【摘要】：聲功率測(cè)量必需的硬件如傳聲器和信號(hào)調(diào)理電路等產(chǎn)生的本底噪聲限制了聲功率測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍,影響測(cè)量結(jié)果,而準(zhǔn)確地測(cè)量并分析噪聲才能為噪聲治理提供有效依據(jù)。當(dāng)被測(cè)聲源信號(hào)較微弱時(shí),若本底噪聲未控制好,被測(cè)聲源信號(hào)將被本底噪聲破壞,聲功率測(cè)量系統(tǒng)無法進(jìn)行準(zhǔn)確分析,嚴(yán)重時(shí)使聲功率測(cè)量系統(tǒng)無法正常工作。本文針對(duì)聲功率測(cè)量時(shí),部分頻帶頻率計(jì)權(quán)衰減不足,衰減誤差超出GB3240-1982規(guī)定的1級(jí)允差范圍的問題,提出一種改進(jìn)LMS自適應(yīng)濾波算法,對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波,削弱本底噪聲對(duì)被測(cè)信號(hào)的影響,然后以此算法為基礎(chǔ)搭建基于改進(jìn)L M S算法的聲功率測(cè)量系統(tǒng),提高聲功率測(cè)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(cè)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(cè)量應(yīng)用中的不足,提出一種改進(jìn)LMS算法。該改進(jìn)LMS算法通過構(gòu)造兩個(gè)自適應(yīng)系數(shù)α(n)和β(n),建立一個(gè)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(cè)量實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的要求。MATLAB仿真結(jié)果表明,改進(jìn)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(cè)信號(hào)污染嚴(yán)重時(shí),改進(jìn)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(hào)。然后在LabVIEW平臺(tái)上,以預(yù)極化電容式測(cè)量傳聲器、信號(hào)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(jìn)LMS算法搭建聲功率測(cè)量系統(tǒng)。文中詳細(xì)闡述了聲壓法測(cè)定聲功率的原理,給出基于改進(jìn)LMS算法的聲功率測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成與工作流程,詳細(xì)介紹基于改進(jìn)LMS算法的聲功率測(cè)量的實(shí)現(xiàn)原理,并給出關(guān)鍵部分對(duì)應(yīng)的LabVIEW實(shí)現(xiàn)程序。最后,以基于改進(jìn)LMS算法的聲功測(cè)量系統(tǒng)為平臺(tái),利用接近本底噪聲聲壓級(jí)的輸入信號(hào)測(cè)試本文提出的改進(jìn)LMS算法在其中的應(yīng)用效果,測(cè)試結(jié)果表明,輸入信號(hào)接近30dB的情況下,經(jīng)過改進(jìn)LMS算法自適應(yīng)濾波后,A/C頻率計(jì)權(quán)的衰減值誤差更小,符合GB3240-1982規(guī)定的1級(jí)允差范圍,特別是在頻率低于31.5Hz時(shí),解決了 A頻率計(jì)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(gè)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(jì)算次數(shù)的變化關(guān)系［６６］，算法收斂時(shí)，化會(huì)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(shí)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(gè)穩(wěn)定值，此時(shí)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(hào)中添加均值為０且方差為１的高其作為仿真輸入信號(hào)，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(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，十組仿真實(shí)驗(yàn)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(hào)ｗ３（？），即頻率為３１．５Ｈｚ時(shí)的濾波結(jié)果對(duì)基逡逑于ＬＭＳ自適應(yīng)濾波算法的聲功率測(cè)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(gè)分圖中包含上下兩部分，上半部分為輸入信號(hào)《的波形，下半部分逡逑為期望信號(hào)Ｖ與自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN713;TB524

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2602682