一种适用于机车司机室的主动降噪座椅制造技术

本发明专利技术所公开了一种适用于机车司机室的主动降噪座椅，所述主动降噪座椅包括底座、靠背和头枕，还包括：参考噪声传感器、误差传声器、MIMO主动降噪控制器和两个扬声器。与现有技术相比，本发明专利技术通过一系列不相干的参考声学模式所获得的最优噪声控制模式的准确度更高，更能与机车司机室内的噪声模式相匹配，再根据最优的噪声控制模式发出目标信号，实现对机车司机室内的噪声的宽频降噪效果，降噪效果更加明显。而且通过不断地调整采样周期、自适应滤波器阶数、收敛因子，来自适应修改滤波器权系数，能够在保证系统稳定的前提下提高系统的收敛速度，并获得在较宽频带内的噪声控制。

Active noise reduction seat suitable for cab of locomotive

The invention discloses an active noise reduction for locomotive cab seat, the seat of the active noise reduction comprises a base seat, the backrest and the headrest, also includes a reference noise sensor, error microphone, MIMO active noise controller and two speakers. Compared with the prior art, the invention through a series of coherent reference acoustic modes obtained by the optimal noise control model is more accurate and more indoor noise matching mode and the locomotive driver phase, according to the optimal control model of a target signal noise, noise reduction effect of broadband noise of locomotive cab. The noise reduction effect is more obvious. And by continuously adjusting the sampling period, adaptive filter order, convergence factor, to modify the coefficients of the filter, can guarantee to improve the convergence speed of the control system is not stable, and noise in a wide frequency band control.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于机车司机室的主动降噪座椅
本专利技术涉及噪声控制
，尤其涉及一种适用于机车司机室的主动降噪座椅。
技术介绍
噪声污染已经成为全世界都十分关注的环境问题，日渐增加的噪声严重影响人们的正常的工作、学习、生活。现代交通运输业的发展带来了各种交通工具噪声，随着人们对有轨机车乘坐舒适性要求的提高、环保意识的加强以及有轨机车工业的发展，有轨机车的噪声控制日益受到人们的重视。机车内噪声过大，影响着司乘人员的身心健康，尤其是司机室内较强的噪声容易引起司机人员耳部不适、听觉敏感度降低，甚至是听力损伤，因此降低机车司机室内的噪声是很有必要的。目前，噪声的控制主要以被动控制为主。机车司机室内的噪声的被动控制主要是通过优化车体的结构设计和在车体上应用吸声材料进行物理降噪，以实现机车司机室内的噪声的控制。传统的噪声控制方案多通过结构设计和应用吸声材料进行物理降噪，这种被动噪声控制针对1kHz以上的高频段噪声具有一定的降噪能力，对于中低频噪音则效果较差。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种机车司机室内的噪声的主动控制系统，以解决上述问题。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种适用于机车司机室的主动降噪座椅，所述主动降噪座椅包括底座、靠背和头枕，还包括：参考噪声传感器，所述参考噪声传感器设置在所述头枕正面，用于采集主噪声源噪声x[n]；误差传声器，所述误差传声器设置在所述头枕背面，用于采集机车司机室内的噪声控制后的残余噪声e[n]；MIMO主动降噪控制器，所述MIMO主动降噪控制器分别与所述参考噪声传感器和误差传声器相连，用于接收主噪声源噪声x[n]和残余噪声e[n]，并提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，获取用于噪声控制模式预测的路径传递函数H[n]，自适应调整采样周期T的取值范围、自适应滤波器阶数N的取值范围和收敛因子μ的范围，最终生成最优的噪声控制模式；扬声器，所述扬声器设置在机车司机室内的，并与所述MIMO主动降噪控制器相连，用于接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低机车司机室内的噪声。