交流單點(diǎn)電暈放電可聽(tīng)噪聲純音分量空間傳播特性研究

黃明祥， 郭志彬， 潘立志， 李學(xué)寶

(1. 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司建設(shè)分公司，福建 福州 350012；2. 新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué))， 北京 102206)

0 引 言

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)的建設(shè)及輸電容量的需求也越來(lái)越高，同時(shí)輸電線路走廊的選擇和線路架設(shè)也越來(lái)越難。隨著近年來(lái)輸電線路的快速建設(shè)，輸電線路難免經(jīng)過(guò)民房或農(nóng)田等人員活動(dòng)的區(qū)域[1-5]。為了保證輸電線路架設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，在運(yùn)行的電壓下，線路是允許一定的電暈放電的，伴隨著電暈放電會(huì)產(chǎn)生可聽(tīng)噪聲及無(wú)線電干擾等電磁環(huán)境問(wèn)題，其中由于線路附近人員能夠直接感受到可聽(tīng)噪聲[6]。因此交流輸電線路可聽(tīng)噪聲的預(yù)測(cè)和分析是保證線路電磁環(huán)境滿足環(huán)保限值要求及指導(dǎo)交流輸電線路設(shè)計(jì)和建設(shè)的基本保障。

電暈放電產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲主要是由于放電過(guò)程中產(chǎn)生的空間電荷與空氣分子相互作用引起空氣分子振動(dòng)產(chǎn)生的[5]，相比于直流電暈放電來(lái)說(shuō)，由于交流電壓值隨時(shí)間周期性變化，因此交流電暈放電產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲會(huì)更加復(fù)雜，產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲不僅具有高頻分量，同時(shí)還具有顯著的純音分量[6，7]。由于可聽(tīng)噪聲產(chǎn)生機(jī)理的復(fù)雜性，還沒(méi)有準(zhǔn)確的交流電暈放電可聽(tīng)噪聲準(zhǔn)確建模方法，目前針對(duì)交流可聽(tīng)噪聲的預(yù)測(cè)主要借助于試驗(yàn)線段或者電暈籠長(zhǎng)期可聽(tīng)噪聲測(cè)試總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式。

目前廣泛被采用的交流輸電線路可聽(tīng)噪聲經(jīng)驗(yàn)公式[5,8]，主要包括BPA公式、IREQ公式、CRIEPI公式等，隨著國(guó)內(nèi)超特高壓交流輸電技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)中國(guó)電科院通過(guò)電暈籠和試驗(yàn)線段的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，也總結(jié)出了適合國(guó)內(nèi)的輸電線路設(shè)計(jì)的可聽(tīng)噪聲經(jīng)驗(yàn)公式[9]，同時(shí)也獲得了降雨及導(dǎo)線結(jié)構(gòu)等條件對(duì)交流線路可聽(tīng)噪聲的影響規(guī)律。從現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)公式的表達(dá)式上可以知道，現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)公式中包括可聽(tīng)噪聲聲源項(xiàng)及可聽(tīng)噪聲空間傳播項(xiàng)，根據(jù)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)、電壓等級(jí)及空間位置即可實(shí)現(xiàn)沿線任一位置的可聽(tīng)噪聲聲壓級(jí)的計(jì)算。但考慮到交流電暈放電的可聽(tīng)噪聲具有明顯的寬頻特性及具有典型的低頻純音分量，現(xiàn)有可聽(tīng)噪聲經(jīng)驗(yàn)公式還無(wú)法對(duì)可聽(tīng)噪聲的頻譜特性進(jìn)行預(yù)測(cè)。

