系统噪声分析范文

系统噪声分析范文（精选12篇）

系统噪声分析 第1篇

随着有线电视逐渐走入千家万户, 丰富了人们的业余生活, 但在有线电视信号传输过程中, 难免会出现一些躁声干扰信号影响信号传输质量。

2 电磁波噪声产生的干扰

目前有线电视HFC网络中由于光缆具有抗电磁噪声干扰的优点, 因此, 可有效避免各类电磁噪声对其传输电视信号的干扰。但网络中的同轴电缆分配网抗干扰性差, 很容易受到电磁波噪声的干扰, 从而对有线电视系统中的电视信号造成不同程度干扰。空间存在的电磁波类型多样, 大部分电磁波功率比较微弱而且与有线电视网络存在较远距离, 对有线电视系统HFC网络影响不大。如空间遍布功率很小的微波信号与卫星信号基本不会对网络造成干扰。短波广播发射功率相对较大, 但因其发射的方向性并存在对地仰角, 而且是远距离覆盖, 只要有线电视网络与其距离存在一定距离可有效避免干扰。本区域调频广播与电视发射功率能达到几万瓦以上, 对电视信号非常容易发生干扰, 若将有线电视网络频道与其避开, 就能够将干扰的程度降至最小。

解决干扰比较有效的办法可以充分利用高频电波的直线传播特性与普通材料吸收高频段电波的特性。有线电视网络中通常应用的频带中, 屏蔽特性对于同轴电缆来说, 对于中频段与低频段的电磁波抗干扰效果比较好, 对于高频段电磁波抗干扰效果会有所降低。若空间电磁波具有较高的场强, 进入网络中的噪声就会较大, 而干扰有线电视频道。为有效避免空间电磁波噪声产生的干扰, 就要尽可能使光缆长度延长, 使同轴电缆长度尽可能缩短, 同时应选择屏蔽系数不小于120的多层屏蔽电缆, 可以有效地避免空间电磁波产生的噪声可能对有线电视信号造成的影响。在线路安装时还应该尽量对电磁波进行回避, 如通过在暗线加装金属套管等方式避免噪声产生的干扰。

综上, 空间电磁波种类多样, 噪声干扰成因复杂, 尤其对于有线电视网络的电视信号干扰处理难度较大, 需要我们不断摸索并积累经验, 就能有效避免空间电磁波噪声产生的干扰。

3 HFC网络设备噪声产生的干扰

调制器、光发射机等都是有线电视HFC网络的前端常用设备, 网络中各区域为接收传输的有线电视信号设有很多光接收机, 这些光接收机是随机噪声产生的重要原因。随机噪声一般分为电路噪声与外部电磁波侵入噪声两大类, 采用优化设备电路设计、完善设备内元件装配水平, 筛选元器件与合适的滤波电路等一些措施能够有效将系统内电路噪声降至合理指标。阻止外部噪声侵入可通过屏蔽网罩或设备壳体、装配等相应措施进行实现, 可在信号传输至设备前加装滤波器以实现对外来噪声的有效隔离, 可有效过滤各类高低频噪声对有线电视系统的干扰。

尽量控制光节点后放大器级数, 因其能够使设备产生热噪声与载噪比累积。因此在有线电视网络中不仅要将光节点延伸至居民小区外, 还要将放大器至多只设为两级, 并选择噪声指标较低且稳定性好的宽带放大器, 有效降低噪声干扰。

4 HFC网络上行通道噪声产生的干扰

4.1 噪声干扰分类

HFC网络中的电缆具有强度大、损耗小的优点, 在有线电视网络实际应用中通常采用屏蔽系数在80~120之间的电缆, 并采用无电磁波泄露电缆接头, 对空间电磁波噪声干扰能够起到屏蔽作用。

有线电视网络中通常采用树枝型同轴分配系统, 因网络分配系统结构比较复杂且覆盖面广, 因此是全方位式网络布局, 使整个网络类似于一面具大的接收天线。由于各类电磁波覆盖于整个空间, 有线电视网络难免会受到其产生的噪声干扰。

HFC网带宽通常位于5~750MHz之间, 短波无线电发射机频段通常位于5~30MHz之间, 正处于HFC上行频率内, 所以在信号回传中很容易受到电磁波窄带辐射的干扰。

此外, 有线电视网络中还会受到电磁波时有时无、时强时弱的干扰, 由于其属于幅度大、持续短、偶然性强的宽带干扰, 主要源于用户使用的电吹风、电视机等家电设产生的电磁辐射。某些电视与有线端口连接时不仅会产生本振辐射, 还会对非调谐频道产生强烈反射, 当分支分配器隔离指标较低时会产生更大干扰。

大气放电、闪电等也会产生感应干扰, 因其随机性较强, 强度较大, 防范难度较大, 同时会产生较宽的冲击干扰频谱, 对HFC网络造成很大干扰, 尤其是可能会使电视信号传输产生突发性连串误码, 导致电视画面产生大量马赛克。

在HFC网络中可采用码分多址方式处理宽带与窄带两类干扰, CDMA系统中窄带干扰的影响较小, 众所周知系统干扰主要来源于终端用户, CDMA系统具有的扩谱特性能够依赖横向滤波器将窄带干扰过滤, 有效降低干扰。宽带干扰多由于突发性冲击产生, 可利用RS码作前向纠错编码可有效避免干扰。

4.2 双向放大器噪声

HFC网络中如增加回传功能可使上行通道噪声远大于下行通道, 将多支路噪声汇总后送至前端机房。上行通道信息通常通过数据传送, 当噪声指标超标时会使数据与信息产生误码增多, 对传输质量造成明显影响, 因其产生的回传噪声与支路产生噪声相叠加会对上行通道产生漏斗效应, 为降低漏斗效应的影响, 就要尽可能减少双向传输放大器级数。在有线电视网络中要尽可能使光节点接近终端用户, 减少双向放大器级数, 这样可以有效降低同轴网中放大器汇集噪声。

4.3 用户端口产生的干扰噪声

用户家中的电视机、计算机、音响等家电设备会产生用户噪声, 若这些家电连接方式不合理, 当其发生故障时, 辐射的信号就会对有线电视网络造成影响。

4.4 用户计算机产生的干扰

有线电视技术的发展在一定程度上对计算机融入有线电视网络起到了促进作用, 并推动了多功能综合业务的发展。若计算机与有线电视网络接口存在问题就会产生干扰噪波现象, 其产生的交流声调制会对网络造成很大影响, 在电缆中逆向传输的干扰通过放大器对数幢楼内用户收看电视节目造成影响。所以, 要对计算机产生的噪波干扰通过在其接口上配置隔离器件以隔离对有线电视网络的影响。

结束语

综上所述, 有线数字电视网络作为一个庞大的系统, 在其系统设计、建设过程中一定要严格遵照国家相关标准实施, 网络中要选择优质稳定的设备器件, 尽可能将系统故障及噪波对整个网络的影响降低到最小程度, 最终针对广大用户不同需求为其提供高质量的数字电视服务, 发挥有线电视网络的应有作用。

参考文献

[1]张燕良.有线电视系统防雷方法探讨[J].科技致富向导, 2010, 11.[1]张燕良.有线电视系统防雷方法探讨[J].科技致富向导, 2010, 11.

[2]王玉柱, 张春艳等.有线电视系统中的噪声干扰及抑制[J].黑龙江科技信息, 2009, 10.[2]王玉柱, 张春艳等.有线电视系统中的噪声干扰及抑制[J].黑龙江科技信息, 2009, 10.

系统噪声分析 第2篇

运用灰色系统理论对城市环境噪声分析与预测

利用灰色系统理论的灰色关联度分析法,对影响佛山市禅城区区域环境噪声的.影响因子进行定量分析,结果表明,影响佛山市禅城区区域环境噪声的第一位因素是机动车辆密度;同时建立了城市区域环境噪声的灰色GM(1,1)预测模型,短期预测精度很高,未来5年禅城区区域环境噪声呈平稳下降趋势.为规划防治城市区域环境噪声提供科学依据.

作 者：徐颂 陈同庆 Xu Song Chen Tongqing 作者单位：佛山科学技术学院资源环境系,佛山,528000刊 名：环境污染治理技术与设备 ISTIC PKU英文刊名：TECHNIQUES AND EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTAL POLLUTION CONTROL年，卷(期)：7(5)分类号：X827关键词：灰色关联度 灰色预测GM(1,1)模型 佛山市 城市环境噪声

系统噪声分析 第3篇

（东风汽车公司技术中心，武汉 430056）

随着汽车工业发展及乘用车开发水平的提高，降低乘员舱的气动噪声、提高乘员的舒适性，改善对环境的影响，是开发新型乘用车面临的重要课题。空调系统配气比直接影响乘员舱均匀降温性能和舒适性，合理的配气比可以提高乘员舱内的舒适度。乘员舱的车内噪声已成为重要的舒适性评价指标。其中，空调系统的气动噪声在车内噪声中占有很大的比例，气动噪声与空调风道的布置及结构等有关，风管尺寸、流动方向的突变、局部尖角或圆角等局部结构特征对其影响都很大。

传统空调系统设计主要采用的是经验设计方法，然后通过试验对空调系统性能进行考察，设计周期长，试验费用高，且难于找到影响空调性能的主要因素。CFD、CAA技术在汽车空调系统设计中的应用，可以明确研究方向，缩短研制周期，减少反复试验噪声的浪费。

1 空调系统原方案配气比及气动噪声分析

1.1 空调系统原方案存在问题

对某乘用车空调系统 （包括空调HVAC总成、通风管道和仪表板等）进行的配气比和噪声测量试验，如图1所示，配气比不满足东风汽车公司标准，而且通过与竞品车型对比分析，如图2所示，原方案空调系统噪声偏大，需要进行改进。

由于空调系统HVAC总成无法进行更改，所以必须对空调系统风管进行分析优化，使得空调系统配气比达到要求，系统噪声降低。

1.2 空调系统原方案配气比仿真分析

1.2.1 CFD仿真模型

由于风机相对于整个空气流道而言是一个独立的部分，因此没有考虑风机部分，仅讨论从风机出口到仪表板送风口的部分。为了对风道内的空气流动进行计算，对模型做如下简化：①风道系统密封良好，除进风口和出风口外没有空气泄露；②空气为不可压缩流体，密度为常数；③吹脚风门和除霜风门关闭，只有仪表板送风口开启。

图3为空调系统原方案的三种模型：初始风管、初始风管+空气滤芯+蒸发器、初始风管+空气滤芯+蒸发器+格栅。分别对三种模型进行CFD分析。

整个模型在格栅、风管拐角等对气流影响较大的部分区域进行了网格细化。空气滤芯和蒸发器通常都和全局坐标系有一定的倾角，为了生成高质量的网格，使用STARCCM+中工具在这两处生成局部坐标系。生成Trimmer网格，网格总数为500万左右，如图4所示。

计算工况冷风吹面（ATF）、内循环、最大风量；入口流量为500 kg/h，出口为压力出口，压力为0 Pa。分别对三种方案进行分析。

1.2.2仿真结果分析

空调系统配气比分析目的：

（1）考核各出风口风量配气比是否满足标准要求；

（2）对流态角度判断，空调系统风管是否设计合理。

通过与试验结果进行对比，如图5所示，发现方案Ⅲ与试验结果最为接近，误差在3%以内，验证了空调系统配气比分析方法的正确性。同时，后续优化分析在3#方案的模型上展开工作。

通过对流场分析，如图6所示，可以得出空调系统原方案风管存在以下问题：

（1）此处风管弯角过大，局部流速过大，而且出口风速分布很不均匀；

（2）此处直角造成风管局部涡流；

（3）此处直角造成风管局部涡流，并且局部流速偏大；

（4）此处风管弯角过大，造成出风口风速分布不均匀；

（5）此处弯角过渡偏大，造成局部流速达到43.4 m/s，而且局部有涡流。

综上所述，空调系统原方案配气比不满足标准要求，主要由于空调系统风管布置问题，直角拐角过多，风管内局部涡流过多，造成右风管流阻大，右风管配气比偏小，左风管配气比偏大。

1.3 空调系统原方案风管气动噪声分析

HVAC系统的风噪与风道的外形和布置有着直接的关系，风道尺寸与方向的突变以及内部局部结构对气动噪声有非常大的影响。通过仿真预测某空调风管产生的气动噪声，并通过结果处理得到气动噪声的主要来源和位置，可以为风管外形设计提供参考意见。

