭，导致测量混响时间时存在较强的背景干扰噪声且无法消除。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种剔除背景噪声能量的厂房混响时间的测量方法，可以消除背景干扰噪声对混响时间测量的影响，能够应用于存在背景干扰噪声的厂房，测量出其混响时间。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种剔除背景噪声能量的厂房混响时间的测量方法，包括如下步骤：

S01：在厂房中布置传声器，通过声源发出脉冲响应激励，使用传声器对混响声音信号进行采集，采样频率为f_c，将采集的信号导入计算机；

S02：依据GBT 50076-2013选定倍频程中心频率f_m＝125×2^mHz，其中0≤m≤5，首先选取当m＝0时，f_m＝f₀＝125Hz；

S03：对采集的信号以f_m所对应的频段进行滤波，得到此中心频率下的声压信号p_m(τ)；

S04：从p_m(τ)中选取一段足够长的后期平稳阶段背景噪声信号进行能量积分，得到单位时间噪声能量均值

式中：

t₃—选取背景噪声信号起始时间；

t₄—选取背景噪声信号终止时间；

S05：在p_m(τ)中选取足够长混响衰变期阶段信号，对其使用脉冲反向积分法进行积分，减去积分时段所对应的背景噪声能量值，得出剔除背景噪声能量后的衰减期声能值E_m(t)：

式中：

t₁—声音信号衰变期初始值即声压值最高点所对应的时间；

t₂—平稳阶段背景噪声内某点所对应的时间；

对E_m(t)做对数运算得到声压级衰变曲线：L_pm(t)＝10lg[E_m(t)]；

S06：对声压级衰变曲线L_pm(t)进行线性拟合，得到拟合后斜率k_m，通过斜率计算出混响时间T_m(单位：s)：

S07：当m<5时，重复步骤二至七得出每个中心频率所对应的混响时间T_m；当m＝5时，即f_m＝f₅＝4000Hz，得出各个中心频率所对应的混响时间。

进一步，S01中所述声源为发令枪或者爆竹。

本发明有益效果：

1.本发明所述的剔除背景噪声能量的厂房混响时间的测量方法，可以消除背景干扰噪声对混响时间测量的影响。

2.本发明所述的剔除背景噪声能量的厂房混响时间的测量方法，应用于存在背景干扰噪声的厂房，测量出其混响时间。

3.本发明所述的剔除背景噪声能量的厂房混响时间的测量方法，通过计算出背景噪声能量均值，在混响衰减信号能量中剔除背景噪声能量后再进行混响时间的计算。

4.本发明所述的剔除背景噪声能量的厂房混响时间的测量方法，对背景噪声没有要求，不受背景噪声强弱的限制，是一种较为精确的混响时间测量方法。

附图说明

图1为本发明所述的实例中心频率f₀＝125Hz所对应的频段滤波后声压信号时域图。

图2为本发明所述的实例中心频率f₅＝4000Hz所对应的频段滤波后声压信号时域图。

图3为本发明的剔除背景噪声能量的厂房混响时间的测量方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

根据图3，一种剔除背景噪声能量的厂房混响时间的测量方法，包括如下步骤：

S01：在厂房中布置传声器，通过声源发出脉冲响应激励，使用传声器对混响声音信号进行采集，采样频率为f_c，将采集的信号导入计算机；

S02：依据GBT 50076-2013选定倍频程中心频率f_m＝125×2^mHz，其中0≤m≤5，首先选取当m＝0时，f_m＝f₀＝125Hz；

S03：对采集的信号以f_m所对应的频段进行滤波，得到此中心频率下的声压信号p_m(τ)；

S04：从p_m(τ)中选取一段足够长的后期平稳阶段背景噪声信号进行能量积分，得到单位时间噪声能量均值

式中：

t₃—选取背景噪声信号起始时间；

t₄—选取背景噪声信号终止时间；

S05：在p_m(τ)中选取足够长混响衰变期阶段信号，对其使用脉冲反向积分法进行积分，减去积分时段所对应的背景噪声能量值，得出剔除背景噪声能量后的衰减期声能值E_m(t)：

式中：

t₁—声音信号衰变期初始值即声压值最高点所对应的时间；

t₂—平稳阶段背景噪声内某点所对应的时间(t₂一般相对于t₁选取)；

对E_m(t)做对数运算得到声压级衰变曲线：L_pm(t)＝10lg[E_m(t)]；

S06：对声压级衰变曲线L_pm(t)进行线性拟合，得到拟合后斜率k_m，通过斜率计算出混响时间T_m(单位：s)：

S07：当m<5时，重复步骤二至七得出每个中心频率所对应的混响时间T_m；当m＝5时，即f_m＝f₅＝4000Hz，得出各个中心频率所对应的混响时间。

具体实施例：

S01：在厂房中布置三组传声器，通过发令枪或者炮竹产生脉冲激励的生源，使用传声器对混响声音信号进行采集，采样频率为f_c＝51200，采样点数N＝2048000，将采集的信号导入计算机准备进行分析；

S02：依据GBT 50076-2013选定倍频程中心频率f_m＝125×2^mHz，其中0≤m≤5，首先选取当m＝0时，f_m＝f₀＝125Hz；

S03：对第一组传声器采集的信号以f₀所对应的频段(90Hz～180Hz)进行滤波，得到此中心频率下的声压信号p₀(τ)，如图1所示；

S04：从p₀(τ)中选取一段足够长的后期平稳阶段背景噪声信号进行能量积分,得到单位时间噪声能量均值

式中：t₃为N＝800000所对应时间点；t₄为N＝900000所对应时间点。

S05：在p₀(τ)中选取足够长混响衰变期阶段信号，对其使用脉冲反向积分法进行积分，减去积分时段所对应的背景噪声能量值，得出剔除背景噪声能量后的衰减期声能值E₀(t)：

式中：

t1—声音信号衰变期初始值即声压值最高点所对应的时间；

t2—平稳阶段背景噪声内某点所对应的时间(t₂一般相对于t₁后增加一定的时间常数，记为：t₂＝t₁+C，其中C为常数)

为了方便为计算简捷，此处取200000个点作为分析对象，即；C＝199999/f_c

对E₀(t)做对数运算得到声压级衰变曲线：L_p0(t)＝10lg[E₀(t)]；

S06：对声压级衰变曲线L_p0(t)进行线性拟合，得到拟合后斜率k₀＝-4.461，通过斜率计算出混响时间T₀(单位：s)：

S07：当m<5时，令m＝m+1，重复步骤S02-S06得出每个中心频率所对应的混响时间T_m；即计算得出f₁＝250Hz,f₂＝500Hz,f₃＝1000Hz,f₄＝2000Hz,f₅＝4000Hz，所对应的T₁,T₂,T₃,T₄,T₅；其中图2为f₅＝4000Hz所对应的频段滤波后声压信号时域图。

当m＝5时，循环结束，即得出第一组传声器测得的各个中心频率所对应的混响时间，将数据记录。

重复S03-S07，对第二组传声器和第三组传声器测量的数据进行分析计算，结果见下表：

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。