降噪策略（精选7篇）
降噪策略 篇1
通讯系统柴油发电机房的建筑设计由于其行业的特殊性及高噪声污染性，而显得特别棘手。究其原因，首先,设计者对柴油发动机噪声的特点不甚了解;其次，电信分局大部分处在人口密集地区，根据《环保法》，这些地区对环境的要求很高;还有，为保证通讯设备的连续不间断工作，往往采用柴油发电机组做备用电源，一旦供电系统发生故障，通过自动控制切换系统可以即刻启动柴油发电机组为通讯设备提供电源，保障电信业务的正常运行(1)。
一、噪声源分析
柴油发电机的噪声是由多种声源构成的复杂声源。按辐射方式，柴油机噪声可分为空气动力噪声和表面辐射噪声;按产生的机理，柴油机表面辐射噪声又可分为燃烧噪声和机械噪声。而空气动力噪声为主要噪声源。
1．空气动力噪声
空气动力噪声是由于气体的非稳定过程，即气体的扰动以及气体与物体的相互作用而产生的。直接向大气辐射的空气动力噪声包括：进气噪声、排气噪声、冷却风扇噪声。
(1）进气噪声
柴油发电机的进气噪声是由进气门的周期性开启与闭合而产生的压力起伏变化形成的。其噪声频率主要集中在200 Hz以下。当气流高速流经进气门流通截面时，产生湍流脱体，导致高频噪声的产生。湍流噪声主要集中在1 000 Hz以上的高频区。对于涡轮增压发动机，由于涡轮增压器的转速一般较高，因此其进气噪声明显高于非涡轮增压发动机。涡轮增压器的噪声是由于叶片周期性地切割空气产生的旋转噪声和高速气流形成的湍流噪声形成的，是一种连续性的高频噪声，主要分布在500～10 000 Hz的频率范围。进气噪声与柴油机的进气方式、进气门结构、缸径、凸轮型线等有关。对于同一台发动机来说，受转速的影响最大，转速提高一倍可导致进气噪声增加10～l5dB。
(2）排气噪声
排气噪声是柴油发电机噪声中最主要的声源，其噪声一般要比发动机整机噪声高出10～15dB(A)，其噪声频率为宽频带。排气噪声包含了复杂的噪声成分：以单位时间内排气次数为基频的排气噪声、管道内气柱共振噪声、排气歧管处的气流吹气噪声、废气喷注和冲击噪声、汽缸的亥姆霍兹共振噪声、卡门涡流噪声及排气系统内部的湍流噪声等。影响发电机排气噪声的主要因素有汽缸压力、排气门直径、发动机排量及排气门开启特性等。对同一台发动机来说，发电机转速和负荷是影响其排气噪声的最主要因素。
(3）冷却风扇噪声
风扇噪声由旋转噪声和湍流噪声构成。旋转噪声是由于风扇叶片周期性切割空气引起空气的压力脉动产生的，以叶片通过频率为基频，并伴有高次谐波。湍流噪声是由于风扇运动导致周围空气发生湍流脱体，使空气发生扰动，导致气体压缩与稀疏，是一个宽频带噪声。冷却风扇噪声受转速的影响最大，转速提高一倍可导致其声级增加10～15dB(A)。在低速时风扇噪声要比发动机噪声低很多，而在高速时，往往会成为主要的噪声源。目前大多数柴油发动机转速多为1 500转/min，均属于高转速油机。
2．表面辐射噪声
燃烧噪声和机械噪声很难严格区分，通常将由于气缸内燃烧所形成的压力振动通过缸盖、活塞-连杆-曲轴-机体向外辐射的噪声称为燃烧噪声，将活塞对缸套的撞击及正时齿轮、配气机构、喷油系统等运动件之间的机械撞击振动而产生的噪声叫作机械噪声。一般直喷式柴油机燃烧噪声要高于机械噪声，非直喷式柴油机的机械噪声则高于燃烧噪声，但是低速运转时燃烧噪声都高于机械噪声。
3．噪声源的声功率级及频谱特性
（1）噪声源的声功率
柴油发电机类的噪声源的声压级一般来说比较高(表1)。
(2）柴油发电机噪声频率特性
了解噪声源的频率特性，对于噪声的控制至关重要(表2)。
4．噪声源的空间尺度及设备工艺
(1)噪声源的空间尺度
噪声源的空间尺度是建筑设计的重要参数，是空间划分、功能分区的重要依据(表3)。
(2）工艺要求
为避免柴油发电机这种高噪声设备的噪声干扰，最有效的方法就是采用高隔声量的材料将噪声源封闭，与周围环境隔离开来，由此构建一个“闹中取静”的环境。利用建筑围护结构将噪声源包裹起来很容易，但是要保证柴油发电机正常工作就不那么简单了。首先，柴油发电机燃烧需要氧气，因此需要大量的新鲜空气;其次，柴油发电机工作时会产生大量的热，要保证柴油发电机正常启断必须保证机房内温度控制在10℃～15℃之间，因此需要良好的通风换气来降低室内温度;第三，要注意避免进风与排风之间产生气流短路现象。隔绝噪声与通风换气是一对矛盾，如何找到一个理想的平衡点是柴油发电机噪声治理的关键。
进风包括燃烧进气和冷却空气，排风包括燃烧废气和冷却热气。一般柴油发电机的说明书中均有这些参数。
(3）油箱
柴油发动机一般很少自带油箱,即使有自带油箱的也很小。为了保证柴油发动机正常运行，油箱是必备设施，一般要配备2T油箱1～2个。
(4）电控柜
电控柜是控制和切换柴油发动机的重要控制系统，一般置于柴油发动机室内，如果空间不足，可以考虑移至相邻房间。单柜尺寸为500mm×800mm×2000mm，一般需要1～3个。
二、柴油发电机房的建筑设计
笔者曾经为黑龙江省电信、移动、联通及网通等多家单位设计了20余项柴油发电机房噪声控制工程，经环保部门验收都合格。由此获取了一定实践经验，在此作以总结以供同行参考。
1．一般要求