1.3.1气动噪声研究理论基础

气动噪声是由气体的非稳定过程，或者说是气体的扰动、气体与物体的相互作用而产生。根据莱特希尔(Lighthill)流体声学理论，流场中的理想化声源模型可认为由三种线性声学中的典型声源-单极子声源 (Monopole Source)、偶极子声源(Dipole Source)和四极子声源(Quadrupole Source)组成。

流场中实际存在的声源为以上各种声源的集合体，其中大部分是偶极子和四极子声源的集合体。通过对以上三种声源作比较可以发现:单极子、偶极子和四极子的总声功率分别与流速的四次方、六次方和八次方成正比。由此可见，随着流速的增大，气动噪声的声功率将急剧升高。对于主要的气动噪声源，降低该处流速将是最直接的降噪手段。

在汽车空调系统管道气动噪声分析中，空调管道内表面可看作是刚性的，所以单极子噪声可以近似为零，而且空调风管内部气流速度低，四极子声源远小于偶极子声源，可忽略不计，因此对空调风管管道的气动噪声研究主要是针对偶极子噪声源的特性。

1.3.2空调系统风管气动噪声分析总体思路

通过耦合CFD软件STARCCM+与专业声学软件LMS Virtual.Lab Acoustic来求解空调系统管道气动噪声。在CFD计算中，对空调管道的瞬态流场进行求解并输出偶极子噪声源项，然后将噪声的源项导入到LMS Virtual.Lab Acoustic来计算噪声的传播；应用CFD和Virtual.Lab的计算结果，对风管设计优化提供参考意见。具体的仿真流程如图7所示。

1.3.3气动噪声分析结果

在Virtual.Lab进行的声学计算中，可以得到的数据包括风管内壁面上的压力频谱、声场云图以及某些测点上的声压频谱。我们对三个风管分别进行了计算，图8为左风管声场云图示意图。对测点（驾驶员右耳）上的声压频谱，我们可以将各个风管的贡献叠加起来。

最后得到总的频谱曲线如图9所示。三个风管叠加后，在测点产生峰值的频率在400 Hz，对应的幅值在60 dB（A）左右。并与试验结果图10进行对比表明，在300~400 Hz之间计算值和试验值峰值是对应的，验证了分析方法有效性。

通过分析，验证了空调系统气动噪声分析方法的正确性。这样就可以对三个风管单独的计算结果相比较，如图11~图13所示。发现在400 Hz频率下产生的噪声主要来自于左风管，这样就可重点对左风管处的结构进行优化降低噪声。

2 优化风管配气比及气动噪声分析与试验

2.1 风管优化方案说明

通过对空调系统原方案配气比及气动噪声分析，确定风管优化的方向：

（1）改进空调系统结构，减少风管转弯，保证风管内部涡流减少，出风口风速分布均匀；

（2）在保证配气比满足要求的情况下，增大右风管与中风管截面面积。

通过与车身空调系统和车身仪表板系统工程师进行沟通，对空调系统风管做了如图14所示更改。

优化方案主要是对左、右、中风管进行管径增大，对转弯圆角过渡加大，并对中风管中间隔板进行调节，使得中间风管的两个出口风量尽可能的达到标准要求水平。

2#方案与3#方案不同之处在于，2#方案风管局部区域与仪表板横梁距离过近，超过了设计要求，而且在后续分析过程中，发现2#方案中风管一个出风口风量分配达不到标准要求，所以3#方案对2#方案进行了局部优化，满足了工艺要求，并对中风管中间隔板进行了调整，使中风管两个出风口风量达到标准要求。

2.2 优化方案配气比分析及试验

按照上节确立的配气比分析方法，对2#及3#优化方案进行了仿真分析，网格模型划分以及边界条件的设定都与1#原方案的分析保持一致，计算工况冷风吹面（ATF）、内循环、最大风量；入口流量为500 kg/h，出口为压力出口，压力为0 Pa。

如图15、16所示，为2#和3#优化方案流场分析结果。从图中可以看出2#风管内部最高风速由原方案43.4 m/s降低到28.7 m/s，3#风管内部最高风速由原方案43.4m/s降低到30m/s，比2#方案略大，大大降低了风管内部最高风速，有利于气动噪声的降低。而且从图中可以看出，通过优化，中风管内部和右风管内部的涡流区域减少，这也有利于气动噪声的降低。

2#方案较3#方案有局部改动，空调系统内最高流速3#略大于2#方案，3#方案气动噪声可能大于2#方案。

对2#、3#优化方案的配气比也进行了分析及试验。从图17和图18可以看出，2#优化方案配气比较原方案有了很大的改进，右中风管配气比比标准要求略微低，而3#优化方案满足标准要求。通过仿真与试验的对比，进一步验证了分析方法正确性。

2.3 优化方案气动噪声分析及噪声试验

2.3.1优化方案气动噪声分析

图19为优化方案与1#原方案噪声分析对比，从图中可以看出3#方案噪声峰值与2#方案基本一致，较1#方案降低了6 dB左右，效果非常显著。但是在分析中，由于没有考虑空调风机、发动机等噪声，效果可能不会有这么大。

2.3.2优化方案整车噪声试验

试验方法：测量主驾驶员、副驾驶员左右耳旁噪声，各个风口处噪声（测点布置于风口处，距离风口15cm）相关试验布点如图20、图21所示。

试验工况为：发动机怠速，空调制冷，风机开，外循环吹面模式，风量最大。

2.3.3噪声试验结果

对优化后噪声试验结果与原方案进行对比分析时，由于优化方案管径变大，转弯弯角加大，减少了风管流阻，从而导致系统阻力降低，所以需要调节试验（风机电压）参数，使得优化后方案的空调风量与原方案一致。

对3种方案在同等风量的情况下进行噪声试验，并对噪声进行对比，如图22所示：

从图22可以看出，3#优化方案噪声相对于2#方案略大，比1#原方案降低了3.7dB以上，效果显著，同时也验证了气动噪声分析方法的正确性。

3 结论

通过对某乘用车空调系统进行配气比与气动噪声分析与试验研究，得出以下结论：

（1）通过数值计算的手段，可以对空调系统内部流场进行详细描述，并对空调风管气动噪声产生与传播进行了阐述，对空调系统配气比及气动噪声优化提供了指导；

（2）优化了空调系统配气比及气动噪声，使得配气比达到标准要求，空调系统噪声降低了3.7dB，效果显著；

（3）通过该项目，建立了空调系统配气比分析及气动噪声分析方法，并通过了试验验证，对加快设计，减少试验次数和费用有很大的意义。

［1］程勉宏，刘刚.汽车空调风道设计对车内噪声的影响［J］.沈阳航空工业学院学报，2005，8.

［2］祁照岗，陈江平，胡伟.汽车空调风道系统CFD研究与优化［J］.汽车工程，2005，1.

风机封闭系统内噪声模拟分析 第4篇

风机系统在工作时,由于以往对风机的低噪声设计不够重视以及人们对周围生活环境改善的要求,使得由风机产生的噪声成为一种亟需考虑的问题。风机噪声主要包含空气动力噪声,电动机噪声,管道辐射噪声等。在这几种噪声中,空气动力噪声占主要地位。气动噪声主要是由两部分组成的,即宽带噪声和旋转噪声。对于风机产生的气动噪声而言,要想降低风机气动噪声,需要对气动噪声源进行研究,找出主要气动噪声源,再采取针对性的措施。风机声场求解主要方法有“Lighthill”声类比和流场、声场统一求解两种方法[1]。目前离心气动声场预测多采用近似方法[2],或者采用简化模型,反映的并不是真实蜗壳的影响[3]。

由于风机流场非常复杂,以及实验成本、条件等限制,基于CFD理论方法的流程计算逐渐成为风机噪声估计的重要方法手段。图1中风机气流流经风机出口腔体、转子组件、转子组件出口腔体、节流装置,再经风机进口腔体形成一个封闭的循环冷却系统。本文拟通过对风机及其冷却系统的原理性台架进行数值建模和仿真,判断出风机主要气动噪声源的位置和种类,提供一个可供参考的信息。

1声学计算模型

1.1理论计算模型

在流体介质中,引起非稳定压力场的任何过程都会产生声波,旋转式流体机械的噪声特性通常表现为宽带成分和离散成分。声源的基本形式有三种,在三种基本形式声源中,单极子源最典型的例子就是旋转噪声,即叶片厚度噪声,频谱图中表现为离散成分;偶极子源的典型代表是亚音速流中的圆柱绕流,即载荷噪声,是离散和宽频的叠加;四极子源最常见的例子是射流噪声,多属宽频噪声。其中单极子噪声是叶片厚度噪声,其频谱图中是离散的;偶极子声源是叶片和其他壁面上的力引起的,是离散和宽频的叠加;四极子声源是湍流引起的,属于宽频噪声。一般情况下,偶极子源对最总噪声贡献最大,所以主要问题应该围绕偶极子源来进行讨论。

风机是电机冷却系统中的唯一的动力源,除风机本身产生辐射噪声外,当流体流经其他部件时也会产生非定常压力脉动并辐射噪声。FLUENT提供了多种声学模型,对宽频噪声源有LEE和Lilley方程模型,对离散噪声有FW-H模型[4]。

FW-H模型可以解决物体在流体中运动的发声问题,并给出自由场中的声压估计值。该方程本质上是将N-S方程整理为非齐次波动方程形式,可表达为[5]:

$\begin{array}{l}\frac{1}{a{}_0^2}\frac{\partial {}^{2}p{}^{´}}{\partial t{}^2}-\nabla {}^{2}p{}^{´}=\\ \frac{\partial }{\partial t}\left\{\left[\rho {}_{0}v{}_{\text{n}}+\rho \left(u{}_{\text{n}}-v{}_{\text{n}}\right)\right]\delta \left(f\right)\right\}-\\ \frac{\partial }{\partial x{}_{\text{i}}}\left\{\left[{\rm P}{}_{\text{i}\text{j}}n{}_{\text{j}}+\rho u{}_{\text{i}}\left(u{}_{\text{n}}-v{}_{\text{n}}\right)\right]\delta \left(f\right)\right\}+\end{array}$

$\frac{\partial {}^2}{\partial x{}_{\text{i}}\partial x{}_{\text{j}}}\left\{{\rm T}{}_{\text{i}\text{j}}{\rm H}\left(f\right)\right\}(1)$

式(1)中,a0为远场声速,p′为远场声压,ui为流体速度在xi方向上的分量,un为流体速度在控制面f=0法向分量,vi为控制面速度在xi方向上的分量,vn为控制面速度法向分量,nj为单位法向量,δ(f)为Dirac delta函数,H(f)为Heaviside函数,满足

${\rm H}(f)=\{\begin{array}{cc}1,& f\left(x{}_{\text{i}},t\right)\ge 0\\ 0,& f\left(x{}_{\text{i}},t\right)<0;\end{array}$

(2)

$\delta (f)=\frac{\partial {\rm H}(f)}{\partial f}$

Pij为应力张量,可表示为

$\mathit{{\rm P}}{}_{\text{i}\text{j}}=\text{p}\mathit{\delta }{}_{\text{i}\text{j}}-\mu \left[\frac{\partial u{}_{\text{i}}}{\partial x{}_{\text{j}}}+\frac{\partial u{}_{\text{j}}}{\partial x{}_{\text{i}}}-\frac{2}{3}\frac{\partial u{}_{\text{k}}}{\partial x{}_{\text{k}}}\delta {}_{\text{i}\text{j}}\right](3)$

Tij为Lighthill应力张量,可表示为

$\mathit{{\rm T}}{}_{\text{i}\text{j}}=\rho u{}_{\text{i}}u{}_{\text{j}}+\mathit{{\rm P}}{}_{\text{i}\text{j}}-a{}_0(\rho -\rho {}_0)\mathit{\delta }{}_{\text{i}\text{j}}(4)$

FW-H方程的解可以通过自由空间Green函数积分并转换空间导数与时间导数所得,完整的解包括了面积分和体积分。面积分包含了厚度(单极子)声源和载荷(偶极子)声源以及部分四极子声源的贡献,而体积分则是代表控制面外部四极子声源的贡献。

