CN104036772A - 一种磁致伸缩消噪声装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种磁致伸缩消噪声装置及方法，包括一噪声信号采集单元、反向单元与合成单元；所述噪声信号采集单元检测噪声信号的幅值、相位、频率并将所述噪声信号输出给所述合成单元与反向单元，同时将所述噪声信号的幅值、相位、频率发送至所述反向单元；所述反向单元接收所述噪声信号产生一磁场信号，并将所述磁场信号转换为一次声源信号发送至所述合成单元，所述次声源信号与所述噪声信号的幅值相同、频率相同、相位相反；所述噪声信号与所述次声源信号在所述合成单元内进行时域合并后输出。本发明结构简单化、可靠性高，不随时间的变化而降低性能，无过热失效问题；系统繁杂度低，响应速率更快，频率特性好，可有效处理低频噪声信号。

Description

一种磁致伸缩消噪声装置及方法

技术领域

本发明涉及噪声控制技术领域，特别是一种磁致伸缩消噪声装置及方法。

背景技术

随着现代工业的迅猛发展，噪声污染越来越严重，成为当今三大污染之一。传统的工厂噪声控制技术主要采用吸声材料、阻尼处理、结构消声等方法。这些方法都属于被动降噪方法，即在噪声传播路径上限制、隔绝噪声。这些噪声控制方法使用范围都有限，并且对于波长较长低频噪声，这些方法的降噪效果都不佳。现许多工厂废气治理设备一般处在室外，并与工厂排风通道相连，设备在工作时，除了发动机带来的轰鸣声之外，集风口和排风口也会持续产生低频噪声，此时，以上传统的噪声控制方法都很难实现。

主动降噪控制是通过降噪系统产生与外界噪音强度相等的反向声波，将噪音中和，从而实现降噪的效果。该方法的重点是次级声场（与噪声强度相同、相位相反的声场）的产生，目前主要通过声时延传输线和扬声器反馈电路实现，由于受到扬声器的频响影响，稳定性较差，降噪效果不理想。

发明内容

本发明提供了一种磁致伸缩消噪声装置，其包括一噪声信号采集单元、反向单元以及合成单元；

所述噪声信号采集单元检测噪声信号的幅值、相位、频率并将所述噪声信号输出给所述合成单元与所述反向单元，同时将所述噪声信号的幅值、相位、频率发送至所述反向单元；所述反向单元接收所述噪声信号产生一磁场信号，根据所述噪声信号的幅值、相位、频率将所述磁场信号转换为一次声源信号发送至所述合成单元，所述次声源信号与所述噪声信号的幅值相同、频率相同、相位相反；

所述经滤波后的噪声信号与所述次声源信号在所述合成单元内进行时域合并后输出。

较佳地，所述噪声信号采集单元包括前后连接的一噪声信号采集装置与一陷波器，所述噪声信号采集装置用于采集所述噪声信号的幅值、相位、频率，所述陷波器用于滤除采集到的噪声信号中的杂散信号。

较佳地，所述反向单元包括信号转换装置与抑波产生装置，所述信号转换装置用于将所述噪声信号转换为所述磁场信号，所述抑波产生装置根据所述噪声信号的幅值、相位、频率将所述磁场信号转换为所述一次声源信号。

较佳地，所述信号转换装置采用压磁效用原理将经过滤波后的噪声信号通过压磁式传感的作用转换成磁化强度变化的磁场信号。

较佳地，所述抑波产生装置包括输入噪声抑制处理模块和磁致伸缩换能器，所述磁场信号经过所述磁致伸缩换能器的磁致伸缩原理输出所述次声源信号，所述输入噪声抑制处理模块接收所述噪声信号的幅值、相位、频率并控制所述磁致伸缩换能器输出的次声源信号的幅值与相位与所述噪声信号相反。

