CN105509292A - 一种有源通风消声装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有源通风消声装置，包括扣箱、控制器、前置传感器、误差传感器和作动用扬声器，控制器安装在扣箱上；前置传感器连接到控制器，用于将采集到的噪声源噪声信号发送给控制器；作动用扬声器连接控制器，安装在前置传感器远离噪声源一侧，用于发出抵消声以抵消噪声源发出的噪声；误差传感器连接控制器，且安装在作动用扬声器远离噪声源一侧，用于将噪声源发出的噪声和作动用扬声器发出的抵消声的叠加噪声信号发送给控制器。本消声装置集成传感器、控制器和作动器于一体，可以灵活安装在管道壁上，实现了通风管路系统内噪声的消除，给对通风噪声要求高的场合提供高消声量、结构紧凑、小体积、低重量、阻力损失低的噪声控制装置。

Description

一种有源通风消声装置

技术领域

本发明涉及噪声控制技术领域，尤其涉及通风系统噪声控制应用技术领域，特别适用于对通风空调系统管道出风口噪声限制要求高的场所。

背景技术

噪声污染是一个全球性的环境问题，过量的噪声污染对人的生理和心理都有影响。我国作为一个经济快速增长、城镇化日益加快的发展中国家，大量工业、民用与公共建筑的兴建，通风空调系统工程的增多，风机已经成为城市的主要噪声污染源之一。同时随着噪声限值的划分越来越严苛，工业企业的风机噪声污染也得到广泛的关注。因此，风机噪声控制成为一项非常重要和急迫的工作。

国际海事组织(IMO)新修订的“船上噪声等级规则”已于2014年7月1日开始实施，新规范对噪声等级的限定进行了修改并将强制性执行，比如1万总吨以上船舶的居住舱和医疗区域的噪声限值从60dB下调到55dB，餐厅、娱乐区域的噪声限值从65dB下调到60dB，其他工作区的噪声限值从90dB下调到85dB。在主动力设备的振动噪声得到有效控制的情况下，风机对舱室噪声的贡献量就凸显出来了，因此必须对风机噪声采取有效的控制措施。

风机噪声主要包括空气动力性噪声(即气流噪声)和机械噪声两部分，其中强度最高，影响最大的是空气动力性噪声。空气动力性噪声又可分为旋转噪声(即排气噪声)和涡流噪声，前者噪声频谱呈现中、低频特性，后者则呈现中、高频特性。降低通风空调系统的空气动力性噪声最常用的方法是使用消声器。常用的消声器有阻性消声器、抗性消声器和阻抗复合式消声器三种，这三种消声器均属于被动的降噪措施，也叫无源降噪措施。对于降噪效果而言，阻性消声器在中、高频处的降噪效果好，但对低频几乎没有作用；抗性消声器虽然对特定的低频噪声可以有很好的降噪效果，但其降噪频段往往过窄，设备体积庞大，且只能用于特定场合；阻抗复合式消声器的消声量和消声频段都较理想，但它的体积庞大，在高温、蒸汽侵蚀和高速气流冲击下使用寿命较短，除此之外，使用消声器还会在不同程度上带来管道气动特性损失等不利因素。通风空调系统中噪声问题常常出现在低频段，可以利用的空间非常有限，同时又希望管道压力损失尽可能小，为了解决上述问题，使用主被动复合式有源消声器成了一种有效的解决办法。

主被动复合式有源消声器是在被动消声器结构的基础上，利用有源噪声控制技术在消声腔段内产生一个与通过噪声等幅、反相的声波，通过声波干涉相消原理来抵消噪声。有源消声器一般可以消除两个倍频程的低频随机噪声，降噪量达15～20dB；对于单频噪声，降噪量可达到20～30dB，典型的消声频段在40～400Hz。结合被动消声器中、高频消声效果明显的特性，开展基于主被动复合式有源消声器的研究是很有必要的。

自上世纪七八十年代，基于管道噪声的有源控制研究形成热潮。目前国外已经有几个型号的有源消声器投入使用，市场销售价也在不断下降。较之国外有源消声器的发展，国内有关有源消声器的研究报道基本集中于院校和研究院所，成熟应用几无报道。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明提供一种有源通风消声装置，包括扣箱、控制器、前置传感器、误差传感器和作动用扬声器，所述控制器安装在所述扣箱上；

