CN108140378A - 扩展的噪声和振动感测 - Google Patents

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Abstract

噪声和振动感测包括利用加速度传感器产生表示作用在所述加速度传感器上的加速度的感测信号，以及处理所述感测信号以提供具有可调节信号带宽和可调节信号动态的经处理的感测信号。所述信号带宽在所述感测信号的最低频率和最高频率之间延伸，并且所述信号动态是所述感测信号的最大幅值和由所述加速度传感器产生的输出噪声本底之间的比率。噪声和振动感测进一步包括根据控制信号调节所述信号带宽和所述信号动态，使得当所述信号动态减小时所述信号带宽增大，且反之亦然。

Description

扩展的噪声和振动感测
技术领域
本公开涉及具体来说用于有源道路噪声控制系统和有源发动机噪声控制系统的扩展的噪声和振动感测，并且涉及扩展的噪声和振动测量方法。
背景技术
与自动噪声控制(ANC)技术的方式类似，道路噪声控制(RNC)技术通过产生抗噪声来降低汽车内不需要的道路噪声，所述抗噪声产生与要降低的声波相位相反的声波。RNC技术使用噪声和振动传感器来拾取由轮胎、车身部件和粗糙路面(导致或传递噪声和振动)产生的不需要的声音(噪声)和振动。消除这种不需要的声音的结果是乘车更愉快，并且使得汽车制造商能够使用轻质底盘材料，从而增加燃料里程并减少排放。发动机噪声控制(ENC)技术使用表示发动机声音的信号作为参考，以产生与汽车内可听到的发动机声音相位相反的声波。因此，ENC使得更易于减少常规阻尼材料的使用。在这两种系统中，安装在汽车内部的额外误差麦克风可以提供幅值和相位的反馈以改善降噪效果。然而，这两种技术需要在整个车辆结构中的不同的、非常特定的噪声和振动(N&V)传感器布置，以便观测与道路噪声和发动机相关的噪声和振动信号。
发明内容
示例性可扩展噪声和振动传感器包括：加速度传感器，其被配置为产生表示作用在加速度传感器上的加速度的感测信号；以及感测信号处理模块，其被配置为处理感测信号以提供具有可调节信号带宽和可调节信号动态的经处理的感测信号。信号带宽在感测信号的最低频率和最高频率之间延伸，并且信号动态是感测信号的最大幅值和由加速度传感器产生的输出噪声本底之间的比率。感测信号处理模块进一步被配置为根据控制信号调节信号带宽和信号动态，使得当信号动态减小时信号带宽增大，且反之亦然。
示例性噪声消除布置包括道路噪声消除系统、发动机噪声控制系统以及连接到道路噪声消除系统和发动机噪声控制系统的可扩展噪声和振动传感器。
示例性噪声和振动感测方法包括利用加速度传感器产生表示作用在加速度传感器上的加速度的感测信号，以及处理感测信号以提供具有可调节信号带宽和可调节信号动态的经处理的感测信号。信号带宽在感测信号的最低频率和最高频率之间延伸，并且信号动态是感测信号的最大幅值和由加速度传感器产生的输出噪声本底之间的比率。所述方法进一步包括根据控制信号调节信号带宽和信号动态，使得当信号动态减小时信号带宽增大，且反之亦然。
附图说明
通过结合附图阅读以下对非限制性实施方案的描述可更好地理解本公开，其中类似的元件用类似的参考符号指示，附图如下：
图1是示出示例性简单可扩展噪声和振动传感器的示意图；
图2是描绘不同动态和带宽的带宽动态关系的幅值-频率图；
图3是示出利用混合信号处理的示例性可扩展噪声和振动传感器的示意图；
图4是示出利用混合信号处理的另一个示例性可扩展噪声和振动传感器的示意图；
图5是示出包括道路噪声消除系统、发动机噪声控制系统以及可扩展噪声和振动传感器的示例性噪声消除布置的图；以及
图6是示例性简单噪声和振动感测方法的流程图。
具体实施方式
如本文中所述的噪声和振动传感器可包括加速度传感器，诸如加速计、测力计、测压元件等。例如，加速计是测量固有加速度的装置。固有加速度与坐标加速度不同，所述坐标加速度是速度的变化率。加速计的单轴和多轴模型可供用于检测固有加速度的量值和方向，并且可用于感测取向、坐标加速度、运动、振动和冲击。
例如，用于RNC系统或ENC系统中的噪声和振动传感器必须满足这些系统设定的不同要求。例如，RNC系统中使用的噪声和振动传感器由于这种传感器的显著本底噪声而应理想地呈现出高动态范围，但不需要覆盖宽频谱操作范围，这是因为结构传递噪声基本上限于具有约500[Hz]的上限截止频率的频率范围。相比之下，应用于ENC系统中的传感器不需要在宽动态范围内操作，这是因为如下事实：所需的频谱发动机噪声组分明显地从噪声本底突出，但应覆盖更大的频谱范围，因为这些信号遍布更宽的频谱范围，例如在具有约1.5[kHz]或甚至更高的上限频谱截止频率的频率范围内。
下面描述其带宽动态积(BDP)可被调节的传感器，其意指传感器允许通过同时减小频谱操作范围来提高传感器的动态性，且反之亦然，使得它们甚至可以同时结合各种系统来应用。如果使用数字传感器，恒定的BDP也会导致恒定的数据速率，因为尽可能地避免了数据流中的峰值。适用于多种应用(例如，可扩展)的传感器允许随后进行信号处理以更高效和准确的方式进行操作。另外，通过提供这种多功能传感器，单个传感器可以节省成本和空间的方式在多种应用中操作。
