噪声污染防治中低频噪声处理的技术突破与应用

噪声污染,特别是低频噪声对人群健康的破坏不容忽视。文章通过噪声防治的问题以及应对低频噪声的科技进步,先对低频噪声的来源、特质及其对生活环境和人体健康的破坏进行了深入钻研,然后叙述了现今国内外低频噪声防治的关键手段,如主动的噪声控制手段、各种消声器的设计技巧、封音材质的实用方法等,并将他们的优劣进行了实事求是的比较。结果 显示,主动噪声控制方法对应对低频噪声具有极大的可能性。最后,我们对低频噪声处理技术的未来趋势进行了展望,认为强化研发和推广应用新型高效低频噪声处理技术,提升低频噪声过滤及消除效果,将为噪声污染防治带来新的希望。本研究的结果可为噪声防治工作及相关技术研发提供重要参考。

密闭容器清吹过程流场及噪声特性数值模拟与优化研究

利用压缩气体驱离流体是密闭容器清理的一种重要方式,其工作过程中将形成复杂的气液两相流动现象并诱发剧烈噪声。为揭示密闭容器清吹过程中复杂流动发展演化规律及流噪声形成机理,优化密闭容器清吹参数从而控制清吹噪声,该研究基于流体体积表面跟踪法和Lighthill声类比原理,采用计算流体动力学-计算声学相结合的混合模拟方法对密闭容器清吹过程的流场和声场进行仿真分析和优化研究。研究结果表明,密闭容器清吹过程中,高速气体射流将对液面产生剧烈的冲击作用而形成漩涡、液体破碎和气泡弥散等流态,诱发复杂的不稳定气液两相流动,从而激发剧烈的噪声并影响清吹效率。进气压力将直接影响密闭容器内部流场特性,并进一步影响清吹效率和噪声特性,当进气压力高于1.0 MPa时,气体将沿罐壁进入排水管路形成不稳定的气液混合流动,导致有效排除流量和清吹效率降低。噪声随进出口压差升高而增加,进气压力1.0 MPa时总声压级比0.3 MPa时高10 dB,为兼顾清吹效率和噪声特性,采用0.5 MPa的气体压力具有较好综合性能。根据密闭容器内部流场特性对进气结构进行优化,采用倾斜进气和倾斜渐扩进气结构,清吹效率分别提高了15.0%和27.0%,总声压级降低了10 dB和7 dB。

Moho反射波噪声干涉方法及其在青藏高原东北缘地壳结构成像的应用初探

基于南北地震带北段布设的密集流动地震台阵的连续波形记录,采用台阵噪声干涉技术获得了青藏高原东北缘Moho面PmP反射波,利用已有的区域三维地壳速度模型,采用沉积层校正方法建立研究区域的三维地壳初始模型,进而对噪声互相关函数进行基准面校正,然后采用共中心点叠加方法获得了研究区的地壳厚度分布.结果显示,青藏高原东北缘及周边不同块体地壳厚度差异显著,沿青藏高原北东向的扩展方向,地壳厚度逐渐变薄.祁连造山带中、西段地壳厚度约55~65 km,西秦岭造山带地壳厚度从西至东从53 km左右减小至42 km上下,阿拉善块体地壳厚度约50 km,鄂尔多斯块体西缘地壳厚度约40~45 km.六盘山断裂、海原断裂与天景山断裂附近呈现局部的地壳增厚,并且出现脉冲状Moho面反射震相,表明断裂带附近可能存在速度跃变较大的Moho面结构.祁连山北缘断裂出现叠置的反射震相,推测下地壳的逆冲形成了此类Moho结构.

