随机信号处理笔记之色噪声及白化滤波器
1 随机信号处理笔记：色噪声及白化滤波器
1 随机信号处理笔记：色噪声及白化滤波器
1.1 关于色噪声
1.1.1 产生原因
1.1.2 解决办法
1.1.
2.1 卡亨南-洛维展开
1.1.
2.2 白化滤波器
1.2 matlab实例仿真分析
引言
白噪声是一种理想化的噪声模型，实际应用中遇到的噪声大多是非“白”噪声。而信号的检测理论都是建立在白噪声背景中的，因此如何将有色噪声转化成白噪声进行信号检测，就显得至关重要。
1.1 关于色噪声
所谓“色噪声”实相对于“白噪声”而言的，当噪声的功率谱密度不再是一个分布在整个频率轴的常数。而是在部分频率范围有分布，在其它频率范围内无分布或分布较少。简言之，色噪声的功率谱密度不是均匀的。
1.1.1 产生原因
1. 由于天线、射频滤波器等器件的频率选通特性，白噪声经过其滤波处理
后，形成了功率谱不再均匀的色噪声。
2. 外界干扰的影响。
1.1.
2.2 白化滤波器
白化滤波器的构造：
假设，有色噪声的功率谱密度函数为，其满足佩里-维纳条件：
白化滤波器输出的噪声功率谱密度曲线：
输出噪声的自相关函数曲线：
由仿真得到的白化滤波器输出噪声功率谱密度曲线和其自相关曲线可看出滤波器的白化效果很好。
变压器噪声处理方案
变压器噪声处理 初 设 方 案 杭州汉克斯隔音技术工程有限公司 Hangzhou Hanex Sound Insulation Co.,Ltd 2020年06月
变压器噪声处理主要解决的震动问题，震动噪声是各类变压器的主要噪声类型，其治理方式也是以减震为主，同时辅以其他的隔音消声措施将变压器噪声控制在环境环保要求内，那么变压器具体噪声处理措施有哪些呢? 一、地面配电房变压器噪声处理方案 1.对变压器进行停电后的检修，包括进行更换陈旧的变压器油，对变压器紧固件进行检查，对变压器进行除尘等; 2.对变压器基础进行加固或者加装隔震装置，隔震装置可以根据振动的大小程度选择橡胶垫或者弹簧减振器进行;
3.对配电房的薄弱处进行隔音加固，将普通窗改为消声通风窗(考虑配电房的散热要求)，将普通铁门或铝合金门改为木质防火隔音门或者金属隔音门。 一般情况下进行以上处理后，配电房的噪音基本都能达到符合国标要求，但考虑到变压器的低频噪音的穿透力很强，在条件允许的情况下配电房内部还要进行吸音处理，这样可以衰减噪音的能量。 二、地面箱式变压器噪音治理方案 1.对变压器进行停电后的检修，包括进行更换陈旧的变压器油，对变压器紧固件进行检查，对变压器进行除尘等; 2.对变压器基础进行加固或者加装隔震装置，隔震装置可以根据振动的大小程度选择橡胶垫或者弹簧减振器进行; 3.由于箱变的外壳都比较单薄，对其外壳进行隔音加固比较困难，且位置空间较小，所以箱变的噪音治理方法是在其外侧加设隔音屏障或者隔音罩。一般情况下进行以上处理后，箱变的噪音基本都能达符合国标要求，如果是隔音罩需要考虑箱变的散热问题，一般需要有进风系统和排风系统。 三、地下室配电房变压器噪声处理方案 1.对变压器的振动进行阻断，包括进行更换变压器低压出线母排，对变压器紧固件进行紧固，将变压器外壳和变压器本体分开，在
高斯白噪声与高斯噪声的相关概念
高斯噪声是一种随机噪声，在任选瞬时中任取n个，其值按n个变数的高斯概率定律分布。注： 1,高斯噪声完全由其时变平均值和两瞬时的协方差函数来确定，若噪声为平稳的，则平均值与时间无关，而协方差函数则变成仅和所考虑的两瞬时之差有关的相关函数，它在意义上等效于功率谱密度。 2,高斯噪声可以是大量独立的脉冲所产生的，从而在任何有限时间间隔内，这些脉冲中的每一个脉冲值与所有脉冲值的总和相比都可忽略不计。 3,实际上热噪声、散弹噪声及量子噪声都是高斯噪声。 白噪声是一种功率频谱密度为常数的随机信号或随机过程。换句话说，此信号在各个频段上的功率是一样的，由于白光是由各种频率（颜色）的单色光混合而成，因而此信号的这种具有平坦功率谱的性质被称作是“白色的”，此信号也因此被称作白噪声。相对的，其他不具有这一性质的噪声信号被称为有色噪声（功率谱密度随频率变化）。 理想的白噪声具有无限带宽，因而其能量是无限大，这在现实世界是不可能存在的。实际上，我们常常将有限带宽的平整讯号视为白噪音，因为这让我们在数学分析上更加方便。然而，白噪声在数学处理上比较方便，因此它是系统分析的有力工具。一般，只要一个噪声过程所具有的频谱宽度远远大于它所作用系统的带宽，并且在该带宽中其频谱密度基本上可以作为常数来考虑，就可以把它作为白噪声来处理。例如，热噪声和散弹噪声在很宽的频率范围内具有均匀的功率谱密度，通常可以认为它们是白噪声。 白噪声的功率谱密度是一个常数。这是因为：白噪声的时域信号中任意两个不同时刻是不相关的，因此，白噪声的自相关函数为冲击函数，因此，白噪声的功率谱密度为常数。（自相关函数和功率谱密度是傅立叶变换对）。 当随机的从高斯分布中获取采样值时，采样点所组成的随机过程就是“高斯白噪声”；同理，当随机的从均匀分布中获取采样值时，采样点所组成的随机过程就是“均匀白噪声”。 “非白的高斯”噪声——高斯色噪声。这种噪声其分布是高斯的，但是它的频谱不是一个常数，或者说，对高斯信号采样的时候不是随机采样的，而是按照某种规律来采样的。 仿真时经常采用高斯白噪声是因为实际系统（包括雷达和通信系统等大多数电子系统）中的主要噪声来源是热噪声，而热噪声是典型的高斯白噪声，高斯噪声下的理想系统都是线性系统。 高斯白噪声：如果一个噪声，它的幅度分布服从高斯分布，而它的功率谱密度又是均匀分布的，则称它为高斯白噪声。 热噪声和散粒噪声是高斯白噪声。 所谓高斯白噪声中的高斯是指概率分布是正态函数，而白噪声是指它的二阶矩不相关，一阶矩为常数，是指先后信号在时间上的相关性。这是考查一个信号的两个不同方面的问题。
