CN104053093A - 一种便携式室内降噪器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式室内降噪器，具体包括壳体、滤声腔、包含主动降噪芯片的主动降噪单元以及扬声器，壳体通过位于其底部的若干吸盘与玻璃表面贴合连接；扬声器置于壳体底部，开口朝向室内；壳体与玻璃表面接触的一侧开口，滤声腔、主动降噪单元置于壳体内，且滤声腔同样设有面向玻璃的开口，主动降噪单元位于滤声腔远离玻璃表面的一侧，主动降噪单元拾取自窗外进入室内并穿过滤声腔后剩余的原噪声，其中主动降噪芯片产生频率与原噪声相同、相位与原噪声相反的音频信号，音频信号被传送至扬声器产生与原噪声波长和传播方向相同，相位相反的消噪声波。本发明基于主动降噪技术，使得来自室外的低频噪声可以被有效的减少，从而改善室内的生活和工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及降噪装置领域，尤其为一种便携式室内降噪器。
背景技术
噪声污染、大气污染、水污染和固体废弃物污染已被列为当今社会的四大环境公害。尤其当过度暴露在噪声污染中，不仅会让人感到烦躁、严重影响睡眠和心理健康，也会引发学习障碍和耳鸣等疾病，甚至增加患心脏病等疾病的风险，从而减少人的寿命。因此，如何减少噪声污染已成为21世纪新形势下环境污染控制的主要问题之一。
尽管主被动降噪技术在某些领域里的应用已经相对成熟，但在日常室内降噪中的应用却鲜有报道，这与现有降噪技术的特点和局限性有密不可分的关系。例如对噪声源解频水平的高低以及对高精度电子学元件的依赖性，都会导致现有设备在遇到复杂的多频、时变及包含次生源的噪声时，效果会大打折扣；而且昂贵的成本也缩小了适用领域，从而不能满足于日常室内噪声控制的需求。因此，研制一台能够有效消除室内噪声，且具备低成本、低功耗和易携带的便携式降噪器，用来改善和提高人们日常生活水平成为日趋迫切的需求。
发明内容
本发明目的在于提供一种低成本、低功耗和易携带的便携式降噪器，具体由以下技术方案实现：
一种便携式室内降噪器，该便携式室内降噪器与玻璃窗位于室内的一侧玻璃表面连接，具体包括壳体、滤声腔、包含主动降噪芯片的主动降噪单元以及若干扬声器，所述壳体通过位于其底部的若干吸盘与所述玻璃表面贴合连接；所述扬声器置于壳体底部，且开口朝向室内；所述壳体与玻璃表面接触的一侧开口，所述滤声腔、主动降噪单元置于壳体内，且滤声腔同样设有面向玻璃的开口，所述主动降噪单元位于滤声腔远离所述玻璃表面的一侧，所述主动降噪单元拾取自窗外进入室内并穿过滤声腔后剩余的原噪声，其中主动降噪芯片产生频率与原噪声相同、相位与原噪声相反的音频信号，所述音频信号被传送至扬声器产生与原噪声波长和传播方向相同，相位相反的消噪声波。
所述的便携式室内降噪器，其进一步设计在于，所述主动降噪单元还包括依次连接的传声元件（4），A\D转换模块（5）、电压放大模块（6）和功率放大模块（7），所述传声原件对原噪声进行拾取将声信号转化为模拟信号，所述A\D转换模块将模拟信号转化为数字信号后再通过电压放大模块（6）和功率放大模块（7）将上述数字信号放大，放大后的数字信号被送至主动降噪芯片，所述主动降噪芯片产生频率与原噪声相同、相位与原噪声相反的新的音频信号。
所述的便携式室内降噪器，其进一步设计在于，所述壳体呈圆桶状，其内壁上沿轴向设置有若干卡槽板，所述声元件，A\D转换模块、电压放大模块、功率放大模块以及主动降噪芯片依次置于所述卡槽板上。
所述的便携式室内降噪器，其进一步设计在于，所述壳体上部设置有电源，该电源通过位于壳体顶端的旋转式开关与所述扬声器和主动降噪单元连接。
所述的便携式室内降噪器，其进一步设计在于，所述壳体的下部设有环形底座，所述吸盘有四个且均布在环形底座内。
所述的便携式室内降噪器，其进一步设计在于，所述壳体的外壁通过若干缓冲元件与所述玻璃表面连接。
所述的便携式室内降噪器，其进一步设计在于，所述环形底座内插接有刚性材料制成的接触器，该接触器一端与玻璃表面接触另一端通过若干连接臂与缓冲元件连接臂与所述壳体的外壁连接。
所述的便携式室内降噪器，其进一步设计在于，所述壳体外围均匀设置有若干扬声器固定杆、所述扬声器固定杆一端设置有扬声器保护罩，该扬声器保护罩穿过所述环形底座与所述玻璃表面接触，所述扬声器置于所述扬声器保护罩内，所述扬声器固定杆内设有连接所述主动降噪单元和扬声器的音频连接线。
