一种大耳罩有源降噪耳机的设计与实现

发布时间：2020-05-25 17:35

【摘要】：随着我军机械化程度的不断提高,坦克、装甲车、直升机、固定翼飞机等装备数量急剧增加,而这些装备的舱内及舱外高噪声成为影响驾乘人员和地勤保障人员话音通信可懂度和听力健康的重要问题;在民用领域,随着工业、交通的迅速发展,噪音污染对工作者或者居民工作生活的影响越来越严重。因此噪声控制问题已经日益引起人们的关注。一般的噪音控制方式是采用无源降噪,这种降噪方式虽然实现容易,然而,对800Hz或更低频率段的低频噪音而言,无源降噪方式则几乎没有降噪效果。而此时运用有源降噪技术,在耳罩内部的局部区域中进行低频段的降噪控制,作为无缘降噪的一种补充,是最有效的降噪手段。本文以有源降噪技术在大耳罩降噪耳机中的应用为研究课题,主要从有源降噪原理,组成和分类;有源降噪系统传声器、次级声源、结构件及材料、声学腔体等特性及其对降噪性能的影响;有源降噪耳机的电路实现;有源降噪的降噪性能测试四个方面进行验证、分析和研究。有源降噪主要是利用声波在空间的干涉抵消原理实现对噪声的控制,按照降噪系统架构分为前馈式、反馈式和复合式,三种架构实现原理和组成不同,各有其优缺点,随着技术的进步,目前常用的主要是反馈式和复合式两种降噪方式。本文主要研究反馈式和复合式降噪。从具体实现方式上来说,有模拟方式和数字方式,本文从不同系统架构从模拟实现方式方面进行实验验证和理论分析,并对研制的相应样机进行测试和性能说明。传声器和次级声源是实现降噪的关键器件,其频响、灵敏度等性能对降噪效果起着至关重要的作用,本文选用不同参数的多种型号传声器和次级声源进行验证对比分析,从而说明了各参数是如何对降噪性能进行影响的,并确定最优的器件选型。声学腔体设计、耳罩、耳垫、耳腔等结构特性对降噪量和产品体验有很大影响,本文通过实践验证,并通过测试和分析说明其所起作用和对有源降噪性能的影响。降噪电路的设计可采用专业降噪芯片实现或采用分立元件自主设计降噪电路实现,采用专业芯片能够较为容易的实现较好的降噪效果,而采用分立元件实现则能够让设计者更深层次的理解降噪原理,若设计较好,则能够实现更好的降噪效果。本文将从采用专业芯片和分立元件实现两种不同架构的降噪耳机设计制作。最后因为声学测量的专业性和针对性,本文从声学测量方法的角度阐述在有源降噪耳机测试方面应注意的事项,以及结合实际工程样机的测试进行分析总结。
【图文】：

无源降噪,噪声防护,防护方式,相对有效

4图 1-1 各类无源降噪应用实例而在众多的噪声防护装备中，降噪耳机是相对有效而主流的防护方式。一的防护耳机，，其噪音抑制方式是采用无源降噪，例如无源的耳塞、耳罩等。其噪机理是合理运用产品的外壳硬质材料或内部的吸声材料，用隔绝与吸收的方法阻止外部声音进入耳道，这种降噪方式对高频分量特别丰富的噪声降噪效果尤明显，这也是现在噪音抑制最常使用的方法。无源降噪方式实现容易，但对 800H以下和更低的频率段噪音来讲，如果要达到理想的降噪效果，需付出很高的成本另外降噪的材料也会很重，因此就失去了实际使用的价值。而有源降噪的原理是利用声波的干涉相消原理，在特性空间内人为的产生个与原始噪声相位相反，幅度和频率相当的次级噪声，与原始噪声抵消，达到低噪声的目的。与无源降噪不同，有源降噪系统需要配置电源、电路以及相关

噪声频谱,有源降噪,无源降噪

第一章绪论声学器件，通过主动的方式去降噪。如前文，无源降噪主要对中高频有效，而因为低频波长长，容易实现干涉，因此有源降噪主要实现在低频段的噪声抑制。在越来越尖锐的噪声问题中，低频噪声是人们日常生活中最常见，也最难以抑制的噪声，尤其在军事领域，装甲车、各类军用飞机以及舰船轮机舱内，其噪声能量主要集中在低频段，如图 1-2 至图 1-4。因此，从无源降噪和有源降噪的功效方面来看，研究较高性能的有源降噪耳机，作为被动降噪的低频补偿，具有较好的研究价值和意义。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN642

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