隨著近年來(lái)人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注，輸變電系統(tǒng)產(chǎn)生的低頻純音分量逐漸受到人們的關(guān)注，國(guó)內(nèi)外學(xué)者相繼針對(duì)交流電暈放電可聽(tīng)噪聲純音特性進(jìn)行了研究。2011年蘇黎世聯(lián)邦理工Ueli Straumann等人通過(guò)對(duì)交流放電空間電荷的仿真，給出了100 Hz純音分量的數(shù)值建模方法[10，11]。2012年西安交通大學(xué)弟澤龍等基于Drude模型研究了交流電暈放電空間電荷的運(yùn)動(dòng)特性，并計(jì)算了三相輸電線路二倍頻工頻分量純音分布特性[12]。2013年華北電力大學(xué)李學(xué)寶等通過(guò)在頻域內(nèi)建立交流輸電線路可聽(tīng)噪聲傳播模型，實(shí)現(xiàn)多頻點(diǎn)下聲源特性的反演，進(jìn)而可以計(jì)算空間任意位置可聽(tīng)噪聲的頻譜特性[13]。2018年和2019年路遙等人研究了交流線路100 Hz純音分量的駐波特性[14，15]。2018年和2019年華北電力大學(xué)汪晶等人通過(guò)交流電暈放電可聽(tīng)噪聲時(shí)域特性的測(cè)量和分析，指出交流電暈放電產(chǎn)生的純音分量除二倍頻分量外，還會(huì)有其他工頻分量的整數(shù)倍的分量產(chǎn)生，并借助于時(shí)域方法實(shí)現(xiàn)了交流電壓調(diào)制作用及空間離子遷移產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲純音分量的分離，并分析了純音分量的產(chǎn)生機(jī)制[6,16]。為了能夠?qū)陕?tīng)噪聲的純音分量的傳播特性進(jìn)行系統(tǒng)研究，建立相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，還需要對(duì)交流純音分量的傳播特性進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

為此，本文在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)搭建了交流電暈放電可聽(tīng)噪聲傳播特性測(cè)量平臺(tái)，分時(shí)采集了不同位置可聽(tīng)噪聲時(shí)域波形，通過(guò)時(shí)頻分離方法實(shí)現(xiàn)了不同位置的可聽(tīng)噪聲純音分量的提取，在此基礎(chǔ)上分別建立了交流電壓調(diào)制作用及空間離子遷移產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲純音分量的傳播模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了傳播模型的有效性，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了可聽(tīng)噪聲純音分量的傳播特性。

1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

為了測(cè)量交流單點(diǎn)電暈放電可聽(tīng)噪聲的傳播特性，在實(shí)驗(yàn)室搭建了交流電暈放電可聽(tīng)噪聲實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)布置如圖1所示。實(shí)驗(yàn)中采用的電暈籠及實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線與文獻(xiàn)[17]中相同，電暈籠直徑為0.8 m，測(cè)量了距離放電點(diǎn)1 m、1.5 m、2 m、2.5 m、3 m及3.5 m位置的可聽(tīng)噪聲，電暈籠至于長(zhǎng)、寬和高分別為13 m、8 m及3.5 m的實(shí)驗(yàn)室的中間位置，導(dǎo)線對(duì)地高度為1.2 m，由于相比于導(dǎo)線對(duì)地距離，周圍墻壁與天花板到導(dǎo)線的距離都較遠(yuǎn)，因此，在后續(xù)的分析中只考慮地面對(duì)噪聲傳播特性的反射作用。

圖1 測(cè)量平臺(tái)示意圖Fig. 1 Schematic figure of experimental arrangement

實(shí)驗(yàn)中交流高壓源型號(hào)為GDYT-15kVA，輸出最大有效值為150 kV rms。實(shí)驗(yàn)中所用的傳聲器型號(hào)為AWA14423，其有效頻率范圍為20 Hz～20 kHz，使用TiePie雙通道數(shù)據(jù)采集卡同時(shí)采集電暈放電可聽(tīng)噪聲和交流電壓波形，采集卡的數(shù)據(jù)輸出到計(jì)算機(jī)中，通過(guò)采集卡配套的軟件進(jìn)行采集和保存。采集卡存儲(chǔ)的電壓信號(hào)再根據(jù)校準(zhǔn)獲得的傳聲器的靈敏度系數(shù)(51 mV/Pa)折算成可聽(tīng)噪聲聲壓信號(hào)。

需要說(shuō)明的是，實(shí)驗(yàn)中不同位置的可聽(tīng)噪聲采用分時(shí)采集方式，在導(dǎo)線放電過(guò)程中保持導(dǎo)線施加電壓不變，上述不同位置的可聽(tīng)噪聲一直采用一個(gè)傳聲器進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)位置記錄不少于10 s的數(shù)據(jù)，再移動(dòng)到下一個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，這種測(cè)量主要是為了避免臨近多通道可聽(tīng)噪聲測(cè)量用傳聲器之間對(duì)聲音的遮擋作用。由于本文中重點(diǎn)關(guān)注的是可聽(tīng)噪聲的純音的特性，文獻(xiàn)[16]中指出，只要可聽(tīng)噪聲的采集時(shí)間大于0.2 s(工頻10個(gè)周期)，可聽(tīng)噪聲的頻譜不會(huì)隨著采樣時(shí)間的變化而變化。因此，本文中采用分時(shí)采集不同位置可聽(tīng)噪聲的特性的方法，對(duì)于分析可聽(tīng)噪聲的純音傳播特性是有效的，不會(huì)因?yàn)椴煌讲杉煌恢玫目陕?tīng)噪聲波形而影響分析結(jié)果。