优选的，所述MIMO主动降噪控制器，包括：参考声学模式提取单元，所述声学模式提取单元与所述参考噪声传感器相连，用于接收主噪声源噪声x[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]；噪声控制模式预测单元，所述噪声控制模式预测单元分别与所述误差传声器、参考传声器和参考声学模式提取单元相连，用于分析目标信号从发出到残余噪声采集处的路径传递函数，获取用于噪声控制模式预测的路径传递函数H[n]，并基于FX-LMS算法，自适应调整采样周期T的取值范围、自适应滤波器阶数N的取值范围和收敛因子μ的范围，再根据所述收敛因子μ、路径传递函数H[n]、一系列不相干的参考声学模式S[n]、残余噪声e[n]和主噪声源噪声x[n]生成最优的噪声控制模式。优选的，所述参考声学模式提取单元，包括：参考声学模式提取子单元，所述参考声学模式提取子单元用于接收主噪声声源噪声x[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列参考声学模式；参考声学模式分离子单元，所述参考声学模式分离子单元与所述参考声学模式提取子单元，用于接收一系列参考声学模式，并将参考声学模式之间的互信息调整到最小，获得一系列不相干的参考声学模式S[n]。优选的，所述根据主噪声源噪声x[n]提取一系列参考声学模式的过程，包括：将提取函数应用到主噪声源噪声x[n]中：优选的，所述获得一系列不相干的参考声学模式S[n]的过程，包括：将对比函数α作用于一系列参考声学模式S'[n]中：α(S'[n])＝I[S'[1]…S'[k]],使用自动调整算法自动调整提取函数在一系列参考声学模式S'[n]之间的互信息I[S'[1]…S'[k]]最小时，所输出的声学模式为一系列不相干的参考声学模式S[n]。优选的，所述噪声控制模式预测单元，包括：路径传递函数分析子单元，所述路径传递函数分析子单元用于分析目标信号从扬声器到误差传声器的路径传递函数，并获取用于噪声控制模式预测的路径传递函数H[n]；自适应滤波器，所述自适应滤波器分别与所述路径传递函数分析子单元、误差传声器、参考传声器和参考声学模式提取单元相连，用于接收用于噪声控制模式预测的路径传递函数H[n]、残余噪声e[n]和一系列不相干的参考声学模式S[n]，并基于FX-LMS算法，自适应调整采样周期T的取值范围、自适应滤波器阶数N的取值范围和收敛因子μ的范围，再根据滤波器权重系数计算公式ω[n+1]＝ω[n]+μ(e[n]·H[n]·x[n])，在所述收敛因子μ的范围内调整μ的取值，更新权系数w，直至残余噪声e(n)收敛时的收敛因子μ最小时，生成最优的噪声控制模式Y[n]＝w·S[n]。优选的，所述获取用于噪声控制模式预测的路径传递函数H[n]的过程，包括：判断第j个路径传递函数H[j]是否使得残余噪声e(n)在n个采样点数内收敛；若收敛，则使用H[j]进行噪声控制模式预测；若不收敛，则判断第(j+1)个路径传递函数H[j+1]是否使得残余噪声e(n)在n个采样点数内收敛。优选的，所述基于FX-LMS算法，自适应调整采样周期T的取值范围的过程，包括：调整采样周期T，使T＝1/fs≤1/2f0，其中，fs为采样频率，f0为输出的最优噪声控制模式的频率范围上限。优选的，所述基于FX-LMS算法，自适应调整自适应滤波器阶数N的范围的过程，包括：在参考噪声频率突变时，升高N值；在参考噪声频率稳定时，降低N值。优选的，所述基于FX-LMS算法，自适应调整收敛因子μ范围的过程，包括：调整自适应调整收敛因子μ，使得μ满足系统稳定性条件和系统收敛性条件。可见，本专利技术所公开的适用于机车司机室的主动降噪座椅，过设置在所述头枕正面的参考传声器采集机车座椅处的主噪声x[n]，通过设置在所述头枕背面的误差传声器采集噪声控制后的残余噪声e[n]，通过分别与所述参考噪声传感器和误差传声器相连的MIMO主动降噪控制器提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，获取用于噪声控制模式预测的路径传递函数H[n]，自适应调整采样周期T的取值范围、自适应滤波器阶数N的取值范围和收敛因子μ的范围，生成最优的噪声控制模式，最后与所述MIMO主动降噪控制器相连的扬声器根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低机车司机室内的噪声。