带通滤波器的噪声分析
如题所述，本文主要针对二阶带通滤波器进行噪声分析。关键词：二阶高通滤波器热噪声低频噪声散粒噪声宽带噪声一、二阶带通有源滤波器电路简介 已知，有源滤波器一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。 利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。 如下图示为一二阶带通滤波器电路图 图1 基本电路原理图如上图所示。放大器选择OPA363。图中R、C组成低通网络，C1、R3组成高通网络。 下图为带通滤波器的幅频特性
图2 二阶压控电源带通滤波器就是将低通与高通电路相串联，而构成的带通滤波电路。条件是低通滤波电路的截止脚频率wH大于高通滤波电路的截止角频率wL。因此，上图并不难理解。 设R2=R，R3=2R，则可得带通滤波器的中心角频率W0=1/（RC）。 电路的优点是改变Rf和R1的比例就可改变频宽而不影响中心频率。二、电路噪声分析电路噪声可分为内部噪声与外部噪声。 内部噪声是由电路内部电路元器件其本身固有物理性质所产生的噪声。造成内部噪声的元器件主要有电阻、运算放大器等。 外部噪声是由外界因素对电路中各部分的影响所造成的。一般来说，主要是外界电磁场、接地线不合理和电源等原因造成的。 （一）内部噪声分析 1．热噪声（主要是电阻造成的噪声）：在导体中由于带电粒子热骚动而产生的随机噪声。它存在于所有电子器件和传输介质中。它是温度变化的结果，但不受频率变化的影响。热噪声是在所有频谱中以相同的形态分布，它是不能够消除的。 热噪声是杂乱无章的变化电压。一般来说，热噪声决定了电路的噪声基底。实际电阻器一般被等效为一理想无噪声电阻与噪声电压源相串联的电路，或者一理想无噪声电导和噪声电流源相并联。（见下图）
常见变压器噪声治理方法
变压器噪声治理 初 设 方 案 杭州汉克斯隔音技术工程有限公司Hangzhou Hanex Sound Insulation Co.,Ltd 2020年05月
针对变压器的噪声治理主要是解决变压器噪声对于住宅区的影响，特别是居民卧室的影响，变压器多是用在小区中，低频噪声传递到居民卧室达到38-42分贝之间，超出了卧室噪声要求的标准，住户很难休息好，变压器噪声治理有哪些方案呢? 一、变压器低频噪声来源 变压器噪声，主要是震动噪声及对空气动力噪声对周围刚性固体激振产生： 1.变压器产生的交变磁场对铁心的硅钢片起作用，硅钢片受磁场力压力产生微小变形，产生磁伸缩现象。致铁心固有频率波动，形成周期性低频波段噪声;
2.电流通过绕组产生电磁力时，绕组振动产生的激振噪声; 3.变压器长期处于振动状态会对周围的关联设备有影响，造成其它设备间接性噪声; 4.变压器设备设计时，未做刚性断离措施、外壳安装不牢固、部分零件松动、排风区域灰尘堵塞等设计安装误差产生噪声; 5.负荷性质差别，造成电压波叠加; 6.本体振动激振声波及辅机噪声，通过建筑结构刚性传导给结构墙、楼板、管线，快速传递至更远，自身激振力差的相关各类功能房室，至使低频噪声影响房室人员。 二、变压器降噪要符合哪些标准? 变压器噪声的影响范围主要是住宅小区，住宅小区要保证居民的日常作息，所以就要保证卧室内的噪声标准。根据2010年的民用建筑隔声设计规范中对于高要求的住宅卧室噪声夜间不得高于30分贝。所以我们在制定降噪方案时就以该标准作为降噪目标。
三、变压器/变压器房噪声治理措施 1.设备减震 由于变电设备会生产结构传声，并且是以低频为多。所以必要时需要安装橡胶减震垫、弹簧减震器等减震装置做好隔振处理。这样可以提高噪声治理效果。 2.机房隔音 1)在机房顶部安装吸声体。 2)墙面安装满铺式吸声体，同时也能直接降低机房内噪声对房外环境的影响，该设计既能最大限度降低房内的声能密度，又能使房内噪声值直接降低3～5dB(A)以上。特别是异型吸声体的设计，通过增
色噪声原理及matlab代码实现
色噪声原理及matlab实现 1、实验目的： ⑴了解随机信号自身的特性，包括均值（数学期望）、均方值、方差、相关函数、概率密度、频谱及功率谱密度等。 （2）了解色噪声的基本概念和分析方法，掌握用matlab、c\c++软件仿真和分析色噪声的方法。 ⑶掌握随机信号的分析方法。 2、实验原理： 我们把除了白噪声之外的所有噪声都称为有色噪声。就像白光一样，除了白光就是有色光。 色噪声中有几个典型： ⑴粉红噪声。粉红噪音是自然界最常见的噪音，简单说来，粉红噪音的频率分量功率主要分布在中低频段。从波形角度看，粉红噪音是分形的，在一定的范围内音频数据具有相同或类似的能量。从功率（能量）的角度来看，粉红噪音的能量从低频向高频不断衰减，曲线为1/f，通常为每8度下降3分贝。粉红噪声的能量分布在任一同比例带宽中是相等的！比如常见的三分之一倍程频带宽100Hz的范围89.2__112和1000Hz的892__1120是相等的。 在给定频率范围内(不包含直流成分)，随着频率的增加，其功率密度每倍频程下降3dB(密度与频率成反比)。每倍频的功率相同，但要产生每倍频程3dB的衰减非常困难,因此，没有纹波的粉红噪声在现实中很难找到。 粉红噪声低频能下降到接近0Hz(不包括0Hz)高频端能上到二十几千赫，而且它在等比例带宽内的能量是相等的(误差只不过0.1dB左右)。粉红噪声的功率普密度图： ⑵红噪声(海洋学概念)。这是有关海洋环境的一种噪声，由于它是有选择地吸收较高的频率，因此称之为红噪声。 ⑶橙色噪声。该类噪声是准静态噪声，在整个连续频谱范围内，功率谱有限且零功率窄带信号数量也有限。这些零功率的窄带信号集中于任意相关音符系统的音符频率中心上。由于消除了所有的合音，这些剩余频谱就称为橙色音符。 ⑷蓝噪声。在有限频率范围内，功率密度随频率的增加每倍频增长3dB(密度正比于频率)。对于高频信号来说，它属于良性噪声。