2 不同位置可聽(tīng)噪聲特性測(cè)量結(jié)果

2.1 可聽(tīng)噪聲時(shí)域特性測(cè)量結(jié)果

采用圖1的單點(diǎn)電暈放電可聽(tīng)噪聲衰減平臺(tái)測(cè)量電壓為70 kV時(shí)不同位置的可聽(tīng)噪聲的時(shí)域波形如圖2所示。

圖2 不同測(cè)量距離下測(cè)量噪聲的時(shí)域波形Fig. 2 Measured waveforms of audible noise under different positions

為避免波形重復(fù)，圖2中只給出了1 m、1.5 m、2.5 m及3.5 m處的可聽(tīng)噪聲的時(shí)域波形。從圖2中可以看出，隨著距離的增加，可聽(tīng)噪聲脈沖的幅值會(huì)有所降低。

借助于文獻(xiàn)[18]中的可聽(tīng)噪聲分離方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同位置處脈沖噪聲產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲及離子遷移產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲的分離方法。但需要說(shuō)明的是當(dāng)測(cè)量距離的變化，單點(diǎn)電暈放電產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲聲波的直達(dá)波和地面的反射波由于傳播距離的不同，使得二者到達(dá)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間上存在一個(gè)延時(shí)，表1中給出了不同測(cè)量距離下聲波的傳播延時(shí)，計(jì)算時(shí)間延時(shí)取聲速為340 m/s，此時(shí)假設(shè)反射聲是由點(diǎn)聲源的鏡像聲源產(chǎn)生的。

表1 直達(dá)波和反射波聲波傳播延時(shí)Tab.1 Direct and reflected wave acoustic propagation delay

通過(guò)提取的可聽(tīng)噪聲脈沖以及表1中的時(shí)間延時(shí)信息，可以很方便地將脈沖噪聲對(duì)應(yīng)的地面反射噪聲提取出來(lái)，但分離方法中離子遷移產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲是通過(guò)頻域提取的，無(wú)法將地面反射噪聲剔除，因此在分析離子遷移產(chǎn)生的噪聲的傳播特性時(shí)需要考慮地面反射的影響。

2.2 脈沖噪聲時(shí)頻的空間分布特性

采用文獻(xiàn)[18]中的分離方法，提取圖2所示的可聽(tīng)噪聲脈沖波形如圖3所。從圖3可以看出提取的脈沖噪聲波形中已有效剔除了背景噪聲及地面反射噪聲的影響。

圖3 提取的不同距離下可聽(tīng)噪聲脈沖波形Fig. 3 Extracted waveforms of audible noise under different positions

借助于可聽(tīng)噪聲頻域處理方法，得到不同電壓下脈沖噪聲的典型初音分量的A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)如圖4所示。從圖4中可以看出，隨著電壓的升高，相同測(cè)量距離處的脈沖噪聲中的純音分量的聲壓級(jí)有所增大；而隨著測(cè)量距離的增加，純音分量大致呈現(xiàn)衰減的趨勢(shì)，電壓較低時(shí)曲線平滑衰減，電壓較高時(shí)曲線衰減有一定波動(dòng)。需要說(shuō)明的是圖4中出現(xiàn)聲壓級(jí)為負(fù)數(shù)的原因是采用了A計(jì)權(quán)修正，在低頻時(shí)修正系數(shù)為負(fù)，且隨著頻率降低，修正系數(shù)越小，進(jìn)而圖4中100 Hz和200 Hz的結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值。

圖4 不同電壓下脈沖噪聲純音分量聲壓級(jí)隨測(cè)量距離變化Fig. 4 Pure tones from sound pressure pulses varying with distances under different voltages