基于三分量宽频带台阵数据的福建地区地震背景噪声源分析

背景噪声成像已经在地震学研究中得到广泛应用,但其精度会受到噪声源分布的严重影响,亟待开展相关研究.本文选取2016年福建及其邻区的94个宽频带地震台的三分量连续记录,采用频率域偏振分析的方法分析了该地区0.085~0.2Hz和0.2~0.5Hz两个频段内噪声的主要来源方向,并对其季节变化进行分析,发现0.085~0.2Hz频段的噪声来源随季节变化较大,冬季噪声主要来源于阿拉斯加海域;夏秋两季噪声主要来源于印度洋南部以及南极洲附近的区域.0.2~0.5Hz频段噪声来源方向的季节变化较小,主要来自东南方向,表明其主要来源可能是我国东南沿海海域.部分台站方向估计存在较大偏差,分析表明是由偏振分析方法的180°模糊问题引起的.最后,本文结合噪声互相关函数的非对称性,以及莫兰蒂台风期间的台阵聚束分析结果,对偏振分析结果进行了验证.

基于SVMD-PSR-MNF的海洋MT数据噪声压制方法

海洋大地电磁法是一种天然源方法,其采集的大地电磁信号具有场强微弱、易受干扰等特点.在浅水环境下,海浪运动引起的复杂强烈的感应电磁场是大地电磁信号主要干扰源,极大降低了大地电磁数据的信噪比,致使视电阻率和相位畸变.针对这种复杂的强能量噪声,本文提出SVMD-PSR-MNF方法对其进行压制.通过连续变分模态分解(Successive Variational Mode Decomposition, SVMD)实现噪声预估计,然后利用相空间重构(Phase Space Reconstruction,PSR)将时间序列转化为矩阵,在此基础上,结合最小噪声分离(Minimum Noise Fraction,MNF)将含噪MT数据分解为一系列MNF成分,最后通过MNF成分的选取重构实现信噪分离.针对实测数据去噪效果评价难的问题,本文基于大地电磁信号的非平稳特性和海浪感应磁噪声的周期性,提出基于自相关函数(Autocorrelation Function,ACF)的去噪效果评价方法.为了验证提出方法的有效性,将其应用于合成数据和南黄海实测数据的处理中.本文基于一维各向异性模型模拟连续频谱的MT信号,并采用三维随机海浪感应磁场公式合成符合实际情况的含噪MT数据.合成数据和南黄海实测数据的处理结果表明,SVMD-PSR-MNF方法可在压制噪声的同时较好地恢复有效信号,校正噪声导致的视电阻率和相位的畸变,提高MT数据质量;ACF可评价海浪感应磁噪声的压制效果.

无轴泵喷推进器内流致噪声仿真计算

基于Lighthill声比拟理论,采用混合数值模拟方法分析了流量变化对无轴泵喷推进器内流致噪声的声压级频域特性和总声压级等的影响及其与内流场的关系.研究结果表明:声压级主频均为轴频,并可见2倍轴频的谐频.小流量和设计流量下,主频处声压级幅值沿流向先下降后上升再下降,沿径向先上升后下降,并存在叶频及其倍频的谐频;大流量下,其沿流向下降,沿径向先下降后上升,未见叶频或其倍频的谐频分布.出口段靠近叶轮区域的主频处声压级幅值随流量增加上升,而远离该区域则先上升后下降;轴线附近区域的噪声逐渐增强.总声压级随流量增加而上升;流向上,总声压级逐渐降低,且在大流量下噪声衰减速度更为缓慢;径向上,总声压级最高值随着径向区域所在的流向距离增加而逐渐靠近轴线.影响不同流量下无轴泵喷推进器噪声分布的主要因素是出口段靠近叶轮区域的速度梯度和2个旋涡的大小和位置.

