內(nèi)燃機(jī)車司機(jī)室內(nèi)噪聲信號盲源分離及特性分析

邴建京

永煤集團(tuán)鐵運處機(jī)務(wù)段

內(nèi)燃機(jī)車司機(jī)室內(nèi)噪聲信號盲源分離及特性分析

邴建京

永煤集團(tuán)鐵運處機(jī)務(wù)段

伴隨社會的快速發(fā)展，科技的進(jìn)步和環(huán)保意識的觀念逐步增強(qiáng)，現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)不斷進(jìn)步發(fā)展，目前，工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展已成為機(jī)械行業(yè)的第四大產(chǎn)業(yè)。因此，機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)的問題也越來越受到人們的關(guān)注。NVH（naise，vi-brationandharshness）的重要指標(biāo)之一就是內(nèi)燃機(jī)車司機(jī)室內(nèi)噪聲，工程機(jī)械噪聲的研究有利于增強(qiáng)我國機(jī)械產(chǎn)品在國際上的競爭力，有利于我國邁向機(jī)械制造強(qiáng)國，所以，室內(nèi)噪聲信號盲源的問題研究有著十分重要的意義。

內(nèi)燃機(jī)車；司機(jī)室；噪聲信號

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，對工程機(jī)械的整體要求也隨之提高了要求，對工程機(jī)械的舒適和噪聲控制也愈發(fā)的嚴(yán)格。為室內(nèi)噪聲的有效控制，需要多種分析方法的整合和來源的研究。傳統(tǒng)的獨立分量分析已經(jīng)不足以解決機(jī)械故障診斷中出現(xiàn)的相關(guān)源信號盲分離等問題了。而目前獨立分量分析（ICA）是較為新型的信號處理方法，也是目前噪聲源識別研究關(guān)注的熱點。該分量分析方法不僅在機(jī)械設(shè)備故障診斷檢測中取得了成功應(yīng)用，而且也已經(jīng)在生物學(xué)，醫(yī)學(xué)、語音分離、圖像處理等方面取得很好的應(yīng)用效果。

1　司機(jī)室內(nèi)噪聲形成的原理

1.1噪聲屬于向司機(jī)室內(nèi)傳入的空氣聲

向司機(jī)室內(nèi)傳遞噪聲的主要途徑就是通過聲波的透射及泄露的方式，直接影響司機(jī)室內(nèi)空氣聲傳入的重要因素是司機(jī)室的隔聲性能和相應(yīng)的密封程度，形成了司機(jī)室內(nèi)復(fù)雜的聲場環(huán)境的主要原因還是由于噪聲源通過不同的傳播方式和作用機(jī)理。

1.2司機(jī)室內(nèi)部振動噪聲及特性

噪聲：由于司機(jī)室內(nèi)部的組成零部件比較多，隨之產(chǎn)生的振動也就沿著相互接觸的零部件而向外傳遞，每個零部件振動傳遞的路徑不同，因此受到的振動激勵也都不一樣。導(dǎo)致司機(jī)室內(nèi)的振動噪聲變得復(fù)雜的主要原因就是因為不同頻率的振動信號通過接觸、傳遞，然后在相互疊加在一起而形成的。

特性：由于空氣、固體傳播噪聲能量的速度因結(jié)構(gòu)的不同和噪聲頻率的變化而變化。主要分為兩種噪聲，第一種是混響聲，混響聲指的是噪聲源發(fā)出的聲波經(jīng)過司機(jī)室內(nèi)壁板一次或多次反射而形成的。第二種就是司機(jī)室內(nèi)噪聲，司機(jī)室內(nèi)噪聲主要是由直達(dá)聲固體聲和空氣聲與室內(nèi)混響聲疊加的結(jié)果而形成的。

2　噪聲源成分分離

為有效控制工程機(jī)械駕駛室內(nèi)噪聲，利用集合經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EEMD）后的本征模函數(shù)作為穩(wěn)定獨立成分分析（ICA）算法中的多個虛擬通道，提出了基于EEMD和ICA相結(jié)合的駕駛室內(nèi)噪聲盲源分離方法。