较佳地，所述噪声信号采集装置包括声传感器、信号调节电路与数据采集卡。

较佳地，所述合成单元包括信号调制器、加法器与扬声器，所述信号调制器对所述次级噪声源信号与噪声信号调制后通过加法器进行时域合并，最后通过所述扬声器输出。

较佳地，所述输入噪声抑制处理模块用于控制所述次声源信号的幅值、相位、频率与功率的大小。

本发明还提供了一种磁致伸缩消噪声方法，其包括以下步骤：

采集噪声信号的幅值、相位、频率，利用压磁效应原理将所述噪声信号转换为磁化强度变化磁场信号；

利用磁致伸缩原理将所述磁场信号转化为与所述噪声信号的幅值相同、频率相同、相位相反的次声源信号；

将所述噪声信号与所述次声源信号的时域合并后输出。

较佳地，所述噪声信号转化为磁化强度变化的磁场信号前，对所述噪声信号进行滤波处理滤除所述噪声信号中的杂散信号。

本发明具有以下有益效果：

较传统降噪方法适用范围更广，有效的解决了对低频噪声处理效果不佳的缺点，同时提高了降噪的稳定性；

本发明利用压磁效应和磁致伸缩效应组成噪声信号反相单元，不但结构简单化，而且可靠性高，不随时间的变化而降低性能，无过热失效问题；

本发明与其他数字算法处理方式相比，系统繁杂度低，响应速率更快，频率特性更好，可有效处理低频噪声信号，工作频带宽。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的磁致伸缩消噪声装置原理图；

图2为本发明实施例提供的反向单元原理图；

图3为本发明实施例提供的磁致伸缩消噪声方法流程图。

具体实施例

本发明实施例提供了一种磁致伸缩消噪声装置，其包括一噪声信号采集单元、反向单元以及合成单元；

所述噪声信号采集单元检测噪声信号的幅值、相位、频率并将所述噪声信号输出给所述合成单元与所述反向单元，同时将所述噪声信号的幅值、相位、频率发送至所述反向单元；所述反向单元接收所述噪声信号产生一磁场信号，根据所述噪声信号的幅值、相位、频率将所述磁场信号转换为一次声源信号发送至所述合成单元，所述次声源信号与所述噪声信号的幅值相同、频率相同、相位相反；

所述经滤波后的噪声信号与所述次声源信号在所述合成单元内进行时域合并后输出。

本实施例中，所述噪声信号采集单元包括前后连接的一噪声信号采集装置与一陷波器，所述噪声信号采集装置用于采集所述噪声信号的幅值、相位、频率，所述陷波器用于滤除采集到的噪声信号中的杂散信号；其中所述噪声信号采集装置由声传感器、信号调节电路与数据采集卡等原件组成。当然本发明并不限定噪声信号采集装置的具体电路组成，凡是能够完成采集所述噪声信号的幅值、相位、频率的采集装置均落入本发明的保护范围，本实施例提供的噪声信号采集装置的具体电路仅为本发明实施噪声信号采集装置的一种实施电路。

本例中，所述反向单元包括信号转换装置与抑波产生装置，所述信号转换装置用于将所述噪声信号转换为所述磁场信号，所述抑波产生装置根据所述噪声信号的幅值、相位、频率将所述磁场信号转换为所述一次声源信号；

所述信号转换装置采用压磁效用原理将经过滤波后的噪声信号通过压磁式传感的作用转换成磁化强度变化的磁场信号；

所述抑波产生装置包括输入噪声抑制处理模块和磁致伸缩换能器，所述磁场信号经过所述磁致伸缩换能器的磁致伸缩原理输出所述次声源信号，所述输入噪声抑制处理模块接收所述噪声信号的幅值、相位、频率并控制所述磁致伸缩换能器输出的次声源信号的幅值与相位与所述噪声信号相反。所述输入噪声抑制处理模块用于控制所述次声源信号的幅值、相位、频率与功率的大小，本发明并不限定噪声抑制处理模块的具体电路结构。

所述合成单元包括信号调制器、加法器与扬声器，所述信号调制器对所述次级噪声源信号与噪声信号调制后通过加法器进行时域合并，最后通过所述扬声器输出完成降噪。

实施例二

本发明实施例提供了一种磁致伸缩消噪声方法，其包括以下步骤：

采集噪声信号的幅值、相位、频率，利用压磁效应原理将所述噪声信号转换为磁化强度变化磁场信号；

利用磁致伸缩原理将所述磁场信号转化为与所述噪声信号的幅值相同、频率相同、相位相反的次声源信号；

将所述噪声信号与所述次声源信号的时域合并后输出。

在所述噪声信号转化为磁化强度变化的磁场信号前，对所述噪声信号进行滤波处理滤除所述噪声信号中的杂散信号。

本发明提供了一种利用压磁效应和磁致伸缩技术的有源降噪方法和装置，不但可以有效的解决传统噪声控制方案中对低频噪声处理效果不佳的问题，而且降低了其他数字处理计算方案中的系统繁杂度，提高了降噪效果；