轴向磁场永磁电机振动噪声优化研究

轴向磁场永磁电机(AFPMM)具有调速范围宽、控制灵活等特点,在电动工具和电动汽车领域具有良好的优势。为了实现该电机的低振动、低噪声、高性能的目标,分析了电机轴向电磁力来源和时空分布特征,确定了不同时间和空间阶次下的谐波幅值。再结合轴向电磁力在不同时间和空间阶次下的谐波幅值,分析了AFPMM负载时的振动加速度和噪声幅值变化。最后将轴向电磁力作为优化目标,利用遗传算法对电机参数进行分层优化,在有限元仿真的基础上,进行实验验证,通过对比分析优化前后振动加速度和噪声值大小,证明参数优化有效改善了AFPMM的电磁振动噪声。

黄石市地震台背景噪声特征分析

利用2018年1月—2020年3月湖北省黄石市三个地震台的垂直分量连续地震波形数据,计算新冠肺炎疫情前(2018年1月—2019年12月)和疫情防控期间(2020年1—3月)三个地震台的噪声加速度功率谱密度和概率密度函数,重点分析高频段(1~10 Hz)地震背景噪声的时空变化特征。研究结果显示:(1)疫情防控期间,高频噪声加速度功率谱密度整体明显下降,特别是在春节期间。2018年和2019年春节期间短周期(~1 s)噪声幅值下降明显,而在假期结束后迅速恢复;2020年春节正值新冠疫情防控期间,噪声幅值大幅下降,并且持续保持在较低水平。(2)日变化模式改变。疫情前,地震背景噪声在白天(6:00—20:00)的功率谱密度明显高于晚上(20:00—次日6:00),中午12:00左右功率谱密度出现短时下降,夜间2:00左右出现最低值,这种变化特征与人类的作息规律一致;而在新冠疫情防控期间,噪声幅值下降且日变化不明显,表明人类活动减弱,高频噪声幅值相应变化。(3)人口密度和经济发展水平影响噪声水平。人口密度和经济发展水平较高的地区噪声水平偏高,这表明城市的人类活动和经济状况与地震背景噪声存在关联。这些研究结果对城市规划、公共管理和环境保护具有重要的参考价值,可为城市人类活动监测和公共治理提供有用信息。

毫米波FBMC调制系统中基于盲扫估计的相位噪声估计研究

毫米波滤波器组多载波(FBMC)调制系统作为一种新型的调制技术,受到广泛关注的同时也面临着一些挑战。由于其发送端和接收端振荡器的非线性失真而产生的相位噪声,导致毫米波FBMC的符号恢复遭受相位噪声污染问题。目前,现有对频域类的相位噪声盲扫估计的方法表现效果欠佳。因此,提出一种频域类的基于盲扫的相位噪声估计方法。首先,针对条状图案散点处理范围处理不精确问题,利用靠近原点的条状图案及图案散点的实部连续性,采用分别向原点左右两个方向进行数据符号散点的筛选;针对符号间串扰和载波间串扰对斜率估计的影响,通过计算不同数据符号的斜率之间的二次差值去间接表示符号所收到的干扰,然后利用干扰权重去抑制受到严重干扰数据符号对斜率估计影响。仿真结果表明,相较于传统的频域类的相位噪声盲扫估计方法,提出新的方法在不同的子载波数,调制阶数,以及不同相位噪声变化场景下,误比特率等性能指标有显著提升。

天然气汇管噪声数值模拟及降噪分析

针对天然气汇管在高压气流作用下产生的气动噪声问题,采用计算流体动力学CFD软件与声学软件耦合的方法进行数值模拟,研究天然气汇管的噪声特性,并评估多孔材料包裹的降噪效果。通过对流场进行计算,导入流体数据作为激励在Virtual.Lab Acoustics中进行声场计算,模拟噪声场分布。引入多孔材料模型,通过改变流阻、厚度和密度等参数,分析了多孔材料对降噪性能的影响。结果表明,在200~2000 Hz的频率范围内,多孔材料包裹具有良好的降噪效果。通过对不同参数的分析比较,为实际工程中多孔材料的选择提供借鉴。