参考图1，简单的可扩展噪声和振动传感器可包括提供感测信号102的加速度传感器101，并且进一步包括感测信号处理模块103。感测信号处理模块103包括具有可控制的截止频率的低通滤波器104(或替代地，带通滤波器)，以及具有可控制的增益的放大器105。在图1所示的示例中，低通滤波器104连接在加速度传感器101下游，并且放大器105连接在低通滤波器104下游。放大器105输出信号106，所述信号的BDP可以通过控制放大器105和低通滤波器104来控制。然而，在替代性噪声和振动传感器(未示出)中，放大器105可以连接在加速度传感器101下游和低通滤波器104上游，其中低通滤波器104输出输出信号106。在这两种情况中的任何一种的情况下，低通滤波器104和放大器105可以由控制模块107控制，所述控制模块根据控制信号108调节感测信号102的带宽和动态，使得当动态减小时带宽增大，且反之亦然。
加速度传感器101可以是模拟或数字传感器，这意味着感测信号102是模拟信号或数字信号。在模拟感测信号102的情况下，感测信号处理模块103可以仅采用借助例如模拟滤波器和放大器进行的模拟信号处理，或者如下面结合图3和4所述的混合(模拟和数字)信号处理。在数字感测信号102的情况下，感测信号处理模块103可以仅采用数字信号处理，例如，低通滤波器104可以是数字滤波器并且放大器105可以是乘法器、移位器等。除放大器105之外或替代地，数字操作感测信号处理模块103可包括连接在低通滤波器104和放大器105下游的可控制的并行至串行转换器109，其中并行至串行转换器109由控制模块107依据控制信号108来控制，使得采样率在较小的带宽处较低并且在较大的带宽处较高。数字信号处理可以被实现为数字硬件或软件或者硬件或软件的组合。
例如，如果传输输出信号106的数字线路(例如总线)具有最大数据传输速率X，其中每个数据样本由比特数N来量化，并且低通滤波器104具有上限截止频率fc，其中采样率fs应至少为fc的值的两倍，则以下连通性成立：N·fs≤X。因此，采样率以及因此感测信号102的带宽减小，并且同时，比特数N以及因此动态增大(且反之亦然)以仍然满足上述要求。
图2是描绘当动态D1较小并且带宽B1较大时(曲线图201)以及当动态D2较大且带宽B2较小时(曲线图202)，两个传感器输出信号的带宽动态关系的幅值-频率图。为了保持恒定的BDP，带宽B1和动态D1的乘积必须等于带宽B2和动态D2的乘积，这意味着B1·D1＝B2·D2＝BDP＝常数。在数字信号处理中，比特数N表示幅值。在本示例中，带宽B1是带宽B2的两倍，动态D2是动态D1的两倍，并且在数字处理的情况下，对应于带宽B1的采样率(频率)S1是对应于带宽B2的采样率(频率)S2的两倍。
图3描绘了利用混合信号处理的示例性可扩展噪声和振动传感器。图3中所示的噪声和振动传感器包括提供模拟感测信号302的模拟加速度传感器301，以及感测信号处理模块303，所述感测信号处理模块包括具有可控制的截止频率的模拟低通滤波器304和具有可控制的增益的模拟放大器305。低通滤波器304连接在加速度传感器301下游，并且放大器305连接在低通滤波器304下游。具有可控制的采样率的采样和保持元件306连接在放大器305下游。采样和保持元件306从放大器305的模拟输出信号产生具有模拟值的时间离散样本。
具有模拟值的时间离散样本借助模数转换器307被转换成具有数字(二进制)值的时间离散采样，所述模数转换器可以并行数据格式输出数目N个比特。并行格式化的数据可以通过可选的并行至串行转换器308转换为串行格式，所述并行至串行转换器按照比特率输出串行数据流309，所述比特率取决于采样和保持元件306的比特数N和采样率fs。低通滤波器304的截止频率及因此带宽、放大器305的放大率以及采样和保持元件306的采样率由控制模块310依据控制信号311来控制，使得在低通滤波器304的较小带宽处，采样和保持元件306的采样率较低，并且放大器305的放大率较高，而在低通滤波器304的较大带宽处，采样和保持元件306的采样率较高并且放大器305的放大率较低。
替代地，低通滤波器304可以由带通滤波器代替，所述带通滤波器的至少上限截止频率是可控制的，并且放大器305可以连接在加速度传感器301下游和低通滤波器304上游，使得采样和保持元件306连接在低通滤波器304下游(替代方案未示出)。替代地或除了控制放大器305之外，模数转换器307可以由控制模块310控制，以允许当低通滤波器304被设定用于大带宽时减少由模数转换器307输出的比特数N，而当选择小带宽时可以使用最大比特数N。此外，放大器305可以是可选的，即，当如上所述控制模数转换器307时可以省略放大器。