在源信號和傳輸通道未知的情況下，獨立分量分析（ICA）為較新的信號處理方法，在機(jī)械設(shè)備故障診斷及狀態(tài)監(jiān)測中獨立分量分析的盲源分離（BSS）方法已獲得成功的應(yīng)用。利用源信號之間的統(tǒng)計獨立性的ICA算法應(yīng)用較為廣泛。

ICA算法是根據(jù)一定的優(yōu)化準(zhǔn)則，對觀測信號進(jìn)行變換，通過觀測信號所得到近似源信號，在分離過程中通過計算分離量的非高斯性的度量來判斷是否完成對各獨立分量的分離。而在源信號與傳輸通道參數(shù)均未知的情況下盲源分離問題存在兩個不確定性問題：輸出分量排序順序的不確定性，輸出信號幅值的不確定性。

利用獨立分量分析，有一個很重要的限制條件：其通道數(shù)必須不少于源信號數(shù)。但是在我們的實際測量中很難預(yù)先知道源信號的數(shù)目，而且通過無限增加采集通道數(shù)目方法識別源信號會造成不必要的浪費甚至增大試驗難度。

3　降噪措施

噪聲的傳播主要是通過空氣傳聲和固體傳聲兩種途徑。空氣傳聲就是從噪聲源出發(fā)，以空氣為媒質(zhì)傳播噪聲。固體傳聲就是機(jī)器工作時產(chǎn)生的振動在固體物質(zhì)中傳播，然后從固體物質(zhì)中輻射出噪聲。因此，降低司機(jī)室噪聲要在a這兩方面下功夫。

3.1固體聲控制

控制噪聲傳入司機(jī)室的關(guān)鍵就是減少或阻滯振動傳入主車架和車體鋼結(jié)構(gòu)控。除加強(qiáng)車體、車架本身的剛度外，主要采取隔振和增強(qiáng)車體阻尼。司機(jī)室底板架以及壁板等覆蓋件的設(shè)計改進(jìn)措施以提高結(jié)構(gòu)剛度避免關(guān)鍵頻率點的共振，與司機(jī)室底板連接的部件進(jìn)行連接方式改進(jìn)隔絕或減弱振動傳入這些都是控制固體噪聲傳播的有效措施。

3.2空氣聲控制

改進(jìn)提高司機(jī)室減振系統(tǒng)隔振性能，司機(jī)室內(nèi)進(jìn)行隔聲治理，這樣能夠降低傳入空氣噪聲，控制噪聲主要從控制聲源發(fā)聲與切斷聲音傳播途徑兩方面研究。如阻斷和屏蔽聲波的傳播，或衰減聲波的傳播能量。從聲音傳播的根本途徑上考慮降低噪聲。主要包括以下幾點：（1）在設(shè)計司機(jī)室的時候?qū)⒃肼曉床贾迷谶h(yuǎn)離司機(jī)室；（2）加強(qiáng)司機(jī)室的隔聲、吸聲效果；（3）提高司機(jī)室的密封性。

4　結(jié)語

為了提升產(chǎn)品的節(jié)能效果并達(dá)到發(fā)達(dá)國家實施的噪音標(biāo)準(zhǔn)，提升產(chǎn)品的質(zhì)量，這不僅僅只是要求工程機(jī)械的基礎(chǔ)配套件制造水平的提高，更是對整個綜合減振降噪的技術(shù)提出了更高的要求。因此，本文通過對內(nèi)燃機(jī)車司機(jī)室內(nèi)噪聲來源、噪聲傳播途徑和產(chǎn)生機(jī)理，解決措施進(jìn)行了分析和論述。采用多種方法相結(jié)合的研究策略，可識別復(fù)雜壞境下司機(jī)室內(nèi)的噪聲，為更進(jìn)一步的治理司機(jī)室噪聲提供分析方法。

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