1.2模型建立和网格划分

几何建模和网格划分采用前处理软件GAMBIT进行。在FLUENT2006年被ANSYS公司收购之前,GAMBIT是FLUENT软件的专用前处理程序,主要用于几何建模和网格生成。GAMBIT提供了对复杂的几何形体生成边界层内网格的功能,而且边界层内的贴体网格能很好地与主流区域的网格自动衔接,大大提高了网格的质量。采用与原理性实验台1∶1的尺寸,建立了计算模型并进行了网格划分,与特定实验工况相对应,进行了流场和声场特性的数值仿真研究。

图2所示为采用GAMBIT软件完成的电机冷却系统计算模型,与实物对应,由6个组件构成,即风机进口腔体、风机、风机出口腔体、模拟电机的转子组件、转子组件出口腔体、以及模拟冷却器的节流装置,分别如图中所示。尺寸与实验台架按1∶1比例建立,网格总数约445万。

与实验模型一致进行几何建模和网格划分;然后选择合适的湍流模型并设置边界条件进行CFD求解;待非定常计算收敛后,在计算过程中输出FW-H方程计算离散噪声所需的流场数据;采用LEE和Lilley方程模型进行宽频噪声特性分析,确定主要的宽频噪声辐射位置和强度,采用FW-H方程进行自由空间离散噪声特性分析。

2仿真计算过程和求解

数值计算的流程:首先与实验模型一致进行几何建模和网格划分;然后选择合适的湍流模型并设置边界条件进行CFD求解;待非定常计算收敛后,在计算过程中输出FW-H方程计算离散噪声所需的流场数据;采用LEE和Lilley方程模型进行宽频噪声特性分析,确定主要的宽频噪声辐射位置和强度,采用FW-H方程进行自由空间离散噪声特性分析。如果需要改变风机转速或节流装置开度,重复上述过程进行数值求解和分析。

为了监测电机冷却模拟封闭系统内的非定常流场和声场特征,根据系统的结构特点和声源特征,设置系列压力和声场监测点和监测面监测点主要位于风机进口腔体、风机出口腔体和转子组件出口腔体内;监测面的选择则覆盖了构成模拟系统的各部分组件,均能够充分体现流场和声场的非定常空间分布和时间特征。

流场计算采用基于压力的隐式Segregated solver求解器,SIMPLE方法求解三维非定常不可压缩雷诺平均N-S方程,工质为不可压缩理想气体,时间和空间差分均具有二阶精度。湍流模型选择标准k-ε两方程模型,标准壁面函数处理近壁区域的流动。由于计算模型是封闭系统,计算中只需给定风机转速:2 750 r/min,转子组件静止,节流装置全开,其他壁面根据实验设置为固壁边界。

3仿真结果

图4中给出了非定常计算某时刻系统内各监测面上的静压分布。由于风机是系统内部的唯一加功部件,在风机进口腔体,流体以较低压力但较大速度进入叶轮内部,经叶轮后静压提高,然后经蜗壳流入风机出口腔体,流体静压进一步增大。但在经过转子组件的细长流道时,由于摩擦引起的黏性耗散致使流体静压降低,再经过节流装置时静压进一步降低。

为了表达清楚,在图5中分别给出了风机进口腔体、转子组件出口腔体和风机出口腔体内代表性监测点的非定常压力随时间的变化。在各监测点,均产生非定常压力波动,除叶片通过频率外,还存在周期更长的非定常压力波动,正是因为非定常压力波动的产生导致了噪声辐射。

为了具体分析各频率成分的声压级,图6给出了各位置声压监测点的FFT分析结果。除叶片通过频率458 Hz和1/2倍转子通过频率23 Hz外,在200 Hz附近的频带范围内也具有较高的辐射声压,这与实际情况是相一致的。

4结论

介绍了研究采用的CFD方法和声学模型,运用上述方法对大型电机空气冷却模拟系统的非定常流场和声场特性进行了数值仿真研究。

由于风机蜗壳周向非对称结构的存在,叶轮叶片与蜗舌的周期性非定常相互作用及系统腔体的非定常响应导致了系统内部非定常压力。对应系统各组件,风机、风机出口腔体内部非定常压力波动强度最大。

将系统划分为不同的声源辐射面,采用FW-H方程分别考察了各声源辐射面对离散噪声总辐射量的贡献,主要的频率成分为叶片通过频率、1/2倍转子通过频率和位于200 Hz附近频带范围的系统响应频率,这也是符合实际情况的。

摘要：风机系统工作时的一个突出问题是其进风口与出风口产生的噪声。由于风机流场非常复杂,以及实验成本、条件等限制,基于CFD的理论逐渐成为风机噪声估计的重要方法。通过对风机及其冷却系统构成的封闭系统的原理性台架进行数值建模和仿真,判断出风机主要气动噪声源的位置和种类,提供一个可供参考的信息。结果表明:风机出口腔体内部非定常压力波动强度最大。

关键词：噪声,仿真,数值计算,风机

参考文献

[1]陈安邦,李嵩,黄东涛.贯流风机气动噪声数值预估.清华大学学报(自然科学版),2007;47(2):236—239

[2]刘秋洪,祁大同,曹淑珍,等.离心通风机气动声学分析的一个理论模型和计算方法.西安交通大学学报,2004;38(3):313—316

[3]毛义军,祁大同,刘秋洪.基于非定常流场的离心风机气动噪声分析.西安交通大学学报,2005;39(9):989—993

[4]卢春玲,李秋胜,黄生洪,等.超高层建筑中应用风机发电的噪声模拟与评估.振动与冲击,2012;31(6):5—9

系统噪声分析 第5篇

城市交通噪声预测评价系统的设汁与实现

将惠州市惠城区交通噪声数据与GIS的有机结合,详细分析和评价了该区域的交通噪声污染现状.然后通过构建回归分析模型,对惠城区未来城市道路交通噪声的污染状况进行了简单预测.实验结果表明,评价和预测结果与事实吻合.该系统能为城市交通噪声规划、城市交通噪声环境控制提供依据.

作 者：曾宏 ZENG Hong 作者单位：湖南省交通规划勘察设计院,湖南长沙,410008刊 名：地理空间信息英文刊名：GEOSPATIAL INFORMATION年，卷(期)：7(2)分类号：P208关键词：地理信息系统 交通噪声 噪声评价 噪声预测

系统噪声分析 第6篇

关键词：环境污染；自动监测系统；结构，优越性；应用

中图分类号：X839文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0061-02

进入21世纪以来，工业、交通和城市那发展速度越来越快，伴随着各行各业的发展，城市规模越来越大，城市污染形势也愈发严峻。噪音污染已经成为各大城市最严重的污染之一，据相关数据显示，每年污染投诉量最大的当属噪音污染，占投诉量的60%以上。噪音监测手段是城市噪音污染监测的主要法，噪音的随机性和起伏性较大，传统的监测方法已经很慢满足社会的需求，环境噪声自动监测系采用国外先进科学技术，经过自发研究后，形成了环境噪音自动监测系统，该系统对城市噪音污染有很好的控制作用，值得各城市开发利用。

1城市噪声的影响及危害

1.1影响人们日常生活

伴随着经济的发展，人们对生活的品质要求越来越高。日常生活中噪音污染的来源很多，如施工噪音、汽车鸣笛声、商场的喧闹声以及机械的操作声等，噪音不仅影响了人们的日常生活作息，对身体健康也有较大的危害。身体上的危害主要表现在听力受损、听力下降等方面，面对激烈的生活竞争，噪音污染还会影响人们的心理健康，如噪音污染会使人们精神紧张、脾气暴躁等。

1.2影响动物生存

一直以来，人们都忽视了噪音对动物产生影响。据动物学家表示，严重的噪音污染不仅会影响动物的情绪，对动物的生活习惯也会产生较大的危害，如受到严重的噪音影响后，动物的生育能力会随之下降，有的动物甚至会出现脱毛现象，更有甚者会导致动物死亡。

1.3影响经济发展

噪音污染对经济发展产生的影响主要表现在影响工作人员情绪、降低工作效率、房地产贬值、产品质量降低等多种社会问题。据相关调查显示，每年因噪音污染都会产生大量的经济损失，随着噪音污染越来越严重，如果不加大力度防止，经济损失就更大。

2城市环境噪声自动监测系统结构

城市环境噪声自动监测系统是在科技水平进步的前提下发展起来的一种全新的监测技术，该体系综合实现声电传输、数据处理、存储、校对等功能于一体，既属于声学仪器范畴，又属于计算机硬软件和质量保证监测网领域。城市环境噪声自动监测系统由三部分组成：户外单元测点、数据传输单元、中央控制单元。城市环境噪声自动监测系统结构如图1所示。

户外单元主要设置在各个测点上，主要包括传声器、前置放大器、输入放大器以及数据采集和处理、自动校准器等多个组成部分。

数据传输单元主要设置在数据接收的中间站，传输方式主要有市话线网、无线通讯网、计算机互联网三种形式，市话网线应用次数最多，通常情况下可以选择其中一种或者多种混合使用，完成数据的传输。

中心控制单元和数据传输单元一样设置在数据接收的中间站，重要功能是处理、存储接收的数据，并且完成校准、发布等工作，中心控制单元的组成部分有计算机和计算机软件系统两部分。

3城市环境噪声自动监测系统的优越性

与传统的噪音监测手段相比，噪声自动监测系统具有提高监测数据的准确性、传输方式多样、操作界面强大等特点，并且可以增强点位代表，笔者结合工作经验，对城市环境噪声自动监测系统的优越性作简单介绍。

3.1提高监测数据的准确性

环境噪声自动监测系统可以有效提高监测数据的准确性。自动监测系统是传统监测方式的升华，通常情况下的监测手段都是采用干电池进行系统供电，电池用完后如果没及时更换供电系统不稳定，监测数据也会出现误差，另外，干电池还受特殊环境的影响，如遇阴湿天气，电池手酸，造成供电不稳。噪音自动监测系统在传统的监测系统上进一步发展，采用先进科技，利用电源模块有效地解决了干电池供电产生的各种问题，保障监测数据准确、可靠的同时，还可以降低噪音污染，提高人们的生活水平。

3.2传输方式多样、快捷

噪音自动监测系统可以定点安装，也可以移动安装。便于携带式的监测统计系统经过电缆与电脑的连接接受数据，也可以通过微型打印机获得数据，不仅方式多样，而且快速、可靠，传统的监测系统很难做到多种形式并且快速得到数据。另外，噪音自动监测系统还可以通过无线进行数据传输，进一步提升了数据的传输速度。

3.3操作界面强大、便捷

一般的噪音监测系统结构较单一，操作假面不够强大，数据传输比较慢，导致工作效益很难得到提升。噪音自动监测系统摒弃了传统监测系统运用简单计算机汇编语言获得数据的弊端，采用计算机c++和vb两种高级语言程序组合形成噪音自动监测系统的操作界面，这种利用两种高级计算机汇编语言的操作面具有强大的据算、统计和数据传输能力，不仅操作界面强大、便捷，外观也非常符合现代社会的要求。

3.4增强点位代表

传统的噪音监测系统在进行噪音监测时需要工作人员定点操作或者流动操作，工作人员必须保持高度集中的注意力曹能保障监测数据的准确性，得到监测数据后还需要手动录入、填报、据算和打印，这些过程都由人工完成，很容易造成数据误差。噪音自动监测系统只需要在噪音监测的地区或某路段进行安装，计算机系统就可以对监测到的数据进行自动地录入，保障数据准确性的同时，提高办事效率。

4环境噪声自动监测系统在城市建设中的应用

一直以来，我国多数城市都采用传统的噪音监测系统，主要用一年监测多次或定时监测的方法完成噪音污染的监测。噪音污染变化性较大，具有随机性和随时性的特点，传统手工监测很难掌握准确、可靠的数据。经过多年的研究探索，噪音自动监测系统在传统手工监测系统的基础上升华，满足了社会的需求。科学合理、有效减少噪音污染的自动监测系统应该具有操作方便、界面强大、数据准确、接受快捷、安装方便等特点，自动监测系统应该集永久性和半永久性噪声监测终端、流动性监测终端于一体，通过监测数据预测监测环境内的噪音。

根据城市发展需要，建设噪音自动监测系统，要充分考虑建设点的选择和建设成本的投入，综合永久性监测点、半永久性监测点、流动性监测点，将城市噪音污染区按程度划分为多个监测区域，如在人口密集区和交通流量大的区域设置半永久性监测点；在建筑工地、企业厂区、居民投诉较多的区域建立流动性监测点，从而达到全城市的噪音污染检监测。

5结语

总之，噪音自动监测系统具有提高监测数据的准确性、传输方式多样、操作界面强大等优势，在城市噪音污染监测中发挥着不可代替的作用。城市建设者应该在明确噪音影响人们日常生活、动物生存和经济发展的同时，深入了解噪音自动监测系统的优势，让有关部门充分利用噪音自动监测系统，改善城市环境，提高人们的生活质量。

参考文献：

[1] 关莉娜,肖骁.探究城市环境噪声在线自动监测系统[J].科技与企业,2013,(5).

