[发明专利]一种基于矢量传声器阵列的低频噪声源定位装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于矢量传声器阵列的低频噪声源定位装置及方法，包括：运载车、阵列支撑架、数据采集模块、图像采集模块、电源模块、工控机和多个矢量传声器；多个矢量传声器固定安装在阵列支撑架上，多个矢量传声器呈网格阵列形式排布；多个矢量传声器的方向统一；每个矢量传声器的信号输出端均与数据采集模块的信号输入端相连接，数据采集模块的信号输出端与工控机的信号输入端相连接；图像采集模块的信号输出端与工控机的信号输入端相连接；工控机加载有噪声源分析算法程序，噪声源分析算法程序基于传声器阵列信号处理的波束形成方法编写。本发明采用矢量传声器阵列能够实现低频噪声源的定位，同时可提高低频噪声源的定位精度。

技术领域

本发明属于噪声源定位和阵列信号处理技术领域，特别涉及一种基于矢量传声器阵列的低频噪声源定位装置及方法。

背景技术

随着电网建设快速发展，变电站噪声问题日益突出。与此同时，社会各界对环保提出的要求也越来越高，变电站噪声治理问题已经成为电力行业环保新热点。

噪声治理方式可以分为三类：控制噪声源、控制传播途径和保护接收者，这三者中控制噪声源是最为有效的方式；控制噪声源的方式需要测量变电站设备噪声源的位置。变电站噪声是20Hz到20KHz频率的宽带噪声，频谱由连续谱和离散谱两种成分组成，其中离散频率是以50Hz为基频的整数离散频率组成，而连续谱主要由风噪声和变压器设备机械振动所产生的低频噪声和周围环境产生的高频噪声组成；其中，对低频噪声源的治理尤为关键。

噪声源定位测量方法主要有传统噪声源定位识别方法和阵列信号处理方法。

传统噪声源定位识别方法主要有主观评价法和声强测量法等。主观评价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，不能做到精确测量。声强测量法是利用声强探头的方向特性来进行的；声强测量探头可以区分声波的入射方向，从而确定声波的入射方向，确定噪声位置。这种方法对单一声源效果较好，但是对于复杂复合声源，测量效果就很差；变电站周围声场复杂，非单一声源，很显然传统噪声源定位方法不适合。

阵列信号处理方法可以分为常规波束形成法和高分辨波束形成法。常规波束形成方法是利用声压传声器阵列对空间噪声场进行采样，然后根据不同阵元接收到信号的时间延迟信息对每个传声器接收到的数据进行相位补偿，从而得到噪声源位置。此种方法要求阵列孔径与声源波长相当，阵元间距小于等于波长的一半；由于低频声源波长较大，因此需要的阵列孔径也比较大，一般需要合成孔径实现孔径扩展，但实现合成孔径方法操作复杂。高分辨波束形成方法采用声压传声器对空间噪声场进行采样，然后利用MVDR、MUSIC等高分辨方法对接收数据进行处理。此种方法的缺点是对阵元位置比较敏感以及稳定性较差。

综上，亟需一种新型的噪声源定位测量装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于矢量传声器阵列的低频噪声源定位装置及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明采用矢量传声器阵列能够实现低频噪声源的定位，同时可提高低频噪声源的定位精度。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于矢量传声器阵列的低频噪声源定位装置，包括：

运载车，用于实现所述低频噪声源定位装置的整体移动；

多个矢量传声器，用于采集待测区的噪声信号；

图像采集模块，用于采集待测区的图片或视频信息；

工控机，用于根据所述多个矢量传声器获得的噪声信号和所述图像采集模块获得的图片或视频信息，将噪声能量分布与图片或者视频叠加起来，生成声音图片或者声音视频，显示待测区的噪声分布，获取低频噪声源位置。

本发明的进一步改进在于，还包括：数据采集模块和阵列支撑架；