一种基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟方法及装置与流程

1.本发明涉及基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟技术领域，特别是涉及一种基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟方法及装置。


背景技术：

2.居民对生活环境中可听噪声日益关注。不同来源的噪声具有不同的特点。针对电力设备中变压器磁致伸缩、输电线路电晕放电等可听噪声的模拟的过程中。这类噪声具有在时间上随机产生，但是每个噪声脉冲其波形基本相同的特点。将其命名为具有波形相似性的伪随机可听噪声。
3.对于噪声的模拟，目前以频域产生为主，即按照噪声频谱特征通过数字合成在结合功放和扬声器产生噪声，从而用于试验研究。但是，对这类具有波形相似性的伪随机可听噪声，目前还没有模拟方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提出一种基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟方法及装置，如何实现试验室内变压器磁致伸缩、电晕放电导致的可听噪声的模拟产生，从而为研究提供准确的声源的技术问题。
5.一方面，提供一种基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟方法，包括：
6.获取待模拟的伪随机可听噪声波形数据，并根据获取的伪随机可听噪声波形数据确定对应的伪随机可听噪声特征；
7.根据所述伪随机可听噪声特征和预设的概率密度模型确定其对应的概率分布序列；
8.根据所述概率分布序列和预设的随机数序列确定对应的声源脉冲的正峰值和声源脉冲的负峰值；
9.根据声源脉冲的正峰值和声源脉冲的负峰值通过数字合成模拟该伪随机可听噪声序列。
10.优选地，所述伪随机可听噪声特征至少包括声源脉冲幅值、声源脉冲幅值对数的平均值、声源脉冲幅值对数的标准差及声源脉冲正峰值和负峰值的比值。
11.优选地，通过以下公式表示预设的概率密度模型：
[0012][0013]
其中，p
0m
表示声源脉冲幅值，μ
p
表示声源脉冲幅值对数的平均值，σ
p
表示声源脉冲幅值对数的标准差。
[0014]
优选地，通过以下公式表示预设的随机数序列：
[0015][0016]
其中，c表示随机数序列，p
0m1
表示满足对数正态分布的正声压脉冲幅值序列。
[0017]
优选地，所述根据所述概率分布序列和预设的随机数序列确定对应的声源脉冲的正峰值和声源脉冲的负峰值，具体包括：
[0018]
将所述概率分布序列输入预设的随机数序列计算得到对数正态分布的正声压脉冲幅值序列；
[0019]
根据对数正态分布的正声压脉冲幅值序列确定伪随机可听噪声的声源脉冲的正峰值。
[0020]
优选地，所述对数正态分布的正声压脉冲幅值序列包括：
[0021][0022]
其中，p
0m
表示对数正态分布的正声压脉冲幅值序列，f(p
0m1
)表示其值介于0和1之间，d表示依分布收敛。
[0023]
优选地，所述根据所述概率分布序列和预设的随机数序列确定对应的声源脉冲的正峰值和声源脉冲的负峰值，还包括：
[0024]
根据所述伪随机可听噪声的声源脉冲的正峰值和声源脉冲正峰值和负峰值的比值确定所述伪随机可听噪声的声源脉冲的负峰值。
[0025]
另一方面，还提供一种基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟装置，用以实现所述的方法，包括：
[0026]
数据获取模块，用于获取待模拟的伪随机可听噪声波形数据，并根据获取的伪随机可听噪声波形数据确定对应的伪随机可听噪声特征；
[0027]
声源脉冲计算模块，用于根据所述伪随机可听噪声特征和预设的概率密度模型确定其对应的概率分布序列；并根据所述概率分布序列和预设的随机数序列确定对应的声源脉冲的正峰值和声源脉冲的负峰值；
[0028]
模拟合成模块，用于根据声源脉冲的正峰值和声源脉冲的负峰值通过数字合成模拟该伪随机可听噪声序列。
[0029]
优选地，所述声源脉冲计算模块用于将所述概率分布序列输入预设的随机数序列计算得到对数正态分布的正声压脉冲幅值序列；
[0030]
根据对数正态分布的正声压脉冲幅值序列确定伪随机可听噪声的声源脉冲的正峰值。
[0031]
优选地，所述声源脉冲计算模块还用于根据所述伪随机可听噪声的声源脉冲的正峰值和声源脉冲正峰值和负峰值的比值确定所述伪随机可听噪声的声源脉冲的负峰值。
[0032]
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
[0033]
本发明提供的基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟方法及装置，模拟变压器磁致伸缩、输电线路电晕放电等具有波形相似性、产生时间任意性的伪随机噪声模拟，主要用于对噪声研究时的模拟。实际应用时需要结合实际测试得到的波形特征，计算分析得到幅值、时间间隔等关键参数，然后通过数字合成方法产生伪随机可听噪声序列，最后用于功
放和扬声器。
附图说明
[0034]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
[0035]
图1为本发明实施例中一种基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟方法的主流程示意图。
[0036]
图2为本发明实施例中可听噪声脉冲序列示意图。
[0037]
图3为本发明实施例中可听噪声脉冲的典型波形示意图。
[0038]
图4为本发明实施例中一种基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟装置的示意图。
