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基本信息

項目名稱：
基于平面聲源的有源噪聲抵消系統(tǒng)
小類：
能源化工
簡介：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，交通噪聲、生活噪聲和工業(yè)噪聲越來越影響人們的健康。對噪聲進行有效的控制一直是人們追求的的目標(biāo)。有源噪聲控制是根據(jù)聲波的疊加原理，引入一個外部聲源，也叫次級聲源，使其發(fā)出一系列與原有噪聲等值反相的聲波，從而達(dá)到消除原有噪聲的目的。尤其對船舶和重型機械產(chǎn)生的低頻噪聲進行控制，其核心是控制器的設(shè)計。
詳細(xì)介紹：
我們考慮到傳統(tǒng)的FXLMS算法對窄帶噪聲有效，而DFT-FSF算法對寬帶噪聲效果較好，我們嘗試各取二者優(yōu)點，提出組合算法。并將算法移植到以TMS320C6727DSP為核心的實驗平臺（選用加拿大Lyrtech公司的高級音頻開發(fā)套件TMDSPDK6727作為核心部件，外圍配置多路麥克風(fēng)放大器、多路低通濾波器以及響應(yīng)的功放電路組成我們的實驗平臺 ），以對控制算法進行驗證驗證。 實驗步驟：我們通過麥克風(fēng)給一個噪聲，通過放大器，經(jīng)DSP系統(tǒng)算法處理，給出一個平面聲源信號，與原來的噪聲信號在另一個麥克風(fēng)處相互抵消，達(dá)到降噪的目的。 通過實驗我們可以知道組合式算法結(jié)合了二者的優(yōu)點，達(dá)到了對寬帶、單頻或多個單頻噪聲同時抵消的較為理想的效果;組合式算法具有更快的收斂速度和更高的降噪效果。

作品圖片

  • 基于平面聲源的有源噪聲抵消系統(tǒng)
  • 基于平面聲源的有源噪聲抵消系統(tǒng)
  • 基于平面聲源的有源噪聲抵消系統(tǒng)
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作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

本作品立足于平面聲源的特點，采用基TMS320C6727的硬件平臺研究并實現(xiàn)合適的有源噪聲控制算法。 創(chuàng)新點在于對于無源控制而言，對于低頻段噪聲有效的降噪，不存在像無源控制成本高、收效低、所需設(shè)備龐大、安裝維護困難等缺點 技術(shù)的關(guān)鍵在于控制器的設(shè)計

科學(xué)性、先進性

現(xiàn)有的噪聲控制技術(shù)主要有無源控制和有源控制兩種技術(shù)。無源控制采用隔離、吸收和結(jié)構(gòu)消聲等手段，對于控制中、高頻噪聲較為有效，而對于低頻噪聲，則存在成本高、收效低、所需設(shè)備龐大、安裝維護困難等缺點。 根據(jù)目前發(fā)表的文獻(xiàn)資料，有源噪聲控制技術(shù)主要應(yīng)用在對管道、電廠、變壓器、艙室、螺旋槳噪聲輻射的控制，以及有源消聲耳罩、送話器和有源吸聲、隔聲結(jié)構(gòu)等方面，但在一般的廠房、辦公場所、家庭等環(huán)境尚未普遍應(yīng)用。 而電廠、變壓器、傳播艙室、螺旋槳輻射噪聲的能量主要集中在低頻段，正好處在有源噪聲控制的有效控制范圍內(nèi)。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

1,《一種無需次級通道模型的有源噪聲控制算法》于2010年4月在《西安電子科技大學(xué)學(xué)報》上發(fā)表。 2,《An Improved Active Noise Control System Without Secondary Path Model》于 2010年4月在《Proceedings of 2010 International Conference on Image Analysis and Singal Processing》上發(fā)表。 3,《基于虛擬傳感器的有源噪聲控制系統(tǒng)及實時實現(xiàn)》于2010年8月在《電聲技術(shù)》上發(fā)表。 4,《一種強環(huán)境噪聲下有源噪聲控制次級通道模方法》,2010年7月在《聲學(xué)與電子工程》上發(fā)表。

作品所處階段

實驗室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

實物、產(chǎn)品、圖片

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測

本作品適用于重型機械產(chǎn)生的低頻噪聲的控制，可以改善工人的工作環(huán)境。進一步的研發(fā)，最終可以實現(xiàn)在一般的廠房、辦公場所、車船艙室等普遍應(yīng)用噪聲控制技術(shù)以改善工作、生活環(huán)境。所以，本作品是對有源噪聲技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一次拓展。項目的研究成果成本低對有源噪聲控制的應(yīng)用展示了光明的前景。

同類課題研究水平概述

1國外研究現(xiàn)狀 從德國物理學(xué)家Paul Lueg 發(fā)明的“電子消聲器”首次提出ANC技術(shù)， 將其應(yīng)用在排氣、輸液、輸氣管道的噪聲治理方面. 到了80年代以后，隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是DSP芯片的逐漸成熟，意味著技術(shù)上可以實現(xiàn)有源噪聲控制系統(tǒng)。這樣在無源控制技術(shù)十分昂貴或者不實用的情況下，把一些行之有效的有源控制系統(tǒng)安裝在工業(yè)裝置中，可以用來控制低頻噪聲。1996年和1997年，世界上最主要的DSP制造商之一— 美國德州儀器公司(Texas Instrument)為推動T1的DSP在ANC中的應(yīng)用，分別撰寫了“Design of Active Noise Control Systems With theTMS320 Family(使用TMS320系列DSP設(shè)計有有源噪聲控制系統(tǒng))，" Adaptive Active Noise control for Headphones Using the TMS320C30DSP(使用TMS320C30 DSP實現(xiàn)自適應(yīng)有源噪聲控制耳機)兩篇專題文章，其中前者幾乎成為所有有源噪聲控制研究人員的必備之作。 1992年，有源噪聲控制技術(shù)開始應(yīng)用于電廠的噪聲控制, 美國南加州愛迪生公司(SCE) 的CoolWater 電廠和Redondo Beach 電廠針對離心式鼓風(fēng)機的噪音先后進行激勵噪音實驗, 后來CoolWater 電廠又分別針對大型風(fēng)機的槳葉頻率(調(diào)性的) 和寬帶(不規(guī)則) 噪音進行控制, 使低頻不規(guī)則噪聲降低了15dB.艙室的有源降噪是通過在封閉的艙室內(nèi)利用振動有源控制技術(shù)減振或直接利用次級聲源降低噪聲, 可廣泛地應(yīng)用于汽車駕駛室、飛機座艙、坦克、裝甲車輛駕駛室、艦船艙室內(nèi)部噪音控制。 2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國內(nèi)開展有源降噪技術(shù)研究相對較晚。沙家正等從1979 年開始對管道有源降噪進行研究;馬大猷等人對封閉空間的聲場形式等作了探討;中科院聲學(xué)所的田靜等人對曾經(jīng)對有源消聲耳罩做過研究。 根據(jù)現(xiàn)有的資料，目前國內(nèi)外適用于一般環(huán)境的室內(nèi)有源降噪控制系統(tǒng)尚未得到廣泛應(yīng)用。而平面聲源作為一種新型的聲源，只在近幾年剛剛出現(xiàn)，將其用于有源噪聲控制的研究也剛剛開始。由于其在聲學(xué)結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)上相對于傳統(tǒng)電動揚聲器的優(yōu)勢，為有源噪聲控制開辟了嶄新的應(yīng)用前景。
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