变压器有杂音缘由
分析造成开关电源啸叫的原因 凡是做过开发工作的人员都有这样的经历，测试开关电源或在实验中有听到类似产品打高压不良的漏电声响或高压拉弧的声音不请自来：其声响或大或小，或时有时无;其韵律或深沉或刺耳，或变化无常者皆有。 1、变压器(Transformer)浸漆不良：包括未含浸凡立水(Varnish)。啸叫并引起波形有尖刺，但一般带载能力正常，特别说明：输出功率越大者啸叫越甚之,小功率者则表现不一定明显。本人曾在一款72W的充电器产品中就有过带载不良的经验，并在此产品中发现对磁芯的材质有着严格的要求。(此款产品客户要求较为严格)补充一点，当变压器的设计欠佳也有可能工作时振动产生异响。 2、PWMIC接地走线失误：通常产品表现为会有部分能正常工作，但有部分产品却无法带载并有可能无法起振的故障，特别是应用某些低功耗IC时，更有可能无法正常工作。本人曾用过SG6848试板，由于当初没有透彻了解IC的性能，凭着经验便匆匆layout，结果试验时竟然不能做宽电压测试。悲哀呀! 3、光耦(OptoCoupler)工作电流点走线失误：当光耦的工作电流电阻的位置连接在次级滤波电容之前时也会有啸叫的可能，特别是当带载越多时更甚。 4、基准稳压(Regulator)ICTL431的接地线失误：同样的次级的基准稳压IC的接地和初级IC的接地一样有着类似的要求，那就是都不能直接和变压器的冷地热地相连接。如果连在一起的后果就是带载能力下降并且啸叫声和输出功率的大小呈正比。当输出负载较大，接近电源功率极限时，开关变压器可能会进入一种不稳定状态：前一周期开关管占空比过大，导通时间过长,通过高频变压器传输了过多的能量;直流整流的储能电感本周期内能量未充分释放，经PWM判断在下一个周期内没有产生令开关管导通的驱动信号或占空比过小;开关管之后的整个周期内为截止状态，或者导通时间过短;储能电感经过多于一整个周期的能量释放，输出电压下降，开关管下一个周期内的占空比又会大……如此周而复始，使变压器发生较低频率(有规律的间歇性全截止周期或占空比剧烈变化的频率)的振动，发出人耳可以听到的较低频率的声音。同时，输出电压波动也会较正常工作增大。当单位时间内间歇性全截止周期数量达到总周期数的一个可观比例时，甚至会令原本工作在超声频段的变压器振动频率降低，进入人耳可闻的频率范围，发出尖锐的高频“哨叫”。此时的开关变压器工作在严重的超载状态，时刻都有烧毁的可能——这就是许多电源烧毁前“惨叫”的由来，相信有些用户曾经有过类似的经历。空载，或者负载很轻时开关管也有可能出现间歇性的全截止周期，开关变压器同样工作在超载状态，同样非常危险。针对此问题，可通过在输出端预置假负载的方法解决，但在一些“节省”的或大功率电源中仍偶有发生。当不带载或者负载太轻时，变压器在工作时所产生的反电势不能很好的被吸收。这样变压器就会耦合很多杂波信号到你的1.2绕组。这个杂波信号包括了许多不同频谱的交流分量。其中也有许多低频波，当低频波与你变压器的固有振荡频率一致时，那么电路就会形成低频自激。变压器的磁芯不会发出声音。我们知道，人的听觉范围是20--20KHZ。所以我们在设计电路时，一般都加上选频回路。以滤除低频成份。从你的原理图来看，你最好是在反馈回路上加一个带通电路，以防止低频自激.或者是将你的开关电源做成固定频率的即可。 大功率开关电源短路啸叫. 相信大家遇到过这种情况，开关电源在满载后突然将电源短路测试，有时候会听到电源有啸叫的情况;或者是在设置电流保护时，当电流调试到某一段位，会有啸叫，其啸叫的声音抑扬顿挫，甚是烦人，究其原因主要为以下：当输出负载较
噪声滤波器
电源噪声滤波器的基本原理与应用方法 随着现代科学技术的飞速发展，电子、电力电子、电气设备应用越来越广泛，它们在运行中产生的高密度、宽频谱的电磁信号充满整个空间，形成复杂的电磁环境。复杂的电磁环境要求电子设备及电源具有更高的电磁兼容性。于是抑制电磁干扰的技术也越来越受到重视。接地、屏蔽和滤波是抑制电磁干扰的三大措施，下面主要介绍在电源中使用的EMI滤波器及其基本原理和正确应用方法。 2电源设备中噪声滤波器的作用 电子设备的供电电源，如220V/50Hz交流电网或115V/400Hz交流发电机，都存在各式各样的EMI噪声，其中人为的EMI干扰源，如各种雷达、导航、通信等设备的无线电发射信号，会在电源线上和电子设备的连接电缆上感应出电磁干扰信号，电动旋转机械和点火系统，会在感性负载电路内产生瞬态过程和辐射噪声干扰；还有自然干扰源，比如雷电放电现象和宇宙中天电干扰噪声，前者的持续时间短但能量很大，后者的频率范围很宽。另外电子电路元器件本身工作时也会产生热噪声等。 这些电磁干扰噪声，通过辐射和传导耦合的方式，会影响在此环境中运行的各种电子设备的正常工作。另一方面，电子设备在工作时也会产生各种各样的电磁干扰噪声。比如数字电路是采用脉冲信号（方波）来表示逻辑关系的，对其脉冲波形进行付里叶分析可知，其谐波频谱范围很宽。另外在数字电路中还有多种重复频率的脉冲串，这些脉冲串包含的谐波更丰富，频谱更宽，产生的电磁干扰噪声也更复杂。 各类稳压电源本身也是一种电磁干扰源。在线性稳压电源中，因整流而形成的单向脉动电流也会引起电磁干扰；开关电源具有体积小，效率高的优点，在现代电子设备中应用越来越广泛，但是因为它在功率变换时处于开关状态，本身就是很强的EMI噪声源，其产生的EMI噪声既有很宽的频率范围，又有很高的强度。这些电磁干扰噪声也同样通过辐射和传导的方式污染电磁环境，从而影响其它电子设备的正常工作。 对电子设备来说，当EMI噪声影响到模拟电路时，会使信号传输的信噪比变坏，严重时会使要传输的信号被EMI噪声所淹没，而无法进行处理。当EMI噪声影响到数字电路时，会引起逻辑关系出错，导致错误的结果。 对于电源设备来说，其内部除了功率变换电路以外，还有驱动电路、控制电路、保护电路、输入输出电平检测电路等，电路相当复杂。这些电路主要由通用或专用集成电路构成，当受电磁干扰
