CN106992066A - 一种主动式有源降噪装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主动式有源降噪装置，包括变电箱壳体，所述变电箱壳体上设置有若干支撑脚，所述支撑脚上设置有减震杆，所述减震杆上设置有滑动杆，所述变电箱壳体底部设置有滑动轨道，所述滑动杆滑移连接在滑动轨道内，所述滑动杆上设置有用于驱动滑动杆运动的驱动机构，所述变电箱壳体内部设置有声波仪，所述声波仪用于接收变电箱发出的噪音，所述变电箱外设置有发声器，所述声波仪耦接有处理器，所述处理器接收声波仪的声音数据，所述处理器对声波数据做逆向处理，之后将逆向处理后的数据传输给发声器，所述发声器发出与噪音抵消的声音。这样就可以起到良好的降噪作用，同时本发明中的技术方案中，可以先调整到最低振幅的状态，降低了发声器的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种变压器降噪装置，更具体的说是涉及一种主动式有源降噪装置。
背景技术
随着国民经济的迅速发展，全社会的用电需求迅速增长，城市内部大型变压器逐渐增加。特别是由于城区的不断扩大以及城区电网改造的需要，一些变电站需要建在靠近居民区处，这对于人们的正常生活和工作产生了严重影响，变电站噪声控制已是刻不容缓。
(1)声场相干理论
声场相干理论是有源降噪的基础，即传播方向相同、频率相同的两列声波叠加后会产生干涉现象，声波干涉后其总声压幅值可能会减少或增加，这由两列声波的声压幅值和相位决定。当处级声源和次级声源的幅值相等，相角相差180°时噪声完全抵消。声场相干理论是一维消声的理论基础。
惠更斯理论指出，初级声源产生的声场，在其波阵面的每一个面元都可看做产生子波的惠更斯源，伺候任何时刻波阵面的位置和形状都可由这种子包络面来确定。当所有的初级点声源包含在某一封闭曲面内时，曲面外任意一点速度势，可看做曲面上的惠更斯源在该点的速度势的综合，而对曲面内任一一点的速度势不产生任何影响。
基于以上理论，若在曲面上连续布放足够多与惠更斯等幅、反相的次级声源，根据声波相干理论，就可使曲面外任意点的速度势为零，从而完全抵消初级声源的声场。
实际应用中，实现绝对的全局消声，要求在封闭曲面上连续布置无限多个觉有三级子特性的次级声源，这在实际应用中是不可能的，而通常的办法则是在封闭曲面上布放有限多个离散声源，通过优化以获得较理想的降噪效果。
主动有源噪声控制，简称ANC(Active Noise Control)，具体是指使用一套降噪控制处理电路，进行适应性运算，来输出与原始噪声相位相反，频率与幅值相同的反向噪声，已达到降噪目的。有源降噪技术，早在上世纪就已被提出，并成熟应用在军工、民航领域。
1947年奥尔森(H.F.Olosn)就提出有源噪声控制技术，但进展不大，直到80年代以来，由于信号处理技术和电子技术的高度发展才有了明显的进展。现代有源噪声技术是声学、信号处理技术、控制工程学和电子学的交叉综合运用。
用传声器提取现有噪声的信息，经“实时”分析后筹建一反声信号，再用扬声器(次级声源)“实时”播放反声信号。反声信号与现有噪声产生相消干涉，从而使该区域内的噪声得以降低。现有噪声的能量可能被次级声源吸收，也可能仅仅被转移到其它区域。有效噪声控制的效果与“实时”很有关系。对低频噪声做到“实时”较容易，故有源技术对控制低频噪声特别有效。现代有源噪声控制的内容有两个方面：一是噪声源抑制(或全空间消声)，二是局部声吸收；二者原理相同，只是次级声源的布置不同。有源噪声控制有局限性，主要是有效频带很窄。但使用自适应技术和高速计算机则可部分克服这些缺点而提高效益。有源噪声控制的应用目前还不广泛，但有潜在前景，可望用于各中风机、汽轮机、内燃机、压缩机的进排气管道噪声、变压器等室外空间噪声源和机舱、燃烧室等封闭噪声场的抑制，还可做成抗噪声送、受话器。
有源噪声控制技术包括声波接收器、处理器、发声器，通过声波接收器接收声波，之后通过处理器进行声波的逆向处理，最后再通过发声器发声。