所述前置传感器连接到所述控制器，用于将采集到的噪声源噪声信号发送给控制器；

所述作动用扬声器连接所述控制器，安装在所述前置传感器远离所述噪声源一侧，用于发出抵消声以抵消所述噪声源发出的噪声；

所述误差传感器连接所述控制器，且安装在所述作动用扬声器远离所述噪声源一侧，用于将所述噪声源发出的噪声和所述作动用扬声器发出的抵消声的叠加噪声信号发送给所述控制器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的有源通风消声装置，集成传感器、控制器和作动器于一体，可以灵活安装在管道壁上，实现了通风管路系统内噪声的消除，给对通风噪声要求高的场合提供高消声量、结构紧凑、小体积、低重量、阻力损失低的噪声控制装置。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1本发明提供的有源控制消声装置结构示意图；

附图标记说明：

1-扣箱；2-控制器；3-前置传感器；4-误差传感器；

5-作动用扬声器；6-中间隔板；7-填料函；

8-吸声棉；9-底板；10-安装管道；11-前置传感器安装座；

12-误差传感器安装座；13-密封橡胶

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本实施例提供了有源通风消声装置，包括扣箱1、控制器2、前置传感器3、误差传感器4和作动用扬声器5，控制器2安装在扣箱1上；

前置传感器3连接到控制器2，用于将采集到的噪声源噪声信号发送给控制器2；

作动用扬声器5连接控制器2，安装在前置传感器3远离噪声源一侧，用于发出抵消声以抵消噪声源发出的噪声；

误差传感器4连接控制器2，且安装在作动用扬声器5远离噪声源一侧，用于将噪声源发出的噪声和作动用扬声器5发出的抵消声的叠加噪声信号发送给控制器2。

本发明实施例提供的有源通风消声装置，集成传感器、控制器和作动器于一体，可以灵活安装在管道壁上，实现了通风管路系统内噪声的消除，给对通风噪声要求高的场合提供高消声量、结构紧凑、小体积、低重量、阻力损失低的噪声控制装置。

如图1，进一步，本发明实施例提供的扣箱1内部设置有中间隔板6，用于降低作动用扬声器5发出的抵消声通过扣箱1上的散热孔向扣箱1外传播的强度。

在发明实施例中扣箱内控制器内部连接有电源及功放单元，在长时间工作的情况下会产生一定的热量，因此为了散热，在控制器周围开设有散热孔。但由于散热孔的开设，作动用扬声器发出的抵消声容易通过散热孔传播出去，在待控管段外产生新的噪声。由于中间隔板的设置可以将作动用扬声器与散热孔隔开，大大降低了通过扣箱上的散热孔向扣箱外传播抵消声的强度。

如图1，进一步地，本发明实施例提供的中间隔板上设置有填料函通孔，在填料函通孔处安装有填料函7，以供误差传感器4的连接线通过填料函7连接在控制器2上。误差传感器和控制器的连接线通过中间隔板的填料函连接，一可以使连接线走线合理，二是由于填料函的安装使得抵消声不会通过填料函通孔传播出去。

如图1，进一步地，本发明实施例提供的有源通风消声装置，在扣箱1内部且在作动用扬声器5发声方向的相反方向设置有吸声棉8。通过吸声棉降低作动用扬声器背面发出的声波对扣箱的冲击，避免箱体振动。

如图1，进一步地，本发明实施例提供的扣箱1设置有底板9，作动用扬声器5安装在底板9上，底板开设有误差传感器通孔，用于误差传感器4通过误差传感器通孔深入扣箱1内，底板1还开设有作动用扬声器孔，作动用扬声器5通过作动用扬声器孔向扣箱1外发出抵消声。在现场安装过程中，可以把作动用扬声器安装在扣箱的底板上，也可以把作动用扬声器安装在待消声的通风管道上，如待消声的通风管道是一个方管，这样可以方便的把作动用扬声器安装在待消声的通风管道上，如果待消声的通风管道是一个有弧形的管道，如圆管，则作动用扬声器体积较大，不好安装在待消声通风管道上，这时候可以安装在扣箱设置的平面底板上，这时通过平面底板的设置大大方便了作动用扬声器的安装。

如图1，进一步地，本发明实施例提供的有源通风消声装置还包括安装管道10，扣箱1活动安装在安装管道10上，如扣箱扣在安装管道上；

在安装管道10上设置有前置传感器感应孔，前置传感器3通过前置传感器感应孔探测从消声通风管道传入安装管道10内噪声信号；

在安装管道10上设置有误差传感器感应孔，误差传感器4通过误差传感器感应孔探测安装管道10内经过抵消声叠加了的噪声信号；

在安装管道10上设置有扬声器发声孔，作动用扬声器5通过扬声器发声孔向安装管道10内发出抵消声。

通过事先将扣箱安装在安装管道上，在实地安装时只要将待消声的通风管道与安装管道对接就可以开始消声，极大地方便了现场施工的难度，提高了现场安装效率。

如图1，进一步地，本发明实施例提供的有源通风消声装置还包括前置传感器安装座11，前置传感器3通过前置传感器安装座11固定在安装管道10上。通过前置传感器安装座固定传感器，则保持前置传感器稳定、快捷、方便地安装在管道上，同时也可以安装在底板上。本发明安装在安装管道上。