第一，电信备用电源技术要求规定，一般柴油发电机房内需设置两台柴油机，一台主机，一台备用机，以确保万无一失。第二，维护操作空间一般距内墙面500mm以上。第三，隔声层一般需100mm～200mm，具体应根据柴油机功率大小、外围护结构厚度等因素来定。第四，吸声层厚度50mm～100mm，一般采用强吸声材料。第五，如果冷却扇前端设置了排气间，则预留1 200～1 500mm，否则预留2 400～2 800mm以便通风消噪。第六，一般油箱尺寸为1 000mm×2 000mm×1 200mm。当采用2个油箱时，一般可以上下放置(如果制作一个4T的大油箱，中间必须加设加强肋，以保证箱体不变形)。第七，电气控制柜本身不大，一般500mm×800mm×2 000mm，需1～3个;但考虑维护、防火及防爆等要求，柜前2000mm，柜后800～1 000mm。第八，进出通风口净面积的计算：为了避免产生二次气流噪声，一般进、出风速度均控制在6 m/s之内，根据柴油发动机总进气量和总排气量，可以计算出通风口净面积。第九，基础隔振方面，柴油发动机基础应与建筑基础及主体建筑脱开。因此柴油发动机基础要足够重，并在底部加设隔振垫层或减振器(减振器必须保证基础振幅不应超过0.1mm)，四周也应设置隔振垫层;或在柴油发动机基础底座四周设置隔振沟，宽度一般取200mm～400mm。为了节约空间，可以将其与电缆沟合并设计。
2．进、排风组织
（1）进风
进风主要有两部分组成：燃烧进气和冷却进气。这两部分进气均从室外获取新风，经过消声系统将新风输送至室内。设计一般采用经消声系统直接与室外相连。
为避免发生气流短路现象，进风与排风、排气不能置于同一个方向上。最佳方向为穿堂设置，其次为两侧及顶部设置。
(2）排风
排风主要有两部分：燃烧废气和冷却热气。燃烧废气是通过排烟管、一级消声器排出的。虽有一级消声，但是声压级仍然很高。要想达到国家环保要求直排至周围环境，再加上两级甚至更多级也比较困难，特别的低频及二次噪声的产生很难抑制。根据多年工程实际经验，我们一般采用两种方案：第一，设专用消声道;第二，燃烧废气排至消声间后与冷却风扇排出的高温气体混合，经消声系统消音后再排出室外。
冷却热气是指为降低发电机机体热，冷却风扇吹发电机水箱而排出的热气。由于这部分噪声不是特别高，因此可以经消声系统直接排出室外，也可以排至消声间后与发电机排烟管排出的废气混合，经消声处理后再排出室外。
如果空间特别狭窄，无法设置消声间，可以要求商家提供多级消声器，安装在排烟管道上。这种做法的经济代价高昂。
三、建筑设计策略
1．功能区划设计策略
首先，从隔声、隔振的角度来看，如果条件允许，尽可能地将油机房规划为独立建筑(5);其次，可以将柴油发电机房设计在辅助裙房中(6);最后，当仅允许设计在办公大楼、居住建筑中时，柴油发动机房应设计在建筑物端头，机房除地面外的另外五个面至少有两个为外围护结构，并预留足够的空间为后续做高隔声量墙体提供方便(7)。
2．建筑设计策略
平面设计：首先，应满足两台柴油发电机组的摆放;其次，预留隔声层、吸声层、柴油发动机维护空间;第三，预留排烟间、排风间(或消声系统)位置及空间，特别注意冷却排风扇前端的空间要预留充足;第四，预留进气消声系统空间。
剖面设计：室内柴油发动机位置净高3.5m，最佳层高应为4.8m～5.2m。单向布梁较双向布梁更有利于空间利用。
如果相邻房间为工作、居住用房，墙体最好设计为独立基础的双层隔墙，顶棚设计为高隔声量吊顶，上层地面设计为浮筑地面。
门一般设计为声闸。对于小功率的发动机，可以考虑设计双层隔声门。
窗户一般不留采光窗，特殊需要可考虑多层隔声窗。
摘要：本文分析了柴油发电机噪声的特点以及空气动力噪声和表面辐射噪声的声压级大小及其频率特性,旨在为建筑设计提供基本设计参数及工艺流程;并结合工程实践,提出了柴油发电机房噪声控制的建筑设计策略。
关键词：柴油发电机噪声,空间利用,通风换气,噪声控制,建筑设计策略
注释
1参见：马大猷.噪声与振动控制手册.北京：机械工业出版社，2002
2参见：任文堂，赵剑等编著.工业噪声和振动控制技术.北京：冶金业出版社，1989(12)
3参见：赵华等.柴油发电机吸隔声罩的设计.能源环境保护，2008(4)
4参见：康明斯发电机技术手册
5参见：杨钢.哈尔滨电信枢纽备用发电机房噪声控制工程设计文件
6参见：杨钢.哈尔滨先锋电信分局、南马电信分局、王岗电信分局、新发电信分局、大庆联通新村分局及大兴安岭电信局均噪声控制工程设计文件
7参见：杨钢.哈尔滨局香顺电信分局、安国电信分局等备用发电机房噪声控制工程设计文件
降噪策略 篇2
由于图像采集终端的性能影响、图像传输信道的干扰问题以及图像存储介质和展示介质的粒噪声等问题,不同类型和程度的噪声广泛存在于各种图像当中。这些噪声对基于图像的应用以及人类对图像信息的理解造成了困难,因此降噪是图像处理领域的重要问题。图像检索、人脸识别、增强现实以及图像数据融合等多个课题都与降噪的效果有密切关系。随着Web时代图像成为大数据越来越重要的数据形式[1],图像降噪成为网络数据处理领域不容忽视的问题。
