CN111599337B - 一种外放式有源降噪头靠的降噪方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，在人耳上贴近耳蜗处安装测振膜片，使测振膜片与耳蜗之间的距离保持不变，通过激光测振仪测量测振膜片的振速，将振速信号作为误差信号；通过物理参考麦克风采集环境噪声产生参考信号；激光测振仪到测振膜片的实时距离直接通过测量得到，由于激光测振仪与次级扬声器声源位置已知，计算得到次级扬声器声源到测振膜片之间的实时距离，从而得到控制通道的次级传递函数G，自适应控制器根据参考信号、误差信号和次级传递函数G，通过自适应有源控制算法进行运算，生成次级声源噪声抵消信号，次级扬声器声源根据次级声源噪声抵消信号发出声音，对原有噪声进行抵消降噪，使测振膜片的振速幅值平方最小。

Description

一种外放式有源降噪头靠的降噪方法
技术领域
本发明涉及噪声控制领域，特别涉及一种外放式有源降噪头靠的降噪方法。
背景技术
噪声污染是一种对人体影响较大的环境污染，当人长期在高噪声环境中时，工作效率会降低，听力和身心健康也会受到影响。尤其是对于汽车、高铁、轮船、和飞机等运载交通工具，舱室区域的噪声严重影响司乘人员乘坐时的舒适性。有源或无源的降噪耳罩/耳机目前已经被广泛应用，但长期佩戴耳罩/耳机会导致不适和疲劳。采用局部有源噪声控制的方法降低乘客头部区域的有源头靠、头枕是局部空间有源噪声控制的成功应用之一，专利CN201620075679.5和CN201810463634.9分别公开了一种有源降噪头枕，将噪声控制系统一体化集成在头枕中进行头部区域的噪声控制。但在有源头枕系统中，次级扬声器和误差麦克风都安装在座椅的后部头靠位置，以消除两只耳朵的噪音，由于误差麦克风和乘坐人耳朵之间的声压不同，因此消除误差麦克风位置的噪声并不能保证降低乘坐人耳朵位置的噪声，误差麦克风与耳朵的距离越远，降噪效果越差，尤其是在高频范围内更为明显。
从控制原理上来说，虚拟传感算法(专利201910998134.X)根据从远程位置的物理麦克风获得的信号来对耳朵位置的声压进行估计可以实现人耳部位较高的降噪量。但是，即使使用多个误差麦克风进行修正，采用复杂的虚拟传感算法，有效消除耳朵处噪音的上限频率仍然很低。人头对声场的影响也不可忽视，在专利201910998134.X将人头假设成为声反射刚体进行建模计算。事实上，不同的人头由不同的声学效应，发量的多少、长短，不同季节司乘人员所穿的衣帽、围巾等饰物都有不一样的吸声和散射作用，这些因素都将对头靠的有源控制系统带来干扰，造成控制系统建模不准确并最终影响有源降噪效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，使用光学方法测量耳蜗附近测振膜片的振速，构建“光学麦克风”，通过控制测振膜片的振速大小来构建静音区，使耳蜗位于静音区中，可显著拓宽降噪频率范围，提高降噪量。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，包括以下步骤：
(1)在人耳上贴近耳蜗处安装测振膜片，使所述测振膜片与耳蜗之间的距离保持不变，通过装载在头靠上的激光测振仪测量所述测振膜片的振速，将振速信号作为误差信号，传递给自适应控制器；
(2)通过装载在所述头靠上的物理参考麦克风采集环境噪声产生参考信号，并传递给所述自适应控制器；
(3)所述激光测振仪到所述测振膜片的实时距离直接通过测量得到，通过装载在所述头靠上已知空间坐标的所述激光测振仪与次级扬声器声源，计算得到所述次级扬声器声源到所述测振膜片之间的实时距离，从而得到控制通道的次级传递函数G，所述自适应控制器根据所述参考信号、所述误差信号和所述次级传递函数G，通过自适应有源控制算法进行运算，生成次级声源噪声抵消信号，并传递给所述次级扬声器声源，所述次级扬声器声源根据所述次级声源噪声抵消信号发出声音，对原有噪声进行抵消降噪，使所述测振膜片的振速幅值平方最小。
优选地，在步骤(1)中，所述测振膜片在圆柱坐标系中运动的数学表达式为：
其中，η(r,θ)为所述测振膜片的垂直位移，pi为入射声压，p(r,θ,0)为所述测振膜片表面的反应压力，a为所述测振膜片的半径，K为所述测振膜片的波数；
K＝2πω(σM/T)1/2 (2)；
