原理解析：噪声测试与分析

1.噪声声压信号分解

对于需要对噪声进行计权声级计算的信号，因为对不同的频段有不同的计权修正量，因此，必须对声压信号进行分解。现在讨论基于快速傅里叶变换（FFT）的噪声声压信号分解。尽管噪声信号具有随机性，而随机信号在理论上不满足傅里叶变换的条件，但通过噪声测量系统得到的每一个有限长样本p（t），都是能量有限的确定性信号，满足傅里叶变换条件，可以进行傅里叶变换。

变换结果为

p_k（t）=p_ekcos（2πkt/T+ϕ_k） （14-1）

式中，的幅值；ϕ_k=arctan（-b_k/a_k），为p_k（t）的相位角。

由式（14-1）可知，对于一个特定地点的噪声p（t），在很弱的条件下，可以分解成若干个不同频率的纯声源p_k（t）之和。

2.噪声声压级的合成

对有n个噪声源同时发出噪声时，如声场中某处第k个噪声源的声压为p_ek，其声场的合成声压级可由式（14-2）求得。(www.xing528.com)

利用声能叠加原理和声强与声压的关系，有

由式（14-2）可知，多声源合成声压的能量与各纯音的能量成线性关系。考虑到式（14-1），多频噪声总声压级可表示为

由此可见，只要能够测出或分解出噪声的每一个单纯音的声压p_ek，就可按照式（14-2）和式（14-3）求得一定频段内的声压级和噪声总声压级。

3.噪声倍频程分析方法

常规的噪声倍频程分析通常采用各种声级计进行测量。常规的声级计采用硬件构成相应的计权网络和滤波网络。噪声声压信号由传声器拾取，放大后送入计权网络，计权后的信号再送入中心频率和通带宽度可变的带通滤波网络进行倍频程分析。由于完成一个标准的1/3倍频程分析需要分别进行32次测量，因而无法实现高速测量。

由式（14-1）可知，对于噪声信号p（t），可利用FFT技术将其分解成若干个不同频率的纯音源p_k（t）之和。再由式（14-2）、式（14-3）可以得到相应的频段内声压级和总声压级。

因为在噪声倍频程分析中，分析频率范围为12.5Hz～20kHz。最低端中心频率为12.5Hz，带宽仅为3Hz；而其采样频率至少应达到60kHz。同时FFT具有频率等分辨率特性，因此如果直接应用FFT将很难实现实时分析。为最大限度地提高分析速度，采用软件和硬件相结合的方法，对分析频段进行分段并行处理。利用硬件进行并行抗混滤波，经抗混滤波后的信号并行输入到多路A/D采集卡进行离散化，然后分别对各通道的离散信号进行常规的FFT变换，得到各分段对应的离散序列p[k]，即可进行声压级和计权声压级的计算。