随着图像处理应用范围的拓展和程度的深入,降噪技术引起了越来越多的关注。边界判别噪声检测方法是一种基于选择性中值滤波的降噪算法[2]。该方法通过扫描每个像素点的邻域,逐步缩小被损坏的邻域范围,从而确定噪声点。该方法可通过迭代使降噪性能逐步达到很高的水平,然而算法的复杂度和时间开销也是较大的。DT-CWT是一种基于离散小波变换的降噪方法,该方法通过重尾分布的二元分布模型提高了降噪的性能[3],但算法的收敛条件问题没有很好地解决。M3TM是一种快速的图像降噪方法,由于优化了马尔科夫树模型的求解流程,该算法取得了不错的实时应用效果[4]。不幸的是,该算法应用于医学影像以外的很多图像降噪的性能不佳。
以上各类算法多通过迭代提高降噪的效果,在这类算法中,迭代的终止条件对算法的时间开销和降噪的性能有至关重要的影响。在文献[2]中,迭代的初始区域选择为21×21像素,当迭代区域为3×3像素仍然有被损坏时,直接认定为噪声像素,这种方式使迭代的终止无弹性可言。伦敦大学帝国理工学院的Chourmouzios教授和希腊信息技术学院的Maria博士提出了一种图像降噪算法自动终止策略[5],然而这种策略依然不是根据图像自适应的。华南理工大学的肖宿等人提出了一种基于稀疏正则优化的降噪方法,在该方法中,通过引入迭代软阈值实现了自动终止[6]。然而该方法实现自动终止迭代所付出的额外计算开销较大。波尔多大学的Sutour等人提出了一种基于非本地均值的图像、视频通用降噪方法,该方法邻域像素加权实现迭代自终止[7]。实验结果反映出这种方法存在一定的过早结束迭代问题。
本文提出一种根据具体图像自适应停止迭代的图像降噪终止策略。该方法通过判断每一步迭代邻域内被还原的像素数目知否最小化而决定是否停止迭代,实现了降噪后的图像具有最大峰值信噪比。
1基本降噪方法
为了使关于本文提出迭代终止策略的讨论有所依托,在本文中采用基于选择性中值滤波技术的方法作为降噪算法。
1.1选择性中值滤波
设I是含有随机脉冲噪声的图像,Iij代表坐标为(i,j)处的灰度值。设ω为像素点(i,j)处的滑动窗,其尺寸满足由式(1)定义:
其中σ是大于零的整数,则选择性中值过滤器可由式(2)定义:
其中代表滑动窗ωi,j的均值,δ是选择阈值。如果用滑动窗内参考像素与目标像素均值的倒数作权重,则可以由滑动窗的加权标准差来计算阈值。加权后的均值Mw(i,j)定义如式(3):
定义加权标准差s(i,j)如式(4):
由上述步骤,可得到最终的降噪规则如式(5)所示:
其中α是给定的参数。通过迭代计算,就可以求得降噪之后的图像。
1.2传统迭代求参方法
通常式(5)的参数α在初始化时都被设置为一个较大的值,然后通过迭代求解参数,参数设定与求解如式(6)[8]:
在这种情况下,算法一般都无法自动求得调出迭代的条件,只能依靠人工预先设置的经验参数。
为了提高算法的性能,还有学者提出了其他迭代方法,如式(7)[9]:
在上述迭代方法中,依然没有提出循环终止的自适应策略,仍需依赖人工经验。
2自适应迭代终止策略
2.1降噪细节分析
为了引出文本的自适应迭代终止策略,需要精确分析基于选择性中值滤波器的随机脉冲噪声去除过程。
首先,如式(2)所定义的阈值,首先会被设置为一个较大的数值,只有被探测到的噪声像素被清除出图像。经过初始化之后,阈值会随着迭代次数的增多而逐渐下降。随着阈值的降低,降噪算法就会逐渐表现出去除非噪声像素的危险倾向,这时就需要终止迭代过程。
为了更形象地说明这一现象,图1给出了过度迭代和迭代不足的示例。在图1中,原图和含噪声图的尺寸都为20×20像素。
在图1中,(a)表示无噪声的原图,(b)是含噪声的图像,(c)是降噪过程中,迭代不足的情况,(d)表示降噪过程中,迭代过度的情况。(c)表明当迭代不足时,图像中会残留未被处理的噪声像素;(d)表明当迭代过度时,图像中会有非噪声像素被误清除。因此,合适的迭代次数,应当在(c)和(d)之间。
2.2 PNSR最大化迭代终止条件
遗憾的是,在实际应用中,人们无法知道哪些是噪声像素,哪些是非噪声像素,因此无法通过类似图1的观察来决定迭代是否终止。所幸在每一轮降噪过程中很容易确定被处理的像素点数目。在基于选择性中值滤波的降噪过程中,每一步被处理的像素点数目如图2所示。
图2表明,降噪算法处理迭代点的总数目是一个先减后增的函数。并且图2明显表现出当迭代中处理的像素点数目达到最小值时,降噪算法即将开始清除非噪声像素。
为了更准确地建立迭代终止判据,我们需要降噪的质量评价标准。为此引入了恢复图像的峰值信噪比。根据以往大量实验的结果,峰值信噪比在迭代中处理的像素点数目有递减变为递增之后的第二轮达到最大值[10],并且通常峰值信噪比越大,图像的质量越高。
由于迭代中处理像素点数目与峰值信噪比的关系,以及峰值信噪比与降噪质量之间的关系已经确立,因而可以得到本文提出的迭代终止策略的完整流程,具体算法如下:
图像降噪的自适应迭代终止算法
3实验
在实验部分,我们以FSWA[11]和BDND[12]为降噪算法,测试了使用本文提出的迭代终止条件的降噪效果,并与算法本身迭代终止方法所得到的降噪效果作了对比。实验的数据为经典图像处理测试材料Barbara和Lena图像,以及数据堂提供的图像处理数据集。
3.1图像降噪示例
首先以Barbara为实验图像,对比了基于本文提出迭代终止策略的FSWA和BDND算法降噪效果。实验结果如图3所示。