与现有技术相比，本专利技术所公开的适用于机车司机室的主动降噪座椅通过一系列不相干的参考声学模式S[n]所获得的最优噪声控制模式的准确度更高，更能与机车司机室内的的噪声模式相匹配，再根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]，由于是根据具有更高准确度的最优噪声控制模式发出的目标信号y[n]，则目标信号y[n]与机车司机室内的噪声的匹配程度也更高，从而实现对机车司机室内的噪声的宽频降噪效果，降噪效果更加明显。此外，通过不断地调整采样周期、自适应滤波器阶数、收敛因子，来自适应修改滤波器权系数，能够在保证系统稳定的前提下提高系统的收敛速度，并获得在较宽频带内的噪声控制。附图说明图1为本专利技术所提供的一种适用于机车司机室的主动降噪座椅正面结构示意图；图2为本专利技术所提供的一种适用于机车司机室的主动降噪座椅背面结构示意图；图3为本专利技术所提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于机车司机室的主动降噪座椅，所述主动降噪座椅包括底座、靠背和头枕，其特征在于，还包括：参考噪声传感器，所述参考噪声传感器设置在所述头枕正面，用于采集主噪声源噪声x[n]；误差传声器，所述误差传声器设置在所述头枕背面，用于采集机车司机室内的噪声控制后的残余噪声e[n]；MIMO主动降噪控制器，所述MIMO主动降噪控制器分别与所述参考噪声传感器和误差传声器相连，用于接收主噪声源噪声x[n]和残余噪声e[n]，并提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，获取用于噪声控制模式预测的路径传递函数H[n]，自适应调整采样周期T的取值范围、自适应滤波器阶数N的取值范围和收敛因子μ的范围，最终生成最优的噪声控制模式；扬声器，所述扬声器设置在所述靠背与头枕连接处的两侧，并与所述MIMO主动降噪控制器相连，用于接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低机车司机室内的噪声。

【技术特征摘要】
1.一种适用于机车司机室的主动降噪座椅，所述主动降噪座椅包括底座、靠背和头枕，其特征在于，还包括：参考噪声传感器，所述参考噪声传感器设置在所述头枕正面，用于采集主噪声源噪声x[n]；误差传声器，所述误差传声器设置在所述头枕背面，用于采集机车司机室内的噪声控制后的残余噪声e[n]；MIMO主动降噪控制器，所述MIMO主动降噪控制器分别与所述参考噪声传感器和误差传声器相连，用于接收主噪声源噪声x[n]和残余噪声e[n]，并提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，获取用于噪声控制模式预测的路径传递函数H[n]，自适应调整采样周期T的取值范围、自适应滤波器阶数N的取值范围和收敛因子μ的范围，最终生成最优的噪声控制模式；扬声器，所述扬声器设置在所述靠背与头枕连接处的两侧，并与所述MIMO主动降噪控制器相连，用于接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低机车司机室内的噪声。2.根据权利要求1所述适用于机车司机室的主动降噪座椅，其特征在于，所述MIMO主动降噪控制器，包括：参考声学模式提取单元，所述声学模式提取单元与所述参考噪声传感器相连，用于接收主噪声源噪声x[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]；噪声控制模式预测单元，所述噪声控制模式预测单元分别与所述误差传声器、参考传声器和参考声学模式提取单元相连，用于分析目标信号从发出到残余噪声采集处的路径传递函数，获取用于噪声控制模式预测的路径传递函数H[n]，并基于FX-LMS算法，自适应调整采样周期T的取值范围、自适应滤波器阶数N的取值范围和收敛因子μ的范围，再根据所述收敛因子μ、路径传递函数H[n]、一系列不相干的参考声学模式S[n]、残余噪声e[n]和主噪声源噪声x[n]生成最优的噪声控制模式。3.根据权利要求2所述适用于机车司机室的主动降噪座椅，其特征在于，所述参考声学模式提取单元，包括：参考声学模式提取子单元，所述参考声学模式提取子单元用于接收主噪声声源噪声x[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列参考声学模式S'[n]；参考声学模式分离子单元，所述参考声学模式分离子单元与所述参考声学模式提取子单元，用于接收一系列参考声学模式S'[n]，并将参考声学模式S'[n]之间的互信息调整到最小，获得一系列不相干的参考声学模式S[n]。4.根据权利要求3所述适用于机车司机室的主动降噪座椅，其特征在于，所述根据主噪声源噪声x[n]提取一系列参考声学模式S'[n]的过程，包括：将提取函数应用到主噪声源噪声x[n]中：5.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢优胜，
申请(专利权)人：邢优胜，
类型：发明
国别省市：北京,11