脈沖噪聲產(chǎn)生純音分量的主要原因是電壓的調(diào)制作用，其純音分量的大小影響因素主要有兩方面：脈沖簇的寬度和高度，即脈沖噪聲的峰峰值與脈沖區(qū)間的持續(xù)時(shí)間。圖5中給出了不同電壓下脈沖噪聲峰峰值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果隨電壓增高的變化曲線，可以看到電壓的增大使得脈沖峰峰值略微變大，而隨著電壓增加，脈沖區(qū)間的持續(xù)時(shí)間也增加，因此純音分量隨外加電壓增大而增大。

圖5 不同電壓下脈沖噪聲峰峰值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig. 5 Statistical results of peak-to-peak values of sound pressure pulses under different voltages

對(duì)于相同電壓下，純音分量隨著測(cè)量距離的變化趨勢(shì)則是由脈沖的峰值的變化決定，圖6中給出了不同測(cè)量距離下脈沖峰峰值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果變化曲線，可以看到距放電點(diǎn)越遠(yuǎn)，峰峰值越小，相應(yīng)的純音分量也越小。由于外加電壓較低時(shí)，電暈放電較為穩(wěn)定，從圖5中可以看到脈沖的峰峰值的標(biāo)準(zhǔn)差較小，即產(chǎn)生的脈沖簇形狀較規(guī)整，因此純音分量隨著距離增大平滑衰減。而當(dāng)電壓越大，電暈放電變得更劇烈，對(duì)應(yīng)的脈沖峰峰值的標(biāo)準(zhǔn)差也越大，脈沖簇形狀也越不規(guī)則，從而使得純音分量隨距離的衰減曲線出現(xiàn)波動(dòng)。

圖6 不同電壓下脈沖噪聲峰峰值隨測(cè)量距離的變化Fig. 6 Peak-to-peak values varying with distance under different voltages

2.3 離子遷移產(chǎn)生的噪聲空間分布特性

將提取的離子遷移產(chǎn)生的噪聲分量的純音部分進(jìn)行頻域分析，得到不同電壓等級(jí)下測(cè)量距離為1 m處的離子遷移產(chǎn)生的噪聲中100 Hz、200 Hz、400 Hz以及500 Hz這4個(gè)純音分量如圖7所示，可以看出，當(dāng)電壓升高使得電暈放電產(chǎn)生的空間離子數(shù)量增多，同時(shí)這些空間離子在升高的電場(chǎng)下更劇烈的與中性分子相互作用，因而離子遷移產(chǎn)生的純音分量增大。

圖7 不同電壓下測(cè)量離子遷移產(chǎn)生的噪聲純音分量Fig. 7 Pure tones from ions drift under different voltages

而不同電壓下上述4個(gè)純音分量隨測(cè)量距離的變化曲線如圖8所示。從圖8中可以看出，不同電壓下相同頻點(diǎn)聲壓級(jí)隨著距離有著相似的變化趨勢(shì)，然而不同頻點(diǎn)隨距離的變化趨勢(shì)卻大有不同，在本次實(shí)驗(yàn)測(cè)量距離范圍內(nèi)各純音分量均隨距離波動(dòng)，造成這個(gè)現(xiàn)象的可能原因是：離子遷移產(chǎn)生的噪聲是通過(guò)頻域的方法從測(cè)量噪聲中提取出，從時(shí)域波形上無(wú)法區(qū)分聲波的直達(dá)波與地面的反射波，接收點(diǎn)處直達(dá)波與地面反射波將產(chǎn)生干涉作用，聲波會(huì)相互疊加或抵消，表現(xiàn)為純音分量在某些測(cè)量位置上出現(xiàn)峰值或低谷。同時(shí)由于不同頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的聲波波長(zhǎng)不一，造成不同頻點(diǎn)分量隨距離變化的波動(dòng)趨勢(shì)不同。

圖8 不同電壓下離子遷移產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲純音分量隨距離變化曲線Fig. 8 Pure tones from ion drift varying with distances under different voltages

3 交流單點(diǎn)電暈放電可聽(tīng)噪聲純音空間傳播模型

3.1 脈沖噪聲的空間傳播模型

根據(jù)文獻(xiàn)[19]中針對(duì)直流單點(diǎn)電暈放電可聽(tīng)噪聲的傳播特性的研究可知，單點(diǎn)電暈放電產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲具有點(diǎn)聲源特性，聲波以球面波的形式向外傳播。對(duì)于本文所研究的交流單點(diǎn)電暈放電來(lái)說(shuō)可以沿用這個(gè)結(jié)論。因此自由場(chǎng)點(diǎn)聲源聲壓分布可以用波動(dòng)方程描述為