变压器噪声治理工程案例
南昌佳绿环保噪声治理工程项目 天门市君佳北湖名居 低频振动噪声治理工程介绍 一、项目名称：天门市君佳北湖名居低频振动噪声治理工程一、项目编号：NCJL1525 三、项目地址：天门市君佳北湖名居 四、项目规模：变压器噪声治理 五、工程工期： 15天 六、竣工时间：2015年4月15日 七、项目类别：变压器噪声治理工程 八、案例简介：天门市君佳·北湖名居小区地下室安装3台 变压器，2组水泵机组，用于小区变电及二次供水。当变压器、水泵运行时水泵的动力设备产生的振动与噪声，经墙体、管道 等固体媒介及空气媒介造成振动及固体传声、空气声传播，居 民住房内产生了共振、共鸣效应，严重干扰了楼上居民的正常 生活。经现场检测居民房内夜间噪声达到38dB（A）—39dB （A），并能明显感觉到嗡鸣声，这种低频噪声对人体的健康 影响很大。
九、降噪目标： 1、符合或优于下列标准的最新版本： （1）、国家城市区域环境噪声标准GB 3096-93 （2）、民用建筑隔声设计规范GBJ118—88 （3）、国家社会环境生活噪声排放标准GB22337-2008 序号噪声控制点达到效果执行标准备注 1 居民卧室房内≤30dB（A）《社会生活环境噪声排放标 准》中1类夜间标准排除其他噪声 干扰 2 客厅内≤35dB（A）《社会生活环境噪声排放标 准》中1类夜间标准排除其他噪声 干扰 2、《社会生活环境噪声排放标准》GB22337-2008
在社会生活噪声排放源位于噪声敏感建筑物内情况下，噪声通过建筑物结构传播至噪声敏感建筑物室内，噪声敏感建筑物室内等效声级不得超过表2规定的限值。 表2结构传播固定设备室内噪声排放限值（等效声级） 单位：dB（A） 十、现场噪音源：变压器噪声共有三个声源，一是铁心，二是绕组，三是冷却器，即空载、负载和冷却系统引起的噪声之和。铁心产生噪声的原因是构成铁心的硅钢片在交变磁场的作用下，会发生微小的变化即磁致伸缩，磁致伸缩使铁心随励磁频率的变化做周期性振动。绕组产生振动的原因是电流在绕组中产生电磁力，漏磁场也能使结构件产生振动。电磁力(和振动幅值)与电流的平方成正比，而发射的声功率与振动幅值的平方成正比。因此，发射的声功率与负载电流有很明显的关系。 在变压器房噪声治理项目中，我们能够采取的降噪措施只有
色噪声
4.4 色噪声的产生与分析 1、实验原理 我们把除了白噪声之外的所有噪声都称为有色噪声。就像白光一样，除了白光就是有色光。 色噪声中有几个典型： ⑴粉红噪声。粉红噪音是自然界最常见的噪音，简单说来，粉红噪音的频率分量功率主要分布在中低频段。从波形角度看，粉红噪音是分形的，在一定的范围内音频数据具有相同或类似的能量。从功率（能量）的角度来看，粉红噪音的能量从低频向高频不断衰减，曲线为1/f，通常为每8度下降3分贝。粉红噪声的能量分布在任一同比例带宽中是相等的！比如常见的三分之一倍程频带宽100Hz的范围89.2__112和1000Hz的892__1120是相等的。 在给定频率范围内(不包含直流成分)，随着频率的增加，其功率密度每倍频程下降 3dB(密度与频率成反比)。每倍频的功率相同，但要产生每倍频程3dB的衰减非常困难,因此，没有纹波的粉红噪声在现实中很难找到。 粉红噪声低频能下降到接近0Hz(不包括0Hz)高频端能上到二十几千赫，而且它在等比例带宽内的能量是相等的(误差只不过0.1dB左右)。粉红噪声的功率普密度图如图2-10 所示： 图2-10粉红噪声的功率普密度 ⑵红噪声(海洋学概念)。这是有关海洋环境的一种噪声，由于它是有选择地吸收较高的频率，因此称之为红噪声。 ⑶橙色噪声。该类噪声是准静态噪声，在整个连续频谱范围内，功率谱有限且零功率窄带信号数量也有限。这些零功率的窄带信号集中于任意相关音符系统的音符频率中心上。由于消除了所有的合音，这些剩余频谱就称为“橙色”音符。 ⑷蓝噪声。在有限频率范围内，功率密度随频率的增加每倍频增长3dB(密度正比于频率)。对于高频信号来说，它属于良性噪声。 ⑸紫噪声。在有限频率范围内，功率密度随频率的增加每倍频增长6dB(密度正比于频率的平方值)。 ⑹灰色噪声。该噪声在给定频率范围内，类似于心理声学上的等响度曲线(如反向的A-加权曲线)，因此在所有频率点的噪声电平相同。 ⑺棕色噪声。在不包含直流成分的有限频率范围内，功率密度随频率的增加每倍频下降6dB(密度与频率的平方成反比)。该噪声实际上是布朗运动产生的噪声，它也称为随机飘移噪声或醉鬼噪声。
变压器噪音治理
封面
目录 1、前言 2、噪声污染概况 3、噪声检测方法 4、噪声治理前检测结果 5、噪声污染分析 6、降噪效果 7、总结 8、工程造价
一、前言 随着我国城市化进程的快速发展以及人民生活水平的不断提高，城区用电负荷增长迅速。但由于城市用地资源的紧缺，以及市政规划中为避免公用设施露天放置对景观的破坏，使得与住宅配套的供电设施部分被设置于居民高层建筑户内，而其主要设备配电变压器工作时会产生一定程度的噪声污染问题。随着我国环境法律、法规的完善和公众环保意识的不断提高，公众对自身环境的要求越来越高，致使城市配电设备的噪声污染问题，成为了公众关心、媒体关注的热点问题，投诉量逐年上升。对此，部分供电部门常采用传统的吸声、隔声措施进行噪声污染治理，但由于治理方式的不正确，难以达到理想的治理效果。本文以某受到配电变压器噪声污染投诉的高档小区为例，通过对该小区配电变压器噪声污染特性的分析、研究，提出相应的噪声污染治理措施，为开展城区配电房噪声污染治理、新建配电房规划设计中的噪声污染控制等提供技术支持。
