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篇(1)

關(guān)鍵詞：冷卻塔 噪聲污染 防治對(duì)策

中圖分類(lèi)號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（b）-0162-02

隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，大量賓館、大型商場(chǎng)、高檔公寓（別墅）以及高檔辦公樓等民用建筑不斷涌現(xiàn)，這些建筑普遍采用中央空調(diào)系統(tǒng)制冷。冷卻塔作為中央空調(diào)熱量交換的關(guān)鍵設(shè)備在工作過(guò)程中產(chǎn)生一定噪聲，影響周邊的聲環(huán)境質(zhì)量，冷卻塔噪聲污染已成為投訴的主要噪聲源之一，倍受公眾關(guān)注。如何有效控制冷卻塔噪聲污染，不僅是國(guó)家環(huán)保主管部門(mén)的要求，也是實(shí)踐科學(xué)發(fā)展觀和構(gòu)建和諧社會(huì)所亟待解決的重要科學(xué)問(wèn)題。目前，業(yè)主在冷卻塔選型時(shí)，未充分考慮到環(huán)境敏感性問(wèn)題。在冷卻塔選型、選址方面均存在一些問(wèn)題，為日后的冷卻塔噪聲污染問(wèn)題留下隱患。該文提出了冷卻塔噪聲污染防治應(yīng)從前期冷卻塔選址及選型階段就開(kāi)始嚴(yán)格要求、科學(xué)評(píng)估，并伴隨整個(gè)冷卻塔安裝、運(yùn)行過(guò)程，避免擾民現(xiàn)象的發(fā)生。在產(chǎn)生噪聲擾民現(xiàn)象后，應(yīng)首先對(duì)冷卻塔的噪聲污染特征進(jìn)行分析，選用具有針對(duì)性和可行性的治理措施對(duì)噪聲污染進(jìn)行治理。

1.冷卻塔噪聲影響現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，大量賓館、大型商場(chǎng)、高檔公寓（別墅）以及高檔辦公樓等民用建筑不斷涌現(xiàn)，這些建筑普遍采用中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行夏季制冷，中央空調(diào)一般需要配備相應(yīng)的冷卻塔作為熱量交換設(shè)備實(shí)現(xiàn)制冷，冷卻塔工作過(guò)程中產(chǎn)生一定噪聲，勢(shì)必影響周邊的聲環(huán)境質(zhì)量。

隨著城市的發(fā)展進(jìn)步以及人們環(huán)境理念的提升，人們對(duì)聲環(huán)境質(zhì)量的要求日益提高，冷卻塔噪聲污染越來(lái)越受到公眾關(guān)注，近而成為投訴最多的噪聲源之一。控制冷卻塔噪聲污染，不僅是國(guó)家環(huán)保的要求，而且也是實(shí)踐科學(xué)發(fā)展和構(gòu)建和諧社會(huì)所必需的。通過(guò)對(duì)一些冷卻塔噪聲污染案例的調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)很多冷卻塔存在選型和選址上的失誤，這是導(dǎo)致冷卻塔噪聲擾民的一個(gè)重要的原因。另外，目前針對(duì)冷卻塔噪聲污染所采取的常規(guī)降噪措施，多數(shù)為被動(dòng)措施，沒(méi)有針對(duì)性，并非行之有效。例如，設(shè)置隔聲屏障、加裝消聲彎頭等。在采取措施之前，未對(duì)冷卻塔的噪聲特點(diǎn)進(jìn)行分析，往往不能使噪聲的削減達(dá)到最大化。

2.冷卻塔噪聲污染防治對(duì)策探討

鑒于當(dāng)前冷卻塔噪聲污染防治所存在的問(wèn)題，該文將從以下幾個(gè)方面提出冷卻塔噪聲污染防治對(duì)策：①冷卻塔選址；②冷卻塔選型；③冷卻塔安裝、運(yùn)行、維護(hù)；④冷卻塔噪聲治理。

2.1冷卻塔選址

冷卻塔作為一個(gè)噪聲污染源，其選址將直接關(guān)系到其噪聲的影響范圍。目前所存在的冷卻塔噪聲擾民現(xiàn)象中，有一半以上存在選址問(wèn)題。部分冷卻塔選址未考慮與周邊聲環(huán)境敏感點(diǎn)的防護(hù)距離，與住戶(hù)的直線距離不足20m。由于選址不當(dāng)、缺少衰減距離，使得周邊住戶(hù)深受噪聲污染的影響。另有部分案例，將冷卻塔設(shè)置在商住樓的天面，由于冷卻塔的減震設(shè)施較差以及天面墻體厚度較小等原因，導(dǎo)致了冷卻塔與建筑物墻體之間的振動(dòng)，帶來(lái)了中低頻噪聲污染。冷卻塔業(yè)主單位應(yīng)在選址問(wèn)題上慎重考慮，盡量避免將冷卻塔設(shè)置在敏感點(diǎn)較密集、距離較近的區(qū)域。應(yīng)盡量將冷卻塔放置在對(duì)聲環(huán)境要求不高的區(qū)域。在冷卻塔放置點(diǎn)處，應(yīng)避免出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。除此之外，還應(yīng)考慮到冷卻塔水霧對(duì)周邊環(huán)境的影響，避免出風(fēng)口朝向敏感點(diǎn)。綜合考慮，冷卻塔選址應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

（1）冷卻塔選址應(yīng)盡量遠(yuǎn)離住戶(hù)密集區(qū)等對(duì)聲環(huán)境要求較高的區(qū)域。

（2）冷卻塔選址應(yīng)考慮到出風(fēng)口水霧影響，避免水霧吹向敏感點(diǎn)。

（3）冷卻塔選址應(yīng)避免位于狹小空間或兩棟建筑之間的夾縫區(qū)域，以免產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

（4）若選址位于住戶(hù)樓頂，則應(yīng)采取減震措施。

2.2冷卻塔選型

目前，在城市中使用的冷卻塔主要是機(jī)械通風(fēng)橫流冷卻塔和機(jī)械通風(fēng)逆流冷卻塔。

在城市中使用冷卻塔應(yīng)結(jié)合所在區(qū)域的聲環(huán)境質(zhì)量功能要求，在制冷量、安裝條件允許的前提下，盡量選取低噪聲型冷卻塔。

對(duì)于玻璃纖維強(qiáng)化塑料冷卻塔，若其單塔冷卻水量小于1000m3/h、依靠機(jī)械通風(fēng)且裝有填料的開(kāi)式冷卻塔，一般定義為中小型冷卻塔，其產(chǎn)品噪聲等級(jí)分為P普通型、C低噪聲型、D超低噪聲型以及G業(yè)型，具體分類(lèi)噪聲指標(biāo)詳見(jiàn)表1。目前，多數(shù)冷卻塔廠家均可提供低噪聲型及超低噪聲型冷卻塔。

如若受其他條件的限制，不能選用低噪聲型冷卻塔，則應(yīng)考慮到后期的冷卻塔噪聲治理的可行性。從冷卻塔選址等方面嚴(yán)格要求，遠(yuǎn)離環(huán)境敏感區(qū)域?yàn)楹笃诶鋮s塔治理創(chuàng)造前提條件。

2.3冷卻塔安裝及維護(hù)

在諸多冷卻塔噪聲污染案例中，我們發(fā)現(xiàn)有一部分冷卻塔的噪聲污染是由于冷卻塔的安裝施工質(zhì)量較差而導(dǎo)致的。例如有的冷卻塔選擇安裝在商住樓樓頂，但商住樓在建設(shè)過(guò)程中未考慮到在樓頂安裝冷卻塔的問(wèn)題，樓頂未加厚，冷卻塔底部也未作加強(qiáng)減震設(shè)施。在安裝冷卻塔運(yùn)行后，由于冷卻塔與樓頂墻體的振動(dòng)，導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)傳聲，給頂樓住戶(hù)帶來(lái)了很大的影響。另有部分冷卻塔，在運(yùn)行一段時(shí)間后，由于風(fēng)機(jī)齒輪磨損等原因，導(dǎo)致其異響越來(lái)越大，對(duì)周?chē)h(huán)境的影響也越來(lái)越大。所以，冷卻塔在安裝過(guò)程中應(yīng)根據(jù)冷卻塔自身及選址周邊環(huán)境特性等具體情況，采取相應(yīng)的措施減小其可能帶來(lái)的影響。在冷卻塔日常運(yùn)行的過(guò)程中，業(yè)主單位應(yīng)監(jiān)督冷卻塔安裝單位定期進(jìn)行維護(hù)，保證冷卻塔的有效、達(dá)標(biāo)運(yùn)行。

2.4冷卻塔噪聲治理

若在采取了上述措施后，仍產(chǎn)生了冷卻塔噪聲產(chǎn)生擾民現(xiàn)象，冷卻塔業(yè)主單位應(yīng)首先請(qǐng)冷卻塔廠家對(duì)冷卻塔的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查。查看有無(wú)存在設(shè)備老化或質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)問(wèn)題部件進(jìn)行及時(shí)更換，對(duì)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)維修。在排除上述問(wèn)題后，若仍存在噪聲擾民現(xiàn)象，則業(yè)主單位應(yīng)委托專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)冷卻塔的噪聲污染特性進(jìn)行分析，確定冷卻塔的噪聲源及其特性，有針對(duì)性的提出治理措施。