(1)

式中：p(r,t)為任意一點(diǎn)的聲壓；r為距離聲源的距離；rs為聲源的位置；c為聲速；S0(t)為點(diǎn)聲源的強(qiáng)度；δ(r,rs)為位置函數(shù)。

對(duì)式 (1)進(jìn)行傅立葉變換，得到自由場(chǎng)聲壓的亥姆霍茲方程表示為

2P(r)+k2P(r)=-S0δ(r,rs)

(2)

對(duì)于本文中脈沖噪聲來(lái)說(shuō)，由于提取過(guò)程中，可以根據(jù)在不考慮地面反射波的情況下，波在各個(gè)傳播方向上呈各向同性。因此空間中任意位置的聲波強(qiáng)度僅與該位置和聲源之間距離有關(guān)，通過(guò)求解式(2)，同時(shí)考慮大氣衰減作用，得到單點(diǎn)電暈放電產(chǎn)生的脈沖噪聲在空間任意一點(diǎn)的聲壓的頻域形式為

(3)

式中：P和S0分別為聲壓和聲源強(qiáng)度頻域形式；S0未知；k=ω/c為聲波波數(shù)，ω為聲波角頻率；α為大氣衰減系數(shù)，與空氣溫濕度、氣壓以及聲波的頻率等因素有關(guān)。

由于聲源強(qiáng)度S0難以獲得，本文中取距離放電點(diǎn)表面r0處的聲壓來(lái)表征聲源特性，其中r0需要足夠小，r0處的聲壓可以根據(jù)距放電點(diǎn)rm位置的可聽(tīng)噪聲測(cè)量結(jié)果反演得到，具體的公式為

(4)

本文中取距放電點(diǎn)1 m位置處提取得到的脈沖噪聲的時(shí)域波形，反推出距放電點(diǎn)表面r0=0.01 m的波形如圖9所示。

圖9 距放電點(diǎn)r0=0.01m位置處聲壓波形Fig. 9 Waveform of sound pressure at position of r0=0.01 m

利用圖9的反演的靠近聲源處的波形可以計(jì)算出實(shí)驗(yàn)中不同位置的可聽(tīng)噪聲的波形，進(jìn)而可以獲得不同位置的可聽(tīng)噪聲的計(jì)算結(jié)果。不同位置的脈沖噪聲產(chǎn)生的純音分量的測(cè)量結(jié)果與計(jì)算結(jié)果對(duì)比如圖10所示，總體來(lái)說(shuō)計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果的純音分量衰減隨距離的規(guī)律吻合，均隨距離的增加而減小，平均誤差小于3 dB(A)，產(chǎn)生誤差的主要原因可能是噪聲提取方法及傳播系數(shù)等條件造成的，但總體來(lái)說(shuō)，模型基本可以滿足預(yù)測(cè)的精度要求。

圖10 不同電壓下純音分量測(cè)量與計(jì)算結(jié)果對(duì)比Fig. 10 Comparisons of calculated and measured results of pure tones under different voltages

而圖11中給出了其他電壓下總聲壓級(jí)隨距離的變化曲線的測(cè)量和計(jì)算結(jié)果對(duì)比，可以看出同一位置處的總聲壓級(jí)隨著電壓的升高有所上升，不同電壓下脈沖噪聲總聲壓級(jí)隨距離降低的趨勢(shì)近似相同，且不同電壓下的測(cè)量結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的總聲壓級(jí)變化曲線基本重合，之間的差距小于1dB(A)。

圖11 不同電壓下總聲壓級(jí)測(cè)量與計(jì)算結(jié)果對(duì)比Fig. 11 Comparisons of calculated and measured results of sound pressure levels under different voltages

3.2 離子遷移產(chǎn)生的噪聲空間傳播模型

由于在分離離子遷移產(chǎn)生的噪聲時(shí)，采用頻域的處理方法無(wú)法有效剔除地面反射噪聲的影響，采用點(diǎn)聲源傳播模型分析離子遷移噪聲傳播特性時(shí)，還需要考慮地面反射的影響，相比于式(3)，還需要將反射噪聲的貢獻(xiàn)考慮進(jìn)去[13,20]，因此空間中任一點(diǎn)聲壓頻域形式表示為

(5)