[2] 卞金良.关于城市环境噪声在线自动监测系统的研究[J].硅谷,2013,(1).

endprint

摘要：伴随着经济的发展，城市污染越来越严重，这严重影响了高品质、高质量生活水平的形成。城市环境污染的种类非常多，包括水污染、空气污染、噪音污染等，其中噪音污染对人们的日常生活已经产生了严重的影响。伴随着科技的进步，人们不断推出新的噪音监测系统，环境噪音自动监测系统就是为了满足城市发展的需要应运而生的，在城市噪音污染的防治工作中发挥着重要的作用。文章从噪音的危害着手，分析了城市环境噪音自动监测系统的结构及优越性，对环境噪声自动监测系统在城市建设中的应用作了简要分析。

关键词：环境污染；自动监测系统；结构，优越性；应用

中图分类号：X839文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0061-02

进入21世纪以来，工业、交通和城市那发展速度越来越快，伴随着各行各业的发展，城市规模越来越大，城市污染形势也愈发严峻。噪音污染已经成为各大城市最严重的污染之一，据相关数据显示，每年污染投诉量最大的当属噪音污染，占投诉量的60%以上。噪音监测手段是城市噪音污染监测的主要法，噪音的随机性和起伏性较大，传统的监测方法已经很慢满足社会的需求，环境噪声自动监测系采用国外先进科学技术，经过自发研究后，形成了环境噪音自动监测系统，该系统对城市噪音污染有很好的控制作用，值得各城市开发利用。

1城市噪声的影响及危害

1.1影响人们日常生活

伴随着经济的发展，人们对生活的品质要求越来越高。日常生活中噪音污染的来源很多，如施工噪音、汽车鸣笛声、商场的喧闹声以及机械的操作声等，噪音不仅影响了人们的日常生活作息，对身体健康也有较大的危害。身体上的危害主要表现在听力受损、听力下降等方面，面对激烈的生活竞争，噪音污染还会影响人们的心理健康，如噪音污染会使人们精神紧张、脾气暴躁等。

1.2影响动物生存

一直以来，人们都忽视了噪音对动物产生影响。据动物学家表示，严重的噪音污染不仅会影响动物的情绪，对动物的生活习惯也会产生较大的危害，如受到严重的噪音影响后，动物的生育能力会随之下降，有的动物甚至会出现脱毛现象，更有甚者会导致动物死亡。

1.3影响经济发展

噪音污染对经济发展产生的影响主要表现在影响工作人员情绪、降低工作效率、房地产贬值、产品质量降低等多种社会问题。据相关调查显示，每年因噪音污染都会产生大量的经济损失，随着噪音污染越来越严重，如果不加大力度防止，经济损失就更大。

2城市环境噪声自动监测系统结构

城市环境噪声自动监测系统是在科技水平进步的前提下发展起来的一种全新的监测技术，该体系综合实现声电传输、数据处理、存储、校对等功能于一体，既属于声学仪器范畴，又属于计算机硬软件和质量保证监测网领域。城市环境噪声自动监测系统由三部分组成：户外单元测点、数据传输单元、中央控制单元。城市环境噪声自动监测系统结构如图1所示。

户外单元主要设置在各个测点上，主要包括传声器、前置放大器、输入放大器以及数据采集和处理、自动校准器等多个组成部分。

数据传输单元主要设置在数据接收的中间站，传输方式主要有市话线网、无线通讯网、计算机互联网三种形式，市话网线应用次数最多，通常情况下可以选择其中一种或者多种混合使用，完成数据的传输。

中心控制单元和数据传输单元一样设置在数据接收的中间站，重要功能是处理、存储接收的数据，并且完成校准、发布等工作，中心控制单元的组成部分有计算机和计算机软件系统两部分。

3城市环境噪声自动监测系统的优越性

与传统的噪音监测手段相比，噪声自动监测系统具有提高监测数据的准确性、传输方式多样、操作界面强大等特点，并且可以增强点位代表，笔者结合工作经验，对城市环境噪声自动监测系统的优越性作简单介绍。

3.1提高监测数据的准确性

环境噪声自动监测系统可以有效提高监测数据的准确性。自动监测系统是传统监测方式的升华，通常情况下的监测手段都是采用干电池进行系统供电，电池用完后如果没及时更换供电系统不稳定，监测数据也会出现误差，另外，干电池还受特殊环境的影响，如遇阴湿天气，电池手酸，造成供电不稳。噪音自动监测系统在传统的监测系统上进一步发展，采用先进科技，利用电源模块有效地解决了干电池供电产生的各种问题，保障监测数据准确、可靠的同时，还可以降低噪音污染，提高人们的生活水平。

3.2传输方式多样、快捷

噪音自动监测系统可以定点安装，也可以移动安装。便于携带式的监测统计系统经过电缆与电脑的连接接受数据，也可以通过微型打印机获得数据，不仅方式多样，而且快速、可靠，传统的监测系统很难做到多种形式并且快速得到数据。另外，噪音自动监测系统还可以通过无线进行数据传输，进一步提升了数据的传输速度。

3.3操作界面强大、便捷

一般的噪音监测系统结构较单一，操作假面不够强大，数据传输比较慢，导致工作效益很难得到提升。噪音自动监测系统摒弃了传统监测系统运用简单计算机汇编语言获得数据的弊端，采用计算机c++和vb两种高级语言程序组合形成噪音自动监测系统的操作界面，这种利用两种高级计算机汇编语言的操作面具有强大的据算、统计和数据传输能力，不仅操作界面强大、便捷，外观也非常符合现代社会的要求。

3.4增强点位代表

传统的噪音监测系统在进行噪音监测时需要工作人员定点操作或者流动操作，工作人员必须保持高度集中的注意力曹能保障监测数据的准确性，得到监测数据后还需要手动录入、填报、据算和打印，这些过程都由人工完成，很容易造成数据误差。噪音自动监测系统只需要在噪音监测的地区或某路段进行安装，计算机系统就可以对监测到的数据进行自动地录入，保障数据准确性的同时，提高办事效率。

4环境噪声自动监测系统在城市建设中的应用

一直以来，我国多数城市都采用传统的噪音监测系统，主要用一年监测多次或定时监测的方法完成噪音污染的监测。噪音污染变化性较大，具有随机性和随时性的特点，传统手工监测很难掌握准确、可靠的数据。经过多年的研究探索，噪音自动监测系统在传统手工监测系统的基础上升华，满足了社会的需求。科学合理、有效减少噪音污染的自动监测系统应该具有操作方便、界面强大、数据准确、接受快捷、安装方便等特点，自动监测系统应该集永久性和半永久性噪声监测终端、流动性监测终端于一体，通过监测数据预测监测环境内的噪音。

根据城市发展需要，建设噪音自动监测系统，要充分考虑建设点的选择和建设成本的投入，综合永久性监测点、半永久性监测点、流动性监测点，将城市噪音污染区按程度划分为多个监测区域，如在人口密集区和交通流量大的区域设置半永久性监测点；在建筑工地、企业厂区、居民投诉较多的区域建立流动性监测点，从而达到全城市的噪音污染检监测。

5结语

总之，噪音自动监测系统具有提高监测数据的准确性、传输方式多样、操作界面强大等优势，在城市噪音污染监测中发挥着不可代替的作用。城市建设者应该在明确噪音影响人们日常生活、动物生存和经济发展的同时，深入了解噪音自动监测系统的优势，让有关部门充分利用噪音自动监测系统，改善城市环境，提高人们的生活质量。

参考文献：

[1] 关莉娜,肖骁.探究城市环境噪声在线自动监测系统[J].科技与企业,2013,(5).

[2] 卞金良.关于城市环境噪声在线自动监测系统的研究[J].硅谷,2013,(1).

endprint

摘要：伴随着经济的发展，城市污染越来越严重，这严重影响了高品质、高质量生活水平的形成。城市环境污染的种类非常多，包括水污染、空气污染、噪音污染等，其中噪音污染对人们的日常生活已经产生了严重的影响。伴随着科技的进步，人们不断推出新的噪音监测系统，环境噪音自动监测系统就是为了满足城市发展的需要应运而生的，在城市噪音污染的防治工作中发挥着重要的作用。文章从噪音的危害着手，分析了城市环境噪音自动监测系统的结构及优越性，对环境噪声自动监测系统在城市建设中的应用作了简要分析。

关键词：环境污染；自动监测系统；结构，优越性；应用

中图分类号：X839文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0061-02

进入21世纪以来，工业、交通和城市那发展速度越来越快，伴随着各行各业的发展，城市规模越来越大，城市污染形势也愈发严峻。噪音污染已经成为各大城市最严重的污染之一，据相关数据显示，每年污染投诉量最大的当属噪音污染，占投诉量的60%以上。噪音监测手段是城市噪音污染监测的主要法，噪音的随机性和起伏性较大，传统的监测方法已经很慢满足社会的需求，环境噪声自动监测系采用国外先进科学技术，经过自发研究后，形成了环境噪音自动监测系统，该系统对城市噪音污染有很好的控制作用，值得各城市开发利用。

1城市噪声的影响及危害

1.1影响人们日常生活

伴随着经济的发展，人们对生活的品质要求越来越高。日常生活中噪音污染的来源很多，如施工噪音、汽车鸣笛声、商场的喧闹声以及机械的操作声等，噪音不仅影响了人们的日常生活作息，对身体健康也有较大的危害。身体上的危害主要表现在听力受损、听力下降等方面，面对激烈的生活竞争，噪音污染还会影响人们的心理健康，如噪音污染会使人们精神紧张、脾气暴躁等。

1.2影响动物生存

一直以来，人们都忽视了噪音对动物产生影响。据动物学家表示，严重的噪音污染不仅会影响动物的情绪，对动物的生活习惯也会产生较大的危害，如受到严重的噪音影响后，动物的生育能力会随之下降，有的动物甚至会出现脱毛现象，更有甚者会导致动物死亡。

1.3影响经济发展

噪音污染对经济发展产生的影响主要表现在影响工作人员情绪、降低工作效率、房地产贬值、产品质量降低等多种社会问题。据相关调查显示，每年因噪音污染都会产生大量的经济损失，随着噪音污染越来越严重，如果不加大力度防止，经济损失就更大。

2城市环境噪声自动监测系统结构

城市环境噪声自动监测系统是在科技水平进步的前提下发展起来的一种全新的监测技术，该体系综合实现声电传输、数据处理、存储、校对等功能于一体，既属于声学仪器范畴，又属于计算机硬软件和质量保证监测网领域。城市环境噪声自动监测系统由三部分组成：户外单元测点、数据传输单元、中央控制单元。城市环境噪声自动监测系统结构如图1所示。

户外单元主要设置在各个测点上，主要包括传声器、前置放大器、输入放大器以及数据采集和处理、自动校准器等多个组成部分。

数据传输单元主要设置在数据接收的中间站，传输方式主要有市话线网、无线通讯网、计算机互联网三种形式，市话网线应用次数最多，通常情况下可以选择其中一种或者多种混合使用，完成数据的传输。

中心控制单元和数据传输单元一样设置在数据接收的中间站，重要功能是处理、存储接收的数据，并且完成校准、发布等工作，中心控制单元的组成部分有计算机和计算机软件系统两部分。

3城市环境噪声自动监测系统的优越性

与传统的噪音监测手段相比，噪声自动监测系统具有提高监测数据的准确性、传输方式多样、操作界面强大等特点，并且可以增强点位代表，笔者结合工作经验，对城市环境噪声自动监测系统的优越性作简单介绍。

3.1提高监测数据的准确性

环境噪声自动监测系统可以有效提高监测数据的准确性。自动监测系统是传统监测方式的升华，通常情况下的监测手段都是采用干电池进行系统供电，电池用完后如果没及时更换供电系统不稳定，监测数据也会出现误差，另外，干电池还受特殊环境的影响，如遇阴湿天气，电池手酸，造成供电不稳。噪音自动监测系统在传统的监测系统上进一步发展，采用先进科技，利用电源模块有效地解决了干电池供电产生的各种问题，保障监测数据准确、可靠的同时，还可以降低噪音污染，提高人们的生活水平。