若噪聲源呈中高頻特性，則應(yīng)考慮對(duì)冷卻塔進(jìn)行隔音措施處理。若噪聲源呈低頻特性，則應(yīng)考慮對(duì)冷卻塔進(jìn)行吸音、消音處理。若噪聲源呈寬頻特性，則應(yīng)考慮幾種措施相結(jié)合的方式進(jìn)行綜合治理。若冷卻塔所在位置無(wú)條件進(jìn)行降噪治理，不能解決噪聲污染問(wèn)題，則應(yīng)考慮更換冷卻塔或重新選址。

3.結(jié)語(yǔ)

冷卻塔的噪聲治理是一個(gè)系統(tǒng)的工程。冷卻塔噪聲污染防治應(yīng)從前期冷卻塔選址及選型階段就開(kāi)始嚴(yán)格要求、科學(xué)評(píng)估，并伴隨整個(gè)冷卻塔安裝、運(yùn)行過(guò)程，避免擾民現(xiàn)象的發(fā)生。

篇(2)

關(guān)鍵詞：環(huán)境噪聲；污染；控制措施

噪聲是可以引起人們心理或者生理發(fā)生一定的改變，對(duì)人們?nèi)粘Ｉ钜约肮ぷ骶哂幸欢ǖ挠绊憽Ｔ肼暤拇嬖跁?huì)導(dǎo)致人心情煩躁，不利于工作正常的開(kāi)展，同時(shí)超出一定分貝的聲音。換一種說(shuō)法就是只要對(duì)人的日常生活以及工作具有影響的均可以稱(chēng)為噪聲。隨著社會(huì)的迅速發(fā)展，人們生活中機(jī)動(dòng)車(chē)的出現(xiàn)、房屋建筑建設(shè)以及工業(yè)化生產(chǎn)均會(huì)產(chǎn)生噪聲，一定程度上影響了人們的生活以及工作。對(duì)于噪聲的感受是因人而異，不同的人對(duì)噪聲的定義不同，諸如一種聲音對(duì)一人說(shuō)是噪聲，對(duì)另外一人來(lái)說(shuō)并不是噪聲，其原因在于人對(duì)噪聲的敏感度不一致，所以可以說(shuō)噪聲只是人們的一種感官存在。值得注意的是環(huán)境噪聲的存在終究影響不好，為此，有必要采取有效措施，加以控制，有利于保障人們的日常生活質(zhì)量以及工作正常的開(kāi)展。鑒于此，本文對(duì)“環(huán)境噪聲的危害污染及檢驗(yàn)檢測(cè)控制措”進(jìn)行深入探究顯得意義重大。

1.噪聲的來(lái)源

1.1交通運(yùn)輸噪聲

隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，有效推動(dòng)了我國(guó)交通業(yè)的發(fā)展。與此同時(shí)人們生活水平的提升，機(jī)動(dòng)車(chē)輛逐漸增多，方便了人們的日常出現(xiàn)，提高了生活質(zhì)量。值得注意的是機(jī)動(dòng)車(chē)輛的增多，其發(fā)出的噪聲已然成為了城市噪聲的主要來(lái)源之一。

1.2工業(yè)機(jī)械噪聲

近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展?fàn)顟B(tài)，各類(lèi)生產(chǎn)廠房的施工建設(shè)項(xiàng)目逐漸增多。對(duì)于不同類(lèi)型的廠房其生產(chǎn)工以及生產(chǎn)設(shè)備的不同，產(chǎn)生的噪聲也是不同的。諸如一些機(jī)械加工零部件時(shí)，由于機(jī)械同不同零部件的摩擦，會(huì)產(chǎn)生不同的噪聲，一般情況下，這些聲音都超過(guò)了人們正常的收聽(tīng)范圍，直接影響了工作人員的工作環(huán)境，不利于保障工作效率[1]。現(xiàn)階段，少部分生產(chǎn)廠對(duì)噪聲進(jìn)行了處理，但是無(wú)法消除機(jī)械自身產(chǎn)生的噪聲。

1.3城市建筑噪聲

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有效推動(dòng)了城市建設(shè)發(fā)展，在市政工程施工建設(shè)時(shí)都會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的噪聲。諸如在建筑工程現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，發(fā)出的噪聲一般情況下在80分貝到120分貝，嚴(yán)重的影響了人的聽(tīng)覺(jué)。

1.4社會(huì)噪聲

對(duì)于社會(huì)噪聲主要是人們?nèi)粘５纳罱浑H活動(dòng)、音響設(shè)備以及家用電器。以上噪聲雖然并不是十分嚴(yán)重，但是由于這些噪聲產(chǎn)生在人們周邊，不利于鄰居的正常休息。一旦在他人休息區(qū)間制造出噪聲，不利于人與人之間關(guān)系的和諧。

2.噪聲污染的危害

噪聲是一種環(huán)境污染，在人們?nèi)粘Ｉ钪幸约肮ぷ髦械教幋嬖谠肼曃廴荆捎谠肼曃廴静⒉粫?huì)直接影響人的生命，導(dǎo)致噪聲污染并沒(méi)有引起人們的重視。隨著我國(guó)社會(huì)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，噪聲污染逐漸嚴(yán)重，已然與大氣污染、水污染成為了構(gòu)成了環(huán)境污染的三大公害。對(duì)于噪聲的危害是具有多面性的，主要是生理以及心理方面的，不利于保障人們的日常生活質(zhì)量以及工作效率的提高。對(duì)于噪聲污染主要主要以下幾個(gè)方面的內(nèi)容，其一是噪聲影響了人耳部的不適，諸如產(chǎn)生耳鳴以及耳痛等感覺(jué)。人們一旦進(jìn)入高強(qiáng)度的噪聲環(huán)境中工作，人就會(huì)逐漸產(chǎn)生諸多不適，就需要離開(kāi)這種環(huán)境，人的不適才能得到有效的緩解。一旦人長(zhǎng)時(shí)間處在噪聲環(huán)境中，人的聽(tīng)覺(jué)將不會(huì)得到及時(shí)的恢復(fù)，嚴(yán)重的情況下，會(huì)直接導(dǎo)致人的耳聾‘其二是噪聲降低了人們的工作效率，其主要原因在于一旦聲音超出一定的分貝，將會(huì)導(dǎo)致人們的心情煩躁，不利于保障人們安心工作，從而直接導(dǎo)致工作效率降低。其三是引發(fā)疾病，從醫(yī)學(xué)研究中可以得知噪聲是造成心血管疾病的主要因素之一，噪聲污染會(huì)加速心臟衰老，如此一來(lái)，直接引發(fā)心理梗塞疾病[2]。此外，噪聲的存在直接導(dǎo)致人的消化系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，使得人出現(xiàn)食欲不振情況，不利于人的正常發(fā)育成長(zhǎng)。最為主要的是噪聲對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的損壞。其四是干擾正常休息以及睡眠，一個(gè)人保證正常的睡眠，有助于人們消除工作之后的疲勞。恢復(fù)自身體力。但是在休息過(guò)程中，具有較為嚴(yán)重的噪聲，將會(huì)直接影響睡眠質(zhì)量。即使人們進(jìn)入睡夢(mèng)中，噪聲的存在會(huì)使得人進(jìn)入多夢(mèng)狀態(tài)，導(dǎo)致人的睡眠質(zhì)量差。這種情況的經(jīng)常發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致人的神經(jīng)衰落，從而引發(fā)各種疾病。

3.噪聲的檢測(cè)控制

對(duì)于噪聲的產(chǎn)生主要三個(gè)條件，分別是聲源、傳播介質(zhì)以及接受體。為使噪聲污染得到有效的控制，有必要從以上三方面入手，具體內(nèi)容如下：

3.1在聲源降低噪音

在上述分析中，從中可以了解到城市交通產(chǎn)生的噪聲是城市噪聲主要來(lái)源之一。對(duì)于城市交通噪聲的控制，最為直接有效的控制方法，就是對(duì)城市機(jī)動(dòng)車(chē)輛的出行量加以控制，同時(shí)需要控制機(jī)動(dòng)車(chē)輛高峰的出行。對(duì)于工業(yè)噪聲的控制，主要是采用低噪聲生產(chǎn)設(shè)備，就需要技術(shù)人員在經(jīng)濟(jì)允許的情況下，設(shè)計(jì)出低噪的零部件，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的整體降噪，同時(shí)需要改變生產(chǎn)工藝，諸如使用液壓代替沖壓。此外，在城市發(fā)展建設(shè)過(guò)程中，需要對(duì)建筑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響引起足夠的重視，對(duì)于社會(huì)噪音的控制完全需要提高人們的綜合素質(zhì)，才不會(huì)在他人休息時(shí)，發(fā)出噪聲[3]。

3.2用隔聲法降低噪聲

在現(xiàn)階段，在降低噪聲方法中隔聲應(yīng)用最為廣泛，其主要是通過(guò)將噪聲源與人隔開(kāi)，或者是斷開(kāi)空氣介質(zhì)的傳播，從而使得噪聲得到有效的控制[4]。對(duì)于隔聲方法的使用，一般分為兩種情況，其一是將噪聲源隔開(kāi)，從根本上解決噪聲問(wèn)題；其二是把人隔開(kāi)。在實(shí)際噪聲控制中，最好的辦法就是將噪聲源隔開(kāi)，主要是將噪聲源控制在一個(gè)狹小的空間，最為常用的隔聲設(shè)備有隔墻、隔聲罩以及隔聲屏障等。

