CN101852056A - 一种有源通风隔声窗 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有源通风隔声窗，包括隔声窗，其特征在于：在所述隔声窗上设置有有源隔声通风装置，所述有源隔声通风装置包括连通室内外的通风通道和有源噪声控制系统。本发明在现有通风隔声窗上设置有源隔声通风装置，利用有源噪声控制技术对低频噪声进行抵消吸收，同时采用在通风通道内壁敷设由吸声材料构成的吸声层以及通风通道内部的吸声结构对中高频噪声进行吸收，这样在保持良好通风性能的情况下，也能对低频噪声和高频噪声进行有效地降噪处理。

Description

一种有源通风隔声窗
技术领域
本发明涉及一种建筑噪声控制装置，特别是涉及一种利用有源噪声控制技术来实现既满足通风要求，又能有效隔声保证建筑室内静音的有源通风隔声窗。
背景技术
现有建筑安装的窗，无论是木窗、钢窗、铝合金窗、塑钢窗等，主要的功能就是采光和通风。由于城市化的进程越来越快，噪声污染已经成为环境污染的重要方面之一，街道上的交通噪声、工地的施工噪声、邻里间的娱乐噪声等等，令人们日夜不宁、寝食难安。
目前采用隔声窗治理建筑噪声是一种较好的办法，特别是针对交通噪声效果比较明显。但是，人们开窗通风的习惯会导致隔声窗的隔声性能直接下降，因此普通隔声窗存在“开窗吵死，关窗憋死”的问题，而且采用隔声结构或吸声材料等降噪措施虽然对中、高频噪声较为有效，但是对低频噪声的控制效果不大。
现在，通风隔声窗的出现在一定程度上可以解决上述问题，但通风隔声窗在处理工地施工噪声、铁路、机场噪声等噪声级超过80-90dB，噪声能量集中在低频250以下的噪声时存在很大的问题，通常需要以牺牲通风量为代价，通过增加通风通道弯折次数，减小风道面积等措施来解决低频噪声隔声问题，从而使制作工艺难度大大增加，制作成本也高。
发明内容
本发明的发明目的在于，针对上述存在的问题，提供一种对低频噪声和高频噪声均能有效隔声，且具有良好地通风性能的有源通风隔声窗。
本发明采用有源噪声控制技术，又称为噪声主动控制，简称ANC，是应用计算机及电子技术进行噪声控制的新方法，其优势在于对低频噪声的控制。其主要思想是：在声场控制区域人为地产生一个与待控噪声声波幅值相等、相位相反的声波，前后两者叠加后实现相消干涉而达到消声目的。一般称噪声源为初级声源，产生控制声波的声源称为次级声源。噪声有源控制的理论基础是声波的杨氏干涉理论，即由声场的线性叠加原理可知，当频率相同，相位差恒定的两列声波相遇时，在空间产生相互干涉现象，如图1所示，当初级声源和次级声源振幅相等，相位相反时，对于初级声源而言，就可以在一定的区域内达到消声的效果。
本发明的技术方案是：一种有源通风隔声窗，包括隔声窗，其特征在于：在所述隔声窗上设置有有源隔声通风装置，所述有源隔声通风装置包括连通室内外的通风通道和有源噪声控制系统；
所述有源噪声控制系统包括次级声源、传感器和自适应有源控制器，所述次级声源设置在通风通道的壁面，所述传感器设置在与室内连通的进风口和与室外连通的出风口处，所述次级声源和传感器与所述自适应有源控制器电连接。
本发明所述的有源通风隔声窗，其所述隔声窗包括内外两层窗框，所述通风通道设置于内外两层窗框之间。
本发明所述的有源通风隔声窗，其所述通风通道由隔声板构成，在所述通风通道内壁设置有吸声层。
本发明所述的有源通风隔声窗，其所述设置于进风口处的传感器为单指向性特性的麦克风。
本发明所述的有源通风隔声窗，其在所述通风通道内、与通风通道水平的设置有至少一块微孔板。
本发明所述的有源通风隔声窗，其所述微孔板将通风通道分隔为均匀的气流通道。
本发明所述的有源通风隔声窗，其所述次级声源为扬声器。
本发明在现有通风隔声窗上设置有源隔声通风装置，利用有源噪声控制技术对低频噪声进行抵消吸收，同时采用在通风通道内壁敷设由吸声材料构成的吸声层以及通风通道内部的吸声结构对中高频噪声进行吸收，这样在保持良好通风性能的情况下，也能对低频噪声和高频噪声进行有效地降噪处理。
附图说明
图1是杨氏干涉原理。
图2是本发明实施例一的立体图。
图3是本发明实施例一的俯视图。
图4是本发明实施例一的主视图。
图5是本发明实施例二的立体图。
图6是本发明实施例二的俯视图。
图7是本发明实施例二的主视图。
图中标记：1为隔声窗，2为通风通道，3为次级声源，4为参考传感器，5为误差传感器，6为进风口，7为出风口，8为吸声层，9为微孔板。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例一：如图2、3和4所示，一种有源通风隔声窗，包括隔声窗1，所述隔声窗1包括内外两层窗框，在所述隔声窗1上设置有有源隔声通风装置，所述有源隔声通风装置包括连通室内外的通风通道2和有源噪声控制系统。所述通风通道2由隔声板构成，也可由隔声窗窗框直接构成，在所述通风通道2内壁设置有由2cm吸声毛毯构成的吸声层8。