本发明的有益效果在于：
本发明基于主动降噪技术的特点，来自室外的低频噪声可以被有效的减少，从而改善室内的生活和工作环境。本发明质量轻，体积小，通过环形底座设置的多个吸盘可以长时间牢固地贴合于窗户玻璃上，在有效降低室内噪声的同时，不需要额外加固窗户，不会影响窗户的整体布局和采光性，也不会影响室内装修的协调性。
附图说明
图1是本发明的一种便携式室内降噪器侧视结构图；
图2是本发明的一种便携式室内降噪器俯视结构图；
图3是本发明的一种便携式室内降噪器实施原理图；
图中，1-玻璃窗，2-滤声腔，3-阻尼材料，4-传声元件，5-A\D转换模块，6-电压放大模块，7-功率放大模块，8-主动降噪芯片，9-电源，10-电池室，11-开关，12-卡槽板，13-壳体，14-连接臂，15-缓冲元件，16-连接器，17-扬声器，18-扬声器固定杆，19-音频连接线，20-扬声器保护罩，21-吸盘，22-环形底座。
具体实施方式
结合图1图2所示，该便携式室内降噪器与玻璃窗位于室内的一侧玻璃表面连接，具体包括壳体13、滤声腔2、包含主动降噪芯片8的主动降噪单元以及四个扬声器17，扬声器17的开口方向朝向室内，壳体的下部设有环形底座22，吸盘21有四个且均布在环形底座22内，壳体13通过位于其底部的四个吸盘与玻璃表面贴合连接；壳体13外围均匀设置有四根扬声器固定杆18、扬声器固定杆18一端分别设置有扬声器保护罩20，四个扬声器保护罩20置于环形底座22内且分别位于相邻两个吸盘21之间，该扬声器保护罩20穿过位于壳体底部的环形底座与玻璃表面接触，扬声器置于扬声器保护罩内，且与窗外相对；扬声器固定杆内设有连接主动降噪单元和扬声器的音频连接线19。
壳体13与玻璃表面接触的一侧开口，滤声腔、主动降噪单元置于壳体内，且滤声腔由阻尼材料3如橡胶，泡沫塑料等制作形成且同样设有面向玻璃的开口，主动降噪单元位于滤声腔远离玻璃表面的一侧，主动降噪单元拾取自窗外进入室内并穿过滤声腔后剩余的原噪声，其中主动降噪芯片8产生频率与原噪声相同、相位与原噪声相反的音频信号，音频信号被传送至扬声器产生与原噪声波长相同，相位相反的消噪声波。
主动降噪单元还包括依次连接的传声元件4，A\D转换模块5、电压放大模块6和功率放大模块7，传声原件4对原噪声进行拾取将声信号转化为模拟信号，A\D转换模块将模拟信号转化为数字信号后再通过电压放大模块6和功率放大模块7将上述数字信号放大，放大后的数字信号被送至主动降噪芯片，主动降噪芯片8产生频率与原噪声相同、相位与原噪声相反的新的音频信号。其中主动降噪芯片可采用AS3420、AS3400、AS3500、AS3501、AS3502等型号的芯片。
壳体13呈圆桶状，其内壁上沿轴向设置有若干卡槽板12，传声元件4，A\D转换模块5、电压放大模块6、功率放大模块7以及主动降噪芯片8依次置于卡槽板上。
壳体上部设置有电源，该电源通过位于壳体顶端的旋转式开关与扬声器和主动降噪单元连接。电源具体包括电源电路9和装填电池的电池室10。电源电路9分别通过引线与传声元件4，A\D转换模块5、电压放大模块6、功率放大模块7以及主动降噪芯片8连接，向各部分供电。
壳体的外壁通过四个缓冲元件15与玻璃表面连接。环形底座内插接有刚性材料制成的接触器16，该接触器一端与玻璃表面接触另一端通过若干连接臂14与缓冲元件15连接臂与壳体的外壁连接。接触器、缓冲元件以及连接臂形成缓冲装置，避免玻璃由于噪声波产生的振动传递到壳体。
以下是本发明利用上述的基于噪声自消技术的便携式降噪器，从工作原理方面进行归纳说明：
如图3的便携式室内降噪器实施原理图所示，完整的降噪过程分四个部分来实现，各自实现的功能有所不同，第一部分为接触部分，第二部分为被动降噪部分，第三部分为主动降噪处理部分，第四部分为主动降噪输出部分。
其中，第一部分为接触部分，主要靠四套完全相同的扬声器保护罩20、四个完全相同的吸盘21和环形底座22来实现功能，目的是支撑和加固整个便携式室内降噪器的设计结构，起到外围骨架的作用，同时吸盘21用于将整个装置牢牢吸附在玻璃窗1上，使整个装置能正常工作，吸盘21的应用也使得整个装置方便拆装，易携带。