参考图4，利用混合信号处理的另一个示例性可扩展噪声和振动传感器包括：模拟加速度传感器401，其提供模拟感测信号402；以及感测信号处理模块403，其包括具有一个固定截止频率(或多个固定截止频率)的模拟低通滤波器404(或带通滤波器)、具有固定采样频率的后续采样和保持元件405以及具有固定比特数N的后续模数转换器406。低通滤波器404的固定截止频率、采样和保持元件405的固定采样率以及模数转换器406的固定比特数N被设定为允许再现噪声和振动传感器可以输送的最大动态和最大带宽的值。采样和保持元件405从低通滤波器404的模拟输出信号产生具有模拟值的时间离散样本。具有模拟值的时间离散样本借助模数转换器406被转换成具有数字(二进制)值的时间离散样本，所述模数转换器可以并行数据格式输出数目N个比特。代替模拟加速度传感器401、模拟低通滤波器404、采样和保持元件405以及模数转换器406，可以使用数字加速度传感器(未示出)。
感测信号处理模块403进一步包括具有可控制的截止频率的数字低通滤波器407、具有可控制(可改变)的输出比特率的采样率转换器408、具有可控制(可改变)的输出比特数的可选比特数减少器409以及可选的并行至串行转换器410。数字低通滤波器407的截止频率及因此带宽、采样率转换器408的输出采样率以及比特数减少器409的比特数由控制模块411依据控制器信号412来控制，使得在低通滤波器407的较小带宽处，采样率转换器408的输出采样率较低(并且由比特数减少器409输出的比特数可能较高)，而在低通滤波器407的较大带宽处，采样率转换器408的输出采样率更高(并且由比特数减少器409输出的比特数可能较低)。作为示例，如果期望恒定的BDP，则采样率可以是例如R[1/s]以及带宽W处的比特数，例如B[比特]，使得BDP＝R·B[比特/s]，并且采样率可以是例如4R[1/s]和比特数，例如带宽4W处的0.25B[比特]，使得BDP＝4R·0.25B[比特/s]＝R·B[比特/s]。因此，并行至串行转换器410针对噪声和振动传感器的两种不同操作模式输出具有恒定比特率的数字信号413。
代替比特数减少器409，所述比特数减少器可以依据对应的控制信号将所有可用比特或其中仅一些从其输入转移到其输出，模数转换器406可被设计为允许关闭所述比特中的一些以便依据相应控制信号减少比特数。
示例性可扩展噪声和振动传感器501(例如上面结合图1-4描述的传感器)可以经由多路复用器502连接到RNC系统503和ENC系统504，如图5所示。信号分配控制模块506产生控制信号507，例如上面结合图1、3和4描述的控制信号108、311和412，所述控制信号控制噪声和振动传感器501以及多路复用器502，使得当RNC系统503经由多路复用器502连接到噪声和振动传感器501时，噪声和振动传感器501被控制来呈现高动态和小信号带宽。然而，当多路复用器502将ENC系统504连接到噪声和振动传感器501时，噪声和振动传感器501被控制来呈现低动态和大信号带宽。控制信号507可以定期(例如，周期性地)或依据RNC系统503和ENC系统504的操作状态来产生。
参考图6，在示例性噪声和振动感测方法中，信号带宽在感测信号的最低频率和最高频率之间延伸，并且信号动态是感测信号的最大幅值和由加速度传感器产生的输出噪声本底之间的比率。所述方法包括利用加速度传感器(例如传感器101、301和401)产生表示作用在加速度传感器上的加速度的感测信号(过程601)以及处理感测信号以提供具有可调节信号带宽和可调节信号动态的经处理的感测信号(过程602)。所述方法进一步包括根据控制信号调节信号带宽和信号动态，使得当信号动态减小时信号带宽增大，且反之亦然(过程603)。
出于说明和描述的目的，已经呈现了对实施方案的描述。对实施方案的合适修改和变更可依据以上描述来执行或者可通过实践所述方法来获取。例如，除非另外指出，否则所述方法中的一种或多种可由合适的装置和/或装置组合来执行。所述方法和相关联的动作也可按照除本申请中所描述顺序之外的各种顺序、并行地和/或同时地执行。所述系统本质上是示例性的，并且可包括额外的元件和/或省略元件。
如本申请中所使用，以单数形式陈述并且前面带有词“一或一个”的元件或步骤应被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非阐述了这种排除。此外，本公开对“一个实施方案”或“一个示例”的提及并不意在解释为排除存在也并入有所陈述特征的额外实施方案。术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而并非意在对其对象施加数值要求或特定位置顺序。所附权利要求书特别指出以上公开内容的被视为是新颖的和非显而易见的主题。

Claims (15)

1.一种可扩展噪声和振动传感器，其包括：
加速度传感器，其被配置为产生表示作用在所述加速度传感器上的加速度的感测信号；以及
感测信号处理模块，其被配置为处理所述感测信号以提供具有可调节信号带宽和可调节信号动态的经处理的感测信号；其中
所述信号带宽在所述感测信号的最低频率和最高频率之间延伸，并且所述信号动态是所述感测信号的最大幅值和由所述加速度传感器产生的输出噪声本底之间的比率；并且
