CN102298926A - 一种多媒体式抽油烟机主动消声装置 - Google Patents

一种多媒体式抽油烟机主动消声装置 Download PDF

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苏岩
洪伟
李小平
黄为钧
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本发明公开了一种多媒体式抽油烟机主动消声装置，旨在提供一种可以随使用条件实时自我调节、结构简单、消声效果好的具有消除噪声和多媒体音频播放功能的抽油烟机主动消声装置。该装置包括主动噪声控制器，与主动噪声控制器的输入端分别连接的参考信号传声器、误差信号传声器、主控制器，与主控制器的输入端分别连接的存储卡/USB接口、指令按键面板，与主控制器的输出端分别连接的液晶面板、MP3播放器、FM广播调谐器，MP3播放器的输出端、FM广播调谐器的输出端、主动噪声控制器的输出端分别与加法器的输入端连接，加法器的输出端连接放大器的输入端，放大器的输出端连接扬声器。

Description

一种多媒体式抽油烟机主动消声装置
技术领域
本发明涉及一种消除抽油烟机噪音的装置，特别涉及一种具有消除噪声和多媒体音频播放功能的多媒体式抽油烟机主动消声装置，属于厨房用具技术领域
背景技术
人们在使用抽油烟机时，由于电机振动、气体在烟道与机壳中流动等原因，抽油烟机会产生较大的噪音，抽油烟机工作时的噪音使厨房的工作环境舒适度降低，甚至会影响人们的心情和身体健康。现有的抽油烟机噪音消声技术包括吸声处理、隔声处理等，吸声处理包括使用吸声材料或吸声结构来吸收声能，从而降低噪声强度；隔声处理是利用材料的刚性特征，使声波在隔声构件上产生反射，达到阻隔声波能量传播的目的。吸声处理或隔声处理都是通过对抽油烟机的机体或烟道结构进行改进，以吸收或阻隔噪音的部分能量达到降噪目的，属于被动式消声技术，被动式消声技术对控制中高频噪声较为有效，而对低频噪声的控制效果不大。现有技术的缺陷是：由于不同用户的烟道结构存在差异，每种型号抽油烟机其固定的被动式消声技术无法很好适应不同的烟道结构；抽油烟机的工作状态随着时间的增长会发生改变，其在不断使用过程中噪音会逐渐增大，被动式消声技术无法随使用条件的变化进行自我调整；被动式消声技术对于以低频噪声为主的抽油烟机噪声消除效果不好。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种采用主动噪声控制方法，能够随使用条件变化而进行自我调整，同时具有FM广播、MP3音频播放等功能的多媒体式抽油烟机主动消声装置。该装置采用主动噪声控制系统与多媒体音频播放设备相结合，使噪音抵消信号与多媒体音频信号叠加，最后由扬声器8输出。
本发明的工作原理是：抽油烟机噪声主要由1000Hz以下的低频噪声组成，高频噪声所占比例较低。针对抽油烟机噪声的频率特点，该装置采用主动噪声控制技术，根据杨氏声波干涉原理，误差信号传声器9采集的扬声器8的声波信号作为检测信号反馈给主动噪声控制器11，参考信号传声器1采集的抽油烟机噪声声波作为参考信号输入给主动噪声控制器11，DSP处理器15根据检测信号与预先设定的期望信号之间的误差值来实时调节滤波器的权系数，从而实现主动噪声控制器11的自适应反馈控制，主动噪声控制器11产生与抽油烟机噪声声波振幅相同、频率相同、相位相反的抵消声波，噪声声波与抵消声波相互抵消，形成消声“静区”，达到消除噪声的目的。在消除噪声的同时，可以播放FM广播、MP3音乐等来调节厨房工作的氛围，增加烹饪时的乐趣。
本发明通过下述技术方案予以实现：