3.2传输方式多样、快捷

噪音自动监测系统可以定点安装，也可以移动安装。便于携带式的监测统计系统经过电缆与电脑的连接接受数据，也可以通过微型打印机获得数据，不仅方式多样，而且快速、可靠，传统的监测系统很难做到多种形式并且快速得到数据。另外，噪音自动监测系统还可以通过无线进行数据传输，进一步提升了数据的传输速度。

3.3操作界面强大、便捷

一般的噪音监测系统结构较单一，操作假面不够强大，数据传输比较慢，导致工作效益很难得到提升。噪音自动监测系统摒弃了传统监测系统运用简单计算机汇编语言获得数据的弊端，采用计算机c++和vb两种高级语言程序组合形成噪音自动监测系统的操作界面，这种利用两种高级计算机汇编语言的操作面具有强大的据算、统计和数据传输能力，不仅操作界面强大、便捷，外观也非常符合现代社会的要求。

3.4增强点位代表

传统的噪音监测系统在进行噪音监测时需要工作人员定点操作或者流动操作，工作人员必须保持高度集中的注意力曹能保障监测数据的准确性，得到监测数据后还需要手动录入、填报、据算和打印，这些过程都由人工完成，很容易造成数据误差。噪音自动监测系统只需要在噪音监测的地区或某路段进行安装，计算机系统就可以对监测到的数据进行自动地录入，保障数据准确性的同时，提高办事效率。

4环境噪声自动监测系统在城市建设中的应用

一直以来，我国多数城市都采用传统的噪音监测系统，主要用一年监测多次或定时监测的方法完成噪音污染的监测。噪音污染变化性较大，具有随机性和随时性的特点，传统手工监测很难掌握准确、可靠的数据。经过多年的研究探索，噪音自动监测系统在传统手工监测系统的基础上升华，满足了社会的需求。科学合理、有效减少噪音污染的自动监测系统应该具有操作方便、界面强大、数据准确、接受快捷、安装方便等特点，自动监测系统应该集永久性和半永久性噪声监测终端、流动性监测终端于一体，通过监测数据预测监测环境内的噪音。

根据城市发展需要，建设噪音自动监测系统，要充分考虑建设点的选择和建设成本的投入，综合永久性监测点、半永久性监测点、流动性监测点，将城市噪音污染区按程度划分为多个监测区域，如在人口密集区和交通流量大的区域设置半永久性监测点；在建筑工地、企业厂区、居民投诉较多的区域建立流动性监测点，从而达到全城市的噪音污染检监测。

5结语

总之，噪音自动监测系统具有提高监测数据的准确性、传输方式多样、操作界面强大等优势，在城市噪音污染监测中发挥着不可代替的作用。城市建设者应该在明确噪音影响人们日常生活、动物生存和经济发展的同时，深入了解噪音自动监测系统的优势，让有关部门充分利用噪音自动监测系统，改善城市环境，提高人们的生活质量。

参考文献：

[1] 关莉娜,肖骁.探究城市环境噪声在线自动监测系统[J].科技与企业,2013,(5).

[2] 卞金良.关于城市环境噪声在线自动监测系统的研究[J].硅谷,2013,(1).

相控阵雷达接收系统噪声系数分析 第7篇

式(1)中,Rmax表示雷达接收信息的最大范围,NF就为雷达的噪声系数,从这个关系式中可以初步的看到,雷达的噪声系数和雷达的最大接收范围成反比关系。也就是说, 当雷达的作用范围越大,其噪声系数就越小。按照常理这是不应该的,因为雷达接收信息的范围越大,噪声就会越多, 但实际上,当雷达的作用范围增大了,其内部的噪声比例就会减少,而雷达的噪声主要是内部产生的,所以就有雷达的噪声系数和雷达的最大接收范围成反比关系。当然,雷达的噪声系数越小就越好。

1相控阵雷达接收系统噪声理论概况

无论雷达接收的结构怎么样,接收的信号强度怎么样, 接收机一定会接收到一定的噪声,可以说噪声是无处不在。 当然噪声是随机信号,其基本特点就是没有固定的频率、周期和波长,千千万万种噪声就可能有千千万万种频率、周期和波长的噪声,不过对于任意一个噪声都可以通过傅立叶展开式表示为:

式(2)中,am和bm之间是相互独立的,并且都服从正态分布,他们的均值为零,方差是相等的。

这种具有正态分布规律的噪声可以通过滤波器处理,符合正态分布的噪声经过滤波电路之后会产生输出电压,其和普通的信号情况类似,但是由于am和bm之间是相互独立的, 所以经过滤波器之后就变成了一个随机的变量,其振幅、频率等都是均匀分布的,不像是信号会有一定的规律,或者振幅较大,或者频率较高等等。

2无源相控阵雷达接收网络及噪声系数分析

无源相控阵雷达接收网络的接收过程是一个多渠道接收系统,其主要由若干个阵元和馈电网络组成。雷达信号会经过3个级联通道,分别是增益系统,网络接收信号的能力系统以及无源接收网络合成损耗系统。

增益系统只是对噪声和有用信号同倍数的增大或者缩小, 所以对于信噪比没有影响。但是网络接收信号的能力系统会因为信号的不同而对信号的功率有所改变,通过加权网络之后,噪声功率还会和单路接收的噪声功率一样。而信号的功率却因为叠加的关系得到加强,所以经过加权网络之后,信噪比显著降低。无源接收网络合成损耗系统对于信噪比的影响会不确定,如果当噪声的损耗加权比例小一些,而信号损耗的加权比例大一些就会让信噪比降低,而如果噪声的损耗加权比例大一些,而信号损耗的加权比例小一些,那么信噪比就会显著降低。当然,系统的主要目的还是为了降低信噪比,提高接收系统的准确度。

3有源相控阵雷达接收系统及其噪声系数分析

有源相控阵雷达接收网络的接收过程也是一个多渠道接收系统,其也主要由若干个阵元和馈电网络组成。不过,雷达信号会经过4个级联通道,分别是增益系统、有源相控阵列组件的增益、网络接收信号的能力系统、以及馈电网络合成损耗系统。

其相互之间的关系主要是,有源相控阵雷达接收系统的噪声系数和组件的噪声系数有关,有源相控阵雷达接收系统的噪声系数越大,则阵列合成噪声系数越大,两者成为正比关系。有源相控阵接收系统噪声系数也和相控阵接收系统馈电网络合成损耗有关,损耗越大,噪声系数越大,两者成正比关系。有源相控阵雷达接收系统噪声系数和组件的增益也有一定关系,有源相控阵雷达接收系统噪声系数越大,则阵列合成噪声系数越小,两者之间成反比关系。

4噪声的滤波处理技术

在上文中提到了噪声经过滤波器之后就变成了一个随机的变量,其振幅、频率等都是均匀分布的,而信号会有一定的规律,或者振幅较大,或者频率较高等。因此现实中就会采用不同种类的滤波器去除噪声,虽然噪声的频率是随机的, 滤波器不能完全根据噪声的频率去除,但是可以有效的降低信噪比,理论上也可以大大的提升雷达的接收信号质量。

滤波器的功能是对信号在特定频率或频段内的频率分量做加重或衰减处理(保持有用频带、抑制无用频带)。滤波的要求是不改变(或同等改变)有用频带的幅度特性和相位特性。

通常把能够通过的信号频率范围定义为通带,而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带,通带和阻带的界限频率称为截止频率。通常滤波器分为:低通滤波器电路(LPF),高通滤波器电路(HPF),带通滤波器电路(BPF),带阻滤波器电路(BEF),全通滤波器电路(APF)5种,处于通带中的信号会被无条件放行,也不会改变信号的特性,而处于阻带内的信号将被过滤掉。

这也就是说,如果选择高通滤波器电路(HPF),那么低频的噪声信号就会被滤波器自动衰减掉。我们对高通滤波器电路进行设定,设定让高频有用信号通过的最低频率,那么比这个频率高的信号就会顺利通过,比这低的信号就会衰减掉,那么通过滤波器的信号都是雷达接收器需要的高通滤波。 不过由于噪声信号的频率也会存在高频情况,因此通过高通滤波器电路(HPF)并不能完全的过滤掉高频噪声。

5总结

通过上文的分析,可以看到通过对雷达接收系统噪声进行分析,就可以充分的了解噪声的相关参数情况,然后根据噪声的特点选择特定的滤波器对噪声进行处理,这样就可以有效的减少噪声的干扰,降低信噪比,增加相控阵雷达接收系统的性能。

摘要：相控阵雷达接收系统在接收信息时会存在一些噪声,这些噪声会影响雷达接收系统的性能、降低其信息处理的准确度,而雷达接收系统需要清楚地知道这些噪声参数和系数,然后根据噪声的特点选择特定的滤波器对噪声进行处理,这样就可以有效地减少噪声的干扰,降低信噪比,增加相控阵雷达接收系统的性能。因此,如何对噪声的系数进行计算和参数评估就显得非常重要。

系统噪声分析 第8篇

现代阵列系统中波束合成一般都会用到多端口网络, 而对其噪声系数的测试就成为系统设计必须要考虑的一个关键问题。文献[1,2]给出了几种基于Y因子法的多端口网络的测试方法, 但是其推导过程复杂, 工程实现困难。因此简单准确的对阵列系统中多端口网络的噪声系数进行测试有着重要的工程意义。

1等效模型

阵列系统的波束合成一般都会用多端口的合路器来实现。同时为了对天线接收的信号进行滤波放大, 在合路器的各输入端口前会接一有源的滤波放大双端口网络, 整个网络如图1所示。

设合路器有n个输入端口和1个输出端口, 其损耗为L。第m个有源双端口网络等效噪声温度和增益为Tem、Gm, 系统的带宽为B。

为了正确分析此多端口网络的噪声特性, 将合路器等效成图2虚线框内的模型。每条支路由有耗和无耗2个二端口网络组成, 其损耗分别为L, 1/n。n条支路后接一理想加法器输出。阵列系统中的多端口网络模型如图2所示。

2噪声系数测试分析

对于多端口网络噪声系数测试, 基本思想是将多端口网络转化成双端口网络。

2.1n-1个输入端接负载且n个有源网络工作

对于图2所示的多端口网络, 将n-1个输入端口接匹配负载, 只留第m个输入端口作为输入, 此时多端口网络就变成双端口网络。令n个有源双端口网络全部工作。

设输入信号为Si, 则输出信号功率为So=SiGm/ (nL) 。计算噪声功率时设输入端口接一温度为T0的匹配噪声电阻, 即网络输入噪声功率为Ni=kT0B。第m条支路在加法器输入端的噪声功率由3部分构成:

① 输入端口的匹配负载产生并到达加法器输入端的噪声功率为:

${\rm N}{}_{\text{o}m1}=k{\rm T}{}_{0}B\frac{G{}_m}{nL}$; (1)

② 由有源双端口网络产生到达加法器的噪声功率为:

${\rm N}{}_{\text{o}m2}=k{\rm T}{}_{em}B\frac{G{}_m}{nL}$; (2)

③ 由合路器支路的有功损耗L产生的噪声功率为:

${\rm N}{}_{\text{o}m3}=k(L-1){\rm T}{}_{0}B\frac{1}{nL}$。 (3)

则第m条支路在加法器输入端的噪声功率为Nom=Nom1+Nom2+Nom3。 由于各支路噪声是无关的, 加法器输出总噪声功率为各支路噪声功率的直接相加[3],

${\rm N}{}_{\text{o}}={\displaystyle \sum _{m=1}^n{\rm N}}{}_{\text{o}m}=\frac{{\displaystyle \sum _{m=1}^{n}k}({\rm T}{}_0+{\rm T}{}_{em})BG{}_m}{nL}+\frac{k(L-1){\rm T}{}_{0}B}{L}$。 (4)

噪声系数为:

$\begin{array}{l}{\rm N}F=(S{}_{\text{i}}/{\rm N}{}_{\text{i}})/(S{}_{\text{o}}/{\rm N}{}_{\text{o}})=\\ \frac{1}{G{}_m{\rm T}{}_0}{\displaystyle \sum _{m=1}^n}[({\rm T}{}_0+{\rm T}{}_{em})G{}_m+{\rm T}{}_0(L-1)]。(5)\end{array}$

若有源双端口网络增益和等效噪声温度均相等, 即Gm=G1, Tem=Te1, 式 (5) 可简化为:

${\rm N}F=n[1+\frac{{\rm T}{}_{e1}}{{\rm T}{}_0}+\frac{(L-1)}{G{}_1}]=n[{\rm N}F{}_1+\frac{(L-1)}{G{}_1}]$。 (6)

中括号中即为图2所示多端口网络的噪声系数[4], 其中NF1为有源双端口网络噪声系数。当G1>>L时, NF≈NF1, 即当有源双端口网络的增益远大于合路器损耗时, 待测多端口网络和有源双端口网络的噪声系数近似相等。

2.2n-1个输入端接负载且只有1个有源网络工作

同样是将n-1个输入端口接匹配负载, 只留第m个输入端口作为输入端, 不同的是只有第m个有源双端口网络工作, 其余均不工作。此时输入输出的信号功率不变, 但输出噪声功率中由n-1个有源双端口网络贡献的噪声功率应减去:

$\begin{array}{l}\text{Ν}{}_o=\frac{\text{k}\text{B}(\text{Τ}{}_0+\text{Τ}{}_{\text{e}\text{m}})\text{G}{}_{\text{m}}}{\text{n}\text{L}}+{\displaystyle \sum _{\begin{array}{l}\text{i}=1\\ \text{i}\ne \text{m}\end{array}}^{\text{n}}\frac{\text{k}\text{Τ}{}_0\text{B}}{\text{n}\text{L}}}+{\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{n}}\frac{\text{k}\text{Τ}{}_0(\text{L}-1)\text{B}}{\text{n}\text{L}}}=\\ \frac{\text{k}\text{B}(\text{Τ}{}_0+\text{Τ}{}_{\text{e}\text{m}})\text{G}{}_{\text{m}}}{\text{n}\text{L}}+\frac{\text{n}\text{k}\text{Τ}{}_0\text{B}\text{L}-\text{k}\text{Τ}{}_0\text{B}}{\text{n}\text{L}}。(7)\end{array}$

噪声系数为:

$\begin{array}{l}?\text{Ν}\text{F}=(\text{S}{}_i/\text{Ν}{}_i)/(\text{S}{}_o/\text{Ν}{}_o)=\\ \frac{1}{\text{G}{}_{\text{m}}\text{Τ}{}_0}[(\text{Τ}{}_0+\text{Τ}{}_{\text{e}\text{m}})\text{G}{}_{\text{m}}+\left(\text{n}\text{L}-1\right)\text{Τ}{}_0]。(8)\end{array}$

若有源双端口网络增益和等效噪声温度均相等, 即Gm=G1, Tem=Te1, 式 (8) 可简化为:

${\rm N}F={\rm N}F{}_1+\frac{(nL-1)}{G{}_1}$。 (9)

应当注意的是:当 G1>>nL时, 以上2种测试方法的测试结果基本相同, 都有NF≈NF1。当以上条件不成立时, 第2种方法的测试结果需要通过换算才能得到真实的噪声系数。

2.3待测网络前接—n分路器的噪声测试

在待测多端口网络前接一n分路器, 设其损耗为L′, 测试框图如图3所示。

设输入信号为Si, 到达分路器第m个输出口的信号功率为Sim=Si/ (nL′) 。第m条支路到达加法器输入口的信号功率为:

$S{}_{\text{o}m}=\frac{S{}_{\text{i}m}G{}_m}{nL}=\frac{S{}_{\text{i}}G{}_m}{n{}^2{L}^{\prime }L}$。 (10)

对于确知信号, 加法器的输出为各支路信号功率转化成电压叠加后再计算总功率, 则加法器输出信号功率为:

$S{}_{\text{o}}=\left|{\displaystyle \sum _{m=1}^n\sqrt{\frac{S{}_{\text{i}}G{}_m}{n{}^2{L}^{\prime }L}}}\right|{}^2=\frac{S{}_{\text{i}}}{n{}^2{L}^{\prime }L}\left|{\displaystyle \sum _{m=1}^n\sqrt{G{}_m}}\right|{}^2$。 (11)

设分路器输入口接一温度为T0的匹配噪声电阻, 则网络输入噪声功率为Ni=kT0B。计算总输出噪声功率时, 可将噪声分成2个部分计算:第1部分为相关噪声, 即由匹配噪声电阻产生的噪声功率, 它通过整个网络的效果与信号相同。由它在合路器输出端产生的噪声功率为:

${\rm N}{}_{\text{o}1}=\frac{k{\rm T}{}_{0}B}{n{}^2{L}^{\prime }L}\left|{\displaystyle \sum _{m=1}^n\sqrt{G{}_m}}\right|{}^2$; (12)

另一部分为无关噪声, 其主要有3个来源:第1个来源为分路器各支路有功损耗L′产生的噪声,

NL′i=kT0 (L′-1) B; (13)

第2个来源为有源双端口网络在其输入端等效的噪声功率,

NFm=kTemB; (14)

第3个来源为合路器各支路有功损耗L产生的噪声,

NLi=kT0 (L-1) B。 (15)

加法器第m个输入端的无关噪声功率为:

$\text{Ν}{}_{o\text{m}}=\frac{\text{Ν}{}_{{\text{L}}^{\prime }i}\text{G}{}_{\text{m}}}{{\text{L}}^{\prime }\text{n}\text{L}}+\frac{\text{Ν}{}_{\text{F}\text{m}}\text{G}{}_{\text{m}}}{\text{n}\text{L}}+\frac{\text{Ν}{}_{\text{L}i}}{\text{n}\text{L}}$。

对于各支路无关的噪声功率, 加法器的输出为各支路噪声功率直接相加, 即$\text{Ν}{}_{o2}={\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{n}}\text{Ν}}{}_{o\text{m}}$。

网络的总输出噪声功率为:

$\begin{array}{l}\text{Ν}{}_o=\text{Ν}{}_{o1}+\text{Ν}{}_{o2}=\frac{\text{k}\text{Τ}{}_0\text{B}}{\text{n}{}^2{\text{L}}^{\prime }\text{L}}\left|{\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{n}}\sqrt{\text{G}{}_{\text{m}}}}\right|{}^2+\\ \frac{\text{k}\text{Τ}{}_0({\text{L}}^{\prime }-1)\text{B}}{{\text{L}}^{\prime }\text{n}\text{L}}{\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{n}}\text{G}}{}_{\text{m}}+\frac{\text{k}\text{B}}{\text{n}\text{L}}{\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{n}}\text{Τ}}{}_{\text{e}\text{m}}\text{G}{}_{\text{m}}+\\ \frac{\text{k}(\text{L}-1)\text{Τ}{}_0\text{B}}{\text{L}}。(16)\end{array}$

噪声系数为:

$\begin{array}{l}\text{Ν}\text{F}=(\text{S}{}_i/\text{Ν}{}_i)/(\text{S}{}_o/\text{Ν}{}_o)=1+\frac{\text{n}({\text{L}}^{\prime }-1){\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{n}}\text{G}}{}_{\text{m}}}{\left|{\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{n}}\sqrt{\text{G}{}_{\text{m}}}}\right|{}^2}+\\ \frac{\text{n}{\text{L}}^{\prime }{\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{n}}\text{Τ}}{}_{\text{e}\text{m}}\text{G}{}_{\text{m}}}{\left|{\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{n}}\sqrt{\text{G}{}_{\text{m}}}}\right|{}^2\text{Τ}{}_0}+\frac{\text{n}{}^2{\text{L}}^{\prime }(\text{L}-1)}{\left|{\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{n}}\sqrt{\text{G}{}_{\text{m}}}}\right|{}^2}。(17)\end{array}$

若有源双端口网络增益和等效噪声温度均相等, 即Gm=G1, Tem=Te1, 则式 (17) 可简化为:

${\rm N}F=L^{\prime }[{\rm N}F{}_1+\frac{(L-1)}{G{}_1}]$。 (18)

用这种方法测试出噪声系数后, 只要减去分路器的损耗即是待测多端口网络噪声系数。

3噪声系数测试结果及分析

3.1噪声系数测试结果

为了验证上述测试方法的正确性, 利用方法1和方法3分别对某20通道阵列接收网络的噪声系数进行了测试, 各支路的增益和损耗近似相等。有源双端口网络的增益约为35 dB, 合路器的有功损耗为2.6 dB。测试结果如表1所示。

3.2测试结果分析

从测试数据可以看出, 2种方法的测试效果基本相同, 其细微差别应该来自各支路增益和损耗的不完全一致性。同时也对接收网络中的有源双端口网络进行了测试。测试结果如表1所示。由上节可知, 当有源双端口网络的增益远远大于合路器损耗时, 多端口网络的噪声系数近似等于有源双端口网络的噪声系数, 这一点也可在测试结果中得到并进一步验证了以上测试方法的正确性。

4结束语

针对阵列系统中多端口网络噪声系数的测试问题, 研究了3种噪声系数测试方法。基本思想是将多端口网络转化成双端口网络, 通过对信号功率、噪声功率细致的推导和计算, 得到多端口网络噪声系数的测试公式。最后通过试验测试和测试结果比较分析, 验证了测试方法的的正确性。

参考文献

[1]黄川东.相控阵雷达接收系统有效噪声温度的测试[C].全国微波测量会议, 2000:55-59.

[2]顾墨琳, 林守远.有源相控阵接收系统的噪声测试[J].现代雷达, 2004, 26 (3) :54-57.

[3]罗鹏飞, 张文明.随机信号分析与处理[M].北京:清华大学出版社, 2006.

[4]於洪标.相控阵雷达中多端口网络的噪声特性分析[J].微波学报, 2009, 25 (2) :58-61.

进气系统噪声改进 第9篇

现在NVH(噪声、振动与舒适性)性能已经成为评价汽车品质的一个重要指标。进气噪声作为一个重要的噪声源得到足够重视。本文针对某皮卡车型加速噪声问题进行分析研究,已使其噪声水平降低,最终改善NVH性能。

1、问题描述

1.1整车噪声测试

对整车进行噪声测试,发现加速工况下噪声水平高于目标值,主要表现在1000-2500rpm、3300rpm噪声峰值较高。

测试结果如下:

2、原因分析

2.1进气系统分析

在空滤器进气管端接消声器,排除空滤器辐射噪声和进气管口噪声的影响,屏蔽进气后如图3发现1000-2500rpm、3300rpm噪声峰值消失。

2.2空滤器辐射噪声

在进气空滤器上安装振动传感器,如图4发现1000-2500rpm、3300rpm无对应振动峰值,排除空滤器壳体辐射噪声的影响。

通过对上述噪声水平测试结果进行分析,可以看出,1000-2500rpm、3300rpm噪声峰值由进气系统管口噪声引起。

3、方案实施

进气系统对整车噪声的影响主要由进气系统管口噪声引起。

3.1空滤器的传递损失

带滤芯的空滤器在声学方面分析较为复杂,为了便于问题的分析,在不考虑滤芯的情况下,把空滤器看成为单节扩张式消声器。扩张式消声器是抗性消声器最常用的结构形式,也称膨胀式消声器。它是依据管道中声波在截面突变(扩大或缩小)处发生反射而衰减噪声的原理设计的。扩张式消声器是由一个主要的腔室和两边与之相连接的管道组成的,其最基本的形式如图所示:

进气管道截面积S1和出气管道的截面积S3比扩张腔的截面积S2要小些。由于截面积变化,声阻抗也随之变化,当入射波到达扩张腔后,一部分声能量被反射会进气管,从而消耗声能达到消声效果。传递损失TL也称为传透损失或透射损失,根据消声器传递损失的定义,单节扩张式消声器的传递损失为:

式中:m=S2/S1称为扩张比。对于圆柱形管道来说,m=D2/d2,D和d分别是扩张腔的直径和管道的直径。

当k L=(2n+1)p/2时(n=0,1,2……),sin k L=1,TL达到最大值,此时上式可以简化为:

当k L=np时(n=0,1,2……),TL=0,即声波无衰减直接通过,传递损失降低为零,这是单节扩张式消声器的最大缺点。

在实际工程应用中,传递损失定义为消声器进口端的入射声功率W1和出口端的声功率W2的比值的常用对数乘以10,即为消声器进口端的声功率级和消声器出口端的声功率级之差值,其数学表达式为:

式中,W1、W2分别是消声器进口端、出口端的声功率(W);LW1、LW2分别是消声器进口端、出口端的声功率级(d B(A))。通常所称的消声量一般均指传递损失。在消声器进口端与出口端的通道截面相同时,声压沿截面近似均匀分布,这时传递损失等于消声器进口端的声压级与出口端的声压级之差。其关系式为:

式中,LP1、LP2分别是消声器进口端、出口端的声压级(d B(A))。

因此,选用合适的空滤器扩张腔和进出气管道直径,对于降低进气噪声有十分重要的意义。在设计阶段,用计算机软件对滤器的传递损失进行仿真计算,可以对空滤器整体结构进行优化设计。

3.2空滤器进气管改进

为使总体噪声在1000-2500rpm范围有一个宽频带的降噪效果,采用增加扩张比方法,将空滤器进气管管径由Φ85mm改为Φ55mm。但由于空滤器进气管管径缩小后将增加进气阻力,故需验证空滤器进气管管径缩小后进气阻力是否满足整车进气阻力≤5kP a要求,进气阻力试验结果如表1。

由上述试验结果可以看出,空滤器进气管管径改为Φ55mm后满足要求。

3.3赫姆霍兹谐振消音器原理

赫尔姆兹消音器是旁支消音器的一种,如图6所示。赫尔姆兹消音器是一种历史悠久的消音器,它由一个消音容器和一根短管组成,短管与主管连接。

入射波在主管运动,当到达消音容器时,一部分被反射回来,另一部份分成两个分路。一路进入在容器里或者是推动容器内的空气运动,另一路继续在主管中传播,形成透射波。由于管道交界处声阻抗的变化,从而达到消音目的。

赫姆霍兹谐振消音器共振频率:

式中:c为音速,S为入口管横截面积,l为入口管长度,V为赫姆霍兹谐振消音器容积。

赫姆霍兹谐振消声器达到共振时,其声抗最小,振动速度达到最大,对声的吸收也达到最大。

4、赫姆霍兹谐振消音器

为降低3300rpm时噪声,从图2噪声频谱图分析3300rpm时噪声对应225Hz,故选择225Hz作为赫姆霍兹谐振消音器设计频率,根据公式(5)设计一225Hz赫姆霍兹谐振消音器用于消除此噪声。

4.1方案验证制作样件进行验证,降噪效果如图7所示:

(1)空滤器进气管管径由Φ85mm改为Φ55mm,1000~2500rpm加速噪声降低1~4 d B(A);

(2)加装225Hz谐振腔,3300rpm加速噪声降低2~3 d B(A);

(3)空滤器进气管管径由Φ85mm改为Φ55mm与加装225Hz赫姆霍兹谐振消音器后,整车加速噪声降低3~4d B(A)。

5、结论

通过将空滤器进气管管径由Φ85mm改为Φ55mm及加装225Hz谐振腔后整车加速噪声降低3~4d B(A)。选用合适的空滤器扩张腔和进出气管道直径及合适的扩张比,对于降低进气噪声有十分重要的意义。对于特定低频率进气噪声,采用赫姆霍兹谐振消音器来解决其噪声问题。

参考文献

[1]陈家瑞.汽车构造(第4版).北京:人民交通出版社,2002.

[2]杨文亮.某车型进气系统降噪改进.公路与汽车,2012(1):6~8.

[3]赵要珍.进气噪声源提取和空滤器声学性能优化.上海交通大学学报,2013(6)1003~1008.

系统噪声分析 第10篇

关键词：机场,噪声,航空噪声监控系统

0 引言

随着社会的不断发展, 人们对飞机这种远距离快速交通工具的需求越来越高。在我国, 一个城市是否有机场已成为衡量这个城市发展水平的标志之一。由于机场是一个大的交通集散中心, 运营过程中会不断产生大量的废气、废水、垃圾和噪声等污染源, 因此机场在新建选址时, 会尽量考虑减少对周边环境的影响, 选在居住人口稀少的地区。但由于城市化的不断发展, 加上机场作为城市的交通枢纽, 对当地的经济和交通会产生很大的聚集效应。因此, 往往机场在运行一段时间后, 周边会聚集相当一部分居民。所以, 机场对周边居民的环境影响是一个在全世界范围内广泛存在且难以根治的问题。

以华东某机场为例, 该机场设计旅客吞吐量4 000万人次, 70 d B噪声影响线可达机场跑道两侧各1.5 km, 两端各10 km的范围[1], 85 d B影响线也达到跑道两端近1 km范围。该噪声指标为年昼夜等效平均噪声值, 是一年365 d, 每天24 h的等效平均值, 不是某一时刻的最大值。考虑到机场一般夜间停航, 以及由于风向原因会分两个方向起降等因素, 各个点位的实际最大噪声值会更高, 瞬时最大噪声值甚至会超过90, 给居民的生活带来很大不便。

1 机场噪声监控系统简介

通常机场对周边航空噪声的影响都是通过环评部门预测分析得出, 是基于一定的技术参数, 如航空交通量、航线、机型等, 而机场在实际运行过程中, 这些运行参数往往会有变动。随着居民环保意识的增强, 以及社会的不断发展, 准确了解机场周边航空噪声数据越来越有必要。因此, 噪声监控系统就应运而生了。

噪声监控系统是通过在各个噪声敏感区域建设噪声监测点, 再把各个点的数据传输到中央服务器, 通过空港雷达数据引入航班航线参数、气象参数、地埋信息参数等, 通过系统分析模拟, 可以实时得出机场周边航空噪声数据。

从系统构架上来看, 通常机场噪声监控系统可以分为五大部分, 见图1。

1) 现场监测站。

在机场周边噪声敏感区域建设若干个固定噪声监测站和气象监测站, 用于实时收集航空噪声数据和外部气象参数。监测站的数量和分布根据实际情况, 包括噪声分布特征、噪声敏感对象位置等。通常噪声监测站数量为15个~25个, 气象监测站为2个~4个。噪声监测站有三个安装方式, 分别为地面、挂壁和屋顶。噪声监测设备安装方式见图2。

2) 传输网络。

传输网络是连接系统各个部分的工具。通常现场监测站到中央服务器是通过无线传输, 既节省成本、减小工程量, 还可提高完全性和可维护性。外接数据到中央服务器及中央服务器到终端, 通常是通过光缆传输。

3) 中央控制室。

中央控制室是整个系统的中枢, 通过接入所有需要数据, 分析得到航空噪声数据。中央控制室的选址, 一般根据各个机场的实际情况, 选在传输接入和输出最便利的位置。

4) 相关参数接入。

系统除了采集现场噪声数据和气象参数外, 还需要接入很多外部参数, 用于后期数据分析和评估。主要包括空管雷达数据、离港信息数据、GPS时钟数据和地理信息数据等。

5) 系统终端。

系统分析得到的航空噪声数据, 可以通过大型显示屏等多媒体方式全面直观的反映, 各机场可根据实际情况选择终端位置。可以根据需要设多个终端, 分别供内部工作和对外展示使用。

通过建设机场噪声监控系统, 可以起到以下三点作用:

a.及时掌握机场对周边区域噪声影响程度;

b.为政府制定降噪措施方案提供技术依据;

c.有助于政府对机场周边土地规划的控制。

目前发达国家和地区较大型机场已普遍建设了机场的噪声监控系统, 有的城市有多个机场的, 通过一套噪声监控系统对所有机场进行综合监控和调节。我国目前只有首都机场已建设了噪声监控系统, 上海机场和广州机场也正在建设过程当中。

2 机场噪声监控系统对降噪的功能

1) 了解并规范飞机飞行轨迹。

飞机在空中的飞行轮迹是有严格限制的, 需要在一定宽度和高度上飞行。可以理解为飞机在一条通道里飞行。但空中不像道路上有标志标线, 飞机在实际飞行过程当中与规定的飞行轨迹并不一定完成契合。以中国台湾某机场为例, 跑道1个月起飞飞机共计1 117架。通过软件统计, 只有409架次是符合要求飞行轨迹的, 符合率只有37%。

飞机不按规定线路飞行的原因有很多, 但飞行员在驾驶过程中的随意性是导致这一现象最主要的原因, 通常有提前转弯、高度拉升不足等情况。

在制定飞机飞行线路时, 会综合考虑多方因素。比如飞机的性能、地面建筑物、地面噪声敏感物分布等。飞机不按规定线路飞行, 就会使原本不应该受飞机噪声的区域增加了噪声影响。通过噪声监控系统, 可以实时掌握空中飞机的飞行轨迹, 并做好记录和统计。对不按规定路线飞行的航空公司, 处以警告、罚金等处罚措施, 从而规范飞机飞行轨迹, 有效避免对噪声敏感区的影响。

2) 应对居民对噪声的投诉。

居民噪声投诉是机场面临的一个重要民生问题, 由于现在居民法律意识和维权意识增强, 居民通过上访和投诉来反映民生问题越来越普遍。机场和上级管理机构每天都会接到大量居民关于航空噪声投诉问题。以往管理机构只是接到投诉后做好安抚工作, 无法做出实质性的处理措施。而噪声监控系统可以在这方面发挥积极作用。

噪声监控系统可以根据居民房子所在地理位置和噪声产生时间点, 通过系统调出当时离房子最近经过的飞机的行驶轨迹, 可以查出飞机机型、所属航空公司、与居民房子的距离等, 以判断居民投诉的情况是否属实。如果是由于飞机行驶轨迹偏离规定的路线, 可对飞机所属航空公司作出相应惩罚。

3) 评估不同航空公司产生噪声的高低。

航空噪声是不可避免的, 但可通过一系列管理措施有效缓解噪声等级。航空噪声与飞机机型、飞行高度和路线、飞行员的驾驶习惯等有直接关系。简而言之, 可以通过对航空公司进行约束, 有效降低航空噪声等级。

通过噪声监控系统, 可以评估各大航空公司每1 000架为单位所产生的噪声等级。不足1 000架次、超过1 000架次的都可进行等效。以评估结果为依据, 可通过管理措施约束航空公司的噪声行为。比如对各家航空公司排名, 对排名靠后的处以一定的处罚, 或取一定的标准, 对低于这一标准的航空公司, 处以一定的处罚等。

图3为噪声监控系统通过评估得到的各大航空公司的噪声等级排名。分数越高代表噪声产生量越少, 越安静。

4) 飞机滞空率分析。

飞机在降落前, 因为多种原因, 会产生滞空徘徊转圈的现象。飞机滞空不仅会浪费资源, 还会大面积增加噪声。当然, 滞空是由很多不可控因素导致, 但通过噪声监控系统, 可以分析滞空的客观情况, 分析其规律和成因。通过采取一系列针对性措施, 可以适当降低滞空的发生率。对于人为因素导致的滞空现象, 应采取一定的管理和处置措施。

3 结语

通过上述分析可知, 机场航空噪声监控系统不仅仅是一个收集和整理航空噪声的系统, 还可以为处置航空噪声提供一些有效的手段。机场借助该系统, 通过一定的管理措施, 可以有针对性的约束航空公司的噪声行为, 缓解航空噪声对周边环境的影响。国外发达国家和地区机场都已普遍建设了航空噪声监控系统, 这也是未来机场处理航空噪声的一个有效手段和发展趋势。

参考文献

[1]上海市环境科学研究院.华东某机场航空器噪声监控系统项目工程可行性研究报告[R].2011.

[2]上海交通设计所有限公司.华东某机场航空噪声监控系统工程初步设计[Z].2011.