这种技术已经应用到变电箱中，但是变电箱发处震动的过程中，是可以通过调整减震装置的位置来先行进行缓冲的，如果直接进行有源噪声控制，会对造成不必要的能源浪费，比较发出较大的声音，需要的能耗也越高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种主动式有源降噪装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案
一种主动式有源降噪装置，包括变电箱壳体，所述变电箱壳体上设置有若干支撑脚，所述支撑脚上设置有减震杆，所述减震杆上设置有滑动杆，所述变电箱壳体底部设置有滑动轨道，所述滑动杆滑移连接在滑动轨道内，所述滑动杆上设置有用于驱动滑动杆运动的驱动机构，所述变电箱壳体内部设置有声波仪，所述声波仪用于接收变电箱发出的噪音，所述变电箱外设置有发声器，所述声波仪耦接有处理器，所述处理器接收声波仪的声音数据，所述处理器对声波数据做逆向处理，之后将逆向处理后的数据传输给发声器，所述发声器发出与噪音抵消的声音。
作为本发明的进一步改进，所述减震杆包括弹簧，所述弹簧两端分别固定在支撑脚和滑动杆上。
作为本发明的进一步改进，所述弹簧两端分别设置有拉钩，所述支撑脚和滑动杆上设置有用于与拉钩配合的拉环。
作为本发明的进一步改进，相邻所述减震杆之间形成安装区，所述安装区内设置有与减震杆连接的减震网，所述减震网由橡胶制成，所述弹簧外设置有套管，所述弹簧位于套管的中空部，所述减震网固定在套管上。
作为本发明的进一步改进，所述减震网包括若干减震条，所述减震条呈V字形或C字形。
作为本发明的进一步改进，所述减震条两端设置有供套管插入的插孔，同一减震杆上的相邻减震条呈反向设置。
作为本发明的进一步改进，所述减震条上设置有插槽以及用于插入同一安装区内另一减震条插槽内的插条。
作为本发明的进一步改进，所述减震条上设置有插接块，所述插孔位于插接块上，所述插孔包括两个开口，所述插接块上朝向一个开口方向上设置有嵌槽，另一开口方向上设置有与嵌槽配合的嵌块。
作为本发明的进一步改进，所述驱动机构为转动电机，所述转动电机的输出端上设置有转轴，所述滑动杆上设置有长条形滑移槽，所述转轴上设置有滑移块，所述滑移块呈矩形，所述滑移块滑动连接在滑移槽中，所述滑动杆上设置有滑块，所述滑动轨道呈螺旋状，所述滑块滑移连接在滑动轨道内。
作为本发明的进一步改进，所述滑动轨道上设置有限位槽，所述滑块上设置有用于在限位槽内滑移的限位块。
本发明的有益效果，声音是物体振动所才生的声波，其本质是波。噪声是发声体做无规则振动发
生的声音。因此，噪声就是一种波。“以噪治噪”的实质是“以波治波”，其物理本质是基于声场相干理论和惠更斯理论。
(1)声场相干理论
声场相干理论是有源降噪的基础，即传播方向相同、频率相同的两列声波叠加后会产生干涉现象，声波干涉后其总声压幅值可能会减少或增加，这由两列声波的声压幅值和相位决定。当处级声源和次级声源的幅值相等，相角相差180°时噪声完全抵消。声场相干理论是一维消声的理论基础。
惠更斯理论指出，初级声源产生的声场，在其波阵面的每一个面元都可看做产生子波的惠更斯源，伺候任何时刻波阵面的位置和形状都可由这种子包络面来确定。当所有的初级点声源包含在某一封闭曲面内时，曲面外任意一点速度势，可看做曲面上的惠更斯源在该点的速度势的综合，而对曲面内任一一点的速度势不产生任何影响。
基于以上理论，若在曲面上连续布放足够多与惠更斯等幅、反相的次级声源，根据声波相干理论，就可使曲面外任意点的速度势为零，从而完全抵消初级声源的声场。
实际应用中，实现绝对的全局消声，要求在封闭曲面上连续布置无限多个觉有三级子特性的次级声源，这在实际应用中是不可能的，而通常的办法则是在封闭曲面上布放有限多个离散声源，通过优化以获得较理想的降噪效果。
主动有源噪声控制，简称ANC(Active Noise Control)，具体是指使用一套降噪控制处理电路，进行适应性运算，来输出与原始噪声相位相反，频率与幅值相同的反向噪声，已达到降噪目的。有源降噪技术，早在上世纪就已被提出，并成熟应用在军工、民航领域。