其中，所述通风通道2设置于所述内外两层窗框之间，所述有源噪声控制系统包括次级声源3、传感器和自适应有源控制器，所述次级声源3设置在通风通道2的侧壁面，所述次级声源3为扬声器，如动圈式扬声器、纸盆式扬声器、压电式扬声器等；所述传感器分为参考传感器4和误差传感器5，所述参考传感器4设置在与室内连通的进风口6处，所述误差传感器5设置在与室外连通的出风口7处，所述参考传感器4和误差传感器5分别阵列放置在进、出风口壁面，所述设置于进风口6处的参考传感器4为单指向性特性的麦克风，使用具有单指向性特性的麦克风作为参考传感器，可直接采集入射噪声信号作为自适应有源控制系统的参考信号，用参考信号拾取法解决自适应控制系统的声反馈问题。所述次级声源3和传感器与所述自适应有源控制器电连接。
实施例二：如图5、6和7所示，一种有源通风隔声窗，包括隔声窗1，所述隔声窗1包括内外两层窗框，在所述隔声窗1上设置有有源隔声通风装置，所述有源隔声通风装置包括连通室内外的通风通道2和有源噪声控制系统。
其中，所述通风通道2设置于所述内外两层窗框之间，所述有源噪声控制系统包括次级声源3、传感器和自适应有源控制器，所述次级声源3设置在通风通道2的顶部和底部，所述次级声源3为扬声器，如动圈式扬声器、纸盆式扬声器、压电式扬声器等；所述传感器分为参考传感器4和误差传感器5，所述参考传感器4设置在与室内连通的进风口6处，所述误差传感器5设置在与室外连通的出风口7处，所述参考传感器4和误差传感器5分别阵列放置在进、出风口壁面，所述设置于进风口6处的参考传感器4为单指向性特性的麦克风，使用具有单指向性特性的麦克风作为参考传感器，可直接采集入射噪声信号作为自适应有源控制系统的参考信号，用参考信号拾取法解决自适应控制系统的声反馈问题。所述次级声源3和传感器与所述自适应有源控制器电连接。
所述通风通道2由隔声板构成，在所述通风通道2内壁设置有由吸声材料构成的吸声层，在所述通风通道2内、与通风通道2水平的设置有两块微孔板9进行消声，同时微孔板9将通风通道2隔离成均匀的三部分，对气流进行整流。
本发明的工作原理：有源通风隔声窗的工作频率范围分为两个部分，以500Hz为界。500Hz以上的中高频部分噪声主要由敷设在通风通道四壁的吸声材料和通风通道内部的吸声结构进行吸收，进风口和出风口的交错设置，使气流通道为转角式布局，拐角结构对中高频噪声能再次进行传播阻隔。采用这种吸声材料、吸声结构等降噪措施称为“无源降噪技术”，一般说来，无源噪声控制对中、高频噪声较为有效，而对低频噪声的控制效果不大。
对500Hz以下的低频噪声，则采用有源噪声控制技术，首先噪声由进风口进入通风通道内，由位于进风口处的参考传感器采集入射噪声信号，由位于出风口处的误差传感器采集透射的噪声信号，并将噪声信号转换成模拟信号，然后将两组传感器模拟信号经过带通滤波器处理后输入到自适应有源控制器的A/D采样模块，经A/D采样模块将模拟信号转换成数字信号后输入到自适应有源控制器的运算模块，自适应有源控制器根据入射噪声参考信号和透射噪声误差信号的值，使用自适应算法得到一组激励信号，并把激励信号输入到自适应有源控制器的D/A模块，将激励信号转换成模拟电压信号，最后该模拟电压信号通过重构滤波器和功率放大器输送给次级声源，次级声源发出与入射声信号相位相反、幅值相等的反声信号，在控制面对入射声进行叠加抵消，最终使得位于出风口处的误差传感器采集到的透射声达到最小（理想状态下，透射声为零）。
采用有源噪声控制技术可以在500Hz以下的低频范围提高窗体隔声量约10-15dB，使得隔声窗在500Hz以下频段的隔声量由20-25dB提升到35-40dB，到达高隔声量要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种有源通风隔声窗，包括隔声窗，其特征在于：在所述隔声窗上设置有有源隔声通风装置，所述有源隔声通风装置包括连通室内外的通风通道和有源噪声控制系统；
所述有源噪声控制系统包括次级声源、传感器和自适应有源控制器，所述次级声源设置在通风通道的壁面，所述传感器设置在与室内连通的进风口和与室外连通的出风口处，所述次级声源和传感器与所述自适应有源控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的有源通风隔声窗，其特征在于：所述隔声窗包括内外两层窗框，所述通风通道设置于内外两层窗框之间。
3.根据权利要求2所述的有源通风隔声窗，其特征在于：所述通风通道由隔声板构成，在所述通风通道内壁设置有吸声层。
4.根据权利要求3所述的有源通风隔声窗，其特征在于：所述设置于进风口处的传感器为单指向性特性的麦克风。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的有源通风隔声窗，其特征在于：在所述通风通道内、与通风通道水平的设置有至少一块微孔板。
6.根据权利要求5所述的有源通风隔声窗，其特征在于：所述微孔板将通风通道分隔为均匀的气流通道。
7.根据权利要求6所述的有源通风隔声窗，其特征在于：所述次级声源为扬声器。
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