二、噪声污染概况 该受到噪声污染投诉的配电房位于某一高档小区7幢住宅楼的1层，配电房内设有中压进线柜、干式变压器、低压配电柜等电气设备，配电房内有两台10kV干式变压器，每台容量为800kVA。与该1层配电房一墙之隔的即为101住户客厅和入户大厅走廊（如图1），101住户和入户大厅人员均反映日常有噪声污染问题，严重干扰正常生活。
三、噪声检测方法 3.1主变噪声检测 干式配电变压器噪声监测采用B&K2250型噪声分析仪，在#1主变设备 基准发射面1m处，主变1/2高度处，间距1m测量10s的等效连续A声 级和倍频带声压级。 3.2室内环境噪声检测 受噪声污染的室内环境噪声检测点如图1，其中#1测点位于入户大厅走廊处，#2测点位于101住户客厅内。且所有噪声检测点距室内任一反射面至少0.5M 以上、距离地面1.2M以上。 室内环境噪声检测使用B&K2250手持式噪声分析仪，测试期间门窗处于关闭状态，且房间内的所有其它可能的干扰源（如电视机、空调机、排气扇等）应关闭。测量时间为昼夜各一次，记录每个测点的1min等效连续A声级（L Aeq）及倍频带声压级。 3.3噪声评价标准 依据GB22337-2008《社会生活环境噪声排放标准》要求[6]，该住宅小 区室内的声环境需满足L Aeq限值和倍频带声压级限值要求。 （1）L Aeq限值 该配电房位于高档住宅小区内，所属声功能区为1类，因此，室内环境所 有测点的L Aeq声级应符合表1中的限值标准要求。 注：A类房间：指以睡眠为主要目的，需要保证夜间安静的房间，包括住宅卧室、医院病房、宾馆客房等。 B类房间：指主要在昼间使用，需要保证思考与精神集中，正常讲话不被干扰的房间、包括学校教室、会议室、办公室、住宅中卧室以外的其他房间等。
EMI滤波器原理
EMI 滤波器原理 插入损耗，共模干扰，差模干扰 在测试传导干扰时候，应用的频段为 150KHz~ 30MHz ,当电子设备干扰 噪声频率小于30MHz 时，主要干扰音频频段，电子设备的电源线对于这类波长的 电磁波来说，一般还不足一个波的波长（30MHz 波长为10米），向空中辐射效率 很低。噪声主要是通过导线传播，若能测得电源线上感应的噪声电压，就能衡量 这一频段的电磁噪声干扰程度，这类噪声也就是传导噪声，在测试传导干扰时候， 应用的频段为150KHz~ 30MHz 。 传导噪声由差模噪声和共模噪声构成。 差模噪声存在于相线 L 和中线N 之 间（也可视为存在于L 与地线（PE ）, N 与地线（PE ）之间，大小相等，相位差 180° ）;共模干扰噪声存在于L 与PE ，N 与PE 之间，大小相等，相位相同。 1插入损耗 为了更好的设计滤波器，我们应用插入损耗这个概念，其定义为在未加入和 加入滤波器干扰源对负载的电压的比，然后取对数，定义如下图： 信号 由上图可以看出，随着滤波器阶数的上升，其插入损耗也跟着增加，实际上, 每增加一阶，插入损耗相应会增加 6 dB/倍频 2、共模噪声( common mode interference) A、电路等效：功率噪声是电源中影响最大的一种噪声，其等效图如下： 图加共模干扰等救电路討 其等效电路为一个有并联电容C P和并联电阻R P的电流源，呈高阻抗容性。在反激电源中，如图4，当开关管V i由导通变为截止时，其集电极电压升高，向开关管与散热器的分布电容(可达几千pF)C P1充电，形成共模电流(I cml+|cm2)，在LISN中被检测出来。等效电路中的C P包括C PI及C P2，C P2与变压器的绕制工艺及结构有关，C PI 与开关管体积大小，及散热器的绝缘厚度有关，一般C P在几百至几千P F之间。 B、抑制原理：下面以下图中的电源滤波器为例进行说明 — Cxi OUTPUT Cy PE 有色噪声下的卡尔曼滤波 摘要 Kalman滤波技术是一种高效率的递归滤波器(自回归滤波器)，它是现代信息处理中的重要工具。但是基本的Kalman滤波基本方程中要求系统噪声和量测噪声必须为互不相关的均值为零的白噪声过程, 限制了应用的范围。本文研究了在系统噪声和量测噪声都是有色噪声条件下的Kalman滤波方法, 并推导了全套的滤波方程。最后以GPS多天线三维姿态测量系统为例，根据推导出的动态噪声、观测噪声为有色噪声的线性系统滤波公式，在MATLAB环境下进行了仿真实验。 关键词：有色噪声，卡尔曼滤波，白噪声 ABSTRACT Kalman filtering technology is a kind of efficient algorithm.on filter (autoregressive filter), it is an important tool in modern information processing. But the basic Kalman filtering basic equations of noise and measurement requirements system for irrelevant noise must be zero of white noise process, limit the scope of application. In this paper we studied system noises and measurement noise are colored noise Kalman filtering method