一种多媒体式抽油烟机主动消声装置，它包括位于抽油烟机的电机附近的用于采集抽油烟机噪声声波的参考信号传声器1，参考信号传声器1与主动噪声控制器11的输入端B连接；位于扬声器8的中心线上且在扬声器8的正前方10cm至40cm处的用于采集扬声器8声波的误差信号传声器9，误差信号传声器9与主动噪声控制器11的输入端C连接；用于外部存储介质插入的存储卡/USB接口2，用于指令控制的指令按键面板12，存储卡/USB接口2的输出端、指令按键面板12的输出端分别与主控制器3的两个输入端连接；用于指令显示的液晶面板4，用于MP3音频播放的MP3播放器5，用于广播频率调谐的FM广播调谐器10，液晶面板4的输入端、MP3播放器5的输入端、FM广播调谐器10的输入端、主动噪声控制器11的输入端A分别与主控制器3的四个输出端连接；MP3播放器5的输出端、FM广播调谐器10的输出端、主动噪声控制器11的输出端分别与加法器6的三个输入端连接，加法器6的输出端连接放大器7的输入端，放大器7的输出端连接扬声器8。
所述的主动噪声控制器11包括与A/D转换器14的两个输入端分别连接的低通滤波器13和低通滤波器18，A/D转换器14的输出端与DSP处理器15的输入端连接，DSP处理器15的输出端连接D/A转换器16的输入端，D/A转换器16的输出端连接低通滤波器17的输入端，低通滤波器17的输出端即为主动噪声控制器11的输出端。所述的低通滤波器13的输入端即为主动噪声控制器11的输入端B，低通滤波器18的输入端即为主动噪声控制器11的输入端C，DSP处理器15用来接收来自主控制器3发出的通/断控制信号的输入端口即为主动噪声控制器11的输入端A。所述的指令按键面板12包括电源按钮19、消声按钮20、FM广播按钮21、MP3按钮22、音量增大键23、音量减小键24、FM广播频率增大键25、FM广播频率减小键26。
本发明的有益效果是：(1)采用主动消声控制方法，可以根据使用条件变化及实际噪声的大小、频率特点进行主动消声，实现了消声控制的自我调整，更有效的降低噪声；(2)增加了多媒体播放功能，为厨房的环境提供音乐或广播，有益于厨房工作者的身心健康；(3)结构简单，生产成本低。
附图说明
图1是多媒体式抽油烟机主动消声装置的结构框图；
图2是主动噪声控制器的结构框图；
图3是指令按键面板结构示意图。
图中：1.参考信号传声器  2.存储卡/USB接口  3.主控制器  4.液晶面板  5.MP3播放器  6.加法器  7.放大器  8.扬声器  9.误差信号传声器  10.FM广播调谐器  11.主动噪声控制器  12.指令按键面板  13.低通滤波器  14.A/D转换器  15.DSP处理器  16.D/A转换器  17.低通滤波器18.低通滤波器  19.电源按钮  20.消声按钮  21.FM广播按钮  22.MP3按钮  23.音量增大键  24.音量减小键  25.FM广播频率增大键  26.FM广播频率减小键
A、B、C.主动噪声控制器输入端
具体实施方式
下面参照附图进一步说明本发明的具体内容及其具体实施方式。
图1是多媒体式抽油烟机主动消声装置的结构框图，参考信号传声器1位于抽油烟机的电机附近，其与主动噪声控制器11的输入端B连接，用于采集抽油烟机的噪声声波，采集到的噪声声波作为参考信号输入给主动噪声控制器11；误差信号传声器9位于扬声器8的中心线上且在扬声器8的正前方10cm至40cm处，其与主动噪声控制器11的输入端C连接，用于采集扬声器8声波，采集到的扬声器8声波作为检测信号反馈给主动噪声控制器11；用于外部存储介质插入的存储卡/USB接口2、用于按键选择的按键面板12分别与主控制器3的两个输入端连接；主控制器3的四个输出端分别连接用于指令显示的液晶面板4的输入端、用于MP3音频播放的MP3播放器5的输入端、用于广播频率调谐的FM广播调谐器10的输入端、主动噪声控制器11的输入端A，主控制器3根据指令按键面板12的按键选择来控制液晶面板4的屏幕显示内容、MP3播放器5的MP3音频播放、FM广播调谐器10的频道选择、主动噪声控制器11的通/断、扬声器8的音量大小调节；MP3播放器5的输出端、FM广播调谐器10的输出端、主动噪声控制器11的输出端分别与加法器6的三个输入端连接，通过加法器6实现主动噪声控制器11输出的消声信号与MP3音频信号、FM广播信号的叠加；加法器6的输出端连接放大器7的输入端，放大器7实现叠加音频信号的放大；放大后的音频信号通过与放大器7的输出端连接的扬声器8输出。
