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在线音频检测中工业现场强噪声消除技术

作　者: 傅琳
导　师: 叶树亮
学　校:
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 音频检测噪声消除自适应滤波盲源分离
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 54次
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内容摘要

音频检测技术是一种能够快速识别内部缺陷的无损检测方法，其机理在近30年内已经得到深入研究，但环境强噪声阻碍了其在工业生产中的广泛应用。本文针对应用音频检测技术检测磁性工件暗开缺陷过程中受同频强噪声影响而误判的问题，研究了在线音频检测系统中的主要噪声来源及其特点，设计了应用于在线检测的半封闭式隔音罩，并采用振动传感器和传声器组合的方式捕捉经空气和激励机构传递的工件振动和声音，通过变步长批处理频域自适应算法和自然梯度盲源分离算法消除噪声的干扰，改善传统音频检测方法的抗噪能力，实验验证该方法能够有效地滤除叠加在工件信号中的噪声。本文主要研究工作如下：首先，在全面了解国内外音频检测技术和环境噪声消除技术现状的基础上，分析工业现场噪声源并探讨其与传感器耦合方式；研究传声器和振动传感器相结合的信号采集方式，并通过半封闭式隔音罩设计、传感器选型及合理安装布局等手段实现硬件消噪。其次，研究变步长批处理频域自适应算法，分析最优步长函数对算法性能的影响，并通过实验验证算法效果；分析多种盲源分离方法的特点和应用局限，研究自然梯度盲源分离，分析非线性函数和步长函数，初步验证了算法的应用效果。最后，通过多类型实验，验证了本文所提出方法的噪声消除效果。实验结果表明：该消噪技术能够降低工业现场强噪声干扰达20dB，同时能够消除特定环境内的高频噪声对检测结果的干扰，并将磁环缺陷音频检测的误检率从10%降低到1%。

全文目录

致谢  6-7
摘要  7-8
Abstract  8-12
图清单  12-14
表清单  14-15
1 绪论  15-20
  1.1 课题研究的目的及意义  15-16
  1.2 国内外研究现状  16-18
    1.2.1 音频检测技术研究现状  16-17
    1.2.2 环境噪声消除技术研究现状  17-18
  1.3 主要研究内容  18-20
2 工业环境强噪声分析及系统组成  20-28
  2.1 内部缺陷音频检测原理  20-22
  2.2 工业现场噪声分析  22-25
  2.3 音频检测系统构成  25-27
  2.4 本章小结  27-28
3 工业现场强噪声的硬件降噪方法  28-43
  3.1 半封闭式隔音罩设计  28-30
  3.2 传感器选型和安装  30-39
    3.2.1 传声器原理及选型  30
    3.2.2 振动传感器原理及选型  30-32
    3.2.3 振动传感器安装  32-39
  3.4 多通道数据采集系统设计  39-41
  3.5 本章小结  41-43
4 自适应噪声消除研究  43-64
  4.1 自适应噪声消除的基础理论  43-49
    4.1.1 自适应算法组成与最小均方误差  43-46
    4.1.2 自适应噪声消除系统的性能分析  46-49
  4.2 变步长批处理频域 LMS 算法  49-53
    4.2.1 批处理 LMS 算法  49-50
    4.2.2 频域 LMS 算法  50-53
  4.3 迭代步长分析与仿真  53-57
    4.3.1 归一化步长函数及其改进  54-55
    4.3.2 Sigmond 步长函数及其改进  55-56
    4.3.3 多参量步长函数及其改进  56-57
  4.4 算法应用与性能评估  57-63
  4.5 本章总结  63-64
5 自然梯度变步长盲源分离  64-80
  5.1 盲源分离的基本理论  64-68
    5.1.1 盲源分离的数学模型  64-67
    5.1.2 盲源分离的基本假设和评价标准  67-68
  5.2 盲源分离的基本算法  68-71
  5.3 自然梯度变步长盲源分离  71-79
    5.3.1 自然梯度盲源分离  71-73
    5.3.2 非线性函数和步长讨论  73-75
    5.3.3 自然梯度盲源分离的仿真和应用  75-79
  5.4 总结  79-80
6 实验及分析  80-84
  6.1 隔音罩抗噪能力试验  80-82
  6.2 系统整体降噪性能实验  82-83
  6.3 本章小结  83-84
7 结论与展望  84-85
  7.1 结论  84
  7.2 展望  84-85
参考文献  85-89
作者简历  89

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