under the conditions, and derived full set of filter equation. Finally for example with GPS multi-antenna 3d pose measurement system, Carried out in MATLAB simulation experiment according to the dynamic noise is deduced, observation noise for colored noise linear system filtering formula. Key Words：Colored Noise, Kalman Filter, White Noise 题目四：中值滤波器设计及椒盐噪声滤除 一、实验背景 在数字图像的生成与采集过程中，由于受工作环境，器件等性能的影响，使得一幅未经处理的原始图像，都存在着一定的噪声干扰。这种噪声具有以下性质： 1、图像上的噪声出现处呈现不规则分布； 2、噪声的大小也是不规则的。 这些噪声恶化了图像质量，使图像模糊甚至淹没目标特征，给后续的处理分析带来了困难。因此需要对图像应该进行滤除噪声处理。 二、 实验目的 1. 通过利用c 程序实现数字信号处理的相关功能，巩固对信号处理原理知识的理解，培养快速解决实际问题的能力提高实际编程和处理数据的综合能力，初步培养在解决信号处理实际应用问题中所应具备的基本素质和要求。 2. 培养独立思考的能力与研发能力，通过设计实现不同的信号处理问题，初步掌握在给定条件和功能的情况下，实现合理设计算法结构的能力。 3. 提高资料查询和整理的能力。能够在短时间内找到适合自己的方法。并在文献整理的过程中学会科技文献的写作，提高语言表达能力。 三、 实验内容 1. 理解什么是椒盐噪声，中值滤波的原理及其特性。 2. 设计一种中值滤波，对椒噪声滤波有效，并分析滤波器的适用范围。 3、（扩展训练）对设计的滤波器针对椒、盐噪声滤除分别进行测试，并进行性能比较分析，并讨论椒、盐噪声频度（噪声数目占图像实际像素的百分比）对滤波器实际效果的影响。 四、实验原理 1.椒盐噪声 椒盐噪声又称脉冲噪声，是由图像传感器，传输信道，解码处理等产生的黑白相间的亮暗点噪声。椒盐噪声往往由图像切割引起。 椒盐噪声的PDF 是： 如果b>a ，灰度值b 在图像中将显示为一个亮点，a 的值将显示为一个暗点。若 或 为零，则脉冲噪声称为单级脉冲。如果 和 均不为零，尤其是他们近似相等时，脉冲噪声值将类似于随机分布在图像上的胡椒和盐粉微粒。 ()?? ? ??===其他0b z P a z P z p b a a P b P a P b P 本文科普一下高斯白噪声（white Gaussian noise，WGN）。 百度百科上解释为“高斯白噪声，幅度分布服从高斯分布，功率谱密度服从均匀分布”，听起来有些晦涩难懂，下面结合例子通俗而详细地介绍一下。 白噪声，如同白光一样，是所有颜色的光叠加而成，不同颜色的光本质区别是的它们的频率各不相同（如红色光波长长而频率低，相应的，紫色光波长短而频率高）。白噪声在功率谱上（若以频率为横轴，信号幅度的平方为功率）趋近为常值，即噪声频率丰富，在整个频谱上都有成分，即从低频到高频，低频指的是信号不变或缓慢变化，高频指的是信号突变。 由傅里叶变换性质可知，时域有限，频域无限；频域有限，时域无限。那么频域无限的信号变换到时域上，对应于冲击函数的整数倍（由公式也可推得：）。即说明在时间轴的某点上，噪声孤立，与其它点的噪声无关，也就是说，该点噪声幅值可以任意，不受前后点噪声幅值影响。简而言之，任意时刻出现的噪声幅值都是随机的（这句话实际上说的就是功率谱密度服从均与分布的意思，不同的是，前者从时域角度描述，而后者是从频域角度描述）。这里要指出功率谱密度（Power Spectral Density，PSD）的概念，它从频域角度出发，定义了信号的功率是如何随频率分布的，即以频率为横轴，功率为纵轴。 既然白噪声信号是“随机”的，那么反过来，什么叫做“相关”呢？顾名思义，相关就是某一时刻的噪声点不孤立，和其它时刻的噪声幅值有关。其实相关的情况有很多种，比如此时刻的噪声幅值比上一时刻的大，而下一时刻的噪声幅值比此时刻的还大，即信号的幅值在时间轴上按从小到大的顺序排列。除此之外，幅值从大到小，或幅值一大一小等都叫做“相关”，而非“随机”的。 解释完了“白噪声”，再来谈谈“高斯分布”。高斯分布，又名正态分布（normal distribution）。概率密度函数曲线的形状又两个参数决定：平均值和方差。简单来说，平均值决定曲线对称中线，方差决定曲线的胖瘦，即贴近中线的程度。概率密度定义了信号出现的频率是如何随着其幅值变化的，即以信号幅值为横轴，以出现的频率为纵轴。因此，从概率密度角度来说，高斯白噪声的幅度分布服从高斯分布 描述了“白噪声”和“高斯噪声”两个含义，那么，回到文章开头的解释：高斯白噪声，幅度分布服从高斯分布，功率谱密度服从均匀分布。它的意义就很明确了，上半句是从空域(幅值)角度描述“高斯噪声”，而下半句是从频域角度描述“白噪声”。 下面以matlab程序演示，感性认识一下高斯白噪声。 程序1（高斯白噪声）： 变电站的噪声分析与治理方案 于香英，张惠敏，杜月桥 天津市电力公司技术中心（天津， 300022） 【摘要】通过对某市电网变电站噪声水平现状的监测，结合噪声特性和变电站的布局，对城区内的变电站环境噪声治理提出相应的解决方案。 