变压器噪声的分析研究 第11篇

关键词：变压器；噪声；降低措施；铁芯；冷却系统

中图分类号： TM419 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）35-181-2

1 概述

电力工业是国民经济的基础，是国家发展战略的重点和先导性产业。变压器在电力行业中作为一个非常重要的部分，在电力传输和分配，能量转换和电能消耗等各个环节起着至关重要的作用，是电力工业的重要组成部分，也是保证国民经济持续发展和国家安全获取清洁能源的重要手段，在国民经济中占有非常重要的地位。电力设备制造业的发展和振兴，对提高人民的生活水平，改善人民生活环境，提高国家的整体实力，实现中华民族的振兴将产生深远的影响。

近年来，中国的电力需求迅速增长，电网的高速建设和投资拉动了输变电设备的市场需求。巨大的电力建设资金给变压器行业带来了机遇和挑战，促进变压器行业得到了快速发展。随着深入的电力工程的发展，电网升级速度的加快66kV和220kV输电线路被引入城市，大型高压变电站建在城市的郊区，或直接进入城市的住宅和商业区。然而，大型变压器引起的噪声对人们的工作和生活产生了严重的影响，这也不符合国家环境保护部门对城市环境的要求。因此，针对变压器产生噪声的原因及传播途径，采取科学、合理、有效的降噪措施，已成为变压器制造部门和使用部门急需解决的问题，降低变压器噪声意义重大。

2 变压器噪声分析

变压器的噪声分析主要考虑两个方面，一是变压器本体，二是变压器的冷却系统。

①变压器本体方面主要是铁心励磁时硅钢片磁滞伸缩引起的铁芯振动。所谓磁滞伸缩，是硅钢片在励磁时，沿磁力线方向硅钢片尺寸要增加，而垂直于磁力线方向的尺寸要缩小的变化。磁滞伸缩的大小与很多因素有关，主要有变压器的工作磁密和硅钢片的材质；而在相同磁密下，又与芯柱与铁轭的接缝型式、硅钢片存在内应力的大小、铁芯夹件的夹紧力、铁芯是否冲孔等因素有关。

②变压器冷却系统的噪声是由风扇和油泵的运行时产生的，风扇本身的运动以及其运动产生的气流都是产生噪声的原因，而且一般高于变压器本体噪声。

此外，绕组的电动力、油箱磁屏蔽的磁滞伸缩等也要产生一些噪声，与铁芯产生的噪声一起构成变压器本体噪声，由变压器油箱传递给外界，和冷却系统产生的噪声相叠加，构成变压器的总噪声。

3 降低变压器噪声的方法

3.1 在变压器设计阶段降低变压器噪声的方法

①在设计时，降低铁芯磁密，据试验统计每降低0.1T磁密，可降低变压器噪声1-3dB（A），但是降低磁密的同时，相应的变压器成本也会增加，所以磁密的选取要在一定的合理范围内。

②在设计时选用高导磁的铁芯材料，试验证明在相同磁密下，高导磁材料的硅钢片比普通硅钢片叠成的铁芯噪声要小3-10dB（A），所以在设计阶段选用冷轧高取向导磁硅钢片作为铁芯材料是减少磁滞伸缩最有效的方法。

③当铁芯的固有频率接近磁滞伸缩振动的频率时，铁芯的共振会导致变压器本体噪声的增加。因此，在设计时要计算变压器铁芯的固有频率，合理调整铁芯的窗口尺寸，使其避开铁芯的自振频带，即铁芯固有频率应该避开频带为75～120Hz、165～235Hz、275～325Hz、365～425Hz之间的范围。

④设计时合理调整高、低压绕组的安匝分布，使绕组的漏磁面积最小，减小绕组轴向力与辐向力对铁芯的冲击。

⑤由于油箱中磁屏蔽的磁滞伸缩也可以引起噪声，所以在设计时尽量避免采用此种结构。

⑥可在铁芯和油箱箱底之间用弹簧所产生的弹性连接来代替刚性连接，为了避免共振，要使弹簧的固有频率大大低于铁芯的磁滞伸缩振动的固有频率（100HZ）。

⑦在满足设计要求的前提下，尽量采用自冷式散热系统，而不是吹风冷或强迫油循环冷却系统，可以消除风机和油泵造成的噪音，大大降低变压器的整体噪声。

⑧如果必须使用风冷或强迫油循环冷却系统，尽可能使用低噪声风机和油泵，以尽量减少冷却系统产生的噪音。低噪声风机的设计，在保证风量和压力要求的情况下，可以通过叶片形态的改进，降低风扇的转速，在风扇进气和排气口安装消声装置等方法实现；低噪声油泵设计，在保证油流的前提下，从降低油泵转速，减少油泵机械摩擦，减少油阻力等方面考虑。

3.2 降低变压器噪声的工艺措施

①铁芯叠装时采用多级接缝，试验证明采用多级接缝比两级接缝的铁芯，噪声降低3-5 dB（A）。

②避免和减少铁芯材料在加工、运输、叠装过程中受到机械撞击，否则会增加铁芯材料的磁滞伸缩，增大铁芯的噪声。

③铁芯绑扎采用高强度网状无纬绑扎带进行捆扎、固化。铁芯夹紧时，上、下轭夹紧力要尽量均匀，铁芯夹紧采用板式夹件、拉板和横梁等构成框架结构，使铁芯成为一个牢固的整体，保证足够的机械强度，避免铁芯产生振动。

④铁芯叠装完后，在铁芯端面和接缝处涂聚酯胶和环氧胶。可以加大铁芯表面的张力，减小铁芯的磁滞伸缩，也会起到降低噪声的作用。

⑤在铁心垫脚与箱底、箱底与基础之间分别安装上减振胶垫，使噪声通过减振装置发生衰减，从传播路径上降低变压器的噪声，传播可以有效抑制噪声和振动，值得注意的是，减震橡胶板的选定要有摩擦力大，流动性小，变形小，耐油、耐水、耐高温、抗紫外线，耐老化等特性，适用于一般的软木橡胶板，铁芯垫脚与箱底之间也可以用耐油减振橡胶板，一般厚度在20mm之间为宜。

⑥在变压器加强筋内和两加强筋之间填充玻璃纤维、铁屑、细沙等吸声材料，构成半消声箱。一方面，这种方法可以使用吸声材料在噪声传播的过程中衰减；另一方面，如铁，沙子等材料比重大，增加变压器油箱的重量，降低振动幅度，从而削弱了变压器噪声的传播，起到了降低噪声的目的。

⑦在安装时变压器本体底座采用焊缝与基础固定，变压器内部采用6点刚性定位，箱体及附件均采用焊接和螺栓连接组成了一个刚度很好的结构，也可以避免变压器振动产生的噪声。

⑧采用隔声措施，在变压器安装现场安装隔声墙，来阻止声音的传播，从而降低变压器的噪声对居民环境的影响。

4 结语

总之，变压器产生噪声的原因是多方面的，其噪声的降低应该在铁芯、冷却装置及传播路径等方面综合研究分析，只有将上述各方面配合起来，那样才可以用最小的代价来最大限度的降低噪声。节能、环保是变压器研发的永恒课题。目前，我国的变压器技术水平与国家环保的要求还有一定的差距，我们要把变压器的噪声水平与它的电气性能、温度特性、机械特性一样，作为变压器的重要技术参数进行考核与研究，只有在噪声方面不断的深入研究，同时把环保的要求、计算机优化设计等新技术引入并进而发展，才会使未来的变压器日趋完美，达到节能环保的双重功效。

参 考 文 献

[1] 谢毓城.电力变压器手册[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2] 董志刚.变压器的噪声[J].变压器，1995（12）.

[3] 阮瑞琪.“阶梯叠”铁心变压器降低空载损耗和噪声的探讨[J].变压器，1998（2）.

液压转向助力系统噪声研究 第12篇

随着国内汽车工业的不断发展及人们生活水平的不断提高, 汽车的NVH性能已经成为人们重点关注的关键性能之一。一个良好的汽车品牌形象必须有良好的NVH性能作为支撑。经过技术人员的不断创新, 汽车主要噪声源 (如发动机、进气系统、排气系统等) 噪声性能已得到了极大改善, 这也使得原先不被人们所关注的一些噪声问题凸显出来。液压助力转向系统噪声就属于这一类问题, 该噪声使人感到烦躁不安, 降低了产品品质, 严重时会影响相关零部件的使用寿命。

本文对液压助力转向系统噪声的产生机理进行了综合分析, 指出对转向泵及油管噪声的分析方法。最后通过一款车型的案例, 进行液压转向助力系统噪声的问题确定、原因分析和优化方案, 最终解决该项问题。

1 液压助力转向系统噪声产生机理

液压助力转向系统噪声对整车NVH性能的影响主要表现在怠速工况下。液压助力转向系统噪声主要来源于转向泵噪声及油管振动引起的结构噪声。

1.1 转向泵噪声

当今国内外市场大多使用叶片泵作为汽车的助力转向泵。叶片泵的噪声可分为困油噪声、脉动噪声、气蚀噪声和碰撞噪声4大类。

1) 困油噪声。当叶片泵两叶片之间工作腔进入排油或吸油腔时, 将产生从排油腔到工作腔和工作腔到吸油腔的回冲和逆流。若排油压力过高, 叶片等部件就会受到较大冲击, 从而激发困油噪声。

2) 脉动噪声。叶片泵中液压油的流量及压力呈周期性变化, 这种变化会引起油液产生周期性的脉动, 继而产生在流体中传播的压力波, 压力波会引起系统中元件及管路受迫振动产生噪声。

3) 碰撞噪声。碰撞噪声由叶片与定子曲线摩擦、碰撞引起, 叶片与定子发生摩擦主要是由于叶片所受液压力不平衡, 底部受力过大。造成叶片顶部与定子表面接触比压过大, 从而产生噪声。

4) 气蚀噪声。油液被吸入时, 若油液中溶解或混入了一定的气体, 当局部区域油液压力下降至空气分离压时, 一部分气体就逐渐从液体中分离出来形成气泡。气泡破裂时产生气蚀噪声。

1.2 油管结构噪声

油管与转向泵直接相连, 当转向泵泵油时会产生一个激励。当该激励频率与油管固有频率一致或接近时, 会激发油管模态, 使油管产生共振, 从而产生结构噪声。转向泵泵油激励频率计算公式为:

泵油频率=泵转速×泵叶片数量/60。

如一款叶片式液压转向泵叶片数量为12, 泵皮带轮传动比为1.2, 该油泵所匹配的发动机怠速工况下转速为750 r/min。因此此系统在怠速工况下基频为750×1.2×12/60=180 Hz。

2 液压助力转向系统噪声分析理论及测试方法

液压泵按实车状态安装于试验台上, 距离被试泵150 mm, 在上下左右4个方向测量液压泵噪声级本底噪声, 取4个方向噪声最大值为液压泵噪声。当所测量的噪声与该点的本底噪声值之差在10 d B以上时, 该测量有效;当差值为3~10 d B时, 则按表1进行修正。

3 国内某款MPV液压转向助力系统噪声优化

3.1 问题描述

某款MPV车型在怠速工况时出现了令人烦躁的“嗡嗡”声。当转动方向盘时, “嗡嗡”声更加明显。因此初步判定此噪声是由液压转向助力系统产生。

3.2 原因查找

1) 噪声源识别。如图1、图2所示。分别在转系助力系统转向泵壳体、高压油管上端、高压油管下端、转向器长油管及转向器短油别布置振动传感器。

如图3, 由测试结果可以看出, 转向器长油管在怠速工况下的振动加速度较大。而对长油管刚度进行手工加强后主观感觉“嗡嗡”声明显减弱。因此可以判定此“嗡嗡”声是由转向器长油管振动加速度过大产生。

2) 模态分析。该款MPV发动机怠速转速为750 r/min, 液压转向泵叶片数量为10, 转向泵皮带轮传动系数为1.16, 根据转向泵泵油频率计算公式得出该转向泵泵油频率为134 Hz, 与转向器长油管模态固有频率耦合。为判断长油管振动加速度过大是否是因为共振引起的, 必须对长油管模态参数进行识别。因此对长油管模态进行了测试, 结果如图4所示。

通过噪声源识别和模态分析, 可以判定该款MPV怠速工况下“嗡嗡”声是由于转向泵泵油激励激发转向器长油管模态引起长油管共振而产生的。

3.3 优化方案

为使转向器长油管模态固有频率避开发动机常用转速下液压泵泵油频率, 需要降低转向器长油管模态固有频率。在满足布置要求的情况下, 将转向器长油管进行加长, 如图5、图6所示。

3.4 方案效果验证

将转向器长油管进行加长后, 测试得到其模态固有频率降低至116.88 Hz, 达到了避开了怠速工况下转向泵泵油频率 (124 Hz) 的目的。而优化后的转向器长油管在怠速工况下的振动加速度也由优化前的8g降低至0.12g。主观感受优化前转向助力系统“嗡嗡”声消失, 如图7、图8所示。

4 结语

本文对怠速工况下液压转向助力系统噪声的产生机理进行了详尽的分析, 噪声源主要来自油泵本体噪声及油管振动产生的噪声。控制油泵本体噪声, 合理设计油泵油管, 使得油管模态避开油泵泵油频率, 就可以有效控制液压助力转向系统噪声。

参考文献

[1]庞剑, 谌刚, 何华.汽车噪声与振动——理论与应用[M].1版.北京:北京理工大学出版社, 2006:236-262, 309-323.

[2]李惠彬, 上官云飞.如何将汽车制造成精品——汽车噪声与振动控制[M].北京:机械工业出版社, 2009:131-136.