一种使用两面隔墙提高有源降噪系统性能的方法技术方案

本发明专利技术公布了有源噪声控制领域中一种使用两面隔墙提高有源降噪系统性能的方法。本发明专利技术针对贴近地面的有源声辐射控制系统，提出在系统附近布放两面隔墙，通过优化其大小和夹角，提高系统的降噪量。本发明专利技术对有源降噪系统性能的提升显著，且仅使用两面隔墙，便于安装，实施简单。

A Method of Improving the Performance of Active Noise Reduction System by Using Two-sided Wall

【技术实现步骤摘要】
一种使用两面隔墙提高有源降噪系统性能的方法一、
本专利技术涉及噪声控制领域。提出了一种使用两面隔墙提高有源降噪系统性能的方法。二、
技术介绍
有源降噪系统可用于降低噪声源辐射声功率，如针对电力变压器噪声。有源降噪系统的降噪量和控制频率上限与次级声源、误差传感器、参考传感器的配置有关：次级声源离初级声源越近，可控的频率上限越高、系统降噪量越大；误差传感器测得的误差信号和初级源和次级源的总声功率越相关，系统降噪量越大；参考传声器测得的参考信号与初级噪声的相干性越好，系统降噪量越大(NELSONPA，ELLIOTTSJ.ActiveControlofSound[M].SanDiego：AcademicPressInc.，1992)。此外，系统降噪量也受有源控制算法的影响，CN.102176668B公开了一种变压器噪声有源控制算法，对100Hz、200Hz和300Hz线谱降噪量可达40dB以上。在有源噪声控制附近引入反射面(隔墙)将改变空间的声场分布，从而影响声源的声辐射阻和辐射声功率。已有研究表明引入无限大反射面(如地面)可提高有源声辐射控制系统的声功率降噪量。例如，在自由场中引入1个无限大反射面后并优化初级源、次级源与反射面的相对位置后，单通道有源声辐射控制系统在kd＝π/4时的声功率降噪量提高了10dB以上，其中k表示波数，d表示初次级源间距(PANJ，QIUX，PauroballyR.Effectofreflectingsurfacesontheperformanceofactivenoisecontrol[C]//ProceedingsofACOUSTICS2006，20-22November，2006，Christchurch，NewZealand)。无限大反射面也可提高多通道有源声辐射控制系统的声功率降噪量(TAOJ，WANGS，QIUX，etal.Performanceofamultichannelactivesoundradiationcontrolsystemnearareflectingsurface[J].AppliedAcoustics，2017，123：1-8)。中国专利CN109448691A公开了一种使用隔墙提高有源声辐射控制系统降噪量的方法，提出有限大反射面也可提升系统降噪量，当隔墙的特性尺寸是噪声频率对应波长的0.35倍时，隔墙对降噪量的提高效果优于无限大隔墙。增加无限大反射面的数目(如2个相互垂直的无限大反射面)可进一步提高有源声辐射控制系统的降噪量(XUEJ，TAOJ，QIUX.Performanceofanactivecontrolsystemneartworeflectingsurfaces[C]//Proceedingsof20thInternationalCongressonSoundandVibration，July7-11，2013，Bangkok，Thailand)。但两个反射面的尺寸和夹角对有源声辐射控制系统降噪的影响，目前尚未有文献或专利的报道。本专利技术针对贴近地面的有源声辐射控制系统，提出在噪声源或次级声源附近布放特定角度和尺寸的两面隔墙，提高系统全局控制的声功率降噪量。该方法仅增加两面隔墙，便于安装，实施简单。三、
技术实现思路
1、专利技术目的：针对贴近地面的有源声辐射控制系统，提出在系统附近布放两面隔墙，通过优化其大小和夹角，提高系统的降噪量。2、技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术所提出的方法所述的系统示意图如附图1所示，本专利技术所述的两面隔墙置于噪声源或次级声源附近。本专利技术具体包括以下步骤：(1)根据现场实际条件安装单通道有源噪声控制系统，包括次级声源(1)、参考传声器(3)、自适应有源控制器(4)、前置放大器(5)和功率放大器(6)。(2)获取噪声源的频率或中心频率，依此来确定对应的声波波长λ。选择隔墙的尺寸a，使得a不小于0.3倍波长。隔墙的厚度大于1cm，面密度大于15kg/m2。