【关键词】变电站；噪声；治理 The Analysis of Electricity Substation and Control YU Xiang-ying, ZHANG Hui-min, DU Yue-qiao The Technology Center of Tianjin Electric Power Corporation (Tianjin, 300022) 【Abstract】Based on monitoring the noise level from the Electricity Substation of one Grid Corporation, the analysis of its characteristics combined with the layout of substations is described, accordingly the main measures for typical station is given. 【Key words】Electricity Substation；Noise；Control 引言 近几年随着城市建设的发展，工业和居民用电量增长很快。特别是夏季的用电高峰期间，变电站的负荷率都很高，噪声很大。尤其是居民密集区的变电站的噪声引起的居民投诉颇多。且变电站噪声影响引起的纠纷、上告事件逐步增多，污染缴费也会逐步开展。所以，如何解决变电站的噪声污染对周围居民的影响已经势在必行。 1.电力变电站的噪声分析 某市电力公司输变电系统共分5个等级，500KV、220KV、110KV、35KV及10KV配变电站。变电站的类型多种多样，有露天站、室内站、半室内站。220KV 变电站深入市区，其中以35KV变电站及线路构成了城区供电的主网架。位于一、二类地区的35KV变电站有78座。为加强变电站噪声的监督监测，天津市电力公司环境监测中心站对公司现有的坐落于一、二类地区的35KV及以上所有变电站进行夜间厂界环境噪声（变电站围墙外1米处）测试，并对110KV及以上所有变电站全部进行电磁环境监测。本次共测试176个变电站。从测试结果来看，所有监测的变压器本体噪声水平全都符合标准，但变压器本体噪声水平相差较大。一部分老变压器、封闭型的变压器，特别是强制风冷的风扇及电机噪音偏大；一部分变压器风 3.2.7 系统噪声或观测噪声是有色噪声的卡尔曼滤波 在前面推导Kalman 滤波方程时，都是假定)(k w 和)(k v 都是白噪声。而实际上，多数情况下，)(k w 和)(k v 可能是有色噪声。通常情况下，对一些特定的有色噪声可通过成型滤波器化成白噪声，现举例说明如何把某些特定的有色噪声用白噪声通过成型滤波器来表示的问题。 设)(k ξ是一平稳随机序列，其相关函数为 ||,j i t t j i De R --=，j i t t > 并可写出成型滤波器方程如下 )()(),1()1(k n k k k k ++ψ=+ξξ 式中的),1(k k +ψ为成型滤波器转移阵 ||1),1(k k t t e k k --+=+ψ )(k n 为均值为零的白噪声序列 {}0)(=k n E ， {} kj t t T k k e D j n k n E δ)1()()(||21--+-= 下面分三种情况讨论有色噪声情况的Kalman 滤波： 1）控制系统附加噪声是有色噪声，观测系统附加噪声是白噪声； 2）控制系统附加噪声是白噪声，观测系统附加噪声是有色噪声； 3）控制系统和观测系统的附加噪声均为有色噪声。 有色序列的类型还有许多种，本节仅讨论高斯—马尔可夫型随机序列。理由不言而喻，人们知道，任何一个高斯—马尔可夫型随机序列，都可以看成是高斯白噪声驱动下，某个离散线性系统的状态序列。因此，可以通过扩充状态变量法，来把附加噪声是有色的情况白化！下面分情况进行具体的讨论。 3.2.7.1 控制系统附加噪声是有色噪声，观测系统附加噪声是白噪声 设系统状态和观测方程为 )(),1()(),1()1(k w k k k x k k A k x +Γ++=+ (3.2.7.1) )()()()(k v k x k C k z += (3.2.7.2) 式中)(k w 为高斯—马尔可夫型随机序列（有色噪声）。 由于)(k w 为高斯—马尔可夫型随机序列，故 )()(),1()1(k k w k k H k w η++=+ 这里}0),({≥k k η为与)0(W 不相关的高斯白噪声。且 1）}0),,1({≥+k k k H 为已知； 2）{}0)(=k E η，{})(var )(k k Q ηη=为已知； 3）}0),({≥k k η与}0),({≥k k w 和)0(x 互不相关。 变压器声音异常的分析 收藏此信息打印该信息添加：用户发布来源：未知 -------------------------------------------------------------------------------- 变压器正常运行时,应发出均匀的"嗡嗡"声,这是由于交流电通过变压器线圈时产生的电磁力吸引硅钢片及变压器自身的振动而发出 的响声.如果产生不均匀或其它异音,都属不正常的. 1,变压器声音比平时增大,声音均匀,可能有以下原因: (1)电网发生过电压.电网发生单相接地或产生谐振过电压时,都会使变压器的声音增大,出现这种情况时,可结合电压表计的指示进行 综合判断. (2)变压器过负荷时,将会使变压器发出沉重的"嗡嗡"声,若发现变压器的负荷超过允许的正常过负荷值时,应根据现场规程的规定降低 变压器负荷. 2,变压器有杂音 有可能是由于变压器上的某些零部件松动而引起的振动.如果伴有变压器声音明显增大,且电流电压无明显异常时,则可能是内部夹件 或压紧铁芯的螺钉松动,使硅钢片振动增大所造成的. 3,变压器有放电声 变压器有"劈啪"的放电声,若在夜间或阴雨天气下,看到变压器套管附近有蓝色的电晕或火花,则说明瓷件污秽严重或设备线卡接触不 良.