[發明專利]一種適用于雙拾音器磨音信號的處理方法

有效

• 申請號: 201711322614.1
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108562355B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 代少升;杜江;張辛;舒倩;胡昂;譚偉;陳雅梅
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G01M99/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種適用于雙拾音器磨音信號的處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)、首先在磨機周圍設置主拾音器和副拾音器，利用主拾音器采集磨機研磨時的聲音信號和環境噪聲信號，利用副拾音器采集磨機周邊的背景噪聲；所述主拾音器和副拾音器均為無源拾音器，所述主拾音器Y_主(ω)是背景噪聲N(ω，k)與有用信號X(ω，k)的線性疊加，副拾音器背向磨機對磨音信號有掩蔽效果，可以近似認為其中是背景噪聲信號近似值，通過時間延遲估計，補償聲源到達每個無源拾音器的時間；

2)、然后利用廣義互相關時間延遲估計算法，對步驟1)中主拾音器采集的信號和副拾音器采集的信號進行信號同步處理；

3)、最后對步驟2)同步處理后的信號通過改進譜減法消除噪聲，并將磨音殘留噪聲信號利用最小值方法進行處理，改進譜減法的改進體現在：|X(ω，k)|²＝|Y_主(ω，k)|^α-β|N_副(ω，k)|^α，該公式是基于傳統譜減發的改進形式，調整α和β兩個參數對傳統譜減法產生的音樂噪聲進行抑制；

所述通過改進譜減法具體包括：|X(ω，k)|²＝|Y_主(ω，k)|^α-β|N_副(ω，k)|^α，該公式增加了α，β參數，主要分為三種情況①當α大于2，β小于1時，此時殘留噪聲較多，但音樂噪聲較小，②α＝2，β＝1此時轉變成傳統譜減法，③α大于2，β大于1，會出現信號過減，部分有用信號也被濾除，音樂噪聲較多；根據磨音信號實際分析過程中，當將參數β＝1，α＝2.2，此時磨機工作在空磨、正常、飽磨信號頻譜具有明顯的變化；

所述步驟3)將磨音殘留噪聲信號利用最小值方法進行處理具體包括步驟：設|W(ω)|是兩個拾音器信號經過譜減后的最大殘留噪聲頻譜，表示副拾音器采集的噪聲頻譜，當最大殘留噪聲|W(ω)|比噪聲大時，并且是不斷的變化，可以斷定該分幀是噪聲分量，采用最小值法用min{|X(ω)|}替換，如果最大殘留噪聲幅度小于噪聲頻譜，而且其大小值變化不大，該頻率點主要是目標音頻能量譜，此時保持信號頻譜值不變。

2.根據權利要求1所述的一種適用于雙拾音器磨音信號的處理方法，其特征在于，所述步驟1)的主拾音器音頻采集入口定向擺放在離磨機中間位置20cm左右處，因無源拾音器對2米以外音頻信號有掩蔽效果，其主要采集磨機研磨的聲音和環境噪聲；所述副拾音器的采集入口背向磨機，主要采集周邊背景噪聲。

3.根據權利要求2所述的一種適用于雙拾音器磨音信號的處理方法，其特征在于，所述主拾音器和副拾音器的背向距離設置為50cm左右。

4.根據權利要求1-3之一所述的適用于雙拾音器磨音信號的處理方法，其特征在于，所述步驟2)所述廣義互相關時間延遲估計算法：假設兩個拾音器接收的信號為y_i(n)和y_j(n)，利用兩個信號之間的相關性最大來獲得它們的延遲時間，互相關函數為R_ij＝E[y_i(n)y_j(n-τ)]＝E[α_iα_js(n-τ_i)s(n-τ_j-τ)]＝R_ss(τ-(τ_i-τ_j))，τ_ij＝τ_i-τ_j是兩個拾音器之間的延遲時間，當互相關值R_ij越大，其信號相關性越強，由互相關函數的性質得到τ＝τ_ij＝τ_i-τ_j，此時對應的τ就是兩個拾音器接收信號之間的延遲。