(3)根据现场实际声学环境选择隔墙的形状，如正方形或长方形。(4)使两面隔墙在竖直方向相交，水平夹角接近计算公式(1)的结果：式中，d表示噪声源和次级源间距，λ表示声波波长。(5)安装隔墙，使隔墙紧靠噪声源或次级声源，且噪声源、次级源位于隔墙与地面的同侧。若有源声辐射控制系统为单通道系统，噪源和次级源均位于隔墙夹角的角平分线上。(6)根据隔墙与噪声源、次级声源的配置情况，安装误差传声器(2)，以获得较优的全局控制效果。3、本专利技术有益效果在于：提出一种针对贴近地面的有源声辐射控制系统，在噪声源或次声级源附近布放两面有夹角的竖直隔墙，提高系统全局控制的声功率降噪量的方法。该方法仅需要引入两面隔墙，安装方便，实施简单。四、附图说明图1是本专利技术所述的在贴近地面的单通道有源控制系统中引入两面正方形隔墙系统示意图。图2是具体实施例中仅有地面、无隔墙的实验照片。图3是具体实施例中引入两面0.2m×0.2m的正方形隔墙的实验照片。五、具体实施方式下面以频率为600Hz的纯音信号噪声源作为实施对象，详细介绍本专利技术所述方法的实现过程。(1)如附图1所示，尺寸(长×宽×高)为4.8cm×3.8cm×4.8cm的两个扬声器作为噪声源和次级声源(1)放置于地面上，两者间距d为0.1m。地面用尺寸为3.6m×3.6m的障板进行模拟。实验中采用Antysound公司的TigerANCWIFI-M型控制器，控制算法为变压器谐波算法(张丽敏，陶建成，邱小军.一种合成参考信号的变压器噪声有源控制算法：CN102355233[P].2012-02-15)，采样率fs＝6kHz。使用控制器内部直接合成600Hz的正弦信号作为参考信号，误差传声器采集到的误差信号经前置放大器放大后作为自适应有源控制器的输入，其输出信号经功率放大器放大后作为次级声源的输入信号。(2)作为对照，无隔墙的实验照片如附图2所示。实验中误差点数目为9个，分布在以次级源为中心半径为0.5m的半球面上，具体坐标见表1所示，其中θ和分别表示球坐标系下的天顶角和方位角。表1误差传声器位置实验中根据国家标准(全国声学标准化技术委员会.声学-声压法测定噪声源声功率级和声能量级-反射面上方近似自由场的工程法：GB/T3767-2016[S].北京：中国标准出版社，2016)中的10点声功率法进行声功率测量。测得未引入隔墙时600Hz的声功率降噪量为4.5dB。(3)600Hz对应的波长为0.57m，0.3倍波长为0.17m，选择边长为0.2m的正方形隔墙。实验中隔墙为木质，厚度为1.8cm，面密度为15.30kg/m2。(4)根据式(1)及噪声源的频率，计算对应的最优隔墙夹角。600Hz对应的最优夹角约为122.7°。(5)按计算出的最优夹角来安装两面隔墙，使噪声源源和次级源位于隔墙夹角的角平分线上，并且次级源位于靠近隔墙夹角的一侧。实验照片如附图3所示。(6)实验中误差点数目为9个，其分布与无隔墙组相同，见表1所示。(7)测量引入两面隔墙后有源声辐射控制系统的降噪量为17.7dB，与步骤(2)中未安装隔墙的降噪量相比，降噪效果提升了13.2dB。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用两面隔墙提高有源降噪系统性能的方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)根据现场实际条件安装有源噪声控制系统，包括次级声源(1)、参考传声器(3)、自适应有源控制器(4)、前置放大器(5)和功率放大器(6)；(2)测量噪声的中心频率获得对应的波长λ；(3)在噪声源或次级声源附近布放两面隔墙(7)；(4)根据隔墙与噪声源、次级声源的配置情况，安装误差传声器(2)。

【技术特征摘要】
1.一种使用两面隔墙提高有源降噪系统性能的方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)根据现场实际条件安装有源噪声控制系统，包括次级声源(1)、参考传声器(3)、自适应有源控制器(4)、前置放大器(5)和功率放大器(6)；(2)测量噪声的中心频率获得对应的波长λ；(3)在噪声源或次级声源附近布放两面隔墙(7)；(4)根据隔墙与噪声源、次级声源的配置情况，安装误差传声器(2)。2.如权利要求1所述的两面隔墙，其特征在于隔墙尺寸不小于波长λ的0.3倍，厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟家鑫，陶建成，邱小军，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32