基于AI的噪声环境下远距离高清音频采集研究

为提升远距离采集音频信号的强度,深度滤除音频信号噪声以提取有用音频部分,提出一种基于AI的噪声环境下远距离高清音频采集方法。构建远距离高清音频采集结构,分别通过模拟增益和数字增益技术进行音频信号增益处理,以提升音频信号强度。依据短时傅里叶变换提取音频增益信号频域特征,输入到长短期记忆网络中,实现音频信号深度噪声去除,得到高清音频频域信息;再通过短时傅里叶逆变换处理该信号,实现音频信号重构,最终达到噪声环境下远距离高清音频采集的目的。实验验证结果表明:依据音频信号增益能够有效提升采集音频信号的强度,并避免信号受距离、噪声影响而逐渐衰减,继而有效滤除音频信号噪声数据,提取其中有用的音频信号,确保音频信号高清度;且最终采集音频信号信噪比均高于18 dB,可懂度均高于97%,有效验证了所提方法的有效性和准确性。

贝叶斯压缩感知识别管内风扇噪声单音声模态

风扇噪声是大涵道比发动机的重要噪声源,其可传播模态随频率增加而增多,难以通过足够的传声器进行测量,为此提出了一种用于风扇单音噪声模态识别的贝叶斯压缩感知方法来解决声模态识别中传声器数量不足的问题。管道内声场用概率模型描述,模态识别的压缩感知逆问题用贝叶斯框架表示。基于贝叶斯压缩感知的模态识别方法能稀疏恢复未知模态系数解,实现参数自适应调优。数值模拟和实验测试验证了贝叶斯压缩感知方法在模态识别中的有效性。结果表明,贝叶斯压缩感知方法可以用比传统方法少56.3%的传声器准确识别目标模态。

航空发动机飞越噪声预测优化算法研究

发动机风扇和喷气噪声是飞机起飞过程中发动机最主要的两个部件噪声源,在飞机起飞过程中,可以用发动机风扇噪声和喷气噪声近似替代发动机整机噪声进行噪声预测,这对新型发动机的降噪设计和民用航空器的噪声适航性评估具有重要意义。本文提出一种新的航空发动机整机飞越噪声预测方法,该方法基于Heidmann风扇噪声模型和Stone喷流噪声模型获取地面风扇噪声与喷气噪声数据,考虑噪声传播过程中多普勒效应、几何发散衰减、大气声吸收衰减的影响,将风扇噪声和喷气噪声分别映射到飞机起飞航迹线上,在飞行状态合成得到起飞航迹线上航空器噪声适航审定程序所要求的发动机整机噪声,计算实际飞机起飞时噪声适航审定中所需测量的每隔0.5s动态声压级的预测值,并计算最终的有效感觉噪声级。以CFM56-7B发动机为算例,将模型计算得到的有效感觉噪声级与试验结果进行对比,验证了该方法的有效性和准确性。本文方法可用于航空器适航噪声预测,为我国自主实现航空器噪声适航审定提供技术支持。

一类带共同噪声和Lévy过程驱动的McKean-Vlasov随机微分方程的数值分析

研究了一类带共同噪声和Lévy过程驱动的McKean-Vlasov随机微分方程的数值方法,其中方程系数满足超线性增长条件.对相应的交互粒子系统构造了自适应Euler-Maruyama算法,并给出了该数值算法的收敛速率.

空调出风口结构设计对气流噪声的影响分析

空调出风口的结构设计对气流噪声有着重要影响。本文首先分析了直线型、百叶窗式和圆形出风口的结构特点及其对气流噪声的不同影响,接着探讨了气流噪声的产生机理,包括气流扰动、涡流及湍流等现象对噪声特性的影响。最后,本文提出通过优化出风口结构设计、优化叶片形状和角度,以及应用内壁消音材料和吸声结构等策略来降低噪声水平,旨在提高空调系统的使用舒适性,为用户提供更加安静和舒适的环境。

