基于卷积神经网络的局部放电声音识别研究

针对变压器与中压开关柜传统绝缘状态检测方法依赖人工的问题,本文基于可听声声音识别方法,通过将电力设备放电故障声音与正常工况声音、环境噪声进行混叠制作样本集,以模拟真实电力设备运行环境;对故障声音进行预处理后,使用声谱图提取声音的短时频率、能量分布等特征,构建声谱图数据集,结合改进的卷积神经网络实现对放电故障的检测;通过加入注意力机制,调节指数衰减学习率、数据集样本数量、音频采样率等方式进一步提升网络的精度,最终设计的网络模型识别准确率最高可达99.2%,相比其他检测方法优势明显,可实现对放电故障的在线检测。

局部近场声全息的仿真与实验研究

声场的局部测量不能满足基于快速傅里叶变换近场声全息理论推导的前提条件,所以该方法无法实现局部声场的精确重建。统计最优近场声全息在空间域直接实现声场的重建,避免由于使用快速傅里叶变换而产生的各种误差。结合不同的正则化方法,研究了统计最优近场声全息对局部声场的重建效果,分析了重建面边缘区域以及中心区域误差对总误差的贡献。仿真与实验结果表明:统计最优近场声全息可以实现局部声场的精确重建,重建面边缘区域的误差大于中心区域的误差;正则化技术方面,基于Engl误差最小化原则的正则化参数选择法,使得Tikhonov正则化方法更为实用。

用于循环平稳信号分析的偏相干方法

在循环平稳过程理论的基础上,提出一种用于分析循环平稳声场的偏相干方法一循环偏相干方法。传统的偏相干方法以二阶统计量为基础,在用于分析循环平稳声场时,由于忽略了循环平稳声信号的特殊的非平稳特性,无法反映此类声场的某些特征。循环偏相干方法采用二阶循环统计量理论取代普通的二阶统计量,将之用于循环平稳声场的部分声场分离时可以得到部分声场的循环谱密度分布,可以在不同的循环频率上反映声场的不同特征,而这些特征在功率谱密度上则混在一起,无法清晰地反映出来。因此,与只能得到部分声场功率谱密度分布的传统偏相干方法相比,该方法可更清晰地了解循环平稳声场中各个声源的特性。数字仿真结果验证了该方法的有效性和可行性。

基于小波偏相干分析的车内噪声源识别

为了对复杂多相关声场下的汽车车内噪声源进行准确、快速地识别,提出了一种基于小波偏相干分析的噪声源识别方法。该方法通过连续复小波变换与时频偏相干分析获取声源测点与接收点噪声的时频偏相干函数与瞬时相位关系,并通过模拟信号加以说明;利用该方法对车内异常噪声进行声源识别,并基于分析结果改善车内噪声水平。结果表明:车内异常噪声源于发动机激励前副车架,从而导致副车架与车身连接点的结构振动噪声所致,进而对连接点橡胶衬套进行优化设计;改进后,通过道路试验主观评价并结合声品质分析得知车内噪声水平改善效果明显,进一步验证了所提出的噪声源识别方法的有效性。

直流激电测深二维反演的若干问题研究

目前,激电数据的二维反演主要针对高密度激电数据,而对于常规的激电测深则很少涉及。据此,针对常规激电测深二维反演所涉及到的一些技术难点进行探讨。在正演过程中,根据实测数据实现有限元网格自动剖分,并采用双网格系统,用相邻节点电导率双线性连续进行有限元模拟,并对模拟的误差进行校正。在反演过程中,利用互换原理和B royden的方法计算偏导数矩阵;采用与奇异值分解算法精度相当的共轭梯度算法求解偏导数矩阵方程。最后通过对模拟数据和实测数据进行反演试算,验证本计算方法是可行的。

近场声全息中的声场分解技术

为了系统地探讨偏相干分解和奇异值分解方法在工程上的适用范围,研究了参考传声器布置位置、各声源幅值水平差异和测量噪声等因素对这两种方法的影响。结果表明,在正确使用参考传声器信号排列顺序的前提下,偏相干分解方法的分解效果要优于奇异值分解方法,最后通过音箱试验证明了这个结论。

弹性球壳声衍射对矢量传感器测量影响

声矢量传感器由传统的无指向性声压传感器和偶极子指向性质点振速传感器组成,被应用于水声测量和探测领域,但作为水声测量设备它会受到安装载体衍射声场的影响,使其接收声场失真和指向性发生畸变.以实际应用需求为背景,从理论上分析了平面声波在弹性球壳上的衍射声压场和振速场;采用薄壁球壳机械阻抗近似公式,计算了球壳声衍射对矢量传感器声场测量和指向性的影响.根据共振散射理论,弹性球壳衍射声场的共振项与壳体的机械阻抗和辐射阻抗有关,而其背景项与刚性球和绝对软球的声衍射有关.计算和分析结果表明,在球壳散射声场的共振项频率处,矢量传感器的接收声场严重失真,且其指向性图变得复杂;另外,它们也与声波的入射方向和距离有关.这些结果为利用矢量传感器进行水声测量和探测提供基本的物理基础.