如图1，进一步地，本发明实施例提供的有源通风消声装置还包括误差传感器安装座12，误差传感器4通过误差传感器安装座12固定在安装管道10上。通过误差传感器安装座固定传感器，则保持误差传感器稳定、快捷、方便地安装在管道上。

如图1，进一步地，本发明实施例提供的安装管道10侧壁安装有吸声棉8，吸声棉在安装管道10前置传感器感应孔、误差传感器感应孔和扬声器发生孔对应位置设置有配套的通孔。通过吸声棉进一步降低待消声通风管道内的噪声。

如图1，进一步地，本发明实施例提供的扣箱1与安装管道10接触面之间设置有密封橡胶13。使得扣箱和安装管道配合的更紧密，同时大大降低作动用扬声器发出的抵消声向外传播的强度。

本发明提供的有源通风消声装置的工作原理为：

工作时，上游噪声经过前置传感器采集进入控制器，误差传感器拾取下游噪声信号并将信号送给控制器，该信号是作动用扬声器发出来的抵消声和上游噪声的叠加噪声。控制器接收到的上下游信号作为系统的输入，通过自适应算法不断调整作动用扬声器输出信号，最终达到消声的效果。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种有源通风消声装置，其特征在于，包括扣箱、控制器、前置传感器、误差传感器和作动用扬声器，所述控制器安装在所述扣箱上；

所述前置传感器连接到所述控制器，用于将采集到的噪声源噪声信号发送给控制器；

所述作动用扬声器连接所述控制器，安装在所述前置传感器远离所述噪声源一侧，用于发出抵消声以抵消所述噪声源发出的噪声；

所述误差传感器连接所述控制器，且安装在所述作动用扬声器远离所述噪声源一侧，用于将所述噪声源发出的噪声和所述作动用扬声器发出的抵消声的叠加噪声信号发送给所述控制器。

2.根据权利要求1所述的有源通风消声装置，其特征在于，在所述扣箱内部设置有中间隔板，用于降低所述作动用扬声器发出的抵消声通过所述扣箱上的散热孔向所述扣箱外传播的强度。

3.根据权利要求2所述的有源通风消声装置，其特征在于，在所述中间隔板上设置有填料函通孔，在所述填料函通孔处安装有填料函，以供所述误差传感器的连接线通过所述填料函连接在所述控制器上。

4.根据权利要求2所述的有源通风消声装置，其特征在于，在所述扣箱内部且在所述作动用扬声器发声方向的相反方向上方设置有吸声棉。

5.根据权利要求1所述的有源通风消声装置，其特征在于，所述扣箱设置有底板，所述作动用扬声器安装在所述底板上，所述底板开设有误差传感器通孔，用于误差传感器通过所述误差传感器通孔深入所述扣箱内，所述底板开设有作动用扬声器孔，所述作动用扬声器通过所述作动用扬声器孔向所述扣箱外发出抵消声。

6.根据权利要求1所述的有源通风消声装置，其特征在于，还包括安装管道，所述扣箱活动安装在所述安装管道上；

在所述安装管道上设置有前置传感器感应孔，所述前置传感器通过所述前置传感器感应孔探测所述安装管道内噪声信号；

在所述安装管道上设置有误差传感器感应孔，所述误差传感器通过所述误差传感器感应孔探测所述安装管道内噪声信号；

在所述安装管道上设置有扬声器发声孔，所述作动用扬声器通过所述扬声器发声孔向所述安装管道内发出抵消声。

7.根据权利要求6所述的有源通风消声装置，其特征在于，还包括前置传感器安装座，所述前置传感器通过所述前置传感器安装座固定在所述安装管道上。

8.根据权利要求6所述的有源通风消声装置，其特征在于，还包括误差传感器安装座，所述误差传感器通过所述误差传感器安装座固定在所述安装管道上。

9.根据权利要求6所述的有源通风消声装置，其特征在于，所述安装管道侧壁安装有吸声棉，所述吸声棉在所述安装管道前置传感器感应孔、所述误差传感器感应孔和所述扬声器发生孔对应位置设置有配套的通孔。

10.根据权利要求6-9任一所述的有源通风消声装置，所述扣箱与所述安装管道接触面之间设置有密封橡胶。