CN109113542A - 智能声品质调节百叶窗 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能声品质调节百叶窗，百叶窗能够根据环境噪声状态进行实时动态调整，使其针对设定频段噪声进行过滤和/或降低室内噪音声压级，实现室内声品质参数的调节；其实时动态调整是指依据矩形开口声传递损失计算方法获得关于声传递损失与所述百叶窗的叶片宽度、叶片间距以及叶片倾角的声波传播通道函数，利用声波传播通道函数通过调整百叶窗的叶片宽度、叶片间距和叶片倾角，从而改变在百叶窗中相邻叶片之间所形成的声波传播通道，以此调节传播到百叶窗内侧噪声的能量级和频率成分，实现室内声品质参数的调节，使其达到设定目标，提高室内声品质。

Description

智能声品质调节百叶窗

技术领域

本发明涉及百叶窗，更具体地说是一种能够根据实时噪音变化情况，通过动态调整叶片状态，从而调节声音频率和噪音声压级，实现室内声品质参数调节的智能声品质调节百叶窗。

背景技术：

随着社会的发展和科技的进步，汽车数量、高铁时速和里程与日俱增，大型机械设备数量突飞猛进，道路交通、机械设备等的噪声问题对人们的生产生活影响越来越大，各种类型的隔声结构被广泛使用。百叶窗因具有调节气流、阻隔噪声以及阻挡雨水等优点，在建筑、交通以及机械等领域被广泛应用，如暖通管道进风口屏障、建筑物外立面以及高铁减载式声屏障等。

现有技术中的百叶窗基本仍然是围绕其基本功能，比如：公开号为CN106223816A的防雨百叶窗装置，其是为避免大浪打过来使电机遇水进而导致电机产生导电短路，烧坏电机的问题；公开号为CN106285399A的万向防水百叶窗，其相关结构的设置是为保障各个方向的水无法喷入或溅入到百叶窗内部，通风防水性能好，这类改进均体现防水功能上，也有一些百叶窗基于智能技术改善百叶窗的遮光效果。

但是，由于百叶窗本身结构的孔隙比例很高，使得百叶窗的隔声效果较差，一些为考虑气流流通和热量交换必须使用百叶窗的场合中只能放弃对声品质的要求。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种智能声品质调节百叶窗，以期能够针对百叶窗实现室内声品质参数的调节，使其达到设定目标，提高室内声品质。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明智能声品质调节百叶窗的结构形式是：所述百叶窗能够根据环境噪声状态进行实时动态调整，使其针对设定频段噪声进行过滤和/或降低室内噪音声压级，实现室内声品质参数的调节；

所述实时动态调整是指依据矩形开口声传递损失计算方法获得关于声传递损失与所述百叶窗的叶片宽度、叶片间距以及叶片倾角的声波传播通道函数，利用所述声波传播通道函数通过调整百叶窗的叶片宽度、叶片间距和叶片倾角，从而改变在百叶窗中相邻叶片之间所形成的声波传播通道，以此调节传播到百叶窗内侧噪声的能级和频率成分，实现室内声品质参数的调节。

本发明智能声品质调节百叶窗的结构特点也在于：所述室内声品质参数的调节包括：

通过改变叶片宽度来改变低频噪音的声压级和响度级，减小叶片宽度能够降低低频噪音的声压级和响度级；通过改变叶片间距来改变中频噪音的声压级和响度级，增大叶片间距能够降低中频噪音的声压级和响度级；通过改变叶片倾斜角的角度改变高频噪音的声压级和响度级，增大叶片倾斜角能够降低高频噪音的声压级和响度级。

本发明智能声品质调节百叶窗的结构特点也在于：在所述百叶窗上设置用于进行实时检测的各传感器件，通过实时检测获得关于室内噪音和室外噪音的噪音信息；关于叶片宽度、叶片间距和叶片倾角的叶片状态信息；所述噪音信息和叶片状态信息经由数据采集器传输至信息处理器，所述信息处理器根据设定目标输出控制方案，控制单元根据控制方案实现叶片状态的调整。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明利用百叶窗的可调节性，依据矩形开口声传递损失计算方法获得关于叶片宽度、叶片间距以及叶片倾角的控制方案，实时检测实时控制，实现了室内声品质参数调节的发明目的，使百叶窗不仅能够遮蔽、调节光照和气流方向，还能有效降低噪音污染，提高室内声品质，开拓了百叶窗的新功能，大大提升了百叶窗的应用效果和场景。

2、噪声具有局部性、暂时性和多发性的特点，本发明以持续监控的形式针对叶片状态实施动态调整，能在多变的噪声环境下，根据实时噪音情况动态调整叶片宽度、叶片间距以及叶片倾角，进而调节室内接收的噪声的声音频率成分和总体噪音声压级，这将大大提高百叶窗的实用价值，实现声品质调节的智能化。