3.3傳播途徑消聲

在傳播途徑中進(jìn)行噪聲的控制，主要是采取種植樹(shù)木，其原因在于一旦聲波傳播過(guò)程中，途經(jīng)綠化帶，綠化帶能夠吸收一部分的聲能，或者是將一部分的聲能加以分散，從而實(shí)現(xiàn)降噪[5]。根據(jù)有效數(shù)據(jù)顯示，綠化帶越多越有層次感，降噪的效果更為明顯。值得注意的是綠化帶在降噪的同時(shí)，對(duì)空氣具有一定的凈化作用，有利于人們生活環(huán)境的保護(hù)。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)的發(fā)展，噪聲污染越來(lái)越嚴(yán)重，為此有必要對(duì)噪聲污染的控制引起足夠的重視，就需要在噪聲源開(kāi)始加以控制，在噪聲傳播過(guò)程中，進(jìn)行降噪處理。為使噪聲污染能夠得到有效的控制，還需要建立綜合管理長(zhǎng)效機(jī)制，使得噪聲污染問(wèn)題得到有效的解決。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊志國(guó)，姜亢.城市噪聲污染管理中的GIS應(yīng)用研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2011，08：22-26.

[3]申琳，李曉剛.城市建筑施工噪聲污染防治對(duì)策研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2015，12：120-123.

篇(3)

關(guān)鍵詞 聲場(chǎng)；耦合；有限元；封閉聲腔

中圖分類(lèi)號(hào)X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）50-0170-02

1 概述

1.1研究背景與研究目的

隨著近代工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染也隨著產(chǎn)生，噪聲污染就是環(huán)境污染的一種，已經(jīng)成為對(duì)人類(lèi)的一大危害。噪聲污染與水污染、大氣污染、固體廢棄物污染被看成是世界范圍內(nèi)3個(gè)主要環(huán)境問(wèn)題，所以控制噪聲污染已成為環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容。噪聲污染按聲源的機(jī)械特點(diǎn)可分為：氣體擾動(dòng)產(chǎn)生的噪聲、固體振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲、液體撞擊產(chǎn)生的噪聲以及電磁作用產(chǎn)生的電磁噪聲。按照來(lái)源分，則可分為交通噪音、工業(yè)噪音、建筑噪音、社會(huì)噪音、家庭生活噪音污染。

1.2 封閉聲腔結(jié)構(gòu)-聲耦合分析的一些求解過(guò)程

有限元分析法當(dāng)今最常見(jiàn)的是基于格林函數(shù)法的分析與研究，以封閉聲腔為模型,在考慮流固耦合作用的基礎(chǔ)上,結(jié)合流體格林函數(shù)和Helmholtz方程及其邊界條件,導(dǎo)出了各階聲壓模態(tài)對(duì)應(yīng)的聲壓振幅響應(yīng)公式;結(jié)合結(jié)構(gòu)格林函數(shù)和板的振動(dòng)方程及其邊界條件,導(dǎo)出了各階板模態(tài)對(duì)應(yīng)的速度振幅響應(yīng)公式。Dowell[1]等建立了彈性薄板聲腔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)-聲耦合理論模型，分析了耦合系統(tǒng)的固有特性，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。Kim[2]等人發(fā)展了Dowell的理論，在前人的基礎(chǔ)上，用阻抗和導(dǎo)納方法分析了結(jié)構(gòu)-聲耦合問(wèn)題，但其卻沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)耦合特性以及影響系統(tǒng)耦合程度的因素作具體研究。1984年,美國(guó)通用汽車(chē)的Sung和Nefske[3]應(yīng)用有限元方法對(duì)完整車(chē)身內(nèi)部結(jié)構(gòu)噪聲進(jìn)行了分析,并首次考慮了車(chē)身結(jié)構(gòu)和聲場(chǎng)的耦合作用。Kompella[4]從結(jié)構(gòu)-聲腔耦合的角度建立了車(chē)內(nèi)聲輻射數(shù)學(xué)模型，很明顯，在這個(gè)問(wèn)題的研究上，國(guó)外科學(xué)工作者確實(shí)領(lǐng)先了我國(guó)科學(xué)家一步。

2 建模和分析軟件

2.1聲固耦合問(wèn)題概述

所謂聲固耦合問(wèn)題，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是在外加載荷的作用下，使彈性結(jié)構(gòu)振動(dòng)，并通過(guò)振動(dòng)輻射產(chǎn)生周?chē)穆晥?chǎng)，而輻射出的聲場(chǎng)再反過(guò)來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用力，這就是所謂的聲固耦合。

3具有彈性板的矩形封閉聲腔的聲模態(tài)分析

3.1具有彈性板的矩形封閉聲腔結(jié)構(gòu)模型建立

本課題直接運(yùn)用ANSYS建立了具有彈性板的矩形封閉聲腔結(jié)構(gòu)模型，其長(zhǎng)為2m，寬為3m，高為2m，彈性板的厚度為1cm。

3.2模型的薄板定義和網(wǎng)格劃分

首先，定義聲腔薄板材料屬性，設(shè)置為密度dens為“7 800kg/m3”，彈性模量ex為“200GPa”,泊松比nuxy為“0.3”，設(shè)置成封閉的矩形聲腔結(jié)構(gòu)。矩形聲腔結(jié)構(gòu)以空氣為介質(zhì)，在定義材料性能參數(shù)時(shí)設(shè)置單元類(lèi)型為“fluid 30 3D”,材料屬性設(shè)置為密度為“1.21kg/m3”，聲速為“340m/s”。

然后進(jìn)行“網(wǎng)格劃分”，在對(duì)矩形封閉聲腔內(nèi)聲場(chǎng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，最大聲場(chǎng)流體單元的尺寸應(yīng)小于波長(zhǎng)的1/12，每個(gè)聲波波長(zhǎng)內(nèi)的聲場(chǎng)單元數(shù)不應(yīng)小于8。如果網(wǎng)格劃分越密，用有限元方法得到的求解精度越高，但對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求也越高，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)。綜合考慮以上因素，設(shè)置“網(wǎng)格單元尺寸”為0.1m，用“mesh volumesfreepick all”命令對(duì)體自由劃分網(wǎng)格，共有121個(gè)節(jié)點(diǎn)，1 321個(gè)單元。

下面一步則是聲固耦合設(shè)定，具體操作為在命令欄輸入“asel,u,loc,y,width,sfa,all,,fsi alls”，其含義為在腔內(nèi)介質(zhì)與彈性板之間設(shè)置耦合界面。

3.3矩形封閉聲腔模態(tài)分析

3.3.1聲模態(tài)分析步驟

第一步是施加約束，在命令欄輸入“d,all,,,,,,ux,uy,uz,”即可，其具體含義為固定X軸Y軸Z軸。

接著進(jìn)入分析計(jì)算模塊對(duì)其求解。分析類(lèi)型設(shè)置為“modal（即模態(tài)分析）”，在選項(xiàng)里選擇“Unsymmetic（即非對(duì)稱(chēng)分析）”。

1）New Analysis[ANTYPE]――Analysis Type――Modal

2）Analysis Options――選擇Unsymmetric

3.2.3模態(tài)計(jì)算與結(jié)果分析

現(xiàn)列舉前十階模態(tài)頻率和模態(tài)振型，可從中看到具有彈性板的矩形封閉結(jié)構(gòu)聲腔在不同模態(tài)頻率下的聲壓分布情況。

軟件分析得到具有彈性板的矩形聲腔結(jié)構(gòu)有限元聲模態(tài)振型，做出以下分析討論：

1）從各階模態(tài)振型中可以看出,具有彈性板的矩形封閉結(jié)構(gòu)聲腔呈橫向?qū)ΨQ(chēng)。

2）第1階模態(tài)，聲腔中間偏上部位Y向聲壓最大，X向聲壓最小，整個(gè)聲腔的聲壓較小；第2階模態(tài)，聲壓中間偏上部位Y向聲壓較大，其余部位聲壓較小，聲腔的聲壓也較小；第3階聲模態(tài)時(shí)，聲腔中間偏上部位X向聲壓很小，總體聲壓也很小；第4階聲模態(tài)，與第一階模態(tài)相似，只是由靠上部位移到了靠下的部位；第5階聲模態(tài)的聲壓呈縱向向上遞減，整體聲壓較大;之后略同。

4使用諧波分析法對(duì)聲壓進(jìn)行分析

4.1分析不同頻率下聲壓分布的具體步驟

1）在命令欄輸入antype,harmichropt,fullf,121,fY,100。點(diǎn)擊回車(chē)確認(rèn)，即在編號(hào)為121點(diǎn)處，施加一個(gè)方向?yàn)閅正方向，大小為100N的力。并且求出空氣介質(zhì)在此載荷下，20Hz~300Hz之間的聲壓分布；

2）在命令欄輸入alls nsubst,10kbc,1HARF,20,300SOLVE。點(diǎn)擊回車(chē)確認(rèn)。即在20Hz~300Hz之間選取十個(gè)頻率作為分析點(diǎn)，查看每一個(gè)點(diǎn)頻率的聲壓分布，從20Hz起每增加28Hz進(jìn)行一次仿真分析，計(jì)算十次，得出結(jié)果；

