高速列车噪声自驱动发电测噪和数据传输方法及装置

专利主权项内容

1.一种高速列车噪声自驱动发电测噪和数据传输方法，该方法的步骤是：第一步、前期对高速列车沿线的重要观测点的噪声频谱进行收集统计，确定各观测点噪声所属的主要频谱范围；将多个共鸣器阵列按照收集统计的结果设置共鸣器腔的大小，获得能够采集相应观测点的主要频谱范围的噪声的共鸣器阵列；然后将共鸣器阵列安装在相应的重要观测点位置上，同时布置在高速列车的两侧，在不影响车辆运行和装置结构稳定性的情况下尽量靠近高铁线路；然后将多个共鸣器阵列连接电能收集单元、充电-工作控制电路、用于切换工作回路和充电回路的反馈控制模块；第二步、利用多个声电转换单元构成的共鸣器阵列将高铁沿线噪声所包含的能量转化为电能，驱动声级计完成噪声的数据测量，再联合采用物联网传输技术实现噪声数据的收集，经过长期观测，对所收集数据进行统计分析，完成当地实时噪声地图的绘制；上述传输方法使用的高速列车噪声自驱动发电测噪和数据传输装置包括声电转换单元、电能收集单元、充电-工作控制电路和反馈控制模块，所述声电转换单元为立方体式亥姆霍兹共鸣器，包括压电薄膜、导电镀膜、绝缘刚体外壳、正极导电片、负极导电片和共鸣器孔；所述导电镀膜镀在压电薄膜上，绝缘刚体外壳为立方体式刚性外壳，压电薄膜与绝缘刚体外壳固定连接，正极导电片、负极导电片直接由压电薄膜引出，在绝缘刚体外壳上与压电薄膜相对的平面中心上开设共鸣器孔，声场中的噪声波通过共鸣器孔进入共鸣器腔，经过共鸣器放大声压后作用在压电薄膜上，产生压电效应使声能转化为电能；多个谐振频率相同的声电转换单元构成一个共鸣器阵列，各种不同的谐振频率组成多个共鸣器阵列，在高速列车两侧均安装多个共鸣器阵列；多个共鸣器阵列中声电转换单元的具体数量可根据不同路段噪声频谱决定，多个共鸣器阵列的具体安装位置根据实际噪声测量点的需求重要程度进行设置；共鸣器阵列在通常情况下，每个声电转换单元内噪声产生的能量功率并不大，由于每个共鸣器阵列中各单元的谐振频率相同，所以声电转换后形成的电压波形几乎相同，可以将同一阵列上的声电转换单元串联，相当于将多个交流电池串联组成交流电压供电源；所述声电转换单元由柔性的压电复合振膜取代亥姆霍兹共鸣器的刚性背板，将n个谐振频率相同的共鸣器组装成具有一定曲率的共鸣器阵列，使从顶部绕射的声波得到有效衰减；所述电能收集单元包括整流电路板和充电电池，所述整流电路板包括全波整流电路、滤波电路、稳压电路，多个共鸣器阵列引出的极性相同的导线各自接到整流电路板同一输入端，通过整流电路板实现整流、滤波、稳压功能，将交流电转变为稳定的直流电；充电电池的数量为两个，一个充电电池供电，另一个充电电池充电；所述充电-工作控制电路由充电电池、声级计、双联按钮、电压表构成，采用双支路结构，各支路均组成一套完整的充电回路和工作回路，采用一个双联按钮控制其各部分的状态；充电回路由双联按钮的其中一个按钮和充电电池组成，经过整流后的电流通过按钮后为充电电池供电；工作回路由声级计、双联按钮中另一个按钮及充电电池组成，电流从充电电池流出，通过相应按钮后使声级计通电工作；在每个充电-工作控制电路中双联按钮串接到两条支路中，当某条支路上充电电池处于充电状态时，充电回路按钮动触点与该支路静触点连通，与另一支路静触点断开；工作回路按钮动触点与该支路静触点断开，与另一支路静触点连通，此时工作回路接通，电池为声级计供电使其工作；所述电压表连接反馈控制模块，将所监测的相应充电电池的电压传输到反馈控制模块；反馈控制模块为触发器，充电电池两端电压值作为输入信号，当电压值超过初始设定的截止电压或低于正常工作电压时，触发器动作，控制按动相应双联按钮更换充电回路和工作回路；所述声级计输出端与用于完成信号转换并与远程终端连接的处理器相连。