在图3中,(a)是Barbara的原始图像,(b)是含有40%噪声的图像,(c)是通过FSWA降噪的图像,(d)是通过BDND降噪的图像。图3表明基于本问题提出迭代终止策略的降噪算法具有明显的图像还原能力,特别是基于本文提出策略的FSWA算法,具有优秀的降噪能力。
3.2实验数据分析
为了定量分析本文提出迭代停止策略对降噪算法性能的影响,我们在人工添加20%高斯白噪声的图像数据集中,对比了FSWA算法和BDND算法在原有迭代模式下和在基于本文提出迭代终止策略下的降噪性能。着重对比了不同迭代终止策略下,相同图像集的平均未处理噪声像素数、平均误处理非噪声像素数和平均总有效处理像素数,实验结果如表1所示。
如表1所示,对两种降噪算法,本文提出的迭代终止策略都能提高它们的降噪效果。表1解释了FSWA的问题是有可能让迭代提前结束,BDND的问题是有可能过度迭代。
为了更直观地对比不同迭代终止策略对降噪性能的影响,我们对比算法应用不同迭代模式降噪后的图像峰值信噪比,实验结果如表2所示。
表2表明本文提出的迭代终止策略能切实提高图像降噪后的峰值信噪比,从而提高图像降噪的效果。
4结语
降噪是图像处理领域的基础问题,特别是随着物联网的发展,越来越多的图像被廉价终端所采集。并且由于图像传输信道与存储介质甚至展示设备的影响,噪声在各类图像数据集里是广泛存在的。现有大部分图像降噪算法是通过对像素邻域的迭代处理实现图像还原的。这一类方法面临的一个挑战就是如何根据具体图像的情况,自适应地终止迭代。
针对这一问题,本文提出了一种与图像相关的降噪算法的迭代终止策略。该策略通过对比每一轮降噪所处理的像素点数来发现处理像素数目曲线的变化趋势。当处理数目逐渐减少时,认为噪声像素点也在逐渐减少;当处理像素数量又开始增多时,说明算法已经开始误处理非噪声像素了,此时需要终止迭代。通过本文提出的迭代终止策略,算法可在尽量不处理非噪声像素的前提下最大化清除噪声像素,从而提高了降噪后图像的峰值信噪比,达到了更高的降噪效果。
摘要：降噪是图像处理领域的重要问题。针对现有大多数迭代类图像降噪算法终止条件判断复杂或不恰当终止的现象,提出一种与图像相关的迭代终止判据,不需要预设经验参数,而通过对图像数据的学习实现自适应的方法。该方法通过判断每一步被降噪的像素点的数量是否最小化来决定是否终止迭代,从而使处理后的图像具有最大峰值信噪比。实验结果表明,该方法在各种噪声条件图片的降噪中都实现了峰值信噪比最大化,是一种高效的、与图像相关的方法。
关键词：降噪,迭代终止条件,自适应,峰值信噪比,选择性中值滤波器
参考文献
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内燃叉车降噪措施 篇3
国内外对内燃叉车噪声限值均有规定。欧盟对非道路设备的噪声限制规定是2000/14/EC《成员国关于户外机械设备环境噪声排放的一致性法规》。该法规对57类户外设备中的63种噪声排放做出了规定,其中22种设备规定了噪声排放限值,41种设备要求标明噪声排放值。同时,针对每种具体设备制定了排放噪声的测定方法。相应的试验标准为欧盟EN 12053-2001《工业车辆安全噪声测量试验方法》。
我国叉车一直采用部颁标准JB/2391-94《0.5～10 t平衡重式叉车技术条件》,该标准要求汽油机叉车车外最大噪声值不得大于86 dB(A);柴油机叉车为89 dB(A)。检测方法按照JB1496《机动车辆噪声测量方法》中关于拖拉机试验方法的规定执行。
为提高产品竞争力,一些知名叉车制造企业制定了更高的噪声内控标准,合力叉车的噪声内控标准见表1。
2007年国家相关部门制定新标准JB/T2391-2007《500～10 000 kg平衡重式叉车技术条件》,在安全、环保章节中规定了叉车机外噪声辐射值,见表2。
新标准要求叉车机外噪声辐射限值试验方法为JB/T 3300《平衡重式叉车整机试验方法》(送审稿)中规定的平衡重式叉车辐射噪声的测量方法。该方法与欧盟EN 12053-2001标准一致。
二、降噪措施
为了达到欧盟指令要求,就要根据待降噪的叉车现状,兼顾成本、工艺性等寻求最合理的叉车降噪措施。
1. 总体设计时注意降噪
叉车噪声大小如实地反映了叉车的设计与制造的水平,因此要在设计叉车时注意尽量降低噪声,主要途径如下:
(1)选用发声小的材料制造零件
叉车零件材料大多是金属,如钢、铝、铸铁等,这些材料的内阻尼小,传播振动时消耗能量很少,但辐射率却不小,所以常辐射出许多声能。有些合金,如铜锰合金或铜锰锌合金则具有较大的内阻尼,有的称为哑金属,它们传播声能或辐射声能的能力比较差。铸铁的传声能力也比钢差。
(2)降低激振力
激振力主要来自机械运动中的撞击、力的不均匀传递、旋转件的动平衡不良、接触不良和间隙过大等。因此,降低激振力就往往在满足设计性能的前提下要改变设计参数,减小撞击件的质量,降低撞击速度,用连续运动代替不连续运动,控制配件间的间隙,合理安排润滑,减小摩擦力和提高机械运动部件的平衡精度等。
(3)改进零件形状
改变轴的直径,增多台阶数,会增大对轴的纵向传动波的阻抗。将矩形平面改变成几个三角形,会增大其自然频率。采用最佳的风扇叶片形状,能减小气流噪声。设计时,通过改变零件形状,能明显降低机械系统的噪声。
