动态捕捉式瞬时噪声频谱分析方法及系统与流程

本发明涉及噪声监测和分析，更具体地，本发明涉及一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析方法及系统。

背景技术：

1、在噪声频谱分析领域，传统的噪声监测技术主要依赖于静态频谱分析方法，这些方法通常无法实时捕捉瞬时噪声的变化，导致在噪声污染监测和控制方面存在一定的局限性。现有的技术在处理噪声信号时，往往采用固定的频段和固定的增益设置，这限制了对噪声信号动态特性的捕捉能力。此外，传统的噪声分析系统在进行能量转换和信号处理时，通常需要高速的ad转换器和复杂的算法支持，这不仅增加了系统的复杂度，也提高了成本和能耗。

2、在实现本发明实施例过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题或缺陷：首先，静态频谱分析方法无法适应噪声信号的快速变化，无法准确捕捉瞬时噪声的动态特性；其次，固定增益的设置无法满足不同噪声强度下的监测需求，导致分析结果的准确性受到影响；再次，高速ad转换器的使用在一定程度上限制了系统的灵活性和响应速度；最后，复杂的算法处理增加了系统的计算负担，影响了分析效率。

技术实现思路

1、本发明提供了一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析方法及系统。

2、在本发明的第一方面中，提供了一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析方法，包括：

3、步骤1，通过选频网络将噪声信号分割成不同的频段，每个频段的信号通过对应的能量分析单元进行处理，得到瞬时能量值和能量畸变等级；选频网络利用数字有源滤波电路实现，放大增益可动态调节，且受后级能量分析单元控制；

4、步骤2，能量分析单元通过能量计算电路将高频噪声信号转换成低频能量信号，并通过低速ad转换器接入算法单元，实现能量值和畸变等级的计算；能量计算电路利用电容器的充放电原理，控制信号控制电子开关进行电容的充放电，实现信号的能量转换；

5、步骤3，执行动态扫频算法确定滤波参数，从起始频点开始进行定宽扫频，设置带通滤波器，以固定带宽为步长频率不断递增直到达到截止频点；

6、步骤4，通过算法单元进行能量畸变判断，根据噪声信号的瞬时能量值和能量波形形状，计算数据的包络值，判断瞬时能量畸变和能量波形形状畸变；

7、步骤5，进行动态数据拼接和fft算法处理，固化下来的滤波通道将ad采样数据导入缓存，通过畸变判断对数据打标，只保留打标时时间段的数据，进行fft转换得到对应频段的噪声频率和噪声强度。

8、进一步地，所述选频网络通过数字有源滤波电路实现，放大增益可动态调节，且受后级能量分析单元控制。

9、进一步地，所述能量分析单元通过硬件电路加软件算法的方式实现，利用电容器的充放电原理将信号转换为能量值。

10、进一步地，所述动态拼接和fft算法通过畸变判断对数据打标，只保留打标时时间段的数据，进行fft转换得到对应频段的噪声频率和噪声强度。

11、进一步地，所述能量波形形状畸变算法在计算完包络后，通过等效图形转换算法将包络等效为一个梯形，然后判断畸变。

12、进一步地，所述动态扫频算法中，噪声畸变是当工频噪声和瞬时噪声叠加时噪声波形发生的畸变。

13、进一步地，所述动态拼接算法中，将不同通道的ad采样数据导入缓存后，根据畸变判断结果对数据进行清零处理，以保证数据的准确性。

14、在本发明的第二方面中，提供了一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析系统，包括：

15、选频网络单元，用于将接收到的噪声信号分割成多个不同频段的信号，每个频段信号对应一个能量分析单元；

16、能量分析单元，与选频网络单元的输出信号相连，用于计算每个频段信号的瞬时能量值和能量畸变等级。

17、进一步地，所述能量分析单元包括：

18、能量计算电路和低速ad转换器；

19、能量计算电路利用电容的充放电原理实现信号的能量转换；

20、低速ad转换器用于将转换后的能量信号转换为数字信号。

21、进一步地，动态捕捉式瞬时噪声频谱分析系统还包括：

22、动态扫频控制单元，用于从预设的起始频点开始进行定宽扫频，动态调整滤波参数，直至达到设定的截止频点；

23、算法处理单元，用于接收能量分析单元输出的数字信号，进行能量畸变判断和数据包络值计算，以及执行动态数据拼接和fft算法处理；

24、输出单元，用于展示分析结果，包括不同频段的噪声频率和噪声强度。

25、根据本发明的上述实施例至少具有以下有益效果：本发明提供的动态捕捉式瞬时噪声频谱分析方法，通过创新的选频网络和能量分析单元设计，可以实现对噪声信号的动态捕捉和精确分析。该方法利用数字有源滤波电路和电容器的充放电原理，不仅可以提高信号处理的灵活性和准确性，而且可以降低对高速ad转换器的依赖，从而减少系统的能耗和成本。此外，通过动态扫频算法和算法单元的协同工作，本发明能够实时监测并分析噪声信号的瞬时能量值和能量波形形状，有效识别和评估噪声污染，为噪声控制和环境保护提供技术支持。进一步地，本发明通过动态数据拼接和fft算法处理，能够快速地对噪声信号进行频谱分析，得到噪声频率和强度的详细信息。这种方法不仅可以提高噪声分析的效率，而且通过畸变判断对数据进行智能筛选，可以确保分析结果的准确性和可靠性。此外，本发明还包括一个输出单元，用于直观展示分析结果，使得用户能够轻松地理解和评估噪声污染情况，为制定相应的降噪措施提供便利。

1.一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析方法，其特征在于，所述选频网络通过数字有源滤波电路实现，放大增益可动态调节，且受后级能量分析单元控制。

3.如权利要求1所述的一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析方法，其特征在于，所述能量分析单元通过硬件电路加软件算法的方式实现，利用电容器的充放电原理将信号转换为能量值。

4.如权利要求1所述的一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析方法，其特征在于，所述动态拼接和fft算法通过畸变判断对数据打标，只保留打标时时间段的数据，进行fft转换得到对应频段的噪声频率和噪声强度。

5.如权利要求1所述的一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析方法，其特征在于，所述能量波形形状畸变算法在计算完包络后，通过等效图形转换算法将包络等效为一个梯形，然后判断畸变。

6.如权利要求1所述的一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析方法，其特征在于，所述动态扫频算法中，噪声畸变是当工频噪声和瞬时噪声叠加时噪声波形发生的畸变。

7.如权利要求1所述的一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析方法，其特征在于，所述动态拼接算法中，将不同通道的ad采样数据导入缓存后，根据畸变判断结果对数据进行清零处理，以保证数据的准确性。

8.一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析系统，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析系统，其特征在于，所述能量分析单元包括：

10.如权利要求9所述的一种动态捕捉式瞬时噪声频谱分析系统，其特征在于，动态捕捉式瞬时噪声频谱分析系统还包括：