第二部分为被动降噪部分，位于整个便携式室内降噪器的中前端，主要靠滤声腔2、阻尼材料3和四套完全相同的刚性缓冲装置来实现功能，所述的每一套刚性缓冲装置都由缓冲装置连接臂14、缓冲元件15和刚性材料连接器16组成。其中，滤声腔2的内壁是由可以吸附噪声的阻尼材料3制成，当透过玻璃窗1的初级高频噪声传到滤声腔2时，一部分可以被滤声腔2吸收，一部分可以在滤声腔2的内壁发生反射，发生后的声波向窗外发散出去，剩下的一部分穿过滤声腔2到达后面的主动降噪处理部分中，这样一方面可以减弱初级高频噪声，另一方面可以减小后续主动降噪的压力，使主动降噪针对某一范围的低频噪声效果更佳。同时，玻璃受声波的影响会产生振动，从而生成二次噪声，由缓冲装置连接臂14、缓冲元件15和刚性材料连接器16组合在一起的刚性缓冲装置，依靠缓冲的原理可以吸收和传递来自玻璃振动的二次噪声，并将一部分高频造成转变为低频噪声，从而也可被主动降噪部分进行减弱和消除。
第三部分为主动降噪处理部分，主要靠最传声元件4，A\D转换模块5、电压放大模块6、功率放大模块7和主动降噪芯片8来实现功能。经过滤声腔2的噪声首先会到达传声元件4，进入传声元件4的噪声即为主动降噪装置拾取的噪声，称为原噪声；原噪声经过传声元件4产生电信号经A\D转换模块5进行模数转换后经通过电压放大模块6和功率放大模块7将电信号放大，放大的电信号使得声音特征更加明显，便于后续分析调相；接着放大的电信号到达主动降噪芯片8，主动降噪芯片8对放大的电信号进行相位分析，并根据相位分析结果，产生频率与原噪声相同，相位与原噪声相反（相差180度）的新的音频信号，从而完成噪声信号的主动降噪处理的功能。
第四部分为主动降噪输出部分，主要靠由四条音频连接线19和四个扬声器17来实现功能。主动降噪处理部分输出的相位与原噪声相反的新音频信号会通过四条音频连接线19分别传输至四个扬声器17中，借助扬声器17朝向室内的扩音罩，输出的声音进入室内，且方向与原噪声方向相同。根据波的干涉叠加原理，新声音与原噪声的声波在交汇处的波长相同，相位相反，传播过程中，两波相互削弱或完全抵消，达到消声目的。
Claims (8)
1.一种便携式室内降噪器，其特征在于，该便携式室内降噪器与玻璃窗位于室内的一侧玻璃表面连接，具体包括壳体、滤声腔、包含主动降噪芯片的主动降噪单元以及若干扬声器，所述壳体通过位于其底部的若干吸盘与所述玻璃表面贴合连接；所述扬声器置于壳体底部，且开口朝向室内；所述壳体与玻璃表面接触的一侧开口，滤声腔、主动降噪单元置于壳体内，且滤声腔同样设有面向玻璃的开口，所述主动降噪单元位于滤声腔远离所述玻璃表面的一侧，所述主动降噪单元拾取自窗外进入室内并穿过滤声腔后剩余的原噪声，其中主动降噪芯片产生频率与原噪声相同、相位与原噪声相反的音频信号，所述音频信号被传送至扬声器产生与原噪声波长和传播方向相同，相位相反的消噪声波。
2.根据权利要求1所述的便携式室内降噪器，其特征在于，所述主动降噪单元还包括依次连接的传声元件（4），A\D转换模块（5）、电压放大模块（6）和功率放大模块（7），所述传声原件对原噪声进行拾取将声信号转化为模拟信号，所述A\D转换模块将模拟信号转化为数字信号后再通过电压放大模块（6）和功率放大模块（7）将上述数字信号放大，放大后的数字信号被送至主动降噪芯片，所述主动降噪芯片产生频率与原噪声相同、相位与原噪声相反的新的音频信号。
3.根据权利要求1所述的便携式室内降噪器，其特征在于，所述壳体呈圆桶状，其内壁上沿轴向设置有若干卡槽板，所述声元件，A\D转换模块、电压放大模块、功率放大模块以及主动降噪芯片依次置于所述卡槽板上。
4.根据权利要求1所述的便携式室内降噪器，其特征在于，所述壳体上部设置有电源，该电源通过位于壳体顶端的旋转式开关与所述扬声器和主动降噪单元连接。
5.根据权利要求1所述的便携式室内降噪器，其特征在于，所述壳体的下部设有环形底座，所述吸盘有四个且均布在环形底座内。
6.根据权利要求6所述的便携式室内降噪器，其特征在于，所述壳体的外壁通过若干缓冲元件与所述玻璃表面连接。
7.根据权利要求7所述的便携式室内降噪器，其特征在于，所述环形底座内插接有刚性材料制成的接触器，该接触器一端与玻璃表面接触另一端通过若干连接臂与缓冲元件连接臂与所述壳体的外壁连接。
8.根据权利要求1所述的便携式室内降噪器，其特征在于，所述壳体外围均匀设置有若干扬声器固定杆、所述扬声器固定杆一端设置有扬声器保护罩，该扬声器保护罩穿过所述环形底座与所述玻璃表面接触，所述扬声器置于所述扬声器保护罩内，所述扬声器固定杆内设有连接所述主动降噪单元和扬声器的音频连接线。
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