CN107882487A - 一种通风隔声装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通风隔声装置，在窗户上设置有降噪通风装置，降噪通风装置包括联通户外和户内的通风通道，通风通道上设置有低频消声装置和高频消声装置；呼吸窗上设置有消声通道盖板，高频消声装置包括高频消声腔，高频消声腔设置在消声通道盖板上。能实现房间大流量通风的同时，能降低外界环境传入的噪声；特别是小于300Hz的不易衰减、穿透性强的低频噪声进行有效控制，实现低频辐射噪声的降低；关闭窗户时，窗户整体隔声量35‑40dB，达到建筑门窗隔声性能4级（GB/T8485‑2000）。

Description

一种通风隔声装置

技术领域

本发明涉及一种节能环保装备领域，特别是涉及一种通风隔声装置。

背景技术

噪声污染、大气污染、水污染并列为城市三大污染源。随着我国经济的高速发展，高速公路、高速铁路等高等级交通基础设施建设速度也是越来越快，越来越多的人群居住在车水马龙的交通道路边。交通噪声扰民问题已成为二十一世纪的突出环境问题，严重影响人们工作、学习和生活。

目前采用隔声窗治理建筑噪声是一种较好的办法，特别是针对交通噪声效果比较明显。但是，人们开窗通风的习惯会导致隔声窗的隔声性能直接下降，因此普通隔声窗存在“开窗吵死，关窗憋死”的问题，而且采用隔声结构或吸声材料等被动降噪措施虽然对中、高频噪声较为有效，但是对低频噪声的控制效果不大。

而且隔声窗通常是密闭的，室内空气会因人为活动排放的二氧化碳和家具挥发的苯类醛类物质而变得污浊；开启窗户，不仅受噪声影响，大气中的粉尘、沙尘，工业化有毒气体、纺织等行业的棉麻悬浮物、汽车尾气、各种燃炉排气等，也将随之而入，使得人体免疫力下降，降低生活质量。

现在，通风隔声窗的出现在一定程度上可以解决上述问题，但通风隔声窗在处理工地施工噪声、铁路、机场噪声等噪声级超过80-90dB（A），噪声能量集中在低频250以下的噪声时,存在很大的问题，通常需要以牺牲通风量为代价，通过增加通风通道弯折次数，减小风道面积等措施来解决低频噪声隔声问题，从而使制作工艺难度大大增加，制作成本也高。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种通风隔声装置，解决了房间通风和降低噪音不能同时解决的问题，解决了房间大流量换气的同时降低环境所带来的噪音，解决了房间空气质量差的问题，解决了房间噪音污染的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种通风隔声装置，在窗户上设置有降噪通风装置，降噪通风装置包括联通户外和户内的通风通道，通风通道上设置有低频消声装置和高频消声装置；呼吸窗上设置有消声通道盖板，高频消声装置包括高频消声腔，高频消声腔设置在消声通道盖板上。消声通道盖板为整个设备的支撑骨架，实现通风通道的支撑和室内外环境的隔离。高频消声装置采用异行结构和吸声材料制成，由于高频声音的波长短、方向性好，能够被物体反射和吸收。

进一步地，本发明公开了一种通风隔声装置的优选结构，所述高频消声腔上与户外的侧面上设置有进风口，进风口上设置有用于吸收噪音和过滤空气的消声过滤板；高频消声腔的侧面通过连接器连接有低频消声腔。消声过滤板能够过滤空气和异物，防止异物进入通风管道；低频消声腔中设置有低频消声装置，能够采用主动消声装置对低频噪音进行抵消消除，进一步降低噪音干扰。

进一步地，所述低频消声腔的侧壁上设置有用于消除低频噪音的消声器，低频消声腔内设置有音频采集装置；低频消声装置包括主控平台，主控平台与音频采集装置信号相连，主控平台的输出端与消声器电连接。音频采集装置采集到的声音信号传递给主控平台，主控平台进行处理后生成频率相同、振幅相反的声音，两相叠加，相互抵消；大大降低了噪声。

进一步地，所述主控平台包括DSP控制系统，DSP控制系统的信号输入端连接有A/D转换电路；音频采集装置的输出端连接前置放大电路，前置放大电路的输出端连接有抗混叠滤波电路，抗混叠滤波电路的输出端与A/D转换电路的输入端电连接；DSP控制系统的信号输出端连接有D/A转换电路，D/A转换电路的输出端连接有重构滤波电路，重构滤波电路的输出端连接有电压跟随电路，电压跟随电路的输出端连接有功率放大电路，功率放大电路的输出端与消声器电连接。DSP控制系统适用与连续重复处理的运算控制任务，对于有源降噪的控制，高频的采样处理能力能提高降噪宽带的上限，并能提高低频降噪的精度和效率。