具体实施方式
[0039]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0040]
如图1所示，为本发明提供的一种基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟方法的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述方法包括以下步骤：
[0041]
步骤s1，获取待模拟的伪随机可听噪声波形数据，并根据获取的伪随机可听噪声波形数据确定对应的伪随机可听噪声特征；其中，所述伪随机可听噪声特征至少包括声源脉冲幅值、声源脉冲幅值对数的平均值、声源脉冲幅值对数的标准差及声源脉冲正峰值和负峰值的比值。这几个数值需要从测试结果进行分析获得。
[0042]
具体实施例中，如图2所示，可听噪声波形由一系列随机的声压脉冲序列组成，图中p
0m1i
和p
0m2i
分别表示第i个声压脉冲的正峰值和负峰值，ti为第i个脉冲时间间隔。脉冲序列中除脉冲峰值及时间间隔随机变化外，其他波形参数如持续时间及脉冲宽度等参数为常数；在此假设条件下，单个可听噪声脉冲的典型波形表达式如下式所示，并其示意图如图3所示。
[0043][0044]
每个脉冲的正峰值和负峰值的比值为常数；即正、负声压峰值的关系可以表示为：
[0045]
p
0m1
＝r·
0m2
[0046]
其中，ar表示声压正峰值和负峰值的比值。脉冲峰值的概率密度分布也满足对数正态分布，脉冲的时间间隔按照测试结果进行分析确定。
[0047]
步骤s2，根据所述伪随机可听噪声特征和预设的概率密度模型确定其对应的概率分布序列；可理解的，伪随机可听噪声也是满足正态分布的，按照对数正态分布，其概率密
度函数可以通过伪随机可听噪声特征表示。
[0048]
具体实施例中，通过以下公式表示预设的概率密度模型：
[0049][0050]
其中，p
0m
表示声源脉冲幅值，μ
p
表示声源脉冲幅值对数的平均值，σ
p
表示声源脉冲幅值对数的标准差。
[0051]
上式所对应的概率分布函数可以表示为：
[0052][0053]
根据概率分布函数的定义，f(p
0m1
)的值介于0和1之间，如果通过产生介于0和1之间的随机数c，令其等于f(p
0m1
)，则有：
[0054][0055]
通过求解上式，可获得声源脉冲的正峰值。
[0056]
步骤s3，根据所述概率分布序列和预设的随机数序列确定对应的声源脉冲的正峰值和声源脉冲的负峰值；首先产生随机数序列c，然后根据上式即可得到满足对数正态分布的正声压脉冲幅值序列，而负声压脉冲幅值可以声压正峰值和负峰值的比值得到。
[0057]
具体实施例中，将所述概率分布序列输入预设的随机数序列计算得到对数正态分布的正声压脉冲幅值序列；根据对数正态分布的正声压脉冲幅值序列确定伪随机可听噪声的声源脉冲的正峰值。所述对数正态分布的正声压脉冲幅值序列包括：
[0058][0059]
其中，p
0m
表示对数正态分布的正声压脉冲幅值序列，f(p
0m1
)表示其值介于0和1之间，d表示依分布收敛。
[0060]
根据所述伪随机可听噪声的声源脉冲的正峰值和声源脉冲正峰值和负峰值的比值确定所述伪随机可听噪声的声源脉冲的负峰值。
[0061]
步骤s4，根据声源脉冲的正峰值和声源脉冲的负峰值通过数字合成模拟该伪随机可听噪声序列。可理解的，实际应用时需要结合实际测试得到的波形特征，计算分析得到幅值、时间间隔等关键参数，然后通过数字合成方法产生该噪声序列，最后用于功放和扬声器。其中，可听噪声脉冲的时间间隔一般也是满足正态分布的。
[0062]
如图4所示，本发明的另一实施例还提供一种基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟装置，用以实现所述基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟方法，包括：
[0063]
数据获取模块，用于获取待模拟的伪随机可听噪声波形数据，并根据获取的伪随机可听噪声波形数据确定对应的伪随机可听噪声特征；
[0064]
声源脉冲计算模块，用于根据所述伪随机可听噪声特征和预设的概率密度模型确定其对应的概率分布序列；并根据所述概率分布序列和预设的随机数序列确定对应的声源脉冲的正峰值和声源脉冲的负峰值；
[0065]
模拟合成模块，用于根据声源脉冲的正峰值和声源脉冲的负峰值通过数字合成模拟该伪随机可听噪声序列。
[0066]
具体地，所述声源脉冲计算模块用于将所述概率分布序列输入预设的随机数序列计算得到对数正态分布的正声压脉冲幅值序列；
[0067]
根据对数正态分布的正声压脉冲幅值序列确定伪随机可听噪声的声源脉冲的正峰值。
[0068]
所述声源脉冲计算模块还用于根据所述伪随机可听噪声的声源脉冲的正峰值和声源脉冲正峰值和负峰值的比值确定所述伪随机可听噪声的声源脉冲的负峰值。
[0069]
需说明的是，上述实施例所述装置与上述实施例所述方法对应，因此，上述实施例所述装置未详述部分可以参阅上述实施例所述方法的内容得到，此处不再赘述。
[0070]
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
[0071]
本发明提供的基于波形相似性的伪随机可听噪声的模拟方法及装置，模拟变压器磁致伸缩、输电线路电晕放电等具有波形相似性、产生时间任意性的伪随机噪声模拟，主要用于对噪声研究时的模拟。实际应用时需要结合实际测试得到的波形特征，计算分析得到幅值、时间间隔等关键参数，然后通过数字合成方法产生伪随机可听噪声序列，最后用于功放和扬声器。
[0072]
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。