3）在ANSYS軟件中點(diǎn)擊General PostprocRead ResultsFirst Set，然后點(diǎn)擊Load CasePlot ResultsContour PlotNodal Solu，在彈出的菜單中選取DOF Solution菜單下的Pressure即可，聲腔內(nèi)空氣介質(zhì)在20Hz~300Hz下時(shí)的聲壓分布。

下面一步則是使用諧波分析法對(duì)20Hz~300Hz頻率之間進(jìn)行頻率掃描計(jì)算。

結(jié)果與數(shù)據(jù)：

4.2結(jié)論

由上述曲線可以看出，每隔約為140HZ則產(chǎn)生一次最大值，而只有簡(jiǎn)諧波頻率和固有頻率產(chǎn)生疊加時(shí)才會(huì)產(chǎn)生峰值，所以可以求得其固有頻率約為140Hz，而總體上，曲線隨著頻率的增加而增大，所以，可以得出結(jié)論，在與固有頻率疊加的點(diǎn)，聲壓會(huì)間歇性的達(dá)到峰值，而總體上，聲壓隨頻率的增加而增大。

4.3不固定X軸的邊界條件下腔內(nèi)聲壓分布

將之前計(jì)算聲模態(tài)的步驟“d,all,,,,,,ux,uy,uz，”改變?yōu)椤癲,all,,,,,, uy,uz”，其含義是不限制X軸的邊界條件，然后在命令欄輸入antype,harmichropt,fullf,121,fY,100。點(diǎn)擊回車(chē)確認(rèn)，即在編號(hào)為121點(diǎn)處，施加一個(gè)方向?yàn)閅正方向，大小為100N的力。

4.4結(jié)論

在不限定X軸的情況下，在250HZ左右時(shí)，聲壓達(dá)到最大值，整體聲壓值與限定X軸比較，總體幅度下降。

4.5不同邊界條件下的結(jié)果比較

限定邊界條件時(shí)，彈性板所吸收的能量最小，所以輻射出的內(nèi)聲場(chǎng)聲壓最大，而限定的條件越少，彈性板因?yàn)槠渥陨硇D(zhuǎn)或呈波浪移動(dòng)，故吸收了較多的能量，聲場(chǎng)內(nèi)聲壓明顯降低。故如若將矩形腔假象為工作室，則將彈性板的固定方式越牢固，內(nèi)聲場(chǎng)聲壓越高，而適當(dāng)?shù)臏p少連接強(qiáng)度，即可以達(dá)到吸收震動(dòng)能量，減少噪音輻射的效果。

參考文獻(xiàn)

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篇(4)

關(guān)鍵詞：城市發(fā)展；環(huán)境污染；對(duì)策

中圖分類(lèi)號(hào)：X501文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

進(jìn)入20 世紀(jì)以來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，工業(yè)用水以及排放量逐漸增多，工業(yè)廢水、廢氣及城市生活污水的配水總量逐年增加，城市資源污染嚴(yán)重。因此，必須要重視城市污染，了解地下水以及大氣污染現(xiàn)狀，加強(qiáng)對(duì)城市污染的治理，才能保障城市經(jīng)濟(jì)又好又快的發(fā)展，建立環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展，以下就城市發(fā)展的中的污染問(wèn)題逐一進(jìn)行闡述。

一、城市噪聲污染

環(huán)境噪聲指的是建筑施工、工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)生活、交通運(yùn)輸所產(chǎn)生的對(duì)周?chē)瞽h(huán)境的有著影響聲聲。環(huán)境噪聲污染指的是排放的環(huán)境噪聲遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國(guó)家規(guī)定的環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人們的學(xué)習(xí)、工作、生活以及其他正常活動(dòng)的現(xiàn)象。

（一）、城市噪聲的種類(lèi)

按照噪聲的來(lái)源以及噪聲產(chǎn)生的形式， 噪聲通常情況下被分為工業(yè)噪聲。建筑施工噪聲、交通噪聲以及社會(huì)生活噪聲。

1、工業(yè)噪聲

工業(yè)噪聲指的是在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中所使用固定的設(shè)備時(shí)所造成的對(duì)于周?chē)沫h(huán)境以及生活造成干擾的聲音。

2、建筑施工噪聲

在建筑過(guò)程中使用的工業(yè)的機(jī)械用具、設(shè)備所形成的噪聲超過(guò)國(guó)家所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境噪聲施工排放的指標(biāo)， 被定義為建筑施工噪聲。

3、交通噪聲

交通噪聲指的是鐵路機(jī)車(chē)、機(jī)動(dòng)船舶、機(jī)動(dòng)車(chē)輛、航空器等等交通運(yùn)輸工具在運(yùn)行的時(shí)候所造成的干擾周?chē)钜约爸車(chē)h(huán)境的聲聲。

（二）、城市噪聲的治理對(duì)策

在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展過(guò)程中， 噪聲影響到人們的日常生產(chǎn)生活，如果不能夠進(jìn)行科學(xué)的治理，其對(duì)人類(lèi)生活的破壞力度將會(huì)更大。在噪聲治理過(guò)程中，我國(guó)的法律法規(guī)已經(jīng)作了相關(guān)的規(guī)定，然而，籠統(tǒng)的規(guī)范并不能夠切實(shí)解決噪聲污染問(wèn)題，只有針對(duì)具體的噪聲污染情況，靈活采取措施，才能夠切實(shí)提高噪聲治理的實(shí)際效果。

1、工業(yè)噪聲治理

城市建設(shè)的發(fā)展離不開(kāi)工業(yè)企業(yè)的支撐，但工業(yè)生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生許多噪聲，可以采取針對(duì)性的處理措施。比如，在混聲突出以及噪聲源分散的車(chē)間，可以采用局部或者全部吸聲處理，能夠降噪7dB 左右。在機(jī)房及廠房的墻壁部位可以安裝隔聲、消聲設(shè)備，而在排風(fēng)道以及進(jìn)風(fēng)道部位安裝消聲片，能夠達(dá)到很大的消聲效果。

2、建筑噪聲治理

建筑噪聲也是現(xiàn)代城市主要噪聲形式， 然而建筑噪聲的處理相對(duì)簡(jiǎn)單， 只要相關(guān)施工單位能夠按照既定的施工規(guī)范要求進(jìn)行操作，就能夠獲得較好的降噪目標(biāo)。主要的做法為：施工方要制定合理的施工計(jì)劃，如果想在夜間施工，需要通過(guò)相關(guān)的批準(zhǔn)。在實(shí)際施工的過(guò)程中，可以將投訴熱線與值班工作相結(jié)合，加大對(duì)建筑工程晚間施工的管理力度，從而能夠減少建筑噪聲。

3、城市交通噪聲治理

由于人類(lèi)生活水平的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平的不斷進(jìn)步，目前，我國(guó)擁有私家車(chē)的人數(shù)不斷增加，根據(jù)國(guó)家信息中心資料顯示，在2009 年，我國(guó)擁有私家車(chē)的人數(shù)已經(jīng)達(dá)到了1 億， 并且每年的私家車(chē)的數(shù)量正以30%的速度增長(zhǎng)，這將給城市治理噪聲的問(wèn)題又增加了一個(gè)難度。

治理城市交通噪聲，可針對(duì)噪聲的聲源、傳播及受聲點(diǎn)3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采取降噪措施。針對(duì)聲源的降噪可選用低噪聲路面，使用低噪聲路面可有效降低公路交通噪聲污染。針對(duì)噪聲傳播途徑，可在公路的受聲點(diǎn)之間設(shè)置聲屏障，以阻擋噪聲的傳播，這對(duì)距公路200m 范圍內(nèi)的受聲點(diǎn)有很好的降噪作用。在市區(qū)運(yùn)用交通管制措施禁止鳴笛， 某時(shí)段內(nèi)禁止大型車(chē)輛在敏感路段通行。

二、城市地下水污染

（一）、城市地下水主要污染源

城市是人動(dòng)稠密的地方，人類(lèi)活動(dòng)所帶來(lái)的次生水給地下水資源造成了嚴(yán)重的污染。其主要形態(tài)有：生活廢水、生產(chǎn)型工業(yè)廢水、城市垃圾填埋場(chǎng)，加油站等對(duì)于城市地下水的直接和間接污染。

（二）、城市地下水污染防治對(duì)策

1、污染的預(yù)防措施

加大宣傳力度，提高人民對(duì)水資源認(rèn)識(shí)，樹(shù)立節(jié)水新觀念和環(huán)境保護(hù)意識(shí)。現(xiàn)在人們的環(huán)保意識(shí)差，存在有誤區(qū)，總是覺(jué)得水資源取之不盡用之不竭，從而忽略了水資源的節(jié)約和保護(hù)。所以應(yīng)當(dāng)要通過(guò)電視、報(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)等多種途徑提高全社會(huì)對(duì)于城市地下水污染危害的認(rèn)識(shí)；完善有關(guān)保護(hù)城市地下水的法律法規(guī)的規(guī)定。