(4)隔断机械系统内波的传播
在机械系统中波的传播方向上如果采用两种材料,制成不连续的结构,能有效地隔断波的传播。
采用倾斜支承、弹性支承可将振动限制在支承上,使其不能继续传播。
(5)设计中安排能够吸收振动能量的结构
在结构中采用缓冲材料,例如采用柔性联轴器、弹性接头、增加缓冲垫和采用阻尼材料等,均能使波动能量在机械系统中传播时被吸收很大一部分。
(6)避免零件的固有频率应与机械系统外力作用时的频率相近
如果作用力的频率与一个零件或整个系统的固有频率相一致或接近,便会发生共振,使整个系统的振动及噪声都加剧。
(7)改变传动装置
带传动比齿轮传动的噪声低,斜齿轮传动比直齿轮传动的噪声低。带传动中齿形带又称无声带,噪声最低。三角带比平胶带滑动小,噪声也小,但不适宜于高速传动。
齿轮的线速度与噪声的关系很密切。如果齿轮线速度降低1/2,则噪声比原来的会降低约6 dB。对于变速器的设计,传动链要尽量短,传动件应尽量少,尽量减少中间传动轮,惰轮的线速度也要尽量低。
(8)采用合适材料降噪
控制机械噪声方面常用的材料有3种:对于空气发出的噪声有吸声材料和隔音材料;对于结构发出的噪声有阻尼材料。
吸声材料内部具有许多互相连通的孔。带有声波的空气到达这类材料表面时在这些小孔中产生振荡,将引起小孔中空气黏性流损耗;由于材料纤维的运动引起内摩擦损耗。如玻璃纤维、纤维板等。
隔音材料一般是质地比较致密的、质量重的、不透气材料。如铝板、双层玻璃窗等。
阻尼材料在加载期间,外界对材料所作的功大于卸载期间材料放出的能量,材料能把一部分能量转换为热能。如磁铁、橡胶制品等。
2. 通过改进制造工艺降噪
机械产品噪声大小与其制造工艺关系很大,提高加工精度,降低粗糙度,能减小摩擦噪声与颤振。提高装配质量,保证回转部件动平衡和装配的同心度,以减小偏心振动,都能降低噪声。
3. 改进发动机与轮胎的构造
对定型叉车,降低噪声的主要措施是改进发动机和轮胎的构造,以减少噪声源。同时,还需改进发动机的附件配置,增加机罩隔声层等。具体措施如下:
加大消声器容积,降低发动机加速时的排气噪声;采用吸气谐振器,通过谐振器的膨胀、干涉,抑制吸气的脉冲,从而降低吸气噪声;将隔热垫改为高密度、短纤维材料,使吸声性能提高;在护顶架及配重间隙、前板与仪表架间隙等处加装橡胶密封垫,防止漏声;在确保冷却性能的前提下,尽量减小风扇的转速;将多路阀通过防振橡胶安装,以抑制油泵处发出的脉动声音;在内、外门架的活动部分装上树脂性限位活块,防止门架晃动声音;选择高品质、低噪声的发动机,在确保整车性能的前提下,尽量降低发动机的额定转速,并改善发动机支脚橡胶垫性能;选用纵向花纹轮胎或子午线轮胎;在发动机排气管中间装上波纹管。
汽车降噪大势所趋 篇4
一、交通噪声直接影响到人们的身心健康
交通噪声是由各种不同频率、不同强度的声音杂乱、无规律地组合而成。我国《城市区域环境噪声测量方法》中规定, 白天室外超过60分贝, 夜晚超过50分贝就属于噪声, 而室内噪声标准值还应该要比室外低10分贝。
衡量声音大小的单位是分贝, 15分贝以下的, 通常被认为是“死寂”的;20分贝以下的声音, 一般来说它是安静的;20~40分贝大约是人类耳边的喃喃细语;40~60分贝属于人们正常的交谈声音;60分贝以上就属于吵闹范围了;70分贝开始损害听力神经, 汽车喇叭的声音一般在80分贝以上, 甚至超过90分贝;90分贝以上就会使听力受损;呆在100~120分贝的空间内, 如无意外, 1分钟人就会暂时性失聪 (致聋) 。
调查表明:目前机动车辆噪声已经占到了城市噪声的80%。
二、汽车噪声的来源
要解决和降低车辆噪声对环境和车内驾乘者的危害, 首先需要了解车辆噪声的来源。一般来说, 汽车噪声主要来自于排气噪声、发动机噪声、高速行驶时气流扰动产生的风切噪声、轮胎与路面摩擦产生的噪声、外界环境传入的噪声、结构敲击噪声等, 以发动机噪声 (来自前面) 、风噪 (从门窗缝传来) 、胎噪 (从底盘及底板传来) 、路噪及沙子撞击底盘的噪声为主。这几类噪声对驾乘人员来说最直接, 一般车辆开动后凭经验都能感受得出来, 特别是那些经常跑高速的驾驶员感受最明显。
三、为汽车实施隔音降噪工程
汽车隔音降噪施工, 由专业技师在检测分析后, 采用奔驰、宝马等高档轿车所配备的隔音材料, 按科学的施工工艺对汽车进行全面的隔音降噪处理, 使驾驶员在行驶中有宁静的享受。
一般情况下, 静音水平较高的车辆, 发动机怠速时室内应基本听不到发动机声;时速在110~140公里时, 车内人员可轻声交谈;高速行驶时坐在车内, 脚下地板不应有明显的震动, 在车外轻拍车身应感觉不到回声和共鸣声, 关车门时声音厚实。
做完隔音处理后, 驾驶室内噪声一般可下降10~15分贝, 并可将声压级提升1~2倍。
为车辆做隔音降噪施工的重点部位, 首先是发动机。发动机产生的噪声, 通过前翼子板、发动机盖、挡火墙、排气管产生和传递入驾驶室内。常见的减噪方式是在发动机仓装配隔音棉、在车门与车身接触部位安装密封胶条, 以及在车内部铺装地胶等。在发动机盖下粘贴一种高级吸音泡沫材料, 既可吸收和消耗大量发动机的噪声, 又能抑制发动机盖的振动和阻隔来自发动机的热量;还能保护车漆表面不会因长期受热而损伤, 在冬季可以起到保温作用以保护发动机仓内机件不至于冻裂。不过, 这种方式要采用专业施工技术, 在不破坏原车电路、不改变原车结构的前提下完成。施工完毕后可使车内噪声下降4~8分贝。