进一步地，所述低频消声腔的一侧连接有柔性连接管，柔性连接管连接有出风口，出风口与室内相连通；所述音频采集装置包括声音传感器，麦克风，拾音器中的一种或几种；所述消声器包括扬声器，喇叭，声波发生器中的一种或几种。

进一步地，所述高频消声腔、进风口、连接器、低频消声腔、柔性连接管和出风口之间的连接处均设置有用于密封的密封橡胶圈；所述高频消声腔内设置有隔声板，隔声板之间填充有吸声材料。

主控平台的控制流程，包括以下步骤：

1.通过音频采集装置测量隔声窗工作环境的噪声，通过测量的噪声的进行频谱分析，得到入室噪声的频带及噪声的主要频率，确定有源降噪系统的降噪频带；

2.用相应的频率的正弦波或白噪声做激励信号，利用归一化LMS算法对相应的频率做次级通道辨识，得到次级通道的自适应滤波器的系数并存储；

3.对次级通道辨识准确之后，关闭作次级通道的激励信号，进入ANC控制，DSP控制系统通过误差传感器检测到的控制情况,利用归一化LMS算法，计算出等幅反相的控制信号，并控制消声器输出。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.通过设置本发明，实现房间大流量通风的同时，能降低外界环境传入的噪声；特别是小于300Hz的不易衰减、穿透性强的低频噪声进行有效控制，实现低频辐射噪声的降低；关闭窗户时，窗户整体隔声量35-40dB，达到建筑门窗隔声性能4级（GB/T8485-2000）。

2.能提高房间的空气质量，提高房间的环境质量，提高生活环境的质量。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明剖视结构示意图；

图3是主控平台结构框图；

图中标记：1是消声通道盖板，2是高频消声腔，3是进风口，4是消声过滤板，5是连接器，6是低频消声腔，7是消声器，8是柔性连接管，9是出风口。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图3所示，本发明包括消声通道盖板1，消声通道盖板1采用不锈钢板加工而成；消声通道盖板1上设置有用于吸收高频噪音的高频消声腔2，高频消声腔2内设置有多层消声隔板，隔板之间填充有多孔消声材料。高频消声腔2能吸收高频噪音。高频消声腔2与外界环境相同的侧面上开有进风口3，进风口3上设置有消声过滤板4，消声过滤板4采用铁丝网和过滤棉重叠而成。消声过滤板4能过滤空气中的异物和防止动物进入通气管道中。

由于高频噪音的线性度好，在高频消声腔2的侧面与进风口3不相对的侧面连接有连接器5，连接器5连接有低频消声腔6；低频消声腔6中，低频噪音形成平面波。低频消声腔6的一侧连接有柔性连接管8，柔性连接管（8）的输出端连接出风口9。

低频消声腔（6）中设置有音频采集装置和消声器7，音频采集装置的输出端通过电缆连接有主控平台，主控平台的输出端通过电缆与消声器7相连，消声器为声波发生装置。音频采集装置采集到低频消声腔6中的低频信号并传递给主控平台，主控平台进过处理后生成频率相同，相位相反的声波信号；主控平台将生成的声波信号通过消声器7发射出来，与原噪音相互叠加抵消，实现噪音的消除。

具体使用时，将本装置的进风口3或出风口9上连接鼓风器或抽风装置，启动鼓风器或抽风装置可实现空气的循环，并能降低外界通过空气通道传入的噪音。

具体运行过程，关闭窗户时，通过音频采集装置对环境的噪音进行采集，DSP控制系统对采集的噪声进行频谱分析，得到噪声的特性；DSP控制系统根据计算出的噪声的特性计算出噪音声波幅值相等、相位相反的声波信号；DSP控制系统向相应的声源设备发出相应的信号，声源设备产生相应的声音，生成的声音与噪声叠加后实现干涉相消，实现低频噪声的消除。高频消声腔2能实现高频声音的消除，这样彻底解决了“开窗通风不隔声、通风又新增污染”的问题。

实施例1：

在以上实施方式的基础上，本发明公开了主控平台的优选结构，所述主控平台包括DSP控制系统，DSP控制系统的信号输入端连接有A/D转换电路；音频采集装置的输出端连接前置放大电路，前置放大电路的输出端连接有抗混叠滤波电路，抗混叠滤波电路的输出端与A/D转换电路的输入端电连接；DSP控制系统的信号输出端连接有D/A转换电路，D/A转换电路的输出端连接有重构滤波电路，重构滤波电路的输出端连接有电压跟随电路，电压跟随电路的输出端连接有功率放大电路，功率放大电路的输出端与消声器7电连接。消声器7为扬声器。