2、工業(yè)企業(yè)污水排放及治理措施

企業(yè)污水處理工作是一個(gè)復(fù)雜的整體性系統(tǒng)工程，需要專(zhuān)業(yè)的管理技術(shù)人員進(jìn)行跟蹤管理，保證設(shè)備的整體管理和調(diào)試工作，保障污水處理的科學(xué)性，合理性。相對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)，我國(guó)對(duì)于污水處理的專(zhuān)業(yè)設(shè)備研發(fā)和使用差距明顯。許多企業(yè)不能購(gòu)買(mǎi)先進(jìn)的設(shè)備儀器進(jìn)行污水處理，造成排污不達(dá)標(biāo)和嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。

工業(yè)廢水的處理工藝主要有以下幾種預(yù)處理以及深度處理工藝：

1）石灰分級(jí)沉淀的處理方法

對(duì)已經(jīng)進(jìn)行廢水預(yù)處理的廢水進(jìn)行石灰法分級(jí)沉淀，這個(gè)方法的主要目的是回收鎳并有效的去處重金屬離子。主要原理是利用金屬氫氧化合物在不同Ph 值下析出的特征不同的性質(zhì)，通過(guò)不同的Ph環(huán)境進(jìn)行回收各種氫氧化合物。這個(gè)方法簡(jiǎn)單操作，成本低廉是最重要的處理重金屬?gòu)U水的方法之一。

2）高濃度氨氮廢水處理

企業(yè)在進(jìn)行調(diào)研中得出，排出的廢水中含有高濃度的氨氮，如果不進(jìn)行脫氮處理的話，與其他高濃度Ni、Cd 重金屬?gòu)U水混合會(huì)形成形態(tài)穩(wěn)定的金屬絡(luò)離子，這會(huì)大大影響污水的處理和分解工作，所以必須加強(qiáng)廢水的脫氮預(yù)處理。在具體實(shí)踐中采用的是三級(jí)氨氮蒸汽法進(jìn)行廢水的脫氮預(yù)處理，并通過(guò)清水的沖洗吸收已經(jīng)預(yù)脫出來(lái)的氨氣。

3）活性炭吸附處理和膜過(guò)濾除鹽處理

活性炭具有強(qiáng)烈的吸附作用，在污水中可以非常有效的吸附臭氧反應(yīng)遺留下來(lái)的懸浮物，有機(jī)物等污染物質(zhì)，通過(guò)活性炭的吸附，再進(jìn)行微濾設(shè)備的過(guò)濾處理達(dá)到污水的再清潔，達(dá)到可使用水質(zhì)。通過(guò)活性炭吸附作用的水，在經(jīng)過(guò)反滲透膜進(jìn)行過(guò)濾處理，除去水中含有的鈉離子和四氧化硫離子，使得水的電導(dǎo)率回歸到日常用水的水質(zhì)要求，達(dá)到處理污水的目的。

3、治理修復(fù)措施

建設(shè)城市污水處理設(shè)施如污水處理廠等修復(fù)和治理污染的地下水，國(guó)外取得了很大的進(jìn)展，其中有一些方法很值得我們借鑒。如污水處理廠污泥處理、處置及資源化技術(shù)：污泥堆肥技術(shù)的工程化和產(chǎn)業(yè)化，污泥厭氧消化成套工藝技術(shù)高效快速厭氧污泥穩(wěn)定化工藝，高效好氧污泥穩(wěn)定化工藝，中小型污水污泥生態(tài)利用技術(shù)及工程示范；污水深度處理及回用：城市污水的完全無(wú)害處置新技術(shù)，污水綜合利用的集成化工藝技術(shù)與應(yīng)用示范。

三、城市大氣污染

（一）、城市大氣污染概況

2012年，地級(jí)以上城市環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)（達(dá)到或優(yōu)于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）城市比例為91.4%。其中，海口、三亞、興安、梅州、河源、陽(yáng)江、阿壩、甘孜、普洱、大理、阿勒泰等11個(gè)城市空氣質(zhì)量達(dá)到一級(jí)。超標(biāo)（超過(guò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）城市比例為8.6%。環(huán)保重點(diǎn)城市環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)城市比例為88.5%。空氣中二氧化硫、二氧化氮和可吸入顆粒物年均濃度分別為0.037毫克/立方米、0.035毫克/立方米和0.083毫克/立方米。地級(jí)以上城市中，4個(gè)城市二氧化硫年均濃度超標(biāo)，占1.2%；43個(gè)城市二氧化氮年均濃度超標(biāo)，占13.2%；186個(gè)城市可吸入顆粒物年均濃度超標(biāo)，占57.2%。

（二）、城市大氣污染的綜合防治

針對(duì)目前城市大氣污染現(xiàn)狀，需采取綜合防治措施。所謂綜合防治就是從區(qū)域環(huán)境的整體出發(fā)，充分考慮該地區(qū)的環(huán)境特征，對(duì)所有能夠影響大氣質(zhì)量的各項(xiàng)因素作全面、系統(tǒng)的分析，充分利用環(huán)境的自?xún)裟芰ΓC合運(yùn)用各種防治大氣污染的技術(shù)措施，并在這些措施的基礎(chǔ)上制定最佳的防治措施，以達(dá)到控制區(qū)域性大氣環(huán)境質(zhì)量、消除或減輕大氣污染的目的。

1、植樹(shù)選林、綠化環(huán)境

綠化造林是大氣污染防治的一種經(jīng)濟(jì)有效的措施。植物有吸收各種有毒有害氣體和凈化空氣的功能。植物是空氣的天然過(guò)濾器。茂密的叢林能夠降低風(fēng)速，使氣流挾帶的大顆粒灰塵下降。樹(shù)葉表面粗糙不平，多絨毛，某些樹(shù)種的樹(shù)葉還分泌粘液，能吸附大量飄塵。蒙塵的樹(shù)葉經(jīng)雨水淋洗后，又能夠恢復(fù)吸附、阻攔塵埃的作用，使空氣得到凈化。

2、改善能源結(jié)構(gòu)，提高能源有效利用率

我國(guó)當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)中以煤炭為主，煤炭占商品能源消費(fèi)總量的73%，在煤炭燃燒過(guò)程中放出大量的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)以及懸浮顆粒等污染物。因此，如從根本上解決大氣污染問(wèn)題，首先必須從改善能源結(jié)構(gòu)入手，例如使用天然氣及二次能源，如煤氣、液化石油氣、電等，還應(yīng)重視太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)岬人^清潔能源的利用。我國(guó)以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)有根本性的改變。對(duì)此，當(dāng)前應(yīng)首先推廣型煤及洗選煤的生產(chǎn)和使用，以降低煙塵和二氧化硫的排放量。

3、城市建設(shè)粉塵現(xiàn)狀及治理

在城市化建設(shè)過(guò)程中，大量舊建筑被拆除，新型建筑拔地而起，產(chǎn)生了大量的建筑粉塵，嚴(yán)重破壞了自然景觀和生態(tài)環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有40%的城市粉塵來(lái)自建筑工地。此外，開(kāi)發(fā)新的建筑群需要大量的建筑工人投入到建筑一線上去，導(dǎo)致了塵肺病患者的人數(shù)急速攀升，嚴(yán)重影響了社會(huì)勞動(dòng)群體的身體健康和正常生活。

1）嚴(yán)格落實(shí)建筑施工揚(yáng)塵防治主體責(zé)任

要求在從事房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施工程的新建、擴(kuò)建、改建和建筑物、構(gòu)筑物的修繕、拆除等有關(guān)活動(dòng)的各方主體，應(yīng)當(dāng)建立健全揚(yáng)塵防治責(zé)任制，切實(shí)履行相應(yīng)責(zé)任和義務(wù)。建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)將施工揚(yáng)塵防治費(fèi)用列入工程造價(jià)預(yù)算。

2）加強(qiáng)在建建筑工地?fù)P塵防治

建立施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵防治專(zhuān)項(xiàng)方案報(bào)備制度，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的圍擋、建筑材料等的擺放都做了詳細(xì)的規(guī)定，的場(chǎng)地和集中堆放的土方應(yīng)當(dāng)采取覆蓋、固化、灑水或綠化等措施。裸置6 個(gè)月以上的土方，應(yīng)當(dāng)采取臨時(shí)綠化措施。施工現(xiàn)場(chǎng)的施工垃圾和生活垃圾，應(yīng)當(dāng)設(shè)置密閉式垃圾站集中分類(lèi)存放，及時(shí)清運(yùn)出場(chǎng)。

3）加強(qiáng)城市房屋拆除揚(yáng)塵防治

拆除二層以上房屋時(shí)，應(yīng)當(dāng)按房屋的實(shí)際高度進(jìn)行防塵圍護(hù)，臨近主要道路和生活區(qū)的一側(cè)應(yīng)當(dāng)設(shè)置雙層密目網(wǎng)，防止和減少拆除中物料、建筑垃圾等外拋，避免粉塵、廢棄物飄散。拆除施工中應(yīng)當(dāng)采取持續(xù)加壓噴淋壓塵或其他壓塵措施抑制揚(yáng)塵產(chǎn)生。拆卸下來(lái)的各種材料應(yīng)當(dāng)及時(shí)清理，分類(lèi)堆放在指定場(chǎng)所，嚴(yán)禁向下拋擲。