附图说明

图1为本发明中智能声品质调节百叶窗工作原理图；

图2为百叶窗叶片宽度对室内声压级的影响；

图3为百叶窗的叶片宽度对室内响度级的影响；

图4为百叶窗的叶片间距对室内声压级的影响；

图5为百叶窗的叶片间距对室内响度级的影响；

图6为百叶窗的叶片倾斜角度对室内声压级的影响；

图7为百叶窗的叶片倾斜角度对室内响度级的影响；

具体实施方式

本实施例中智能声品质调节百叶窗是能够根据环境噪声状态进行实时动态调整，使其针对设定频段噪声进行过滤和/或降低室内噪音声压级，实现室内声品质参数的调节；实时动态调整是指依据矩形开口声传递损失计算方法获得关于声传递损失与百叶窗的叶片宽度、叶片间距以及叶片倾角的声波传播通道函数，利用声波传播通道函数通过调整百叶窗的叶片宽度、叶片间距和叶片倾角，从而改变在百叶窗中相邻叶片之间所形成的声波传播通道，以此调节传播到百叶窗内侧噪声的能级和频率成分，实现室内声品质参数的调节。

室内声品质参数的调节包括：通过改变叶片宽度来改变低频噪音的声压级和响度级，减小叶片宽度能够降低低频噪音的声压级和响度级；通过改变叶片间距来改变中频噪音的声压级和响度级，增大叶片间距能够降低中频噪音的声压级和响度级；通过改变叶片倾斜角的角度改变高频噪音的声压级和响度级，增大叶片倾斜角能够降低高频噪音的声压级和响度级。

具体实施中，在百叶窗上设置用于进行实时检测的各传感器件，通过实时检测获得关于室内噪音和室外噪音的噪音信息；关于叶片宽度、叶片间距和叶片倾角的叶片状态信息；噪音信息和叶片状态信息经由数据采集器传输至信息处理器，信息处理器根据设定目标输出控制方案，控制单元根据控制方案实现叶片状态的调整。

参见图1，本实施例中针对百叶窗设置数据采集器、信息处理器、控制单元，以及遥控器。用于进行实时检测的各传感器件，通过实时检测获得关于室内噪音和室外噪音的噪音信息；关于叶片宽度、叶片间距和叶片倾角的叶片状态信息；噪音信息和叶片状态信息经由数据采集器传输至信息处理器。遥控器可用于实现的功能包括：一是设定希望的室内总体噪音声压级最低值、需重点过滤的噪音频段，或者设定指定的声品质参数；二是显示实时噪音声压级、频谱以及信息处理器建议的最优指令方案；三是当百叶窗的屏蔽动作达到极限却仍不能实现遥控器指令要求时，显示出警报提醒和信息处理器建议的最优指令方案。

信息处理器接收数据采集器的信息后，根据实时环境噪音状态，给出最优调整方案，将实时噪音声压级、频谱和建议方案传输在遥控器显示屏上，此时，用户可使用遥控器，设定出需要重点过滤的噪音频段，也可设定希望的室内噪声的声压级最低值等声品质参数，或者直接按建议方案设置指令。

信息处理器在接收到遥控器指令后，根据指令、实时噪音信息以及叶片状态信息，向控制单元发送驱动和控制信息，开始尝试调整叶片间距、叶片宽度或叶片倾角，进而根据实时噪声和叶片的动作状态判断是否达到指令要求：若已经达到指令要求，且叶片工作状况良好，则终止调整动作，持续监控室内噪声情况，根据环境噪音的实时变化进行动态调整，维持指令所希望的状态；若百叶窗调整动作已达到极限，比如：当前叶片间距、叶片宽度或者叶片倾角已经调整到极限状态，但仍未实现指令要求，无论要求完成与否，都终止调整动作，并给出目前能够实现的最优指令方案，将建议方案传输在遥控器显示屏上，并报警。

为验证本发明有效性，采用商业仿真软件分别计算三种叶片宽度5cm、10cm和15cm、三种叶片间距2cm、1cm和0.5cm，以及三种叶片倾角0度、45度和60度组合的9种百叶窗对所保护空间以声压级和响度级为例的声品质参数的影响；百叶窗叶片长度统一设置为50cm，百叶窗尺寸设定为50cm×50cm，百叶窗外侧声场为散射声场，室内的噪声监测点为法向距离百叶窗几何中心1米处。

图2所示为百叶窗的叶片宽度对室内声压级的影响，纵坐标为室内声压级，横坐标为频率，百叶窗的叶片长度为50cm、叶片间距为2cm、叶片倾角为0度；图3中曲线a1、曲线a2和曲线a3一一对应的叶片宽度为5cm、10cm和15cm。

图3所示为百叶窗的叶片宽度对室内响度级的影响,纵坐标为室内响度级，横坐标为频率，百叶窗的叶片长度为50cm、叶片间距为2cm、叶片倾角为0度；图4中曲线a1、曲线a2、曲线a3一一对应为叶片宽度为5cm、10cm和15cm。

