Page 13 - 《应用声学》2024年第1期

第 43 卷 第 1 期 沈鑫玉等： 遗传算法优化变分模态分解提取舰船辐射噪声特征线谱方法 9

观察图 9 发现，第 1 阶、3 阶、4 阶 IMF 分量存 包含一组 50 Hz、100 Hz、150 Hz 的谐波分量，分析
在明显的调制现象，进一步分析这 3 阶 IMF 分量的 认为该组分量可能为接收设备的电干扰或者机械
平方检波频谱图，如图 10 所示。第1 阶 IMF 分量中 振动产生的噪声；第 3 阶、4 阶 IMF 分量中，基频
为3.2 Hz的谐波分量清晰可见。分别对实验数据进
ॆʷӑࣨए 0.5 0 行 DEMON 谱分析、基于 GA-VMD 的谱分析得到
1.0
图 11、图 12 所示的特征线谱图。其中，DEMON 谱
20
40
60
100
80
0
ᮠဋ/Hz 120 140 160 180
分析的窄带过滤中心频率为 5500 Hz，窄带宽度为
ॆʷӑࣨए 0.5 0 1000 Hz。
1.0
比较图 11(a)、图 12(a) 可知，相较于 DEMON
40
20
60
100
80
0
ᮠဋ/Hz 120 140 160 180 谱分析，本文方法得到的时频谱中线谱信号更加
ॆʷӑࣨए 0.5 0 明显，谱线更加连续。提取两种方法处理得到的
1.0
同一时间内的单帧谱如图 11(b)、图 12(b) 所示，可
60
0
80
100
40
20
ᮠဋ/Hz 120 140 160 180 以看出，DEMON 谱可以清晰辨识出螺旋桨轴频
f 0 以及 2 ∼ 4 阶倍频，6 ∼ 7 阶倍频线谱 SNR 较低，
图 10 GA-VMD 信号分解平方检波频谱图
5 阶、8 阶、9 阶倍频处的特征线谱被噪声淹没；基
Fig. 10 GA-VMD signal decomposition square
detection spectrum 于GA-VMD 降噪方法得到的归一化特征线谱图中，
1.0 1.0
150
0.8 0.8
100 0.6 0.6
௑ᫎ/s 0.4 ॆʷӑࣨए 0.4
50
0.2 0.2
0 0 0
0 10 20 30 0 10 20 30 40 50 60
ᮠဋ/Hz ᮠဋ/Hz
(a) ௑ᮠ៨ (b) ӭࣝ៨
图 11 舰船辐射噪声 DEMON 谱
Fig. 11 Demon spectrum of ship radiated noise

1.0 1.0
150
0.8 0.8

௑ᫎ/s 100 0.6 ॆʷӑࣨए 0.6

0.4 0.4
50
0.2 0.2

0 0 0
0 10 20 30 0 10 20 30 40 50 60
ᮠဋ/Hz ᮠဋ/Hz
(a) ௑ᮠ៨ (b) ӭࣝ៨
图 12 基于 GA-VMD 的舰船辐射噪声谱图
Fig. 12 Power spectrum of ship radiated noise based on GA-VMD