（三）、汽車(chē)對(duì)環(huán)境的污染及措施

1、汽車(chē)對(duì)環(huán)境的污染

汽車(chē)從生產(chǎn)到報(bào)廢的各個(gè)階段都會(huì)產(chǎn)生污染，但對(duì)環(huán)境的污染影響最大的階段是在使用階段，包括三個(gè)方面：汽車(chē)尾氣排放對(duì)周?chē)鷧^(qū)域大氣環(huán)境的污染；汽車(chē)行駛噪聲對(duì)周?chē)巳旱奈廴居绊懀黄?chē)電氣設(shè)備對(duì)無(wú)線電通訊及電視廣播等的電波干擾。在三者之中，汽車(chē)尾氣排放對(duì)大氣的污染對(duì)人們的生活環(huán)境影響最大（被認(rèn)為是第一公害），其次是行駛過(guò)程中的噪聲污染，而電波公害由于不直接影響人體健康，并且是局部性問(wèn)題，所以沒(méi)有前兩者重要。以下主要對(duì)汽車(chē)尾氣污染進(jìn)行分析并進(jìn)行防治。

汽車(chē)對(duì)大氣的污染主要是指從汽車(chē)尾氣中排出的CO（一氧化碳）、HC＋NOx（碳?xì)浠衔锖偷趸铮M（微粒，碳煙）等有害氣體，此外，還有發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通風(fēng)污染（主要是HC)，以及燃料箱和化油器逸出的汽油蒸氣。它們都是發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體，這些有害氣體產(chǎn)生的原因各異，這些有害物質(zhì)發(fā)散到空氣中，并累積至一定濃度后，將會(huì)對(duì)附近環(huán)境尤其是對(duì)周?chē)鷧^(qū)域內(nèi)的人群及動(dòng)植物產(chǎn)生不同程度的危害。

2、汽車(chē)對(duì)大氣污染的防治措施

由于汽車(chē)廢氣的排放對(duì)大氣污染的危害越來(lái)越嚴(yán)重，為控制汽車(chē)廢氣的排放應(yīng)主要從以下幾方面進(jìn)行：①?lài)?guó)家應(yīng)規(guī)定嚴(yán)格的汽車(chē)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，不得制造、銷(xiāo)售或進(jìn)口污染物排放超過(guò)規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)動(dòng)車(chē)，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)動(dòng)車(chē)不得上路行駛；②控制汽車(chē)排污量發(fā)展無(wú)公害汽車(chē)，如在汽車(chē)裝上了凈化裝置，采取延遲點(diǎn)火時(shí)間的方法，以減少汽車(chē)尾氣的主要污染物的排放。國(guó)家應(yīng)積極研制無(wú)公害的汽車(chē)，以新的能源代替汽油，柴油；③私人小轎車(chē)與公共交通工具相比較，小汽車(chē)的社會(huì)費(fèi)用要比公共汽車(chē)高6-8倍，能耗高9倍。因此，引導(dǎo)大城市交通向大容量交通轉(zhuǎn)化，是減少交通污染的有效途徑。

結(jié)束語(yǔ)

總之，大部分城市的污染狀況的確呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，分析方法也比較成熟，但是在城市污染長(zhǎng)期預(yù)測(cè)方面，目前還缺乏系統(tǒng)、可靠、成熟的預(yù)測(cè)方法，污染狀況與人口、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、政策等因素密切相關(guān)，人們?cè)谶M(jìn)行區(qū)域環(huán)境長(zhǎng)期預(yù)測(cè)時(shí)，往往只對(duì)這些影響因素和環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系進(jìn)行定性的分析和描述，預(yù)測(cè)效果一般都不太令人滿意，所以，未來(lái)進(jìn)行區(qū)域污染長(zhǎng)期預(yù)測(cè)時(shí)，在污染源、氣象條件、人口、經(jīng)濟(jì)等歷史資料調(diào)查和現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上，需要認(rèn)真考慮人口、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、政策等社會(huì)因素對(duì)污染狀況的影響。

參考文獻(xiàn)

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篇(5)

根據(jù)我國(guó)法律規(guī)定，在居民區(qū)，噪音應(yīng)該控制在45分貝-55分貝，這是一個(gè)舒適的音量控制，這個(gè)就是說(shuō)話，彼此能聽(tīng)到的音量。舒適的環(huán)境下，噪音是在30分貝-40分貝，這樣的音量下人的心情相對(duì)比較愉悅；50分貝以上，人就會(huì)感覺(jué)疲憊，可能導(dǎo)致睡眠質(zhì)量不好，影響身體和心理的健康；超過(guò)70分貝就會(huì)影響生活，導(dǎo)致精神狀態(tài)不佳，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生事故；如果一直處于90分貝的超強(qiáng)噪音的環(huán)境下，會(huì)影響聽(tīng)力甚至其他疾病。噪音一旦嚴(yán)重影響公民的生活也是一種違法行為，會(huì)根據(jù)行為后果的嚴(yán)重進(jìn)行補(bǔ)償。

法律依據(jù)：《社會(huì)生活環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，居民區(qū)的噪音標(biāo)準(zhǔn)在45分貝-55分貝之間，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于兩個(gè)人在房間里說(shuō)話，互相能夠聽(tīng)清楚的一個(gè)音量，而超過(guò)這個(gè)音量，就可以算作噪音擾民了。噪音擾民是根據(jù)《中華人民共和國(guó)環(huán)境噪聲污染防治法》，噪聲擾民是一個(gè)行為后果為定義的違法行為。只要產(chǎn)生的噪聲煩擾了公民的正常生活，即產(chǎn)生噪音擾民的違法事實(shí)。

（來(lái)源：文章屋網(wǎng) ）

篇(6)

關(guān)鍵詞：小波變換;無(wú)線電信號(hào);閾值;去噪

中圖分類(lèi)號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-373X(2009)01-061-04

Research of the Threshold Wavelet Packet in Radio Signal Denoising

LI Xingmei,GONG Xiaofeng,WANG Xu,ZHANG Lidan

(College of Electrical Engineering and Information Technology,Sichuan University,Chengdu,610065,China)

Abstract：In wireless monitoring system,the received radio signals are polluted to a greater or lesser degree by the noise due to the influence of environment,equipments and other factors.Thus,reliability of the monitoring results is affected seriously.Based on the capability of wavelet transform to analyze time-frequency signals,the mathematical models and physical characteristics of radio signals,we propose a package of effective threshold wavelet denoising algorithm is proposed.Experiments verify that this simple and reliable method can effectively remove noise and extract the useful components of signals in wireless monitoring.

Keywords：wavelet transform;radio signal;threshold;denoise

0 引 言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,各種無(wú)線電技術(shù)在公安、交通、氣象、軍事等多部門(mén)多行業(yè)得到了日益廣泛的應(yīng)用。無(wú)線電信號(hào)在收發(fā)以及傳輸?shù)倪^(guò)程中,受環(huán)境、設(shè)備等因素的影響,不同程度地被噪聲污染。傳統(tǒng)的降噪方法是將接收到的混合信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換,去除掉高頻成分,保留低頻成分,然后再做逆變換,恢復(fù)信號(hào)。這樣雖然能去掉噪聲,但同時(shí)也把有用信號(hào)中的高頻信息丟失了,產(chǎn)生了高頻失真。而小波變換克服了傅里葉變換中時(shí)域的瞬間變化在頻域不能反映出來(lái)的缺陷,在去除掉高頻噪聲的同時(shí)保留了信號(hào)的高頻成分。因此,在對(duì)幾種小波變換驗(yàn)證和比較的基礎(chǔ)上,針對(duì)無(wú)線電信號(hào)的特點(diǎn),選取了小波包閾值法對(duì)接收的無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行去噪,并在短波監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

1 小波變換原理

小波分析是一種窗口的大小固定、形狀可變,時(shí)域窗和頻域窗都可以改變的時(shí)頻局部化分析方法,被譽(yù)為數(shù)學(xué)顯微鏡。正是因?yàn)檫@種特性,使小波變換具有對(duì)信號(hào)的自適應(yīng)性。

在數(shù)學(xué)上,小波定義為對(duì)給定函數(shù)局部化的函數(shù)。它是具有振蕩特性、能迅速衰減到零的一類(lèi)函數(shù)。可由一個(gè)定義在有限區(qū)間的函數(shù)Ψ(t)來(lái)構(gòu)造,Ψ(t)稱(chēng)為基本小波。

小波變換的含義是：把一稱(chēng)為基本小波的函數(shù)Ψ(t)做位移b后,再在不同尺度a下與被分析信號(hào)f(t)做內(nèi)積：

Wf(a,b)=1/a∫ +∞ －∞f(t)Ψ((t－b)/a)dt,a>0

(1)

在實(shí)際運(yùn)用時(shí),需將連續(xù)小波變換離散化處理。則式(1)的離散形式為:

WΨf(a,b)=|a| －1/2Δt∑Nk=1f(kΔt)((kΔt－b)/a)

(2)

式(1)說(shuō)明小波變換是對(duì)信號(hào)用不同濾波器進(jìn)行濾波。小波變換的實(shí)質(zhì)是把能量有限信號(hào)分解到以W －j(j=1,2,…,J)和V －J所構(gòu)成的空間上。Wf(a,b)既包含了f(t)的信息,又包含了Ψ a,b(t)的信息。因此,小波函數(shù)的選擇十分重要。目前廣泛使用的有Haar小波、墨西哥帽(Marr)小波、Morlet小波、樣條小波、Daubechies小波等。