近场声全息技术的新进展

对近场声全息(NAH,near-field acoustic holography)技术的最新研究进展进行了综述。重点介绍了Patch技术、非稳态声场的重建、移动声源的分析和不相干声场分解等研究方向上取得的研究成果。对制约当前NAH技术发展的一些关键问题进行了分析,并对其发展前景提出了展望。

基于偏导数和统计学方法的电阻率测深二维反演

为了获得详细直观的视电阻率测深数据的反演结果,本文研究了利用视电阻率测深数据的偏导数变化和统计学参数,设计初始模型的反演方法。该方法先判断地层电性结构类型,再圈定目标体位置。利用包含地下地层参数的偏导数信息和一维反演结果的统计学特征,设计出有层参数和地层结构的初始模型。在此基础上使用遗传算法修改模型,配合二维有限元法正演达到拟合误差最小,从而完成电阻率测深数据的二维反演。此法的优点在于初始模型与真实的地层结构有很大的相似性;不需要解大型线性方程组,降低计算量;反演过程中独立计算总体拟合误差和异常体影响区域拟合误差,指导优先变异方向。反演后给出直观的解释结果。对理论模型及实测数据试算证明该方法可以获得较实用的反演效果。

基于物理模型的声音合成理论研究

基于物理模型的声音合成技术是一种可以精确描述物体发声的方法 ,其实质是以物体的振动PDE方程为基础来直接合成声音 ,该方法已逐步成为目前声音合成技术领域内的研究热点 .本文从理论上和试验上证明了一个被研究者广为引用的一维基础PDE方程存在的局限性 ,利用力学理论推导出了新的振动PDE方程 ,并从理论上和试验上证明了其正确性 ,从而提出了更具普遍意义的新一维声音合成基础方程 ,克服了传统方程的缺陷 .

基于近场声全息的空压机噪声源识别

近场声全息(NAH)是一种有效的噪声源分析工具,当噪声源声场由一些不相干或部分相干的声源叠加而成时,就必须利用声场分解技术将总的辐射声场分解成各个互不相干的子声场,然后再对每一个子声场进行NAH分析。利用NAH和基于偏相干的声场分解技术对CZ-20-C型空压机进行了噪声源识别定位和分解研究。试验结果表明:该方法可以较好地识别出空压机噪声源所在位置,并可计算出各个子声源在总声场中所占的贡献比大小,实现对主要噪声源的贡献定量化分析,为机械的减振降噪工作提供指导。

分布噪声源诊断的偏相干理论与方法

本文分析了相干分析方法在声源诊断中的弱点，提出了分布声源偏相于诊断的理论，并建立了与其相应的数学模型，还探讨了分布声源相干诊断中近场测点的布置方法，给出了应用实例。

驻波法测量声速实验中的非完全驻波

驻波法测量空气中的声速实验中 ,由于反射波的振幅小于正向波的振幅 ,合成后形成的是非完全驻波 ,实际上 ,这是一个驻波与行波的叠加。

钢琴声音频谱中的非谐和分音的分析

在理论分析的基础上阐明了钢琴声音频谱中的一些非谐和分音(“伪”分音)产生的原因,指出这些非谐和分音是由弦振动的固有谐音通过非线性叠加产生的。文中给出了实验数据,表明理论分析与实验相符合。

部分敷设阻尼层的有限长环肋圆柱壳声辐射计算方法研究

利用模态展开技术和Green函数法研究了部分敷设阻尼层的有限长环肋圆柱壳在流场中的声辐射特性。环肋圆柱壳两端简支,并连有无限长的刚性圆柱障板;阻尼层用无质量的粘弹性弹簧模拟。在环肋圆柱壳的模态运动方程中,外声场、阻尼覆盖层和环肋之间存在复杂的模态耦合效应。文中计算了有限长环肋圆柱壳在水下的辐射声功率和振动均方速度,分析了阻尼层覆盖面积、阻尼层刚度、环肋等对其水下声辐射的影响。