所述感测信号处理模块进一步被配置为根据控制信号调节所述信号带宽和所述信号动态，使得当所述信号动态减小时所述信号带宽增大，且反之亦然。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述感测信号处理模块进一步被配置为调节所述信号带宽和所述信号动态，使得所述信号带宽与所述信号动态的乘积是恒定的。
3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述感测信号处理模块包括：
在所述加速度传感器下游的第一带通滤波器模块，所述第一带通滤波器模块具有可调节的第一滤波器带宽；以及
具有可调节增益的放大器模块；其中
所述第一滤波器带宽和所述增益是可调节的，使得当所述第一滤波器带宽减小时所述增益增大，且反之亦然。
4.根据权利要求3所述的传感器，其中所述感测信号处理模块进一步包括：
在所述第一带通滤波器模块下游的第一信号采样器，所述第一采样器具有第一采样率；以及
在所述信号采样器下游的第一模数转换器，所述第一模数转换器被配置为提供具有第一比特数的第一数字处理感测信号。
5.根据权利要求4所述的传感器，其中所述第一采样率和所述第一比特数中的至少一个是可调节的，所述第一采样率和/或所述第一比特数是可调节的，使得当所述第一滤波器带宽减小时所述第一采样率和/或所述第一比特数增大，且反之亦然。
6.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述感测信号处理模块包括：
在所述加速度传感器下游的第二带通滤波器模块，所述第二带通滤波器模块具有可调节的第二滤波器带宽；
在所述第二带通滤波器模块下游的第二信号采样器，所述第二信号采样器具有第二采样率；以及
在所述第二信号采样器下游的第二模数转换器，所述第二模数转换器被配置为提供具有第二比特数的第二数字处理感测信号；其中
所述第二采样率和所述第二比特数中的至少一个是可调节的，所述第二采样率和/或所述第二比特数是可调节的，使得当所述第二滤波器带宽减小时所述第二采样率和/或所述第二比特数增大，且反之亦然。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的传感器，其中所述感测信号处理模块进一步包括在所述第一模数转换器或所述第二模数转换器下游的并行至串行数据转换器。
8.一种噪声消除布置，其包括道路噪声消除系统、发动机噪声控制系统以及根据权利要求1至7中任一项所述的噪声和振动传感器，所述噪声和振动传感器连接到所述道路噪声消除系统和所述发动机噪声控制系统。
9.一种噪声和振动感测方法，其包括：
利用加速度传感器产生表示作用在所述加速度传感器上的加速度的感测信号；以及
处理所述感测信号以提供具有可调节信号带宽和可调节信号动态的经处理的感测信号；其中
所述信号带宽在所述感测信号的最低频率和最高频率之间延伸，并且所述信号动态是所述感测信号的最大幅值和由所述加速度传感器产生的输出噪声本底之间的比率；并且
所述方法进一步包括根据控制信号调节所述信号带宽和所述信号动态，使得当所述信号动态减小时所述信号带宽增大，且反之亦然。
10.根据权利要求9所述的方法，其中处理所述感测信号包括调节所述信号带宽和所述信号动态，使得所述信号带宽与所述信号动态的乘积保持恒定。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中处理所述感测信号包括：
在所述加速度传感器下游利用可调节的第一滤波器带宽进行第一带通滤波；以及
利用可调节增益进行信号放大；其中
所述第一滤波器带宽和所述增益是可调节的，使得当所述第一滤波器带宽减小时所述增益增大，且反之亦然。
12.根据权利要求11所述的方法，其中处理所述感测信号包括：
在所述第一带通滤波下游利用第一采样率进行第一信号采样；以及
在所述第一信号采样下游进行模数信号转换，所述第一模数转换被配置为提供具有第一比特数的第一数字处理感测信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一采样率和所述第一比特数中的至少一个是可调节的，所述第一采样率和/或所述第一比特数是可调节的，使得当所述第一滤波器带宽减小时所述第一采样率和/或所述第一比特数增大，且反之亦然。
14.根据权利要求9或10所述的方法，其中处理所述感测信号进一步包括：
在所述加速度传感器下游进行第二带通滤波，所述第二带通滤波具有可调节的第二滤波器带宽；
在所述第二带通滤波下游利用第二采样率进行第二信号采样；以及
在所述第二信号采样下游进行第二模数转换，所述第二模数转换被配置为提供具有第二比特数的第二数字处理感测信号；其中
所述第二采样率和所述第二比特数中的至少一个是可调节的，所述第二采样率和/或所述第二比特数是可调节的，使得当所述第二滤波器带宽减小时所述第二采样率和/或所述第二比特数增大，且反之亦然。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其中处理所述感测信号进一步包括在所述第一模数转换或所述第二模数转换下游进行并行至串行数据转换。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10347236B1 (en) * 2018-02-28 2019-07-09 Harman International Industries, Incorporated Method and apparatus for continuously optimized road noise cancellation