由图2和图3仿真结果可见，在500Hz以下的低频段，叶片宽度的变化对室内声压级和响度级的影响明显，且与叶片宽度变化呈现一定趋势：叶片宽度越小，室内声压级和响度级的衰减效果反而越好，声压级的差异最高能达5dB，响度级的差异最高达5Phon；在500Hz-1000Hz中频段的，叶片宽度的变化对声压级和响度级的影响较大但趋势不明显；在1000Hz以上的高频段，叶片宽度的变化对声压级和响度级的影响不大。

图4所示为百叶窗的叶片间距对室内声压级的影响，纵坐标为室内声压级，横坐标为频率，百叶窗的叶片长度为50cm、叶片宽度为5cm、叶片倾角为0度，图5中曲线b1、曲线b2和曲线b3一一对应为叶片间距为2cm、1cm和0.5cm。

图5所示为百叶窗的叶片间距对室内响度级的影响,纵坐标为室内响度级，横坐标为频率，百叶窗的叶片长度为50cm、叶片宽度为5cm、叶片倾角为0度，图6中曲线b1、曲线b2和曲线b3一一对应为叶片间距为2cm、1cm和0.5cm。

由图4和图5仿真结果可见，在300-2000Hz的中频段，叶片间距大小的变化对室内声压级和响度级的影响明显，且与叶片间距变化呈现一定趋势：叶片间距越大，室内声压级和响度级的衰减效果反而越好，声压级的差异最高达3dB，响度级的差异最高达3Phon，在低频和高频段，叶片间距大小的变化对声压级和响度级的影响不大。

图6所示为百叶窗的叶片倾角对室内声压级的影响，纵坐标为室内声压级，横坐标为频率，百叶窗的叶片长度为50cm、叶片宽度为5cm、叶片间距为0.5cm，图7中曲线c1、曲线c2和曲线c3一一对应为叶片倾角为0度、45度和60度的百叶窗。

图7所示为百叶窗的叶片倾角对室内响度级的影响，纵坐标为室内响度级，横坐标为频率，百叶窗的叶片长度为50cm、叶片宽度为5cm、叶片间距为0.5cm，图7中曲线c1、曲线c2和曲线c3一一对应叶片倾角为0度、45度和60度的百叶窗。

由图6和图7仿真结果可见，在900Hz以上的高频段，叶片倾角大小的变化对室内声压级和响度级的影响明显，且与叶片角度变化呈现一定趋势：叶片倾斜角度越大，室内声压级和响度级的衰减效果越好，声压级的差异最高达10dB，响度级的差异最高达10Phon；在约250-600Hz的中频段，叶片倾角大小的变化对室内声压级和响度级的影响明显，且也与叶片宽度变化呈现一定趋势，但是与高频段相反：叶片倾斜角度越小，室内声压级和响度级的衰减效果越好，声压级的差异最高达11dB，响度级的差异最高达11Phon；在250Hz以下的低频段，叶片倾角大小的变化对声压级和响度级的影响不大；叶片倾角是指：叶片与百叶窗所在平面法向所成的夹角。

仿真实验证明：叶片宽度、叶片间距和叶片倾角的变化使得不同频率的室内声压级和响度级的衰减量有所不同，且在不同频段呈现不同特点，为室内声品质参数的调节提供了理论依据。比如，通过减小叶片宽度降低低频噪音的声压级和响度级、通过增大叶片间距来降低中频噪音的声压级和响度级，以及通过增大叶片倾角降低高频噪音的声压级和响度级，且其它声品质参数均可通过声压级数据换算得到。

Claims (3)

1.一种智能声品质调节百叶窗，其特征是：所述百叶窗能够根据环境噪声状态进行实时动态调整，使其针对设定频段噪声进行过滤和/或降低室内噪音声压级，实现室内声品质参数的调节；

所述实时动态调整是指依据矩形开口声传递损失计算方法获得关于声传递损失与所述百叶窗的叶片宽度、叶片间距以及叶片倾角的声波传播通道函数，利用所述声波传播通道函数通过调整百叶窗的叶片宽度、叶片间距和叶片倾角，从而改变在百叶窗中相邻叶片之间所形成的声波传播通道，以此调节传播到百叶窗内侧噪声的能量级和频率成分，实现室内声品质参数的调节。

2.根据权利要求1所述的智能声品质调节百叶窗，其特征是：所述室内声品质参数的调节包括：通过改变叶片宽度来改变低频噪音的声压级和响度级，减小叶片宽度能够降低低频噪音的声压级和响度级；通过改变叶片间距来改变中频噪音的声压级和响度级，增大叶片间距能够降低中频噪音的声压级和响度级；通过改变叶片倾斜角的角度改变高频噪音的声压级和响度级，增大叶片倾斜角能够降低高频噪音的声压级和响度级。

3.根据权利要求1所述的智能声品质调节百叶窗，其特征是：在所述百叶窗上设置用于进行实时检测的各传感器件，通过实时检测获得关于室内噪音和室外噪音的噪音信息；关于叶片宽度、叶片间距和叶片倾角的叶片状态信息；所述噪音信息和叶片状态信息经由数据采集器传输至信息处理器，所述信息处理器根据设定目标输出控制方案，控制单元根据控制方案实现叶片状态的调整。