本发明方案采用主动降噪方式，通过产生一个与噪声源强度相等、相位相反的次声源信号，与噪声源信号时域中和，从而达到降噪的效果。次声源信号由利用压磁效应的信号转换装置和利用磁致伸缩技术的抑波产生装置构成的反相单元产生。压磁效应和磁致伸缩技术两项技术在降噪装置的成功运用，可以有效提高降噪装置的频响范围、响应速度、稳定性和可靠性，解决工厂设备安装在室外造成的噪声污染问题。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1. 一种磁致伸缩消噪声装置，其特征在于，包括一噪声信号采集单元、反向单元以及合成单元；

所述噪声信号采集单元检测噪声信号的幅值、相位、频率并将所述噪声信号输出给所述合成单元与所述反向单元，同时将所述噪声信号的幅值、相位、频率信息发送至所述反向单元；所述反向单元接收所述噪声信号产生一磁场信号，并根据所述噪声信号的幅值、相位、频率将所述磁场信号转换为一次声源信号发送至所述合成单元，所述次声源信号与所述噪声信号的幅值相同、频率相同、相位相反；

所述经滤波后的噪声信号与所述次声源信号在所述合成单元内进行时域合并后输出。

2.如权利要求1所述的磁致伸缩消噪声装置，其特征在于，所述噪声信号采集单元包括前后连接的一噪声信号采集装置与一陷波器，所述噪声信号采集装置用于采集所述噪声信号的幅值、相位、频率，所述陷波器用于滤除采集到的噪声信号中的杂散信号。

3.如权利要求1所述的磁致伸缩消噪声装置，其特征在于，所述反向单元包括信号转换装置与抑波产生装置，所述信号转换装置用于将所述噪声信号转换为所述磁场信号，所述抑波产生装置根据所述噪声信号的幅值、相位、频率将所述磁场信号转换为所述一次声源信号。

4.如权利要求3所述的磁致伸缩消噪声装置，其特征在于，所述信号转换装置采用压磁效用原理将经过滤波后的噪声信号通过压磁式传感的作用转换成磁化强度变化的磁场信号。

5.如权利要求3所述的磁致伸缩消噪声装置，其特征在于，所述抑波产生装置包括输入噪声抑制处理模块和磁致伸缩换能器，所述磁场信号经过所述磁致伸缩换能器的磁致伸缩原理输出所述次声源信号，所述输入噪声抑制处理模块接收所述噪声信号的幅值、相位、频率并控制所述磁致伸缩换能器输出的次声源信号的幅值与相位与所述噪声信号相反。

6.如权利要求1所述的磁致伸缩消噪声装置，其特征在于，所述噪声信号采集装置包括声传感器、信号调节电路与数据采集卡。

7.如权利要求1所述的磁致伸缩消噪声装置，其特征在于，所述合成单元包括信号调制器、加法器与扬声器，所述信号调制器对所述次级噪声源信号与噪声信号调制后通过加法器进行时域合并，最后通过所述扬声器输出。

8.如权利要求5所述的磁致伸缩消噪声装置，其特征在于，所述输入噪声抑制处理模块用于控制所述次声源信号的幅值、相位、频率与功率的大小。

9.一种磁致伸缩消噪声方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集噪声信号的幅值、相位、频率，利用压磁效应原理将所述噪声信号转换为磁化强度变化磁场信号；

利用磁致伸缩原理将所述磁场信号转化为与所述噪声信号的幅值相同、频率相同、相位相反的次声源信号；

将所述噪声信号与所述次声源信号的时域合并后输出。

10.如权利要求9所述的磁致伸缩噪声方法，其特征在于，所述噪声信号转化为磁化强度变化的磁场信号前，对所述噪声信号进行滤波处理滤除所述噪声信号中的杂散信号。