Page 85 - 《应用声学》2022年第6期

第 41 卷 第 6 期 卢铃等： 一种抗干扰变电站 1/3 倍频程噪声测量方法 931

其 中， α s 为 平 滑 参 数， 代 表 一 个 窗 长 为 行 1/3 倍频程声压级更新；干扰信号存在概率较小
(1 + α s ) · N
的矩形平滑窗，S(k, l − 2) 表示前 时，进行1/3倍频程声压级更新输出，即
2 · (1 − α s ) · f s
一帧输入信号功率谱。接下来跟踪平滑功率谱 P(Ω, l) =

S(k, l − 1)的最小值，
P(Ω, l − 1), I (Ω, l) < I t (Ω),
′




S min (k, l − 1) = min{S min (k, l − 2), S(k, l − 1)}. 

 i=lM−1
(6) αP(Ω, l − 1)+(1 − α) ∑ |y(Ω, i)| ,
2
 2

再定义  i=(l−1




′
2  I (Ω, l) > I t (Ω),
|Y (k, l − 1)|
γ min (k, l − 1) = , (7)
B min S min (k, l − 1) (11)
S(k, l − 1) 其中，I t (Ω) 为每个 1/3 倍频程预设的门限值，该值
ζ(k, l − 1) = , (8)
B min S min (k, l − 1)
为I (Ω,l)在多帧估计下的平均值，
′
其中，B min 是噪声谱最小值估计偏置补偿因子 L
1 ∑
′
B min = 。而后求得各时频点 I t (Ω) = I (Ω, l)/L.
2
E{S min (λ, k)}| σ (k)=1
l=1
干扰信号存在值为
2 仿真实验
I(k, l − 1)

1, γ min (k, l − 1) < γ 0 ζ(k, l − 1) < ζ 0 ,
 本节将通过仿真来验证所提方法有效性。实
= (9)
0, 其他,
 际设计的 1/3倍频程滤波器相对衰减值如图2 所示，
蓝色曲线是仿真设计的滤波器曲线，红色虚线为国
I(k, l −1) = 1代表干扰信号不存在，而I(k, l −1) =
家规定的衰减设计标准。从图 2 中可以看出，滤波
0 代表干扰信号存在。而后依据 1/3倍频程定义，综
器相对衰减值性能符合相关国家标准。抗干扰算法
合所有得到1/3倍频程干扰信号存在概率为
中采取的各项参数分别如表1所示。
∑
I (Ω, l − 1) = I(k, l − 1), (10)
′
表 1 调制参数
k∈Ω
其中，Ω 表示对应的 1/3 倍频程，k ∈ Ω 表示位于该 Table 1 1/3 setting parameters
1/3倍频程通带内的所有频率点。
N = 2048 α s = 0.92 ζ 0 = 1.67
1.2 1/3倍频程滤波器实现
ω = 1 B min = 1.66 γ 0 = 4.6
依据GB/T 3241.3-202倍频程和分数倍频程标
α s = 0.9 b: Hanning window L = 100
准，1/3 倍频程滤波器应满足的性能需符合 2 级标
准 [15] 。对于变电站噪声测量，其测试最高频率为 0
20 kHz，因此本文所采用的采样频率为 48 kHz，整 -50
体 1/3 倍频程采用多速率处理技术，对于中心频率 -100
大于 50 Hz 的 1/3 倍频程，采样频率为 48 kHz；当 ࣨए/dB -150
中心频率小于50 Hz的3个1/3倍频程，将原始信号 -200
进行 4 kHz 低通滤波。所采用的低通滤波方法为 5 -250
10 -2 10 -1 10 0 10 1
阶无限脉冲响应(Infinite impulse response, IIR)滤 ᮠဋ/kHz
波。之后，将低通滤波后的信号经过抽取，从48 kHz
图 2 中心频率为 100 Hz 的带通滤波器图
降采样为 8 kHz 进行处理。每个 1/3 倍频程对应带
Fig. 2 The bandpass filter with a center frequency
通滤波采用3个二阶IIR滤波器级联实现。
of 100 Hz
1.3 抗干扰噪声的1/3倍频程声压级输出 接下来验证本文所提出的抗干扰1/3倍频程方
根据1/3倍频程滤波器输出及当前帧干扰信号 法性能，验证实验中采用的变电站噪声信号和干扰
存在概率来进行，当干扰信号存在概率较大时，不进 信号如图3所示。