图2是主动噪声控制器的结构框图，低通滤波器13的输入端即为主动噪声控制器11的输入端B，低通滤波器18的输入端即为主动噪声控制器11的输入端C，DSP处理器15接收来自主控制器3发出的通/断控制信号的端口即为主动噪声控制器11的输入端A；低通滤波器13的输入端连接参考信号传声器1，低通滤波器18的输入端连接误差信号传声器9，低通滤波器13的输出端和低通滤波器18的输出端分别与A/D转换器14的两个输入端连接；参考信号传声器1采集噪声声波作为参考信号，通过低通滤波器13滤掉高频声波后传递给A/D转换器14，滤波后的参考信号通过A/D转换器14进行模拟/数字转换，以数字量形式传递给DSP处理器15，DSP处理器15采用基于线性自适应滤波理论的自适应控制LMS算法对滤波后的参考信号进行调幅、倒相处理，产生与抽油烟机噪声振幅相同、相位相反的消声信号，消声信号输出至与DSP处理器15输出端连接的D/A转换器16进行数字/模拟转换，转换后的模拟量消声信号通过低通滤波器17平滑滤波后输出给加法器6；误差信号传声器9采集扬声器8的声波作为检测信号，反馈给低通滤波器18滤掉高频声波后传递给A/D转换器14进行模拟/数字转换，以数字量形式传递给DSP处理器15。
图3是指令按键面板结构示意图，指令按键面板12包括电源按钮19、消声按钮20、FM广播按钮21、MP3按钮22、音量增大键23、音量减小键24、FM广播频率增大键25、FM广播频率减小键26。按下电源按钮19使抽油烟机通电运转；按下消声按钮20使主动噪声控制器11通电工作；按下FM广播按钮21使FM广播设备通电工作；按下MP3按钮22可以使MP3播放器5通过主控制器3读取插入存储卡/USB接口2的外部存储介质储存的MP3音频文件并播放音乐；音量增大键23和音量减小键24用来调节扬声器8的输出音量大小；FM广播频率增大键25和FM广播频率减小键26用来调谐FM广播的频率波段。
实施例1：
单独噪声消除工作，按下电源按钮19使抽油烟机通电运转，同时按下消声按钮20，主控制器3接到按键指令后，使主动噪声控制器11通电工作，此时，MP3播放器和FM广播设备均为关闭状态，液晶面板4的屏幕显示“噪声消除”文字；参考信号传声器1采集噪声声波作为参考信号，参考信号传递给低通滤波器13进行滤波，滤掉高频声波后传递给A/D转换器14进行模拟/数字转换，转换后的滤波参考信号传递给DSP处理器15，DSP处理器15采用LMS算法对参考信号进行调幅、倒相处理，产生与抽油烟机噪声振幅相同、相位相反的消声信号，消声信号经D/A转换器16进行数字/模拟转换成模拟量，随后经低通滤波器17平滑滤波后输出给加法器6，消声信号由加法器6传递给放大器7进行信号放大，最后由扬声器8播放出用于抵消噪声的声波，使噪声得到抵消，实现噪声消除功能；误差信号传声器9采集扬声器8的声波作为检测信号，检测信号反馈给低通滤波器18进行滤波，滤掉高频声波后传递给A/D转换器14进行模拟/数字转换，以数字量形式传递给DSP处理器15；DSP处理器15根据检测信号与预先设定的期望信号进行比较，得到两者的误差值，DSP根据该误差值来修改滤波器权系数，并自适应迭代下一时刻的权系数，实现消声信号的实时自动调节。
实施例2：
