CN105840462A - 一种压缩机有源主动消声降噪系统 - Google Patents

一种压缩机有源主动消声降噪系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压缩机有源主动消声降噪系统，其主要包括声音采集模块，控制器模块，声音输出模块，所述声音采集模块、控制器模块和声音输出模块依次连接；所述声音采集模块用以采集压缩机的噪声信号；所述控制器模块用以接收声音采集模块采集到的噪声信号并对该噪声信号进行处理，产生与该噪声信号幅值相等且相位相反的反噪声信号；所述声音输出模块用以接收控制器模块输出的反噪声信号并输出。本发明利用声波相互干涉抵消的原理，可发出与压缩机噪声幅值相等而相位相反的反噪声信号，干涉抵消初始噪声，从而达到降低压缩机噪声水准的目的，因而能以更小的体积获得更好的低频降噪效果。

Description

一种压缩机有源主动消声降噪系统
技术领域
本发明涉及通用机械消声降噪技术领域，特别涉及一种压缩机有源主动消声降噪系统。
背景技术
压缩机作为一种用于提高气体压力和输送气体的通用设备，在石油、天然气、化工、冶金等领域得到了广泛应用。压缩机在工作过程中会产生很大的噪声，其中周期性的低频噪声特性显著，是压缩机噪声中的主要组成部分。这些噪声往往会对周围人员的生理和心理健康造成各种伤害，听力下降，易于疲劳，注意力下降，生产效率降低等。
被动降噪技术通过噪声声波与声学材料或声学结构的相互作用消耗声能，从而达到降低噪声的目的，但难以用于控制低频噪声，除非不计任何代价将被动降噪装置制造得足够大。若将被动降噪技术用于控制低频噪声，被动降噪装置一般体积庞大，价格昂贵，而且难以安装。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种体积小、降噪效果好的一种压缩机有源主动消声降噪系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压缩机有源主动消声降噪系统，包括声音采集模块，控制器模块和声音输出模块，所述声音采集模块、控制器模块和声音输出模块依次连接；
所述声音采集模块用以采集压缩机的噪声信号；
所述控制器模块用以接收声音采集模块采集到的噪声信号并对该噪声信号进行处理，产生与该噪声信号幅值相等且相位相反的反噪声信号；
所述声音输出模块用以接收控制器模块输出的反噪声信号并输出。
进一步的是：还包括消声评估模块，所述消声评估模块与控制器模块连接，所述消声评估模块用以采集干涉抵消后的噪声信号并将其传递给控制器模块，评估消声降噪效果。
进一步的是：所述声音输入模块包括第一声音采集器、第一数据调理电路、第一滤波电路、第一AD转换电路，所述第一声音采集器、第一数据调理电路、第一滤波电路、第一AD转换电路依次连接。
进一步的是：所述声音输出模块包括声音输出设备，第二数据调理电路，第二滤波电路、DA转换电路，所述声音输出设备、第二数据调理电路、第二滤波电路、DA转换电路依次连接。
进一步的是：所述消声评估模块包括第二声音采集器、第三数据调理电路、第三滤波电路和第二AD转换电路，所述第二声音采集器、第三数据调理电路、第三滤波电路和第二AD转换电路依次连接。
进一步的是：所述第一声音采集器、第二声音采集器和声音输出设备的数量在1～16个之间。
进一步的是：所述第一声音采集器、第二声音采集器和声音输出设备环绕压缩机布放，且第二声音采集器较压缩机的距离远于第一声音采集器距压缩机的距离。
进一步的是：所述第一声音采集器是非声学传感器或声学传感器，所述非声学传感器用以间接采集压缩机特征频率，根据特征频率合成压缩机噪声信号；，所述采样频率为0.2kHz～192kHz。