CN112334971A (zh) * 2018-06-14 2021-02-05 哈曼国际工业有限公司 利用公共参考信号和误差信号的并发fxlms系统
US10629183B2 (en) 2018-08-31 2020-04-21 Bose Corporation Systems and methods for noise-cancellation using microphone projection
US10741165B2 (en) 2018-08-31 2020-08-11 Bose Corporation Systems and methods for noise-cancellation with shaping and weighting filters
US10706834B2 (en) 2018-08-31 2020-07-07 Bose Corporation Systems and methods for disabling adaptation in an adaptive feedforward control system
US10410620B1 (en) 2018-08-31 2019-09-10 Bose Corporation Systems and methods for reducing acoustic artifacts in an adaptive feedforward control system
KR102192141B1 (ko) 2018-10-15 2020-12-16 주식회사 삼양감속기 다축 진동 센서로 감지되는 진동의 방향 사상 장치 및 그 방법

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0043565A1 (en) * 1980-07-03 1982-01-13 Hitachi, Ltd. Vibration/noise reduction device for electrical apparatus
US5425105A (en) * 1993-04-27 1995-06-13 Hughes Aircraft Company Multiple adaptive filter active noise canceller
WO2000038173A1 (en) * 1998-12-21 2000-06-29 The University Of Western Australia Noise reduction apparatus
CN1573918A (zh) * 2003-06-05 2005-02-02 本田技研工业株式会社 主动控制振动噪声的装置和方法,及具有该装置的车辆
US20090212867A1 (en) * 2008-02-21 2009-08-27 Seiko Epson Corporation Integrated circuit device and electronic instrument
JP2012120008A (ja) * 2010-12-02 2012-06-21 Audio Technica Corp ダイナミックマイクロホン
CN202794327U (zh) * 2012-10-15 2013-03-13 吉林大学 基于单点感知的家庭用电智能监测设备
US20130208908A1 (en) * 2008-10-31 2013-08-15 Austriamicrsystems AG Active Noise Control Arrangement, Active Noise Control Headphone and Calibration Method
CN104154988A (zh) * 2014-08-21 2014-11-19 哈尔滨电机厂有限责任公司 汽轮发电机铁损试验振动和噪声的测试方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61281925A (ja) * 1985-06-07 1986-12-12 Teru Hayashi 集音式音源探査装置
US4715559A (en) * 1986-05-15 1987-12-29 Fuller Christopher R Apparatus and method for global noise reduction
JPH04128895A (ja) * 1990-09-20 1992-04-30 Daikin Ind Ltd アクティブ消音装置及び消音方法