通过上述技术方案，在变电箱正常工作时，会发出噪音，首先是通过声波仪进行对于声波的检测，声波仪的选择上可以直接选用FDP204-SW声波仪，可以记录声音的频率、振幅、波长，之后可以通过驱动机构来驱动滑动杆在滑动轨道内运动，来调整各个减震杆之间的位置，减震杆、支撑脚、变电箱可以呈一个减震结构，由于变电箱工作时，震动点难以在未启动时准确测定，只有在正常工作后才能够确定，通过滑动杆和驱动机构的调节，可以调节减震降噪结构，使得调整到最佳的减震位置，最佳位置的判断可以通过频率、振幅、波长来判断，一般频率和波长的受到变电箱本身的震动限制，因此难以改变，此时，最好的判断是通过振幅判断，通过调节滑动杆的位置，使得振幅最小时，将声波信号中的频率、振幅、波长来输入到处理器中，处理器可以选用PC机或者可编程的单片机即可，将声波信号进行反向处理，即频率、波长相同，振幅相反的状态，之后再将反向处理的反向信号传输到发声器中，发出与噪音中和的声音。同时，在使用过程中，也可以先将收集到的声音信号通过滤波器过滤，而滤波器可以先后经过ADC、DSP、DAC。这样就可以起到良好的降噪作用，同时本发明中的技术方案中，可以先调整到最低振幅的状态，降低了发声器的能耗。
附图说明
图1为发明的整体结构图；
图2为本发明的滑动轨道示意图；
图3为本发明的减震网结构示意图；
图4为本发明的驱动机构连接示意图；
图5为本发明的减震条结构示意图；
图6为本发明的限位槽和限位块结构配合示意图。
1、变电箱壳体；2、支撑脚；3、减震杆；4、滑动杆；5、滑动轨道；6、声波仪；7、发声器；8、弹簧；9、拉钩；10、拉环；11、安装区；12、减震网；13、套管；14、减震条；15、插孔；16、插条；17、插槽；18、插接块；19、嵌槽；20、嵌块；21、转轴；22、滑移槽；23、滑移块；24、滑块；25、限位槽；26、限位块；27、转动电机。
具体实施方式
下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。
参照图1至6所示，本实施例的一种主动式有源降噪装置，包括变电箱壳体1，所述变电箱壳体1上设置有若干支撑脚2，所述支撑脚2上设置有减震杆3，所述减震杆3上设置有滑动杆4，所述变电箱壳体1底部设置有滑动轨道5，所述滑动杆滑移连接在滑动轨道5内，所述滑动杆4上设置有用于驱动滑动杆4运动的驱动机构，所述变电箱壳体1内部设置有声波仪6，所述声波仪6用于接收变电箱发出的噪音，所述变电箱外设置有发声器7，所述声波仪6耦接有处理器，所述处理器接收声波仪6的声音数据，所述处理器对声波数据做逆向处理，之后将逆向处理后的数据传输给发声器7，所述发声器7发出与噪音抵消的声音。
声音是物体振动所才生的声波，其本质是波。噪声是发声体做无规则振动发
生的声音。因此，噪声就是一种波。“以噪治噪”的实质是“以波治波”，其物理本质是基于声场相干理论和惠更斯理论。
(1)声场相干理论
声场相干理论是有源降噪的基础，即传播方向相同、频率相同的两列声波叠加后会产生干涉现象，声波干涉后其总声压幅值可能会减少或增加，这由两列声波的声压幅值和相位决定。当处级声源和次级声源的幅值相等，相角相差180°时噪声完全抵消。声场相干理论是一维消声的理论基础。
惠更斯理论指出，初级声源产生的声场，在其波阵面的每一个面元都可看做产生子波的惠更斯源，伺候任何时刻波阵面的位置和形状都可由这种子包络面来确定。当所有的初级点声源包含在某一封闭曲面内时，曲面外任意一点速度势，可看做曲面上的惠更斯源在该点的速度势的综合，而对曲面内任一一点的速度势不产生任何影响。
基于以上理论，若在曲面上连续布放足够多与惠更斯等幅、反相的次级声源，
根据声波相干理论，就可使曲面外任意点的速度势为零，从而完全抵消初级声源的声场。
实际应用中，实现绝对的全局消声，要求在封闭曲面上连续布置无限多个觉有三级子特性的次级声源，这在实际应用中是不可能的，而通常的办法则是在封闭曲面上布放有限多个离散声源，通过优化以获得较理想的降噪效果。