进一步的是：所述第二声音采集器为声学传感器，所述采样频率为0.2kHz～192kHz。进一步的是：所述控制器模块包括DSP芯片，所述DSP芯片的数量在1～16个之间。
本发明的有益效果是：本发明利用声波相互干涉抵消的原理，可发出与压缩机噪声幅值相等而相位相反的反噪声信号，干涉抵消初始噪声，从而达到降低压缩机噪声水准的目的，因而能以更小的体积获得更好的低频降噪效果，且消声评估模块的设置可以通过评估消声效果使得控制器模块不断调整反噪声信号的声波的幅值和相位，从而达到预定的消声效果。
附图说明
图1为主动消声原理示意图。
图2为有源主动消声降噪系统的结构框图。
图3为有源主动消声降噪系统的实施例的结构示意图。
图中标记为：第一声音采集器1、第二声音采集器2、扬声器3。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示为本发明原理图，其基本原理为在声场中引入次级声源并利用其发出与初始噪声幅值相等但相位相反的反噪声，干涉抵消初始噪声，从而达到抑制初始噪声的目的。
如图2所示的一种压缩机有源主动消声降噪系统，包括声音采集模块，控制器模块和声音输出模块，所述声音采集模块、控制器模块和声音输出模块依次连接；
所述声音采集模块用以采集压缩机的噪声信号；
所述控制器模块用以接收声音采集模块采集到的噪声信号并对该噪声信号进行处理，产生与该噪声信号幅值相等且相位相反的反噪声信号；
所述声音输出模块用以接收控制器模块输出的“反噪声”信号并输出，由于反噪声信号与噪声信号幅值相等而相位相反，使得两个信号发生干涉反应，从而达到降低噪音的目的，且本系统体积小，降噪效果好。
此外，所述声音输入模块包括第一声音采集器、第一数据调理电路、第一滤波电路、第一AD转换电路，所述第一声音采集器、第一数据调理电路、第一滤波电路、第一AD转换电路依次连接，所述声音输出模块包括声音输出设备，第二数据调理电路，第二滤波电路、DA转换电路，所述声音输出设备、第二数据调理电路、第二滤波电路、DA转换电路依次连接，第一声音采集器获取噪音信号后依次经过第一数据调理电路、第一滤波电路、第一AD转换电路，使得采集到的模拟噪声信号转化为数字信号传至控制器模块进行数据处理，经过处理后的信号经DA转换电路、第二滤波电路、第二数据调理电路、声音输出设备将数字信号转化为模拟信号输出，所述声音输出设备为扬声器或音响等，使用此种电路可使得信号采集和输出更精确，有利于降低压缩机的噪声。
此外，还包括消声评估模块，所述消声评估模块与控制器模块连接，所述消声评估模块用以采集干涉抵消后的噪声信号并将其传递给控制器模块，评估消声降噪效果，所述消声评估模块包括第二声音采集器、第三数据调理电路、第三滤波电路和第二AD转换电路，所述第二声音采集器、第三数据调理电路、第三滤波电路和第二AD转换电路依次连接，第二声音采集器将采集到的降噪后的信号依次经过第三数据调理电路、第三滤波电路和第二AD转换电路，使得模拟信号转换为数字信号反馈给控制器模块，评估有源主动消声降噪系统的消声效果。由于产生反噪声信号时无法直接形成与初始噪声信号幅值相等的信号，需要逐渐逼近，因此需消声评估模块进行鉴定，当检测到降噪后的设备噪音高于我们设定值时，控制器模块通过不断调整声音输出模块发出的反噪声信号的幅值和相位，最终达到预期设定的消声效果，使得降低压缩机的噪声效果更佳。
所述第一声音采集器可以是声学传感器，所述采样频率为0.2kHz～192kHz，所述声学传感器可以为传声器、麦克风等，所述第一声音采集器也可以是非声学传感器，所述非声学传感器为转速计、加速计、光学传感器等，所述非声学传感器用以用以间接采集压缩机特征频率，根据特征频率合成压缩机噪声信号。