工业企业厂界中的环境噪声监测分析

随着中国对环境保护重视程度的提升,工业企业厂界环境噪声污染问题成为关注的焦点。本文以GB12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》为依据,结合监测实践,探讨了工业企业厂界环境噪声监测的关键要点及实际应用。通过对监测仪器准备、测量条件、测点位置选择、监测时间安排以及背景噪声测量等方面的详细阐述,强调了规范操作的重要性。并以某企业输煤皮带桥和运煤小火车的噪声监测为例,展示了监测方案制定、噪声测量干扰消除以及监测结果评价的全过程。结果 表明,该企业噪声源对周边居民生活环境产生了超标影响,指出了噪声污染治理的必要性。该成果对于提高工业企业厂界环境噪声监测工作的有效性和数据质量,具有重要的实践指导意义。

基于动态密封的高速行驶风噪声问题诊断

为分析某车型高速行驶工况下风噪声异常增大的原因,从动态密封的角度出发,采用密封条压力分布测试系统测试密封条动态压痕,检测动态密封泄漏情况,并分析动态密封对高速行驶工况下风噪声的影响,识别出车门密封失效产生的泄漏噪声是高速行驶风噪声异常增大的原因。通过研究动态密封的影响因素,发现车门与车身内间隙超差是该车型动态密封失效的主要原因,并总结提出高速行驶工况下风噪声异常的诊断方法。

燕山大学校园环境噪声实测及防治措施模拟研究

以燕山大学为例对其东校区进行网格化划分,监测噪声数据。同时,对校园内环境噪声通过软件CadnaA进行模拟,模拟设置声屏障效果,提出噪声污染防治措施。

沉底式矢量水听器阵辐射噪声测量系统

矢量水听器可以同步共点测量声场的声压和振速的各正交分量,具有与频率无关的偶极子指向性,有益于小尺度矢量水听器阵获取较高空间增益和测量目标低频段低辐射噪声。该文依据安静型水下航行器低频段辐射噪声测量的需求,进行了矢量阵测量增益的理论分析和仿真计算,并结合小尺寸水下目标低辐射噪声测量实际应用,设计了一种刚性沉底式矢量水听器阵低频辐射噪声测量系统。该系统实现了水下目标辐射噪声数据的同步采集、存储和实时传输。在千岛湖对测量系统进行了性能初步测试,结果表明,湖试环境中,相同孔径下,其指向性和近场聚焦性能优于声压阵,具有更好的空间增益,预计在水下目标低频段辐射噪声测量实际工程应用中有明显优势。

葡萄糖转运蛋白3在噪声诱导听觉损害中的作用研究

目的探索葡萄糖转运蛋白3(glucose transporter 3,Glut3)在噪声暴露后不同时间点表达量变化。方法选取C57BL/6J小鼠,随机分为对照组10只和噪声暴露(noise exposure,NE)组18只。对照组小鼠采用Western blot检测、耳蜗中轴冷冻切片、耳蜗基底膜铺片及免疫荧光染色来明确耳蜗中Glut3表达以及定位。噪声暴露组小鼠给予白噪声115 dB SPL暴露4 h,构建永久性阈值偏移模型(permanent threshold shift,PTS)小鼠。对该组其中12只小鼠进行噪声暴露后即刻、1 h和24 h取材,每组4只,进行耳蜗基底膜铺片及免疫荧光染色观察Glut3表达量是否发生变化。对该组其余6只小鼠在噪声暴露后第7、14、21和28 d进行听性脑干反应(auditory brainstem response,ABR)检测,来确保造模成功。结果Glut3在耳蜗组织中广泛表达。与对照组相比,噪声后即刻取材组Glut3表达量明显升高,具有统计学意义(P<0.05),而噪声后1 h组和24 h组Glut3荧光表达量无明显变化(P>0.05)。结论Glut3在噪声后即刻表达明显升高,对噪声发挥快速应答和能量补充作用。