GB9116433D0 (en) * 1991-07-30 1991-09-11 Active Noise & Vibration Tech Noise reduction system
JPH066430U (ja) * 1992-06-23 1994-01-28 株式会社イナックス 消音装置付き帽子
JPH06258176A (ja) * 1993-03-03 1994-09-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 官能検査自動計測システム
US5418858A (en) * 1994-07-11 1995-05-23 Cooper Tire & Rubber Company Method and apparatus for intelligent active and semi-active vibration control
US8054203B2 (en) * 1995-06-07 2011-11-08 Automotive Technologies International, Inc. Apparatus and method for determining presence of objects in a vehicle
US7603894B2 (en) * 2000-09-08 2009-10-20 Automotive Technologies International, Inc. Self-powered tire monitoring system
JP5616313B2 (ja) * 2011-11-29 2014-10-29 本田技研工業株式会社 能動型振動騒音制御装置
JP6250367B2 (ja) * 2013-11-13 2017-12-20 株式会社神戸製鋼所 フィードフォワード型能動騒音制御装置および該方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0043565A1 (en) * 1980-07-03 1982-01-13 Hitachi, Ltd. Vibration/noise reduction device for electrical apparatus
US5425105A (en) * 1993-04-27 1995-06-13 Hughes Aircraft Company Multiple adaptive filter active noise canceller
WO2000038173A1 (en) * 1998-12-21 2000-06-29 The University Of Western Australia Noise reduction apparatus
CN1573918A (zh) * 2003-06-05 2005-02-02 本田技研工业株式会社 主动控制振动噪声的装置和方法,及具有该装置的车辆
US20090212867A1 (en) * 2008-02-21 2009-08-27 Seiko Epson Corporation Integrated circuit device and electronic instrument
US20130208908A1 (en) * 2008-10-31 2013-08-15 Austriamicrsystems AG Active Noise Control Arrangement, Active Noise Control Headphone and Calibration Method
JP2012120008A (ja) * 2010-12-02 2012-06-21 Audio Technica Corp ダイナミックマイクロホン
CN202794327U (zh) * 2012-10-15 2013-03-13 吉林大学 基于单点感知的家庭用电智能监测设备
CN104154988A (zh) * 2014-08-21 2014-11-19 哈尔滨电机厂有限责任公司 汽轮发电机铁损试验振动和噪声的测试方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何俊峰等: "基于MEMS加速度传感器的云高仪倾角和振动测量", 《仪表技术与传感器》 *

Also Published As

Publication number Publication date
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US20180308468A1 (en) 2018-10-25
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US10283107B2 (en) 2019-05-07
WO2017064602A1 (en) 2017-04-20
KR20180067543A (ko) 2018-06-20

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