[发明专利]一种基于小波变换的非平稳排气噪声信号阶次定量提取方法

权利要求书

1.一种基于小波变换的非平稳排气噪声信号阶次定量提取方法，其特征是包括以下步骤：

步骤(1)：通过转速测量仪获得的发动机转速脉冲信号，设转速脉冲信号中出现的第i个脉冲在信号序列中的序号为s_n(i)，第i个脉冲和第i+1个脉冲之间的时间间隔ΔT为：

ΔT(i)＝[s_n(i+1)-s_n(i)]/f_s (1)

式(1)中，f_s为采样频率；发动机的瞬时转速的计算公式如下：

式(2)中，n'(t)为发动机转速，z为每转脉冲数；

联立式(1)和式(2)计算出发动机转速曲线，发动机转速曲线上各点所对应的时间序列，由式t_n＝s_n(i)/f_s求得；

步骤(2)：采用三次样条曲线对发动机转速曲线进行平滑处理，获得光滑的发动机转速曲线n(t)；

步骤(3)：通过带通滤波器构建小波基函数：实偶理想带通滤波器的频域传递函数表达式如式(3)所示：

理想带通频域传递函数的时域冲击响应函数表达用辛克函数来实现，如式(4)所示：

h_B(t)＝2F_LH sinc(2F_LHt)-2F_LL sinc(2F_LLt) (4)

其中，F_LH为理想带通滤波器上限截止频率，F_LL为理想带通滤波器下限截止频率，由带通滤波器的中心频率及带宽两个参数来决定，其数学描述可用式(5)表示：

其中w_p(τ)为带通滤波器的带宽，而f_c(τ)为阶次中心频率，τ为相关比对时间系统；各阶次中心频率由步骤(2)的发动机转速曲线n(t)计算得出，如式(6)所示：

式(6)中，ε是阶次数；

联立式(4)、(5)、(6)三个公式，得到的理想带通冲击响应函数的时域表达式，如式(7)所示：

步骤(4)：采用余弦窗函数对小波基函数进行截取，使其具备时域有限性；窗函数如式(8)所示：

其中W_β(t)是余弦窗函数；β是窗提升率；T_w是截取的窗宽；

窗函数截取后的加窗小波函数表达式如式(9)所示：

步骤(5)通过实车测试获取加速工况下排气辐射噪声，并与获取的加窗小波函数进行时域相关变换，即可获取各阶次的时域波动信号，如式(10)所示；

步骤(6)为便于阶次信号的定量对比分析，对时域阶次波动信号进行声压级变换；非平稳噪声信号的有效声压计算公式如式(11)所示：

式中p_e(τ)是时变信号的有效声压，是时变波动信号，T_p代表选取的平均时间周期；声压级变换公式如式(12)所示：

L_s(τ)＝10log₁₀(p_e²(τ)/p₀²) (12)

式中L_s(τ)代表时变声压信号的声压级，p₀代表参考声压；获取的各阶次声压级曲线，为不同排气消声结构的阶次消声效果进行定量对比分析，从而指导消声结构的改进。