基于移动声源的有源隔声窗控制系统研究

发布时间：2020-06-16 10:40

【摘要】：噪声问题的主流解决方法是从噪声的传播路径入手进行阻断,即吸声隔声等传统被动降噪技术。经过多年的发展和应用,传统降噪技术对高频噪声具有很好的降噪效果,但是存在着对低频噪声降噪效果差的缺点。有源降噪技术是基于电子控制及信号处理的新兴降噪技术,其对低频噪声降噪效果好的优点使其得到了广泛的研究和应用。有源降噪技术的核心是自适应算法,本文对FXLMS算法进行了理论推导并进行性能分析。通过建立Simulink仿真模型对FXLMS算法进行仿真分析,研究算法性能随各参数变化而呈现的规律。基于现有的一种计算量少的变步长算法,针对其存在的稳态误差较大的问题提出新的变步长关系式,对现有的算法进行改进以提高算法的自适应性能。仿真结果表明,改进算法以更快的速度达到收敛状态,并且较改进前算法明显降低了稳态失调量。通过在半消声室和混响室搭建单通道有源隔声窗控制系统,完成了改进算法的C语言编程和调试并验证了算法的实际消声性能。实验结果表明,单通道有源隔声窗控制系统对选择的200-800Hz的单频噪声源和300+500Hz、500+700Hz混合噪声源的降噪效果明显,降噪量达到了4.0-20.5 dB(A)。基于单通道有源隔声窗控制系统的实验基础,针对移动噪声源在半消声室和混响室搭建多通道有源隔声窗控制系统进行降噪实验。实验结果表明,多通道有源隔声窗控制系统对选择的500Hz单频移动噪声源降噪效果明显,四个通道的总噪声降噪量达到了 6.9-13.0 dB(A),移动声源移动过程中选取三个位置点的瞬时降噪量达到了 6.2-23.3 dB(A)。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB53;U29
【图文】：

原理图,有源消声,降噪,原理图

从式（２－７）可以看出，对于声场中的叠加点来说，当两列波幅值相同相位差逡逑为±（２１＾１）７！时，叠加点的处的声压大小为零，即两列声波产生了反向抵消作用。逡逑反向抵消示意图如图２－１所示。逡逑＾＇ＸＴＸＳＸＴＸｊ邋ｒＹＹＹＹＴｍ逡逑ＯｊＪＪＪＪｊＪ逡逑图２－１有源消声降噪原理图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ａｃｔｉｖｅ邋ｎｏｉｓｅ邋ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ逡逑有源消声控制技术最基本的消声原理就是声波的叠加原理，系统通过传声器逡逑获取噪声源信号，利用数字信号处理器和自适应控制技术产生与噪声源信号幅值逡逑相同相位相反的抗噪声，次级信号通过次级声源播放与原噪声信号在目标控制区逡逑域产生反向叠加进而达到降噪的目的。逡逑１０逡逑

前馈控制系统,单通道,有源

图２－２单通道有源前馈控制系统逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｓｉｎｇｌｅ邋ｃｈａｎｎｅｌ邋ａｃｔｉｖｅ邋ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑如图２－２所示为单通道前馈有源消声控制系统，在图２－２中，参考传声器获取逡逑噪声源的噪声信号作为参考信号ｘ（ｎ），误差传声器获取消声区域的残留信号即误逡逑差信号ｅ（ｎ）反馈到控制器，自适应算法根据参考信号ｘ（ｒ0和误差信号ｅ（ｎ）来调逡逑整自适应滤波器的权系数从而改变次级信号ｙ（ｎ）的大小，使消声区域的误差信号逡逑ｅ（ｎ）取得最小值从而实现自适应过程以及达到降噪目的。逡逑１１逡逑

【参考文献】