若是变压器内部放电则是不接地的部件静电放电或线圈匝间放电,或由于分接开关接触不良放电,这时应对变压器作进一步检测或 停用. 4,变压器有爆裂声 说明变压器内部或表面绝缘击穿,应立即将变压器停用检查. 5,变压器有水沸腾声 变压器有水沸腾声,且温度急剧变化,油位升高,则应判断为变压器绕组发生短路或分接开关接触不良引起的严重过热,应立即将变压器 停用检查. 四,变压器油温异常的分析 油温表指示的是变压器顶层油温,运行中的油温监视点为85℃;,温升是指变压器顶层油温减去环境温度,运行中变压器在外温40℃时, 其温升不得超过55℃,运行中以顶层油温为准,温升是参考数据. 若变压器在同等条件下(环境温度,负荷,油位等),油温比平时高出10℃或负荷 佳绿环保噪声治理工程项目 天门市君佳北湖名居 低频振动噪声治理工程介绍 一、项目名称：天门市君佳北湖名居低频振动噪声治理工程一、项目编号：NCJL1525 三、项目地址：天门市君佳北湖名居 四、项目规模：变压器噪声治理 五、工程工期：15天 六、竣工时间：2015年4月15日 七、项目类别：变压器噪声治理工程 八、案例简介：天门市君佳·北湖名居小区地下室安装3台 变压器，2组水泵机组，用于小区变电及二次供水。当变压器、水泵运行时水泵的动力设备产生的振动与噪声，经墙体、管道 等固体媒介及空气媒介造成振动及固体传声、空气声传播，居 民住房产生了共振、共鸣效应，重干扰了楼上居民的正常生活。经现场检测居民房夜间噪声达到38dB（A）—39dB（A），并 能明显感觉到嗡鸣声，这种低频噪声对人体的健康影响很大。 九、降噪目标： 1、符合或优于下列标准的最新版本： （1）、城市区域环境噪声标准GB 3096-93 （2）、民用建筑隔声设计规GBJ118—88 （3）、社会环境生活噪声排放标准GB22337-2008 序号噪声控制点达到效果执行标准备注 1 居民卧室房≤30dB（A）《社会生活环境噪声排放标 准》中1类夜间标准排除其他噪声 干扰 2 客厅≤35dB（A）《社会生活环境噪声排放标 准》中1类夜间标准排除其他噪声 干扰 2、《社会生活环境噪声排放标准》GB22337-2008 在社会生活噪声排放源位于噪声敏感建筑物情况下，噪声通过建筑物结构传播至噪声敏感建筑物室，噪声敏感建筑物室等效声级不得超过表2规定的限值。 表2结构传播固定设备室噪声排放限值（等效声级） 单位：dB（A） 十、现场噪音源：变压器噪声共有三个声源，一是铁心，二是 第6章非高斯有色噪声中的谐波恢复问题（Ⅰ） 本章研究具有非对称分布的非高斯ARMA有色噪声中的谐波恢复问题。通过分析谐波信号和非高斯有色噪的三阶累积量特性，提出了基于二阶、三阶累积量的混合SVD-TLS方法(Second-and Third-order Cumulant-based Hybrid SVD-TLS，我们称作STCH-SVD-TIS)以及混合ESPRIT方法(STCH-ESPRIT)。即先由有噪观测过程的三阶累积量估计噪声模型AR部分参数，然后由AR多项式对有噪观测值进行预滤波，最后利用滤波输出过程的自相关函数并结合高分辨率谱估计方法(如SVD-TLS，ESPRIT)来估计谐波参数。本章还通过标准的仿真实验验证了这两种方法的有效性和高分辨率。 6.1 概述 我们知道，在现有的有色噪声中的谐波恢复方法中，主要有系统辨识方法（包括最大似然(ML)法、广义最小二乘(GLS)法和迭代逆滤波(ITIF)法、噪声模型假设(如MA噪声模型假设法和AR噪声模型假设法)以及四阶累积量法。综合考查上述各类方法，系统辨识方法和噪声模型假设法必须预知噪声的模型结构，然而至今不存在着任何可用于建立噪声模型的有效方法；同时，背景噪声必须为高斯噪声(MA噪声模型假设法和AR噪声模型假设法除外），因为只有在高斯假设下，上述方法的估计结果才能得到最小二乘估计。四阶累积量方法尽管不需要假定噪声模型，但它仅适用于高斯背景噪声情形，当然这也是该类方法的最大优点。由此可以得出这样一个结论：现有的有色噪声中的谐波恢复方法绝大多数都是在噪声的高斯假设下进行研究的。尽管MA噪声模型假设法也可用于非高斯噪声情形，但由于MA模型用于具有尖锐谱峰的噪声模型描述时，往往需要很高的阶次，况且模型的阶次无法确定。因此有必要研究一般非高斯ARMA有色噪声中的谐波恢复方法。 在实际应用中，有色的非高斯噪声环境在声纳系统和信号检测中常常遇到，而具有非对称分布的非高斯噪声是一种很常见的情形，如指数分布、威布尔分布等，因此，研究具有非对称分布的非高斯噪声中的谐波恢复方法具有广泛的应用前景。 本章首先分析了谐波信号和非高斯有色噪声的三阶累积量特性，由于谐波信号的三阶累积量恒等于零，而具有非对称分布的非高斯ARMA有色噪声的三阶累积量不等于零。因此，利用有噪观测值的三阶累积量可以建立非高斯ARMA噪声的模型参数。由于有噪观测值经噪声模型的AR多项式滤波后得到的滤波输出过程的自相关函数和谐波信号预测模型的AR参数正好满足一组特殊的修正Yule-Walker(MYW)方程，因此，基于自相关的高分辨率方法都可以用来确定模型的参数。基于这一点，本章提出了STCH-SVD-TLS方法和STCH-ESPRIT方法，前者通过求解线性方程组的解来实现，后者通过求解矩阵对的广义特征值来实现。 6.2 模型假设 设零均值有噪观测值为 x n n y+ = w (n ( ) ( ) )有色噪声下的卡尔曼滤波
中值滤波器设计及椒盐噪声滤除
高斯白噪声
变电站的噪声分析与治理方案
2010_第三章_3有色噪声系统的Kalman滤波
变压器各种声音判别
变压器噪声治理工程案例
高阶谱第6章非高斯有色噪声中的谐波恢复