基于MICA的声级计频率计权数字IIR滤波器设计

发布时间：2021-07-03 10:14

　　针对双线性变换法在设计声级计频率计权数字滤波器时存在固有频率失真问题,提出一种基于改进帝国竞争算法的数字IIR滤波器设计方法.为避免帝国竞争算法出现早熟收敛而陷入局部最优的问题,在帝国竞争算法同化阶段引入混沌函数来增大搜索范围,与此同时,在帝国竞争阶段引入克隆进化算子,引导算法向IIR滤波器参数最优解方向搜索,得到改进帝国竞争算法.在研究声级计A、C计权的IIR滤波器误差来源的基础上,利用改进帝国竞争算法对声级计频率计权数字IIR滤波器系数进行寻优求解,构建基于改进帝国竞争算法的频率计权数字IIR滤波器优化模型.仿真与实验结果表明,本文提出的数字滤波器设计方法精度较高,且滤波器的误差能控制在10^-3dB数量级范围内.在噪声环境下不同声信号级进行的频率计权测试结果表明,改进帝国竞争算法测试的声信号级的计权误差能维持在10^-2dB数量级范围内,完全满足国家标准GB/T 3241—2010对1级声级计的设计要求. 

【文章来源】：湖南大学学报(自然科学版). 2020,47(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

A计权仿真曲线

此外，为了比较算法相比传统优化算法的性能，同时采用PSO和标准ICA算法进行了频率计权滤波器优化对比设计[16].算法的迭代次数均设置为800，仿真结果的误差幅频响应曲线如图7所示.仿真结果表明，与PSO和ICA优化算法相比，在相同的迭代次数下基于MICA设计的滤波器误差更小，具有更好的优化性能，同时证明了本文改进算法的有效性.频率/Hz图7 A计权误差曲线

为了测试声级计在不同信号级下的A计权特性，在输入信号级为L={128,118,98,78}dB 4种情况下测试声级计A计权误差.表1给出了标称参考频率点处基于双线性变换、PSO、ICA和MICA的声级计A计权在低频段和高频段的测试误差.同时，为了反映算法的抗噪性，给不同信号级声源添加信噪比为25 dB的高斯白噪声信号.图9、图10分别给出了频率在10 Hz～20 kHz内的34个标称参考频率点处基于双线性变换与MICA的A计权测试结果曲线.A计权的测试结果分析如下：

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的级联型IIR数字滤波器设计[J]. 姚佳旭,朱磊,潘杨,崔琳.  电子测量技术. 2018(17)
[2]结合改进PSO算法和LSSVM的化工异常工况超早期监测预警研究[J]. 胡瑾秋,郭放,张来斌.  电子测量与仪器学报. 2018(02)
[3]运用改进帝国竞争算法识别结构模态参数[J]. 邵永亮,常军.  噪声与振动控制. 2017(02)
[4]基于GA-PSO混合算法的钢杆磁特性参数识别方法[J]. 何存富,王志,刘秀成,王学迁,吴斌.  仪器仪表学报. 2017(04)
[5]基于粒子群优化的声级计A计权设计[J]. 唐求,贾杨威,滕召胜,林海军,谭家腾.  仪器仪表学报. 2015(04)
[6]声级计频率计权特性自动检定系统研究与实现[J]. 钟波,孙庆生,王雪晶,牛峰.  电声技术. 2010(05)
[7]改进的前馈FIR振动控制器[J]. 刘强,陈仁文,刘琳,王鑫伟.  振动与冲击. 2009(02)
[8]频率计权的全数字实现[J]. 金晖,何洁.  仪器仪表学报. 2006(S2)
[9]虚拟式噪声分析仪的数字计权与开发[J]. 杨昌棋,秦树人,张跃俊.  重庆大学学报(自然科学版). 2001(05)



本文编号：3262384