主动有源噪声控制，简称ANC(Active Noise Control)，具体是指使用一套降噪控制处理电路，进行适应性运算，来输出与原始噪声相位相反，频率与幅值相同的反向噪声，已达到降噪目的。有源降噪技术，早在上世纪就已被提出，并成熟应用在军工、民航领域。
通过上述技术方案，在变电箱正常工作时，会发出噪音，首先是通过声波仪6进行对于声波的检测，声波仪6的选择上可以直接选用FDP204-SW声波仪6，可以记录声音的频率、振幅、波长，之后可以通过驱动机构来驱动滑动杆4在滑动轨道5内运动，来调整各个减震杆3之间的位置，减震杆3、支撑脚2、变电箱可以呈一个减震结构，由于变电箱工作时，震动点难以在未启动时准确测定，只有在正常工作后才能够确定，通过滑动杆4和驱动机构的调节，可以调节减震降噪结构，使得调整到最佳的减震位置，最佳位置的判断可以通过频率、振幅、波长来判断，一般频率和波长的受到变电箱本身的震动限制，因此难以改变，此时，最好的判断是通过振幅判断，振幅的判断可以通过人为进行判断，通过调节滑动杆4的位置，使得振幅最小时，将声波信号中的频率、振幅、波长来输入到处理器中，处理器可以选用PC机或者可编程的单片机即可，将声波信号进行反向处理，即频率、波长相同，振幅相反的状态，之后再将反向处理的反向信号传输到发声器7中，发出与噪音中和的声音。同时，在使用过程中，也可以先将收集到的声音信号通过滤波器过滤，而滤波器可以先后经过ADC、DSP、DAC。这样就可以起到良好的降噪作用，同时本发明中的技术方案中，可以先调整到最低振幅的状态，降低了发声器7的能耗。
作为改进的一种具体实施方式，所述减震杆3包括弹簧8，所述弹簧8两端分别固定在支撑脚2和滑动杆4上。
通过上述技术方案，弹簧8具有较好的弹性，也是一种较好的减震吸能的元件，容易获得，并且便于安装。
作为改进的一种具体实施方式，所述弹簧8两端分别设置有拉钩9，所述支撑脚2和滑动杆4上设置有用于与拉钩9配合的拉环10。
通过拉钩9和拉环10的设置，能够使得弹簧8能够更方便被安装。
作为改进的一种具体实施方式，相邻所述减震杆3之间形成安装区11，所述安装区11内设置有与减震杆3连接的减震网12，所述减震网12由橡胶制成，所述弹簧8外设置有套管13，所述弹簧8位于套管13的中空部，所述减震网12固定在套管13上。
通过上述技术方案，通过减震网12的设置，能够进一步加强整体的减震效果，中空的套管13套接在弹簧8上，弹簧8本身要起到形变减震的功能，不适合于减震网12直接连接，因此套管13起到了在不影响弹簧8的情况下，能够将减震网12引入整个体系中，达到较好的减震效果。
作为改进的一种具体实施方式，所述减震网12包括若干减震条14，所述减震条14呈V字形或C字形。
通过减震条14的设置，将减震网12分割成了一个个条状的减震条14，可以使得相对于安装过程中能够更加方便，同时将减震条14设置成V字形或C字形，在调整滑动杆4的时候。减震杆3和减震杆3之间发生相对位置变化，此时V字形或C字形的减震条14能够更好地进行发生形变。
作为改进的一种具体实施方式，所述减震条14两端设置有供套管13插入的插孔15，同一减震杆3上的相邻减震条14呈反向设置。
通过上述技术方案，在安装过程中，只需要将套管13插入到减震条14中的插孔15中，这样安装结构更加方便。
作为改进的一种具体实施方式，所述减震条14上设置有插槽17以及用于插入同一安装区11内另一减震条14插槽17内的插条16。
通过插条16和插槽17的配合使得在同一安装区11内的减震条14具有更好的紧密性，使得连接成一个整体。
作为改进的一种具体实施方式，所述减震条14上设置有插接块18，所述插孔15位于插接块18上，所述插孔15包括两个开口，所述插接块18上朝向一个开口方向上设置有嵌槽19，另一开口方向上设置有与嵌槽19配合的嵌块20。
通过嵌槽19和嵌块20的配合，使得在同一套管13上的相连减震条14具有更紧密的安装结构。
作为改进的一种具体实施方式，所述驱动机构为转动电机27，所述转动电机27的输出端上设置有转轴21，所述滑动杆4上设置有长条形滑移槽22，所述转轴21上设置有滑移块23，所述滑移块23呈矩形，所述滑移块23滑动连接在滑移槽22中，所述滑动杆4上设置有滑块24，所述滑动轨道5呈螺旋状，所述滑块24滑移连接在滑动轨道5内。
