[发明专利]风力发电机组音调测试方法

摘要

一种风力发电机组音调测试方法，设置有预极化传声器和风机运行参数传感器组。预极化传声器噪声信号输出给噪声信号调理采集器处理，并通过Wi-Fi无线数据传输模块输出到计算机；风机运行参数传感器组将风机运行参数信号输出到风机运行参数信号采集调理器处理，并通过USB数据传输模块输出到计算机。计算机利用虚拟仪器软件对采集到的信号进行音频音调判定，获得音调能听度。本发明的显著效果是：实时采集信号，同步性高，测量精度高，采用阶比分析技术，消除频率模糊现象，模拟人耳听觉和心理特点，结果准确合理，操作简单，性价比高，实现了风力发电机组在各个整风速下的音调分析。

主权项

1.一种风力发电机组音调测试方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤一，获取风速信号、气温信号、气压信号、噪声信号、转速信号、电功率信号、风速计安装高度、风力发电机中心高度和地表粗糙度；步骤二，确定整风速，按照以下几步进行：第一步，根据所述气温信号、气压信号、风速计安装高度、风力发电机中心高度和地表粗糙度，将所述风速信号转换为标准风速信号；第二步，定义整风速序号P的初始值P＝1；第三步，在所述标准风速信号中选取第P整风速；第四步，确定第P整风速的风速大小V_p；步骤三，确定转速拟合曲线，按照以下几步进行：第一步，确定待分析的噪声数据段组，该噪声数据段组由第一噪声数据段和第二噪声数据段组成：在所述第P整风速内，选取最接近所述风速大小V_p的一段1分钟噪声信号作为第一噪声数据段；选取最接近所述风速大小V_p的另一段1分钟噪声信号作为第二噪声数据段；第二步，确定噪声子数据段组，该噪声子数据段组由第一噪声子数据段组和第二噪声子数据段组组成：将所述第一噪声数据段分成6段的噪声子数据段，每段噪声子数据段的时间长度为10秒，作为第一噪声子数据段组；将所述第二噪声数据段分成6段的噪声子数据段，每段噪声子数据段的时间长度为10秒，作为第二噪声子数据段组；第三步，确定转速数据段组，该转速数据段组由第一转速数据段和第二转速数据段组成：选取与第一噪声数据段同时采集的转速信号作为第一转速数据段，选取与第二噪声数据段同时采集的转速信号作为第二转速数据段；第四步，确定转速子数据段组，该转速子数据段组由第一转速子数据段组和第二转速子数据段组组成：将所述第一转速数据段分成6段的转速子数据段，每段转速子数据段的时间长度为10秒，作为第一转速子数据段组；将所述第二转速数据段分成6段的转速子数据段，每段转速子数据段的时间长度为10秒，作为第二转速子数据段组；第五步，在转速数据段组上，确定第k段转速子数据段的拟合曲线R_k(t)，其表达式为：R_k(t)＝a_kt²+b_kt+c_k，其中，t为时间，a_k、b_k、c_k为多项式系数；步骤四，确定鉴相时标，按照以下几步进行：第一步，确定所述拟合曲线R_k(t)的采样频率f_s，k，其表达式为：f_s，k≥2O_max，k，O_max，k为所述拟合曲线R_k(t)的最大阶比成分；第二步，确定所述拟合曲线R_k(t)的等角度采样间隔Δθ_k，其表达式为：Δθ_k＝1/f_s，k；第三步，确定所述拟合曲线R_k(t)的积分方程，其表达式为：其中，n为时标序号，T_0，k为所述拟合曲线R_k(t)的初始时刻，T_-1，k为该拟合曲线R_k(t)的终点时刻；第四步，根据所述等角度采样间隔Δθ_k和拟合曲线R_k(t)的积分方程，获得公式确定所述第k段噪声子数据段的鉴相时标T_n，k；步骤五，确定所述第k段噪声子数据段的准平稳噪声信号x(T_n，k)，其表达式为：其中，t_0，k为所述第k段噪声子数据段中时间坐标小于等于T_n，k的第一个点，t_1，k为t_0，k的下一个点；步骤六，对所述准平稳噪声信号x(T_n，k)进行A计权、加汉宁窗、FFT变换，获得第k段噪声子数据段的A计权窄带声压谱级L_A-NS，k；步骤七，判断音调，按照以下几步进行：第一步，在所述A计权窄带声压谱级L_A-NS，k上，确定临界频带S_k，其表达式为：其中f_c，k为第k段噪声子数据段的中心频率；第二步，选取所述临界频带S_k内幅值最小的70％根谱线，确定判据级L_70％，k，其表达式为：其中，M为所述临界频带S_k内幅值最小的70％根谱线的总数，L_m，k为该临界频带S_k内第m个幅值最小谱线的噪声频谱能量；第三步，选取所述临界频带S_k内幅值小于L_70％，k+6dB的谱线，确定为所述临界频带S_k内的掩蔽噪声；第四步，确定所述临界频带S_k内的平均掩蔽噪声级L_pn，avg，k，其表达式为：其中，H为所述掩蔽噪声的谱线总数，L_h，k为所述临界频带S_k内第h个掩蔽噪声的噪声频谱能量；第五步，在所述临界频带S_k内，选取噪声频谱能量大于L_pn，avg，k+6dB的谱线作为该临界频带S_k内的音调谱线；第六步，确定所述临界频带S_k内的谱线音调级L_pt0，k，其表达式为：其中，G为所述音调谱线的总数，L_g，k为所述临界频带S_k内第g个音调谱线的噪声频谱能量；第七步，判断所述临界频带S_k内相邻的音调谱线的个数i是否大于1：如果i＝1，则该音调谱线作为所述临界频带S_k内的音调，音调级L_pt，k＝L_pt0，k；如果i＞1，则所述相邻的音调谱线中幅值最大的谱线作为所述临界频带S_k内的音调，音调级L_pt，k＝L_pt0，k/1.5；步骤八，修正背景噪声，按照以下几步进行：第一步，根据所述电功率信号，确定在风机停机时，所述临界频带Sk内的背景噪声的等效连续声压级Ln，k；第二步，确定所述临界频带S_k内的修正掩蔽噪声级L_{s，pn，avg，k}，其表达式为：Ls,pn,avg,k=10lg[100.1Lpn,avg,k-100.1Ln,k];]]>步骤九，确定所述临界频带S_k内的掩蔽噪声级L_pn，k和所述第P整风速中第k段噪声子数据段的最终音调级ΔL_tn，k，按照以下几步进行：第一步，确定有效噪声带宽Z，其表达式为：Z＝1.5×R，其中R为频率分辨率；第二步，确定所述掩蔽噪声级L_pn，k，其表达式为：第三步，确定所述最终音调级ΔL_tn，k，其表达式为：ΔL_tn，k＝L_pt，k-L_pn，k；步骤十，确定音调能听度，按照以下几步进行：第一步，确定所述第P整风速的能听度ΔL_t，其表达式为：ΔLt=10lg(112Σk=112100.1ΔLtn,k);]]>第二步，确定基于频率的能听度判据L_a，其表达式为：其中f_tone为音调频率值；第三步，确定音调能听度ΔL_a，其表达式为：ΔL_a＝ΔL_t-L_a；步骤十一，判断所述整风速序号P是否小于P′，如果P小于P′，则P加1，返回所述在所述标准风速信号中选取第P整风速的步骤；如果P等于或大于P′，则分析结束；其中，P′为终止整风速序号。