音频采集装置将所处环境的声音信号转换成电信号，生成的电信号很弱小、且有信噪比较低。音频采集装置将电信号传递给前置放大电路，前置放大电路能提高系统的信噪比，减少外界干扰对电信号的相对影响，并能实现阻抗转换和匹配。前置放大电路将电信号降噪放大后输入给抗混叠滤波电路，抗混叠滤波电路将设计频率以外的信号过滤掉后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将接收到的电信号根据预设的频率进行采样，并将接收到的模拟信号转换成数字信号；A/D转换电路将数字信号传递给DSP控制系统。DSP控制系统接收到后，进行处理并生成一个与接收到的声音频率相同、相位相反的信号，DSP控制系统将其传递给D/A转换电路。D/A转换电路将接收到的数字信号转换成模拟信号并传递给重构滤波电路，重构滤波电路可根据输出的需求对带通进行调节，提高信号的信噪比；重构滤波电路将信号过滤后，将信号传递给电压跟随电路。电压跟随电路可降低输出阻抗，提高输出功率，电压跟随电路将信号发送给功率放大电路，功率放大电路将信号放大后传递给扬声器，扬声器将声音播放出来。扬声器播放出的声音与原噪音相抵消，大大降低噪音。

实施例2：

在实施例1的基础上，公开了主控平台的控制流程，包括以下步骤：

1.通过音频采集装置测量隔声窗工作环境的噪声，通过测量的噪声的进行频谱分析，得到入室噪声的频带及噪声的主要频率，确定有源降噪系统的降噪频带；

2.用相应的频率的正弦波或白噪声做激励信号，利用归一化LMS算法对相应的频率做次级通道辨识，得到次级通道的自适应滤波器的系数并存储；

3.对次级通道辨识准确之后，关闭作次级通道的激励信号，进入ANC控制，DSP控制系统通过误差传感器检测到的控制情况,利用归一化LMS算法，计算出等幅反相的控制信号，并控制消声器7输出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种通风隔声装置，其特征在于：在窗户上设置有降噪通风装置，降噪通风装置包括联通户外和户内的通风通道，通风通道上设置有低频消声装置和高频消声装置；呼吸窗上设置有消声通道盖板（1），高频消声装置包括高频消声腔（2），高频消声腔（2）设置在消声通道盖板（1）上。

2.如权利要求1所述的一种通风隔声装置，其特征在于：所述高频消声腔（2）上与户外的侧面上设置有进风口（3），进风口（3）上设置有用于吸收噪音和过滤空气的消声过滤板（4）；高频消声腔（2）的侧面通过连接器（5）连接有低频消声腔（6）。

3.如权利要求2所述的一种通风隔声装置，其特征在于：所述低频消声腔（6）的侧壁上设置有用于消除低频噪音的消声器（7），低频消声腔（6）内设置有音频采集装置；低频消声装置包括主控平台，主控平台与音频采集装置信号相连，主控平台的输出端与消声器（7）电连接。

4.如权利要求3所述的一种通风隔声装置，其特征在于：所述主控平台包括DSP控制系统，DSP控制系统的信号输入端连接有A/D转换电路；音频采集装置的输出端连接前置放大电路，前置放大电路的输出端连接有抗混叠滤波电路，抗混叠滤波电路的输出端与A/D转换电路的输入端电连接；DSP控制系统的信号输出端连接有D/A转换电路，D/A转换电路的输出端连接有重构滤波电路，重构滤波电路的输出端连接有电压跟随电路，电压跟随电路的输出端连接有功率放大电路，功率放大电路的输出端与消声器（7）电连接。

5.如权利要求3或4所述的一种通风隔声装置，其特征在于：所述低频消声腔（6）的一侧连接有柔性连接管（8），柔性连接管（8）连接有出风口（9），出风口（9）与室内相连通；所述音频采集装置包括声音传感器，麦克风，拾音器中的一种或几种；所述消声器（7）包括扬声器，喇叭，声波发生器中的一种或几种。

6.如权利要求5所述的一种通风隔声装置，其特征在于：所述高频消声腔（2）、进风口（3）、连接器（5）、低频消声腔（6）、柔性连接管（8）和出风口（9）之间的连接处均设置有用于密封的密封橡胶圈；所述高频消声腔（2）内设置有隔声板，隔声板之间填充有吸声材料。

7.如权利要求4-6所述的一种通风隔声装置，其特征在于：主控平台的控制流程，包括以下步骤：

1）通过音频采集装置测量隔声窗工作环境的噪声，通过测量的噪声的进行频谱分析，得到入室噪声的频带及噪声的主要频率，确定有源降噪系统的降噪频带；

2）用相应的频率的正弦波或白噪声做激励信号，利用归一化LMS算法对相应的频率做次级通道辨识，得到次级通道的自适应滤波器的系数并存储；

3）对次级通道辨识准确之后，关闭作次级通道的激励信号，进入ANC控制，DSP控制系统通过误差传感器检测到的控制情况,利用归一化LMS算法，计算出等幅反相的控制信号，并控制消声器（7）输出。