噪声消除与多媒体播放同时工作，按下电源按钮19的同时按下消声按钮20和MP3按钮22(或FM广播按钮21)，主控制器3接到按键指令后，使主动噪声控制器11和MP3播放器5(或FM广播调谐器10)均为工作状态，液晶面板4的屏幕同时显示“噪声消除”、“MP3”(或“FM广播”)等文字；参考信号传声器1采集噪声声波作为参考信号，通过低通滤波器13的滤掉高频声波，经A/D转换器14进行模拟/数字转换，转换后的滤波参考信号传递给DSP处理器15，DSP处理器15采用LMS算法对参考信号进行调幅、倒相处理，产生与抽油烟机噪声振幅相同、相位相反的消声信号，消声信号经D/A转换器16进行数字/模拟转换成模拟量，随后经低通滤波器17平滑滤波后输出给加法器6；MP3播放器5的MP3音频信号(或FM广播调谐器10的广播音频信号)也输入加法器6，消声信号与多媒体音频信号叠加后经放大器7放大，最后由扬声器8播放；误差信号传声器9采集扬声器8的声波作为检测信号，检测信号反馈给低通滤波器18进行滤波，滤掉高频声波后传递给A/D转换器14进行模拟/数字转换，以数字量形式传递给DSP处理器15；DSP处理器15根据检测信号与预先设定的期望信号进行比较，得到两者的误差值，DSP根据该误差值来修改滤波器权系数，并自适应迭代下一时刻的权系数，实现消声信号的实时自动调节。扬声器8播放的声音一部分与抽油烟机噪声相互抵消，另一部分为MP3音乐(或FM广播)，实现噪声消除的同时进行多媒体播放的功能。

Claims (4)

1.一种多媒体式抽油烟机主动消声装置，其特征是，它包括位于抽油烟机的电机附近的用于采集抽油烟机噪声声波的参考信号传声器(1)，参考信号传声器(1)与主动噪声控制器(11)的输入端(B)连接；位于扬声器(8)的中心线上且在扬声器(8)的正前方10cm至40cm处的用于采集扬声器(8)声波的误差信号传声器(9)，误差信号传声器(9)与主动噪声控制器(11)的输入端(C)连接；用于外部存储介质插入的存储卡/USB接口(2)，用于指令控制的指令按键面板(12)，存储卡/USB接口(2)的输出端、指令按键面板(12)的输出端分别与主控制器(3)的两个输入端连接；用于指令显示的液晶面板(4)，用于MP3音频播放的MP3播放器(5)，用于广播频率调谐的FM广播调谐器(10)，液晶面板(4)的输入端、MP3播放器(5)的输入端、FM广播调谐器(10)的输入端、主动噪声控制器(11)的输入端(A)分别与主控制器(3)的四个输出端连接；MP3播放器(5)的输出端、FM广播调谐器(10)的输出端、主动噪声控制器(11)的输出端分别与加法器(6)的三个输入端连接，加法器(6)的输出端连接放大器(7)的输入端，放大器(7)的输出端连接扬声器(8)。
2.根据权利要求1所述的一种多媒体式抽油烟机主动消声装置，其特征是，所述的主动噪声控制器(11)包括与A/D转换器(14)的两个输入端分别连接的低通滤波器(13)和低通滤波器(18)；A/D转换器(14)的输出端与DSP处理器(15)的输入端连接，DSP处理器(15)的输出端连接D/A转换器(16)的输入端，D/A转换器(16)的输出端连接低通滤波器(17)的输入端，低通滤波器(17)的输出端即为主动噪声控制器(11)的输出端。
3.根据权利要求2所述的一种多媒体式抽油烟机主动消声装置，其特征是，所述的低通滤波器(13)的输入端即为主动噪声控制器(11)的输入端(B)，低通滤波器(18)的输入端即为主动噪声控制器(11)的输入端(C)，DSP处理器(15)用来接收来自主控制器(3)发出的通/断控制信号的输入端口即为主动噪声控制器(11)的输入端(A)。
4.根据权利要求1所述的一种多媒体式抽油烟机主动消声装置，其特征是，所述的指令按键面板(12)包括电源按钮(19)、消声按钮(20)、FM广播按钮(21)、MP3按钮(22)、音量增大键(23)、音量减小键(24)、FM广播频率增大键(25)、FM广播频率减小键(26)。
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PB01 Publication
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