西藏高原中南部地壳与上地幔导电性结构

根据2001年国土资源部“十五”青藏专项研究计划项目“西藏高原南部岩石圈电性结构的大地电磁研究”所完成的吉隆一措勤剖面（800线）以及2004年教育部重大项目“藏南雅鲁藏布江缝合带地区地壳三维电性结构及其构造地质学与动力学意义的研究”所完成的定日-措迈剖面（900线）超宽频带大地电磁测深数据，研究西藏高原中南部地壳及上地幔电性结构特征及雅鲁藏布江缝合带导电性结构特征：800线和900线上地壳范围内主要为高阻区，电阻率在200～3000Ω·m之间，顶面大范围出露，底面一般在15～20km深度处，整体上，高阻区底面由南向北逐渐加深，再向北又逐渐变浅，900线高阻体底界深达30km，而800线高阻体底界更深达38km地下15～45km深度范围内存在一组电性梯度带，该电性梯度带之下存在一组硕大的高导层，其电阻率小于5Ω·m，高导层由规模不等且不连续的高导体构成．雅鲁藏布江以南的中地壳高导体，规模较小，厚度在10km左右，产状略向北倾；雅鲁藏布江以北的高导体，规模较大，厚度在30km左右，产状向北缓倾；相比之下，900线的高导体厚度较小，顶面深度较浅．通过对岩石电阻率影响因素的讨论，推测高导体的成因是部分熔融或含水流体，判断藏南巨厚的中、下地壳的物质状态是热的、软弱的、塑性的．

五声性变音的声名探讨

研究中国民族音乐,一定要涉及到五声正声与偏音,特别是三度间音之后出现的其他变音。一直以来,在中国的五声性调式旋律以及多声部的创作实践里,除了宫、商、角、徵、羽和四个偏音以外,随着创作的深入也会涉及各种其他的变化音。这既是创作技术手法多元化的表现,也顺应了社会音乐文化发展的需要和潮流,而涉及的首要问题就是各种偏音的声名规范化要求:首先,四个常用偏音以外的偏音如何命名,即五声以外的声名如何对应十二音命名;其次,常用的偏音“变”与“闰”是什么?如何对号入座。解决了这些基本问题也就澄清了理论上的一些疑点,纯正了中国音乐文化的理论,也为今后的音乐创作实践铺垫了基础,这也是本文研究的意义所在。

一种测量液体声速的兰姆波传感器

在分析现有液体声速测量方法的基础上,提出了一种新的兰姆波传感器.以部分波理论和表面有效介电常数方法为基础,建立了兰姆波传感器的数学模型.制作了采用铌酸锂为压电材料的延迟线型兰姆波传感器,并得到了在给定液体密度时传感器输出频率与液体声速的对应关系.以不同比例的水和酒精的混合溶液为研究对象,取得了良好的实验结果.与其他传感器相比,该传感器具有灵敏度高、结构尺寸小、所需液体量少等优点.

特高压GIS局部放电超声波传播特性仿真

超声波法是一种非破坏性的电力设备局部放电检测方法,运用数值计算方法可以有效地分析超声波的声场特性。为明确特高压GIS局部放电超声波信号的传播特性,采用有限元计算方法仿真研究了特高压GIS不同位置发生局部放电时超声波信号的传播特性。按照某1 100 k V特高压GIS实际尺寸,建立了特高压GIS三维仿真模型,设置单极子声源分别位于GIS中心导体和盆式绝缘子处,布置多个超声波传感器位于GIS外壳不同位置用于接收局部放电产生的超声波信号。仿真得到了GIS壁面上接收的来自不同位置单极子声源产生的超声波声压分布图,以及传感器上超声波信号的时频域特性。分析了超声波信号不同传播路径之间的博弈过程,通过对比不同传感器接收到的超声波信号的先后顺序确定了单极子声源在不同位置时超声波信号的传播路径。仿真结果表明,当单极子声源位于中心导体远离盆式绝缘子时,超声波率先到达距离单极子声源直线距离最近的GIS外壳,然后向两侧传播;当单极子声源位于中心导体靠近盆式绝缘子或者单极子声源位于盆式绝缘子时,超声波将沿着盆式绝缘子传播至GIS外壳,然后向两侧传播。传感器接收到的超声波频谱主要集中在30~40 k Hz,在更高的频率范围内(60~80 k Hz),超声波信号迅速衰减。随着传感器到局放源距离的增加,超声波信号近似以指数规律衰减,在经过盆式绝缘子时,衰减更为严重。

基于偏最小二乘回归的与头相关传递函数的个人化

该文提出了一种基于偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)的与头相关传递函数(Head Related Transfer Function,HRTF)的个人化方法。通过对HRTF进行预处理和主元分析,并对人体参数进行筛选,只要相对简单的人体参数测量,就可利用PLSR得到特定人的HRTF。客观误差分析和主观声音定位测试结果表明估计的HRTF与实际测量的HRTF之间不仅均方误差较小,而且感知区别不大;同时由PLSR估计的个人化HRTF在水平面上的主观测试定位准确率明显优于非个人化HRTF,也优于由最小二乘回归(Least Squares Regression,LSR)估计的个人化HRTF。