【摘要】：聲功率測量必需的硬件如傳聲器和信號調(diào)理電路等產(chǎn)生的本底噪聲限制了聲功率測量的動態(tài)范圍,影響測量結(jié)果,而準(zhǔn)確地測量并分析噪聲才能為噪聲治理提供有效依據(jù)。當(dāng)被測聲源信號較微弱時,若本底噪聲未控制好,被測聲源信號將被本底噪聲破壞,聲功率測量系統(tǒng)無法進行準(zhǔn)確分析,嚴(yán)重時使聲功率測量系統(tǒng)無法正常工作。本文針對聲功率測量時,部分頻帶頻率計權(quán)衰減不足,衰減誤差超出GB3240-1982規(guī)定的1級允差范圍的問題,提出一種改進LMS自適應(yīng)濾波算法,對被測信號進行自適應(yīng)濾波,削弱本底噪聲對被測信號的影響,然后以此算法為基礎(chǔ)搭建基于改進L M S算法的聲功率測量系統(tǒng),提高聲功率測量系統(tǒng)工作性能。首先介紹自適應(yīng)濾波技術(shù)及其在聲學(xué)測量中的應(yīng)用,分析傳統(tǒng)LMS自適應(yīng)濾波算法在聲功率測量應(yīng)用中的不足,提出一種改進LMS算法。該改進LMS算法通過構(gòu)造兩個自適應(yīng)系數(shù)α(n)和β(n),建立一個新的步長和誤差的非線性函數(shù)模型,提高該算法收斂速度和精度,以滿足聲功率測量實時性和準(zhǔn)確性的要求。MATLAB仿真結(jié)果表明,改進LMS算法在不失精度的情況下具有較快的收斂速度,當(dāng)被測信號污染嚴(yán)重時,改進LMS算法能有效地降低噪聲;且在較寬的頻帶范圍內(nèi)也能有效地恢復(fù)出有用信號。然后在LabVIEW平臺上,以預(yù)極化電容式測量傳聲器、信號調(diào)理電路和中泰工控EM-9118B-18同步數(shù)據(jù)采集卡為硬件基礎(chǔ),結(jié)合改進LMS算法搭建聲功率測量系統(tǒng)。文中詳細(xì)闡述了聲壓法測定聲功率的原理,給出基于改進LMS算法的聲功率測量系統(tǒng)的構(gòu)成與工作流程,詳細(xì)介紹基于改進LMS算法的聲功率測量的實現(xiàn)原理,并給出關(guān)鍵部分對應(yīng)的LabVIEW實現(xiàn)程序。最后,以基于改進LMS算法的聲功測量系統(tǒng)為平臺,利用接近本底噪聲聲壓級的輸入信號測試本文提出的改進LMS算法在其中的應(yīng)用效果,測試結(jié)果表明,輸入信號接近30dB的情況下,經(jīng)過改進LMS算法自適應(yīng)濾波后,A/C頻率計權(quán)的衰減值誤差更小,符合GB3240-1982規(guī)定的1級允差范圍,特別是在頻率低于31.5Hz時,解決了 A頻率計權(quán)原本衰減不足的問題。
【圖文】：

失調(diào)越小，，說明ＬＭＳ算法精度越高。逡逑斂速度逡逑速度定義為自適應(yīng)濾波器的權(quán)向量從初始值向其最優(yōu)解收斂的速度，適應(yīng)濾波算法性能好壞的一個重要指標(biāo)［６５］。學(xué)習(xí)曲線定義為均方邋Ｓｑｕａｒｅ邋Ｅｒｒｏｒ，邋ＭＳＥ）隨迭代計算次數(shù)的變化關(guān)系［６６］，算法收斂時，化會達(dá)到最小，可通過學(xué)習(xí)曲線觀察算法的收斂速度，同時觀察算法。開始迭代后，曲線下降的越快，說明收斂速度越大；反之則越小。一定，均方誤差ＭＳ五將趨于一個穩(wěn)定值，此時學(xué)習(xí)曲線越接近橫坐標(biāo)的穩(wěn)態(tài)誤差越小。逡逑值為２且頻率為１ｋＨｚ的正弦信號中添加均值為０且方差為１的高其作為仿真輸入信號，設(shè)置數(shù)據(jù)長度為５００、自適應(yīng)濾波器的階數(shù)應(yīng)濾波器權(quán)向量和初始誤差均為０、步長ｙ分別為０．００１、０．０１和０．．１３）？（２．１５）為ＬＭＳ算法迭代公式，繪制三種步長情況下的學(xué)習(xí)曲圖２．２所示。逡逑１