优质的车体材料可以降低发动机的噪声, 优质的内饰材料有吸声作用。采用高科技复合材料的汽车隔音工程, 无需拆卸发动机、仪表盘, 不改动任何线路、油路和电脑等关键部位, 不使用高温烘烤的传统做法。新的技术和工艺的使用, 大大缩短了作业时间, 全车隔音施载工序仅需6~8个小时, 便可达到最高降噪17分贝的奇佳效果, 并可以保证永久不致老化脱落。
开关磁阻电机降噪方案研究 篇5
1 开关磁阻电机的工作原理
开关磁阻电机(以下称SR电机)的灵魂是磁阻最小原理。当定子凸极和转子凸极处于错位状态下,气隙以及磁阻都比较大。给定子磁极绕组通电之后就会产生拽着转子转动的拉力,使气隙趋于减小(磁阻减小)。定子磁极绕组的通电先后次序是通过电子开关有规律的通断控制,这样就能形成连续的、规律的、旋转的力矩了[2]。
SR电机不是恒转矩电机,它的转矩是转子位移角和绕组电流的函数。扭曲的磁场会产生阻性的电磁转矩[2,3,4]。其平均电磁转矩可以表示为
式中:∮Ψdi为1个周期τr的Ψ-i轨迹所包围的闭合面积;Ns为电机定子极数;Nr为电机转子极数;τr为转子转过的极距角;Ψ为磁链。
2 导致噪声的参数提取过程
2.1 分析方法的选取
磁场力计算一般都是采用有限元分析结合经典理论的计算方法。比较常用的方法有:虚位移法、麦克斯韦应力法、节点力法等[3,4]。
麦克斯韦应力法虽然推导容易,能节省计算时间,但积分路径的选取很关键,不同的方案得到结果的精确程度也不同,求解三维磁场时该方法的不确定性尤为明显。相比之下,节点力法精度高一些,但是计算量大这个缺点不能忽略。虚位移法相较前两种方法除了计算简单之外,精度也很高,关键的是移植性好,所以优选虚位移法[6]。
2.2 径向力和切向力计算
理想状态下SR电机铁芯的磁导率→∞,气隙磁导率为理想线性的空气磁导率。磁场域只受气隙磁阻的影响,产生虚位移的dt时间内,SR电机的微分能量平衡关系如下式:
式中:d We为dt时间内电机耦合磁场获得的净电能;d Ws为dt时间内的磁场储能;dWm为dt时间内的机械总能量(来自电能转换)。
当SR电机转子重叠角为θ时,设此时磁链为Ψg,气隙磁场强度为Hg,绕组电流为i,气隙的磁感应强度为B(g,i,θ),g为气隙长度,Tph为每相转矩,μ0为空气磁场率,则如下表达式组成立:
由此得到:
气隙磁储能表达式如下式:
式中:Wρ为气隙磁场的能量密度;Vg为气隙磁场的体积;B为气隙的磁感应强度;Larc为当重叠角为θ时,以电机的轴心为圆心时重叠区弧长近似值。
由式(5)联立求得:
将磁场储能Ws用广义坐标y以及磁链Ψ表示有如下关系:
将广义坐标y表示成转子重叠角θ的函数,由此得到:
综合式(2)、式(4)、式(8),此时的机械能增量为
电机的切向磁力如下式:
同理,将广义坐标y表示成气隙长度g的函数,由此得到:
综合式(2)、式(4)、式(11),此时的机械能增量为
电机的径向磁力如下式:
SR电机径向力与切向力之间的比值为
由此可见,SR电机的径向力与切向力的比值与定转子重叠角θ以及电机转子外径Dr成正比,与气隙g的大小成反比。实验得出:δ越小,SR电机电磁噪声也越小[1,2]。电机初选型时,应尽量减小转子外径Dr,增大电机的气隙长度g来减小运行噪声。
3 参数仿真过程
本文选用Ansoft公司的Maxwell软件进行仿真分析。该软件在二维电磁场有限元分析领域运用广泛[5]。使用二维求解器,建立静磁场模型之后将其导入到2D中。然后设置材料属性,加上边界条件和激励流(这里使用电流源激励)。气隙在0.5 mm到0.25 mm之间递减,步长为-0.05 mm。对参数进行仿真,结果如图1、图2所示。
开关磁阻电机的阻性转矩在运行时会拽着转子转动,此力可分解成转子径向力和转子切向力,其中切向力是带动转子运转的转矩产生的力,径向力则是引起电机电磁噪声的根源,因此我们希望径向力尽可能小一些。由图1可以看出,在重叠角一定的情况下径向力会随着气隙的增大而减小,理想上让气隙大一些;但是图2显示,转矩会随着气隙的增大而减小。这是我们所不希望的,所以折中考虑气隙值选在0.35~0.4 mm之间效果会比较好。
4 结论
SR电机噪声主要分为空气动力噪声、机械噪声、电磁噪声3类[1,6],其中电磁噪声是主要噪声来源。针对这一问题利用虚位移法对电磁力进行分解分析,得到径向力和切向力。其中,径向力产生噪声和振动,切向力就是转矩力。要减小噪声就要减小径向力的值,经过计算得到径向力与切向力的比值与电机气隙大小有关。气隙的大小可以影响径向力与切向力的比值,要减小噪声,就要使比值尽量小,理论上希望气隙尽量大一些。通过仿真不难发现虽然随着气隙的增大径向力在减小但转矩也在减小,所以折中考虑将气隙值选在0.35~0.4 mm之间较适合。
参考文献
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[4]付光杰,甄东芳,邢建华.开关磁阻电机的三维有限元分析及性能研究[J].化工自动化及仪表,2010,37(6):30-32.