所述第二声音采集器是声学传感器，所述采样频率为0.2kHz～192kHz，所述声学传感器可以为传声器、麦克风等。
所述第一声音采集器、第二声音采集器和声音输出设备环绕压缩机布放，且第二声音采集器较压缩机的距离远于第一声音采集器距压缩机的距离，第一声音采集器、第二声音采集器和声音输出设备的数量在1～16个之间，所述控制器模块包括DSP芯片，所述DSP芯片的数量在1～16个之间。
如图3所示为其中一个实施例，压缩机四周设置有四个测量压缩机噪声信号的第一声学传感器1，每个第一声学传感器1周围均设置有对应的输出扬声器3和测量消声后信号的第二声学传感器2，第二声学传感器2距压缩机的距离大于第一声学传感器1距压缩机的距离，第一声学传感器1用以采集压缩机的噪音信号，扬声器3用以发出与噪音信号幅值相等、相位相反的反噪音信号，使得压缩机周围的噪音得以减低，第二声学传感器2可以采集发生干涉的噪音，进行消声效果的评估，使得反噪音信号的声波的幅值和相位可通过不断调整而得到最好的降噪效果。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压缩机有源主动消声降噪系统，其特征在于：包括声音采集模块，控制器模块和声音输出模块，所述声音采集模块、控制器模块和声音输出模块依次连接；
所述声音采集模块用以采集压缩机的噪声信号；
所述控制器模块用以接收声音采集模块采集到的噪声信号并对该噪声信号进行处理，产生与该噪声信号幅值相等且相位相反的反噪声信号；
所述声音输出模块用以接收控制器模块输出的反噪声信号并输出。
2.如权利要求1所述的一种压缩机有源主动消声降噪系统，其特征在于：还包括消声评估模块，所述消声评估模块与控制器模块连接，所述消声评估模块用以采集干涉抵消后的噪声信号并将其传递给控制器模块，评估消声降噪效果。
3.如权利要求2所述的一种压缩机有源主动消声降噪系统，其特征在于：所述消声评估模块包括第二声音采集器、第三数据调理电路、第三滤波电路和第二AD转换电路，所述第二声音采集器、第三数据调理电路、第三滤波电路和第二AD转换电路依次连接。
4.如权利要求1所述的一种压缩机有源主动消声降噪系统，其特征在于：所述声音输入模块包括第一声音采集器、第一数据调理电路、第一滤波电路、第一AD转换电路，所述第一声音采集器、第一数据调理电路、第一滤波电路、第一AD转换电路依次连接。
5.如权利要求1所述的一种压缩机有源主动消声降噪系统，其特征在于：所述声音输出模块包括声音输出设备，第二数据调理电路，第二滤波电路、DA转换电路，所述声音输出设备、第二数据调理电路、第二滤波电路、DA转换电路依次连接。
6.如权利要求3、4或5所述的一种压缩机有源主动消声降噪系统，其特征在于：所述第一声音采集器、第二声音采集器和声音输出设备的数量在1～16个之间。
7.如权利要求3、4或5所述的一种压缩机有源主动消声降噪系统，其特征在于：所述第一声音采集器、第二声音采集器和声音输出设备环绕压缩机布放，且第二声音采集器较压缩机的距离远于第一声音采集器距压缩机的距离。
8.如权利要求3所述的一种压缩机有源主动消声降噪系统，其特征在于：所述第二声音采集器为声学传感器，所述采样频率为0.2kHz～192kHz。
9.如权利要求4所述的一种压缩机有源主动消声降噪系统，其特征在于：所述第一声音采集器是非声学传感器或声学传感器，所述非声学传感器用以间接采集压缩机特征频率，根据特征频率合成压缩机噪声信号，所述采样频率为0.2kHz～192kHz。
10.如权利要求1所述的一种压缩机有源主动消声降噪系统，其特征在于：所述控制器模块包括DSP芯片，所述DSP芯片的数量在1～16个之间。
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