步長情況下ＬＭＳ自適應(yīng)濾波效果進行了仿真實驗，十組仿真實驗的濾波結(jié)果數(shù)逡逑量多，但結(jié)果類似，此處用輸入信號ｗ３（？），即頻率為３１．５Ｈｚ時的濾波結(jié)果對基逡逑于ＬＭＳ自適應(yīng)濾波算法的聲功率測量性能作說明，其濾波結(jié)果如圖２．３所示，圖逡逑２．３邋ａ）？ｄ）每個分圖中包含上下兩部分，上半部分為輸入信號《的波形，下半部分逡逑為期望信號Ｖ與自適應(yīng)濾波器的輸出信號ｙ的波形。逡逑４０ｒ邐４０邋－逡逑Ｉ邋２：，產(chǎn)、一產(chǎn)＇逡逑ｉ．２Ｑ．邐＂邋ｉ．２0：邐＇一，邐ｌＫ＇逡逑－４０邐１邐１邐１邐！邐１邐－４０邐！邐！邐１邐１邐１逡逑５０邐１００邐１５０邐２００邐２５０邐５０邐１００邐１５０邐２００邐２５０逡逑ｎ邐ｎ逡逑４０邋ｒ邐邐邋邐邋４０邋－逡逑Ｓ－２０－邐？＿２0Ｌ邐、逡逑－４０邐１邐１邐１邐１邐１邐＿４0邐■邐？？邐＞邐１邐＞逡逑０邐５０邐ｌ00邐１５０邐２００邐２５０邐0邐５０邐１００邐１５０邐２００邐２５０逡逑ｎ邐ｎ逡逑ａ）步長為０．０１邐ｂ）步長為０．０５逡逑４0ｒ邐ｍ邋４０－逡逑Ｓ邋０ｌｆ邐１邋０邐文．Ｖ、彳，邐、ｒ逡逑Ｓ．，0．邐、ti魯邐．＇Ｖ，’逡逑－邐
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN713;TB524

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫洪鵬;;消聲室在聲學(xué)計量方面的應(yīng)用[J];計量與測試技術(shù);2015年08期

2 許德剛;;基于遺忘因子RLS算法的自適應(yīng)直達(dá)波對消技術(shù)[J];中國電子科學(xué)研究院學(xué)報;2014年06期

3 葛青;葛良全;吳建平;李曉麗;;基于采樣定理的核信號數(shù)字高斯濾波成形研究[J];核電子學(xué)與探測技術(shù);2014年10期

4 李麗;;自適應(yīng)語音消噪算法的研究與應(yīng)用[J];計算機工程與科學(xué);2014年09期

5 羅侃;王華;張敏;;抽頭動態(tài)更新頻域LMS算法研究[J];計算機應(yīng)用研究;2013年12期

6 蔡宇;洪纓;原建平;侯朝煥;郝程鵬;;語音系統(tǒng)中的子帶自適應(yīng)回聲消除技術(shù)[J];儀器儀表學(xué)報;2013年07期

7 李志遠(yuǎn);陳慧;陳品;陸益民;;大型設(shè)備的聲功率級聲強測試方法[J];振動.測試與診斷;2013年02期

8 徐峰;;聲級計校準(zhǔn)能力驗證與測量不確定度評定[J];計量與測試技術(shù);2011年10期

9 王旋;鄒澎;張延彬;牛慧;;去除電磁輻射測量信號中同頻背景噪聲的研究[J];電測與儀表;2011年03期

10 嚴(yán)恭敏;白亮;趙長山;秦永元;;一種改進RLS算法及其在SINS快速對準(zhǔn)中的應(yīng)用[J];宇航學(xué)報;2010年08期

相關(guān)會議論文 前1條

1 高鷹;謝勝利;;LMS牛頓自適應(yīng)濾波算法的一種修正形式[A];第二十二屆中國控制會議論文集（下）[C];2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李寧;LMS自適應(yīng)濾波算法的收斂性能研究與應(yīng)用[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

2 谷源濤;LMS算法收斂性能研究及應(yīng)用[D];清華大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 何卓斌;基于LabVIEW的聲級計校準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];華南理工大學(xué);2016年

2 薛仲瑞;基于LMS濾波器的傳感器信號處理系統(tǒng)[D];中國民航大學(xué);2014年

3 徐新龍;自適應(yīng)濾波算法及其應(yīng)用研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

4 王翠平;基于Split-Bregman方法的乘性噪聲去除研究[D];青島大學(xué);2011年

5 楊紅;自適應(yīng)濾波算法的改進及其在短波信號處理中的應(yīng)用[D];東華大學(xué);2011年

6 樊殊昱;LMS算法的改進研究及其在語音增強方面的應(yīng)用和性能評估[D];電子科技大學(xué);2007年

7 郭華;自適應(yīng)濾波算法及應(yīng)用研究[D];西北師范大學(xué);2007年

8 夏曉云;船舶機艙背景噪聲的自適應(yīng)消噪[D];上海海事大學(xué);2005年

9 張建;空調(diào)機噪聲源識別與氣流下聲功率測量[D];清華大學(xué);2005年

本文編號：2602682