[5]李洁,孙鹤旭,董砚,等.开关磁阻电机静态特性和动态特性的有限元仿真分析[J].河北工业大学学报,2009,38(5):65-70.
改进的曲率驱动降噪模型 篇6
图像与任何其他携带信息形式的数据一样, 在每张图片的信息可能受到噪声的影响。图像在获取、传输和存储的过程中都有可能混入噪声, 使图像模糊不清, 影响图像的分割、重建等后续处理。特别是在低照度环境下, 光波粒子较少, 不能在图像传感器的所有像素点产生有效的光电效应, 进而导致输出的图像与目标图像差别较大, 噪点较多, 这一点在移动通信设备上尤为明显。由于移动设备体积有限, 光圈进光量不足, 单像素传感器面积小, 导致移动设备对降噪算法依赖极大。
关于图像降噪的算法常见的有:中值滤波法, 均值滤波法, 双边滤波法, 最小均方差滤波等传统的滤波方法, 也有基于傅立叶变换的方法和小波变换方法。偏微分方程 (PDE) 自上个世纪80年代末开始被用于解决传统的计算机视觉问题, 近年来在图像去噪与修复等方向的应用中已经取得了不错的成果。
曲率驱动与边缘停止相结合的非线性扩散模型
偏微分方程是以运动的视角来处理图像问题, 起源于物理环境中热传导方程初始值问题:
其中表示拉普拉斯算子, 可以用高斯函数与初始图像的卷积来表示:
其中,
x和y方向上的等效宽度均为。
由于梯度算子有各向同性的特性, 而导致其在图像去噪过程中不能很好的保持边缘信息。为了解决由于该梯度算子各向同性所引起的问题, Perona和Malik提出了一种非线性的各向异性扩散的图像去噪模型P-M模型。P-M模型利用一个扩散系数函数替代高斯平滑滤波, 其模型为:
为了克服热方程各项同性模糊图像的问题, 以及达到对图像各区域内部平滑, 而边缘区域增强的各向异性扩散效果。P-M模型采用扩散系数函数用以判断算法在t时刻处理的图像区域为平坦区域还是边界区域。当处理区域为平坦区域时, 设定扩散系数为1, P-M模型退化为热方程, 模型进行平滑处理;当处理区域为边界区域时, 设定扩散系数为0。
随着对图像表征认识的深入, 人们逐渐认识到一阶微分量 (梯度) 并不是唯一的图像局部特征, 而二阶微分量中含有更丰富的局部信息, Alvarez, Lions和Morel提出了一种沿垂直于图像梯度方向的偏微分扩散方程, 模型为:
随后又有人对其作适当变换, 可以得到如下方向扩散模型:
其中表示曲率:
由于图像的任一水平集的曲率可以表达为 (1) 式, 方向扩散模型等价于对图像的所有水平集曲线C作曲率运动。这里的应使时值为0, 值较大时值为1, 即该方法平滑较大的等照度线, 保护较小的等照度线, 同时保护图像的边缘信息, 因此对梯度模值足够大的区域应该加以保护。
改进的曲率模型
弱光环境下采集到的图像有一个比较明显的特点是“暗斑”比较大, 这主要是由于光照不足, 从物体上返回的光波粒子不足以在感光器件上产生足够的电荷, 使得获取的图像与实际物体误差较大, 不能真实地反映现实世界, 故此有必要适当增强图像的强度弥补光粒子不足产生的偏差。
由上一节知, 曲率驱动与边缘停止相结合的非线性扩散模型对曲率较大的非边缘区域做平滑处理, 对区域边缘或曲率小的区域实施保护不做平滑处理, 但是该模型并没有对光照较弱的区域做强化处理, 于是加入强度补偿因子。
低照度环境的图像强度通常较低, 并且强度越低, 所需补偿越大;强度较大时不需要做补偿, 于是该因子需满足如下两个条件:
曲线如图1所示 (其中) , 由图可见该式满足上述条件。
加入强度补偿因子后得到如下模型:
图2为加入强度因子前后处理结果的直方图分析结果, 上图是引入强度因子前原模型处理后的分析结果, 下图为改进版模型分析结果, 上下两图对比可以看出加入强度因子后低强度像素明显减少。
由照度低引起的强度偏差得到了修正, 即与原图像的偏差被缩小, 因此用该方法降噪比原方法在信噪比的表现上也有一定程度提升。
实验结果
为了验证并比较本文提出的方法, 首先对图片进行了多种强度噪声的干扰。
由于处理的是弱光条件下的噪声, 这里添加的噪声均值和方差均较强, 混入不同强度噪声的噪效果如图3所示。
为了验证本文改进模型的效果, 采用多种降噪方法进行对比, 分别是中值滤波法, 双边滤波法, 和原曲率模型。
对加入µ=-10, σ=50噪声的图像进行降噪处理得到如图4所示结果。
从图4中可以看出本文方法在暗处对暗斑较少, 而亮处并无明显去斑处理, 符合预期。
为分析几种模型对图像强度分布的影响, 对以上结果进行直方图分析, 如图5所示。
由图5可见, 加入噪声后像素值较低的点大幅增多, 四种滤波方法均可不同程度的提升像素分布, 原模型由于曲率的作用, 对强度分布有较明显拉升, 低强度像素点大为较少, 改进的曲率模型在此基础上又有一定的提高。
