面向家居环境的噪音控制系统建模及可视化研究

发布时间：2020-11-07 20:20

　　随着生活质量的不断提高,各种智能化产品和技术的不断创新,家居环境的舒适性成为人民生活的基本需求。噪音是现代人类生活中不可避免的声音污染,长期接触噪音对人们的健康会产生不良影响。因此,进行室内噪音分析和控制的研究受到国内外研究人员的重视。同时家居声音舒适性研究作为数字家庭技术的重要部分,使传统家居生活更进一步地迈向智能家居。那么,为了更有效地实现对噪音的控制,需要更直观的方式来表示越来越复杂的数据,以此来为家居环境创造优质、美观的音效体验。因此,室内声场仿真和可视化也作为一项重要的研究来提升用户对整个室内空间的声音分布的感知。论文主要工作如下:(1)本文针对噪声抑制问题研究了主动降噪技术的算法原理,采用基于Filtered-x最小均方差算法的主动降噪系统框架结构进行建模。通过二路扬声器模型验证了多通道噪音抑制系统的可行性,为后面噪音抑制系统下声场的仿真及可视化分布研究奠定基础。(2)本文研究面向家居环境,室内声场由于受到的影响因素多,具有复杂的空间结构和内部环境。因此,根据室内环境参数建立模型,采用虚声源声学仿真算法,通过计算机模拟声波在室内传播的过程,计算空间中声源点对接收点的影响因子进一步得到空间中接收点的声波信息。为了更好地研究室内声音的舒适性,本文在主动降噪技术的基础上,提出了一种将Fx LMS算法与虚声源法相结合的次级路径建模方法,通过设置不同环境参数得到室内噪音抑制系统下的声学仿真结果,计算出噪音控制系统布放的最佳位置。(3)为了展示仿真系统在家居环境中的降噪效果,本文通过离散采点法实现整个家居噪音抑制系统下声场的三维可视化,本文的研究致力于实现家居环境中某个局部区域的主动降噪,采用室内静音点的密度代表空间局部区域的舒适性。为了得到噪音抑制后的静音区域,通过Delaunay三角剖分算法将静音点存在的区域进行剖分,集成相应的静音面,实现局部静音区的直观表示。通过计算机模拟技术对家居环境中的声场进行仿真与可视化,为主动降噪系统设计提供良好的算法支持和效果验证工具,能够有效的提高主动降噪设计的工程效率,减少不必要的声场测试,节约了时间和成本。
【学位单位】：桂林电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU112.3
【部分图文】：

声场分布,横切片,时间点,可视化

第四章噪音抑制系统下的声场可视化图 4-1 为可视化时间点 t=0.01s 时噪音源（鼓声）在噪音控制系统下不同高度的声场分布横切片图，图 4-2 为不同室内长度处的纵向切片图，图 4-3 为室内的整体声场分布情况。图 4-1 和图 4-2 表明了不同的位置处的声场分布不同。当 t=0.01s 时，噪音源位置到误差麦克风时时间为 0.147s，此时噪音源还未传到噪音控制系统，所以，在误差麦克风位置为出现波形。图 4-3(a)为不透明情况下的声场仿真，图 4-3(b)为半透明情况下的声场仿真，实验结果表明，当 t=0.01s 时，可以看到明显的球体，且声波未传播到的地方没有出现波纹，颜色均为绿色。

声场分布,纵切片,时间点,可视化

声场分布横切片图，图 4-2 为不同室内长度处的纵向切片图，图 4-3 为室内的整体声场分布情况。图 4-1 和图 4-2 表明了不同的位置处的声场分布不同。当 t=0.01s 时，噪音源位置到误差麦克风时时间为 0.147s，此时噪音源还未传到噪音控制系统，所以，在误差麦克风位置为出现波形。图 4-3(a)为不透明情况下的声场仿真，图 4-3(b)为半透明情况下的声场仿真，实验结果表明，当 t=0.01s 时，可以看到明显的球体，且声波未传播到的地方没有出现波纹，颜色均为绿色。（a）高=1.2 米切片图（b）高=1.4 米切片图图 4-1 可视化时间点 t= 0.01s 时室内整体声场分布横切片图

声场分布,声场分布,时间点,可视化