如果Ψ(t)滿足相容條件,對(duì)于信號(hào)連續(xù)小波變換,f(t)可重構(gòu):

f(t)=C －1Ψ R2WΨf(a,b)Ψ a,b(t)dadba2

(3)

當(dāng)a較小時(shí),時(shí)域上觀察范圍小,而在頻率上相當(dāng)于用較高頻率作分辨率較高的分析,即用高頻小波做細(xì)致觀察。當(dāng)a較大時(shí),時(shí)域上觀察范圍大,而在頻率上相當(dāng)于用低頻作概貌觀察。

小波變換的時(shí)頻窗口特性與短時(shí)傅里葉的時(shí)頻窗口不一樣,因?yàn)閠僅僅影響窗口在相平面時(shí)間軸上的位置,而a不僅影響窗口在頻率軸上的位置,也影響窗口的形狀。這樣小波變換對(duì)不同的頻率在時(shí)域上的取樣步長(zhǎng)是可以調(diào)節(jié)的,即在低頻時(shí)小波變換的時(shí)間分辨率較低,而頻率分辨率較高；在高頻時(shí)小波變換的時(shí)間分辨率較高,而頻率分辨率較低,這正是符合低頻信號(hào)變化緩慢而高頻信號(hào)變化迅速的特點(diǎn)。這就是它優(yōu)于經(jīng)典的傅里葉變換和短時(shí)傅里葉變換的地方,從總體上講,小波變換比短時(shí)傅里葉變換具有更好的時(shí)頻窗口特性。

2 小波包閾值去噪法

一般來(lái)說(shuō),一個(gè)含有噪聲的無(wú)線電信號(hào)模型可以表示成為以下形式：

y(n)=f(n)+σe(n), n=1,2,…,N

(4)

其中,y(n)為含噪聲信號(hào),f(n)為真實(shí)信號(hào),e(n)為高斯白噪聲信號(hào)。σ為噪聲信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)方差,n是信號(hào)的長(zhǎng)度。直接從觀測(cè)信號(hào)中把有用信號(hào)f(n)提取出來(lái)是很困難的,必須借助于其他變換方法作為工具。通常利用數(shù)學(xué)變換將信號(hào)去噪問(wèn)題從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域加以解決,由于小波變換是線性的,所以含噪聲信號(hào)y(n)的小波變換等于信號(hào)的小波變換與噪聲的小波變換之和。

經(jīng)過(guò)正交小波變換后,信號(hào)對(duì)應(yīng)的小波系數(shù)包含有信號(hào)的重要信息,其幅值較大,但數(shù)目較少,而噪聲對(duì)應(yīng)的小波系數(shù)是分布一致,個(gè)數(shù)較多,但幅值小。基于這種情況,Donoho等人提出了基于閾值的小波去噪方法,即在眾多的小波系數(shù)中,把絕對(duì)值較小的系數(shù)置為0,而讓絕對(duì)值較大的系數(shù)保留或是收縮。這樣得到估計(jì)小波系數(shù)(EWC)然后利用估計(jì)小波系數(shù)直接進(jìn)行信號(hào)重構(gòu),從而達(dá)到去噪的效果。

小波包分析能夠?yàn)樾盘?hào)提供一種更為復(fù)雜靈活的分析手段,它將頻帶進(jìn)行多層次劃分,對(duì)上一層的低頻部分和高頻部分同時(shí)進(jìn)行細(xì)分,并能夠根據(jù)被分析信號(hào)的特征,自適應(yīng)的選擇相應(yīng)頻帶,使之與信號(hào)頻譜相匹配,從而提高了時(shí)頻分辨率,因此小波包分解具有更加精確的局部分析能力。

對(duì)一個(gè)信號(hào)進(jìn)行小波包分解,可以采用很多種小波包基,根據(jù)所分析信號(hào)的要求,從中選擇最好的一種小波包基(也叫做最優(yōu)基),最佳基的標(biāo)準(zhǔn)是熵標(biāo)準(zhǔn)。最佳基的選擇在Matlab中可以用函數(shù)besttree完成,即計(jì)算最佳樹(shù)。

一維小波包去噪步驟如下:

(1) 信號(hào)的小波包分解。選擇一個(gè)小波并確定所需要的分解層次,對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解。

(2) 確定最優(yōu)小波基。對(duì)于一個(gè)給定的熵標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算最優(yōu)樹(shù),這一步不是必需的步驟,可根據(jù)不同的目的進(jìn)行有選擇性的使用。

(3) 小波包分解系數(shù)的閥值量化。對(duì)于每一個(gè)小波包分解系數(shù),選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)拈撝挡?duì)小波系數(shù)進(jìn)行閾值量化。

(4) 信號(hào)的小波包重構(gòu)。根據(jù)最低層的小波包分解系數(shù)和經(jīng)過(guò)量化處理系數(shù),進(jìn)行小波包重構(gòu)。

在4個(gè)步驟中,最關(guān)鍵的是怎么樣選取閾值以及對(duì)閾值進(jìn)行量化處理,從某種程度上說(shuō),閾值選取的質(zhì)量直接影響到信號(hào)消噪的質(zhì)量。Donoho將閾值函數(shù)分為軟閾值和硬閾值。在去噪過(guò)程中,小波閾值起到了決定性作用：如太小,則施加閾值后小波系數(shù)將包含過(guò)多的噪聲分量,達(dá)不到去噪的效果；反之,如太大,則去除有用的成分,造成失真。閾值選取規(guī)則基于基本模型 y=f(t)+e,其中e是白噪聲N(0,1)。可以選取固定閾值(Sqtwolog閾值)、Stein無(wú)偏似然估計(jì)閾值(Rigrsure閾值)、啟發(fā)式閾值(Heursure閾值)和極大極小閾值(Minimaxi閾值)。

3 無(wú)線電信號(hào)的小波包閾值去噪的仿真

3.1 仿真實(shí)驗(yàn)

本文選擇一個(gè)不受噪聲污染的聲音信號(hào)s,通過(guò)Matlab產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)噪聲信號(hào)e,兩個(gè)信號(hào)疊加之后得到信號(hào)y,此時(shí)信號(hào)即是染噪信號(hào)。圖1是對(duì)信號(hào)y進(jìn)行小波包閾值去噪的程序結(jié)構(gòu)流程圖。

圖1 Matlab程序流程圖

按照前面給出的去噪步驟,根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)和相關(guān)計(jì)算,最終選取db2小波,對(duì)y進(jìn)行3尺度分解,得到 3個(gè)層次的小波變換系數(shù)。閾值的處理方式主要有硬閾值和軟閾值,由于在硬閾值處理中,得到的估計(jì)小波系數(shù)值連續(xù)性差,可能引起重構(gòu)信號(hào)的振蕩,因此這里選擇了連續(xù)性好的軟閾值。信號(hào)的主要成分是低頻,為了保全信號(hào)的最優(yōu),對(duì)低頻系數(shù)不進(jìn)行閾值量化處理,即設(shè)置Keepapp值為1。選取heursure最優(yōu)閾值選取方式,計(jì)算最優(yōu)樹(shù)之后仿真結(jié)果如圖2所示。

圖2 Matlab仿真結(jié)果

3.2 仿真結(jié)果和分析

圖2(a)代表原始信號(hào)的1 500個(gè)采樣點(diǎn)的波形,圖2(b)代表在原始信號(hào)上疊加隨機(jī)噪聲之后的染噪信號(hào),圖2(c)代表用小波包閾值去噪法降噪后的信號(hào)。比較3個(gè)圖,明顯看出,采用小波包閾值去噪法有效還原了原始信號(hào),并且明顯地消除了噪聲引起的干擾,不失為一種行之有效的去噪方法,因此,下面將把這種方法用于無(wú)線電信號(hào)去噪中。

4 無(wú)線電信號(hào)的小波包閾值去噪應(yīng)用

無(wú)線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用軟件無(wú)線電技術(shù),主要提供對(duì)無(wú)線電電臺(tái)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行常規(guī)的ITU測(cè)量、常規(guī)統(tǒng)計(jì)；對(duì)無(wú)線電干擾信號(hào)進(jìn)行測(cè)向定位,確定干擾源；對(duì)無(wú)線電電臺(tái)的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)和長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)等功能。該系統(tǒng)的局部結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。原始的信號(hào)監(jiān)測(cè)分析過(guò)程是：天線陣接受射頻信號(hào)以后,由硬件實(shí)現(xiàn)射頻前端處理,然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,再進(jìn)行下變頻,將射頻信號(hào)變成中頻信號(hào)并進(jìn)行I/Q變換以便于做后期信號(hào)處理。由于I/Q信號(hào)受噪聲污染,因此在原有的軟件平臺(tái)上,增加了小波包閾值去噪模塊。

由于無(wú)線電信號(hào)包含許多尖峰或突變部分,且噪聲不是平穩(wěn)的白噪聲,對(duì)它進(jìn)行分析處理時(shí),首先做預(yù)處理,將噪聲去除,提取有用信號(hào)。由于小波分析能同時(shí)在時(shí)一頻域中對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析,所以它能有效區(qū)別信號(hào)中的突變部分和噪聲,從而實(shí)現(xiàn)非平穩(wěn)信號(hào)的消噪。