下面采用PSNR峰值信噪比对模型降噪性能进行分析。
其中MSE为均方误差
表1是对不同强度噪声下四种处理方法的结果对比, 可以看出本文方法处理后PSNR较高。
结语
降噪薄层桥面铺装技术探析 篇7
关键词：国道路面,降噪,桥面铺装,节能环保
1 项目概况
国道G105线中山细滘大桥至沙朗段长约23.28km, 该路段是在原有二级公路的基础上改建为一级公路, 改建工程于2003年5月建成通车。国道G105线中山段经过东凤、小榄、东升、西区等四个经济发达的城镇, 是中山市“五横六纵”主骨架路线第五纵的一部分, 是中山市最重要的一条“黄金走廊”。细滘大桥至沙朗段沿线交叉路口均为平面交叉, 部分做了简单的交通渠化, 主要通过交通信号灯来控制路况交通秩序。
随着中山市的经济和交通运输的快速发展, 目前国道G105线中山细滘大桥至沙朗段的平均日交通量已达到50 000~60 000辆, 该路段公路城市道路化严重, 城市交通与过境交通混行, 交通较为拥挤、混乱。交叉口信号灯的控制已经不能满足交通量增长的需求, 造成该路段交通堵塞严重, 交通事故屡屡发生, 极大地降低了国道的通行能力和服务水平。
为尽快改善交通状况, 提高其通行能力和服务水平, 中山市公路局提出对该路段沿线平面交叉口进行改造, 其中14个平交口平面交叉改为立体交叉。
广东粤路勘察设计有限公司与交通运输部公路科学研究院合作, 依托“桥面沥青混凝土降噪技术应用与评价”项目研究, 在本工程中选择十水线和小榄港路段跨线桥及引桥两个路段进行降噪薄层沥青混凝土铺装, 以验证该成果的效果。
2 降噪薄层桥面铺装结构
表面层采用3 cm SAC-10型橡胶沥青混凝土, 中面层采用4 cm SAC-13型橡胶沥青混凝土, 层间按照原设计方案洒铺改性沥青防水粘结层, 如图1所示。
3 降噪薄层桥面铺装的技术要求
3.1 橡胶沥青
本工程用橡胶沥青应满足表1要求。
3.2 集料
(1) 粗集料
上面层:4.75 mm以上 (含4.75 mm) 的碎石采用5~10 mm原材料, 规格应满足《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004) 中S12的要求, 且9.5 mm以上含量不应多于5%, 应增设7.2 mm筛, 7.2 mm筛上筛余比例不小于40%。
下面层:4.75 mm以上 (含4.75 mm) 的碎石分为5~10 mm和10~15 mm两档, 每档超粒径含量不超过15%。粗集料质量技术要求见表2。
(2) 细集料
细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质, 并有适当的颗粒级配, 其质量应符合表3的规定。
3.3 填料
沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉, 原
石料中的泥土杂质应除净。矿粉应干燥、洁净, 能自由地从矿粉仓流出, 其质量应符合表5的技术要求。当采用消石灰或水泥代替矿粉时, 消石灰和水泥也应相应的满足下表5中的要求。当采用消石灰替代是替代量不宜超过3%, 水泥可全部替代。
3.4 级配
沥青混合料推荐设计级配范围如下表6和表7所示。
在使用时, 需要根据工程实际的石料特性, 进行混合料的理论配合比设计优化, 级配曲线亦控制在上述表格给定范围内。如遇特殊石料, 级配曲线超出规定范围, 应进行全面性能验证。
3.5 沥青混合料技术要求
铺筑用橡胶沥青混合料应满足表8、表9中的技术要求。
3.6 桥面板的处理
(1) 作为沥青混凝土铺装下承层的桥面应增加铣刨工艺, 将水泥混凝土桥面板表面层铣刨0.5~1cm, 将表面混凝土浮浆去掉, 裸露出碎石构造。
(2) 桥面防水粘结层的拉拔强度应不小于0.25 MPa, 拉拔头直径100 mm, 测试温度为25度±1度。
4 结语
路面噪声主要是轮胎压缩空气产生的“声爆”, 采用空隙率较大的降噪路面后, 起到了一定的吸间作用, 通过现场检测, 与采用普通沥青铺装桥面相对比, 一般可降低噪音3—5分贝, 雨天时更为显著, 可降低噪音8~10分贝, 大大的降低的噪音, 起到了环保作用。铺装厚度由一般的10 cm, 变为7 cm, 减少沥青30%, 起到了节能作用。
由此可见, 在高架桥、穿城公路或城市道路采用降噪路面, 是既环保, 又节能, 符合国家可持续发展战略。
参考文献
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