式中：r和r′分別表示聲源及其鏡像聲源到接收點(diǎn)的距離；R為地面反射系數(shù)。

本文重點(diǎn)關(guān)注100 Hz、200 Hz、400 Hz以及500 Hz這4個(gè)純音分量，因此提取各測(cè)量距離下離子遷移產(chǎn)生的噪聲的FFT結(jié)果中各頻點(diǎn)的真實(shí)幅值。計(jì)算中假設(shè)噪聲在地面發(fā)生全反射，取反射系數(shù)R為-1。根據(jù)已知的測(cè)量位置rn處的純音分量幅值pn，得到不同距離下純音分量的幅值大小表示為

使用電壓為72 kV，距放電點(diǎn)為1 m時(shí)的測(cè)量結(jié)果代入式(6)進(jìn)行計(jì)算，得到的結(jié)果如圖12所示。

圖12 離子遷移噪聲純音分量測(cè)量結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的對(duì)比Fig. 12 Comparisons of calculated and measured results of pure tones from ion drift

從圖12可以看出，在實(shí)驗(yàn)的測(cè)量范圍內(nèi)100 Hz分量的計(jì)算結(jié)果隨著距離的增加而減小，而測(cè)量結(jié)果在測(cè)量距離大于2 m后先增大后減小，且大于計(jì)算結(jié)果；200 Hz分量的計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果大概吻合，但在1.5 m處測(cè)量結(jié)果偏離計(jì)算曲線較遠(yuǎn)；400 Hz分量計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果均在該距離范圍內(nèi)振蕩，然而二者之間相差較大；500 Hz分量的計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果基本吻合。產(chǎn)生誤差的主要原因可能來(lái)源于噪聲分離方法以及相關(guān)傳播和地面參數(shù)設(shè)置上。

雖然圖12中個(gè)別點(diǎn)的計(jì)算和測(cè)量結(jié)果有一定誤差，但采用點(diǎn)聲源的傳播模型模擬得到的離子遷移產(chǎn)生的交流單點(diǎn)電暈放電純音分量傳播特性，仍能純音分量隨距離的傳播規(guī)律，在模型的實(shí)際應(yīng)用中具體考慮實(shí)際的地面結(jié)構(gòu)對(duì)模型的反射系數(shù)進(jìn)行修正即可。

4 結(jié) 論

本文基于實(shí)驗(yàn)室搭建的交流單點(diǎn)電暈放電可聽(tīng)噪聲傳播特性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用分時(shí)采集的方式獲得了不同位置處可聽(tīng)噪聲的時(shí)域波形，通過(guò)時(shí)域和頻域的方法對(duì)可聽(tīng)噪聲脈沖波形及離子遷移噪聲波形的提取，重點(diǎn)分析了可聽(tīng)噪聲純音分量的傳播特性，通過(guò)點(diǎn)聲源傳播模型，建立了單點(diǎn)電暈放電可聽(tīng)噪聲傳播模型，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了模型的有效性。研究結(jié)果表明：

(1)交流電暈放電脈沖簇噪聲的幅值隨著距離的增加而逐漸降低，通過(guò)脈沖波形特點(diǎn)以及噪聲空間傳播的延時(shí)關(guān)系，可以有效剔除背景噪聲及反射噪聲的影響，脈沖波形對(duì)應(yīng)的純音分量會(huì)隨著距離的增加會(huì)逐漸降低。

(2)實(shí)驗(yàn)中由于離子遷移噪聲是通過(guò)頻域方法提取的，測(cè)量結(jié)果會(huì)受到地面反射噪聲的影響，隨著距離的增加各純音分量均隨距離波動(dòng)，各純音分量隨距離的變化趨勢(shì)會(huì)有所差異。

(3)借助于點(diǎn)聲源的傳播模型，建立了交流單點(diǎn)電暈放電可聽(tīng)噪聲的空間傳播模型，脈沖噪聲的純音分量與聲壓級(jí)的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果溫和較好，而離子遷移噪聲的個(gè)別位置的純音分量的測(cè)量和計(jì)算結(jié)果會(huì)有一些差異，總體上說(shuō)可以用點(diǎn)聲源的傳播模型來(lái)模擬交流單點(diǎn)電暈放電的純音的傳播特性，為了提高精度后續(xù)需要采用更為準(zhǔn)確的噪聲分離方法以及選擇準(zhǔn)確反映實(shí)驗(yàn)條件的物理參數(shù)。