圖3 無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)局部結(jié)構(gòu)圖

為了驗(yàn)證小波包閥值去噪法的有效性、可靠性和實(shí)用性,通過(guò)天線、NI5660接收機(jī)、計(jì)算機(jī)組建的硬件平臺(tái)和編寫(xiě)的軟件系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)87~108 MHz廣播頻段進(jìn)行了監(jiān)測(cè),并對(duì)監(jiān)測(cè)的無(wú)線電數(shù)據(jù)進(jìn)行了小波包閾值去噪。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明,在增加了小波包閾值去噪模塊后,信號(hào)比較純凈,監(jiān)測(cè)效果得到改善。現(xiàn)以調(diào)頻廣播電臺(tái)頻率89.4 MHz的無(wú)線電信號(hào)為例進(jìn)行分析,去噪結(jié)果如圖4所示。

圖4 89.4 MHz電臺(tái)信號(hào)去噪

圖4(a)是采用美國(guó)國(guó)家儀器公司的NI5660接收機(jī)接收的89.4 MHz調(diào)頻廣播電臺(tái)信號(hào)；圖4(b)是采用小波包閾值去噪法降噪后的信號(hào)；圖4(c)是濾掉的噪聲信號(hào)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,在對(duì)電臺(tái)信號(hào)的去噪過(guò)程中,由于原有信號(hào)的幅值很大,去噪后直觀上沒(méi)有多大的區(qū)別,但是實(shí)際上,小波變換已經(jīng)在對(duì)信號(hào)做高低頻分析的時(shí)候發(fā)揮了很大的作用,在對(duì)小波分解系數(shù)做閾值設(shè)置的時(shí)候也同時(shí)考慮了既能有效去掉噪聲信號(hào),也能同時(shí)保留高頻的有用信號(hào)。從圖示上的濾去的噪聲信號(hào)可以看出,這種閾值去噪方法達(dá)到了預(yù)期的效果。

5 結(jié) 語(yǔ)

小波變換具有優(yōu)良的時(shí)頻局部化和多分辨率分析的特點(diǎn),不僅能滿足各種去噪要求,而且與傳統(tǒng)的去噪方法相比,有著無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。由于小波包閥值去噪法原理簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn),效果較好,選取了小波閾值法,并將小波包應(yīng)用在無(wú)線電信號(hào)去噪中。通過(guò)大量的仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用表明,小波包閾值去噪法算法簡(jiǎn)單,可靠性高,能有效的去除信號(hào)中的噪聲,達(dá)到了保留信號(hào)特征,抑制噪聲的目的,也為無(wú)線監(jiān)測(cè)提供了更可靠的數(shù)據(jù)信息。

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［10］聞明.小波分析消噪及其在Matlab中的實(shí)現(xiàn)［J］.現(xiàn)代電子技術(shù),2003,26(24):46-49.

作者簡(jiǎn)介李興梅 女,1984年出生,重慶銅梁人,碩士研究生。主要研究方向?yàn)榭刂评碚撆c控制工程。

龔曉峰 男,1965年出生,浙江金華人,教授,博士。主要研究方向?yàn)榭刂评碚摗⒖刂乒こ獭o(wú)線電監(jiān)測(cè)。

篇(7)

關(guān)鍵詞:醫(yī)學(xué)圖像處理;非局部均值濾波;圖像去噪

中圖分類(lèi)號(hào):TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-7712 (2012) 12-0040-01

一、引言

從1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X線以來(lái),在X線診斷方面的最大突破,計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)CT,是近代飛速發(fā)展的電子計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和X線檢查攝影技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它與普通X線檢查、核素和超聲波檢查一樣,CT均不需要采取破壞體表措施,是非侵襲性檢查,可反復(fù)使用不會(huì)對(duì)病人有什么害處,故稱(chēng)之為“無(wú)損傷性診斷方法(no damage diagnostic method)”。

二、非局部平滑濾波(non-local means)

給定一個(gè)離散噪聲圖像 ,像素點(diǎn)的估計(jì)值 是計(jì)算圖像中所有像素點(diǎn)的加權(quán)平均值: 其中權(quán)重族 取決于相似像素之間的i和j,這些像素點(diǎn)滿足通常的條件 和 。兩個(gè)像素之間的和的相似性取決于其強(qiáng)度灰度向量 和 的相似性,其中 代表一個(gè)固定的區(qū)域附近中心的規(guī)模和該像素點(diǎn)k。這點(diǎn)相似之處是測(cè)量作為一種降低功能加權(quán)歐氏距離 ,其中a ( a>0)是高斯內(nèi)核的標(biāo)準(zhǔn)偏差。由歐幾里得的應(yīng)用可知:噪音區(qū)域遵循以下等式: 這個(gè)等式顯示了該算法的魯棒性:隨著期望歐氏距離的順序減少像素之間的相似性增加。具有類(lèi)似灰度的附近像素點(diǎn)v(Ni)有較大的平均重量。這些權(quán)值可定義為: 其中Z(i)是恒定常數(shù); ,參數(shù)h作為一個(gè)圖像的過(guò)濾程度。它控制該指數(shù)函數(shù)衰減,因此衰變作為一個(gè)歐氏距離權(quán)重的函數(shù)。

對(duì)于某一離散噪聲的圖像: 中的某一像素k,規(guī)定Nk為以k為中心的矩形鄰域,那么圖像v中的像素i和像素j的高斯加權(quán)歐式距離為: 其中,a>0為高斯核函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差。如果把含噪圖像v(i)表示為待恢復(fù)的未受噪聲污染時(shí)的圖像u(i)與均值為0的加性高斯白噪聲n(i)的和,則有v(i)=n(i)+u(i),且噪聲服從均值為0,方差為 的高斯分布。于是歐氏距離可以表示成為以下等式: 在該式中含噪聲圖像的高斯加權(quán)歐氏距離的平方與未受噪聲污染圖像的高斯加權(quán)歐氏距離的平方只差了一個(gè)常數(shù) ,從而保證了算法的穩(wěn)健性,其穩(wěn)健性取決于噪聲的方差 。于是可以得到描述像素i和像素j相似程度的權(quán)值為: ,其中: 。為權(quán)值的歸一化系數(shù),而h為圖

像的平滑參數(shù)。參數(shù)h控制了指函數(shù)的衰減來(lái)控制權(quán)值的大小從而控制平滑噪聲的程度,如果h比較小的話,冪函數(shù)的衰減效果比較顯著,細(xì)節(jié)保留程度比較高,因此會(huì)保持圖像本身的細(xì)節(jié)信息。由于像素i和像素j相似程度依賴(lài)于矩形鄰域v(Ni)和v(Nj)的相似程度,因此當(dāng)權(quán)值越大時(shí)圖像的矩形鄰域就越相似。同時(shí),權(quán)值w(i,j)還滿足以下條件: 且 。

三、NL - means算法的一致性

在可靠的假設(shè)下,NL-means算法收斂于曾經(jīng)觀察到的一個(gè)鄰域內(nèi)任意設(shè)定的像素點(diǎn)i的條件期望值。在這種情況下,可以肯定的確認(rèn):當(dāng)隨著圖像尺寸的增長(zhǎng)可以在所有圖像的細(xì)節(jié)中找到許多相似的塊。設(shè)V是一個(gè)隨即區(qū)域和假設(shè)噪聲圖像v是V的變現(xiàn),設(shè)Z表示的是隨機(jī)變 的序列,其中 是實(shí)際值, 是 的反映值,NL-means算法是一種條件期望估計(jì)。

定理1(條件期望定理)設(shè) ,對(duì)于i=1,2,…是一嚴(yán)格平穩(wěn)和混合過(guò)程。讓 表示此NL-means算法應(yīng)用于如下序列: , 然后 在一個(gè)更普遍的框架中可以找到該定理的假設(shè)的完整申請(qǐng)及其證明。這個(gè)定理說(shuō)明:NL-means算法消除了噪音,而不是從原始圖像中分離出噪音(平滑圖像)。

在此情況下,一個(gè)針對(duì)加性白噪聲模型被假定,接下來(lái)的計(jì)算表明條件期望是原始圖像u的均方差的最小值的函數(shù)的結(jié)果。

定理2:設(shè)V、U、N是I的隨機(jī)的區(qū)域,例如V=U+N,其中N是一個(gè)獨(dú)立的白噪聲信號(hào)。然后有下面可執(zhí)行的公式: ,其中, ,對(duì) 和 都適用,預(yù)計(jì)的隨機(jī)變量 是最小化均方差。

四、實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果

本文以一副256x312的腦部CT灰度圖像作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,圖像中分別加入均方差為0.01的高斯白噪聲。以峰值信噪比(Peak Signal Noise Rate,PSNR)作為去噪效果檢測(cè)指標(biāo), , 為去噪后重建的圖像,PSNR值越大表示去噪效果越好。用低通濾波、中值濾波去噪、高通濾波去噪和NL-means濾波去噪處理, 比較各種方法的去噪性能。

下圖為實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖像,圖中用到的分別為中值濾波、低通濾波、高通濾波和本文中研究的NL-means算法的仿真結(jié)果圖。