在转动电机27运转时，能够带动转轴21转动，随着滑块24沿着螺旋状的滑动轨道5运行，从而改变位置，寻找最佳的减震位置，螺旋状的设置，能够遍布各个位置，更加全面寻找最佳位置。另外通过滑移槽22的设置，在沿着螺旋状滑动轨道5运动时，转轴21上的滑移块23在滑移轨道中运动，这样就可以既能带动滑动杆4运动，又能够适应滑动轨道5的螺旋状。
作为改进的一种具体实施方式，所述滑动轨道5上设置有限位槽25，所述滑块24上设置有用于在限位槽25内滑移的限位块26。
使得在滑块24运动时，不易偏离。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种主动式有源降噪装置，其特征在于：包括变电箱壳体(1)，所述变电箱壳体(1)上设置有若干支撑脚(2)，所述支撑脚(2)上设置有减震杆(3)，所述减震杆(3)上设置有滑动杆(4)，所述变电箱壳体(1)底部设置有滑动轨道(5)，所述滑动杆滑移连接在滑动轨道(5)内，所述滑动杆(4)上设置有用于驱动滑动杆(4)运动的驱动机构，所述变电箱壳体(1)内部设置有声波仪(6)，所述声波仪(6)用于接收变电箱发出的噪音，所述变电箱外设置有发声器(7)，所述声波仪(6)耦接有处理器，所述处理器接收声波仪(6)的声音数据，所述处理器对声波数据做逆向处理，之后将逆向处理后的数据传输给发声器(7)，所述发声器(7)发出与噪音抵消的声音。
2.根据权利要求1所述的一种主动式有源降噪装置，其特征在于：所述减震杆(3)包括弹簧(8)，所述弹簧(8)两端分别固定在支撑脚(2)和滑动杆(4)上。
3.根据权利要求2所述的一种主动式有源降噪装置，其特征在于：所述弹簧(8)两端分别设置有拉钩(9)，所述支撑脚(2)和滑动杆(4)上设置有用于与拉钩(9)配合的拉环(10)。
4.根据权利要求3所述的一种主动式有源降噪装置，其特征在于：相邻所述减震杆(3)之间形成安装区(11)，所述安装区(11)内设置有与减震杆(3)连接的减震网(12)，所述减震网(12)由橡胶制成，所述弹簧(8)外设置有套管(13)，所述弹簧(8)位于套管(13)的中空部，所述减震网(12)固定在套管(13)上。
5.根据权利要求4所述的一种主动式有源降噪装置，其特征在于：所述减震网(12)包括若干减震条(14)，所述减震条(14)呈V字形或C字形。
6.根据权利要求5所述的一种主动式有源降噪装置，其特征在于：所述减震条(14)两端设置有供套管(13)插入的插孔(15)，同一减震杆(3)上的相邻减震条(14)呈反向设置。
7.根据权利要求6所述的一种主动式有源降噪装置，其特征在于：所述减震条(14)上设置有插槽(17)以及用于插入同一安装区(11)内另一减震条(14)插槽(17)内的插条(16)。
8.根据权利要求7所述的一种主动式有源降噪装置，其特征在于：所述减震条(14)上设置有插接块(18)，所述插孔(15)位于插接块(18)上，所述插孔(15)包括两个开口，所述插接块(18)上朝向一个开口方向上设置有嵌槽(19)，另一开口方向上设置有与嵌槽(19)配合的嵌块(20)。
9.根据权利要求8所述的一种主动式有源降噪装置，其特征在于：所述驱动机构为转动电机(27)，所述转动电机(27)的输出端上设置有转轴(21)，所述滑动杆(4)上设置有长条形滑移槽(22)，所述转轴(21)上设置有滑移块(23)，所述滑移块(23)呈矩形，所述滑移块(23)滑动连接在滑移槽(22)中，所述滑动杆(4)上设置有滑块(24)，所述滑动轨道(5)呈螺旋状，所述滑块(24)滑移连接在滑动轨道(5)内。
10.根据权利要求9所述的一种主动式有源降噪装置，其特征在于：所述滑动轨道(5)上设置有限位槽(25)，所述滑块(24)上设置有用于在限位槽(25)内滑移的限位块(26)。
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