[發明專利]面向復雜聲環境的變電站噪聲源分離方法

在審

• 申請號: 201811276142.5
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109444519A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 彭鵬;俞國勤;邵宇鷹;羅瀟;馬魯;陳婷;施維然;顧天
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司
• 主分類號: G01R19/165
• 分類號: G01R19/165
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之;周乃鑫

1.一種面向復雜聲環境的變電站噪聲源分離方法，其特征在于：

檢測變電站原始聲信號；

采用小波包分析算法對原始聲信號做頻段分解，從中濾除環境噪聲；

基于通帶梳狀濾波器對小波包分解后的噪聲信號低頻段進行處理，提取出本體噪聲信號；

通過阻帶梳狀濾波器對噪聲信號進行處理，獲得包含電暈噪聲在內的冷卻裝置噪聲；

基于譜減法語音增強技術，對電暈噪聲與冷卻裝置混合噪聲進行分離。

2.如權利要求1所述的變電站噪聲源分離方法，其特征在于，

利用傳聲器、數據采集卡以及計算機構成的噪聲數據采集系統，來檢測變電站原始聲信號。

3.如權利要求1所述的變電站噪聲源分離方法，其特征在于，

將本體噪聲特征頻率50Hz及其倍頻頻率作為通帶頻率及阻帶頻率，來設計通帶梳狀濾波器、阻帶梳狀濾波器。

4.如權利要求3所述的變電站噪聲源分離方法，其特征在于，

設濾波器輸入信號為x(m)，輸出信號為y(m)，濾波器函數為：

式中：m-1為濾波器階數；m_a為反饋濾波器階數；m_b為前饋濾波器階數；b_i為前饋濾波器系數，i＝0,1,…,m_b；a_i為反饋濾波器系數，i＝1,…,m_a；

對式(8)進行z變換，濾波器的傳遞函數為：

5.如權利要求4所述的變電站噪聲源分離方法，其特征在于，

通帶濾波器的-3dB通帶與阻帶帶寬均為10Hz，階數為6階。

6.如權利要求1所述的變電站噪聲源分離方法，其特征在于，

基于譜減法語音增強技術，將電暈與冷卻裝置的混合噪聲作為帶噪語音信號y(n)，將電暈噪聲作為純凈語音信號s(n)，將冷卻裝置噪聲作為加性噪聲r(n)，y(n)表示為式(1)：

y(n)＝s(n)+r(n) (1)

對帶噪語音信號進行分幀處理，第λ幀信號的加窗傅里葉變換為

式中Y(k,λ)為帶噪信號頻譜；k＝0,1,…,N-1為頻率點；R為幀移；N為幀長；h(μ)為窗函數；

對式(1)進行Fourier變換：

Y(k,λ)＝S(k,λ)+R(k,λ) (3)

式中S(k,λ)與R(k,λ)分別表示信號s(n)以及r(n)的Fourier變換；

由于信號s(n)與r(n)相互獨立，則信號功率譜滿足式(4)關系：

|Y(k,λ)|²＝|S(k,λ)|²+|R(k,λ)|² (4)

令P_y(k,λ)、P_s(k,λ)以及P_r(k,λ)分別表示信號y(n)、s(n)以及r(n)第λ幀的功率譜，則有

P_y(k,λ)＝P_s(k,λ)+P_r(k,λ) (5)

通過電暈噪聲未發生時的“寂靜段”來估計變壓器冷卻裝置的功率譜：

將式(6)算出的功率譜作為電暈噪聲功率譜，來恢復降噪后的時域信號。

7.如權利要求6所述的變電站噪聲源分離方法，其特征在于，

借助混合噪聲信號的相位信息恢復時域電暈噪聲信號，去窗后的第λ幀電暈噪聲信號為

式中j為虛部符號；IFFT表示Fourier反變換；

對信號s(n,λ)重疊相加，得出純凈的電暈聲信號s(n)。