其中，σM为所述测振膜片的质量表面密度，ω为角频率，T为所述测振膜片的张力，所述测振膜片边缘固定，式(1)中满足所述测振膜片边缘位移与速度均为零的狄利克雷边界条件，所述测振膜片的零阶模态振速为：
其中，j为复数，J0为第一类零阶贝塞尔函数，表示所述测振膜片的振速相对于入射声压pi的近似值。
优选地，在步骤(1)中，通过安装在所述头靠上的偏转镜对所述激光测振仪射出的激光束进行平移和偏转，使所述激光测振仪射出的激光束始终对准所述测振膜片，通过安装在所述头靠上的摄像头实时跟踪所述测振膜片的位置，经过计算后得到所述偏转镜的平移距离和偏转角度。
优选地，在步骤(1)中，在人耳上安装挂耳，所述测振膜片安装在挂耳上，所述测振膜片中心与耳蜗中心的距离d＜1cm，使耳蜗位于以所述测振膜片为中心产生的静音区中。
更优选地，在所述挂耳上安装数字麦克风、电池及无线数据传输器，使所述数字麦克风贴近耳蜗；
所述数字麦克风用于直接测量耳蜗附近的噪声，并将测得的噪声信号通过无线传输方式发送到数据处理终端，所述数据处理终端通过所述噪声信号校验所述激光测振仪从所述测振膜片上获取的振速信号是否可以真实表示耳蜗中的噪声特性。
优选地，所述头靠上对应每一侧人耳均设有所述测振膜片、所述激光测振仪、所述物理参考麦克风和所述次级扬声器声源。
优选地，所述激光测振仪为多普勒激光测振仪。
优选地，所述测振膜片为圆形膜片。
优选地，所述自适应有源控制算法为多通道Fx-LMS算法。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，具有以下优点：
(1)可以直接测量得到次级声场传递函数矩阵G，无需大量计算；
(2)虽然移动虚拟传感器技术也可以实现人头移动跟踪式降噪，但该方法只能在一定的固定空间框架中使用，一旦人头移动超出该范围就会失效；本发明使用视觉图像技术辅助多普勒激光测振仪直接测量耳蜗附近的测振膜片的振速，构建“光学麦克风”，该方式对人体无任何接触，无论头部位于任何位置，均可以得到耳蜗的误差信号；
(3)本发明使用光学方法测量耳蜗附近的测振膜片的振速，左右两个耳蜗的噪声分别使用独立的控制系统进行控制，无需对人头的反射和散射情况进行建模，也无需考虑头发、衣帽、围巾等物体对声场的影响，极大地提高了控制精度；
(4)本发明通过控制测振膜片的振速大小来构建静音区，由于测振膜片非常靠近耳蜗中心，使耳蜗靠近静音区中心，可显著拓宽降噪频率范围，提高降噪量。
附图说明
附图1为外放式有源降噪头靠的结构示意图一；
附图2为外放式有源降噪头靠的结构示意图二；
附图3为挂耳的结构示意图；
附图4为功率谱密度图。
其中：1、激光测振仪；2、摄像头；3、物理参考麦克风；4、次级扬声器声源；5、测振膜片；6、偏转镜；7、左侧分部；8、中间分部；9、右侧分部；10、数据处理终端；11、挂耳；12、数字麦克风。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
参见图1-2所示，为外放式有源降噪头靠，包括头靠主体。该头靠主体包括依次连接的左侧分部7、中间分部8及右侧分部9。
其中，自适应控制器集成至数据处理终端10，并安装在中间分部8上；左侧控制通道的激光测振仪1、摄像头2、物理参考麦克风3、次级扬声器声源4、测振膜片5、偏转镜6均安装在左侧分部7上；右侧控制通道的激光测振仪1、摄像头2、物理参考麦克风3、次级扬声器声源4、测振膜片5、偏转镜6均安装在右侧分部9上。
在本实施例中，左侧分部7与右侧分部9之间的夹角为120°，当人头倚靠在头靠中部保持不动时，次级扬声器声源4激励对应耳蜗的距离为20cm，左右两个次级扬声器声源4之间的距离为40cm。
在本实施例中，左右两侧均为单通道自适应控制系统，两者相互独立。测振膜片5使用3M棱镜高强级反光膜，这种逆向反光材料的逆向反光率达到98％以上，测振膜片5的直径为6mm。
一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，包括以下步骤：
(1)在人耳上贴近耳蜗处安装测振膜片5，使测振膜片5与耳蜗之间的距离保持不变，通过装载在头靠上的激光测振仪1测量测振膜片5的振速，将振速信号作为误差信号，传递给自适应控制器；在本实施例中，测振膜片5为圆形膜片，激光测振仪1为多普勒激光测振仪。
由于物体表面的振动可以通过激光测振进行测量，激光测振技术就是利用光的折射、反射等性质，以激光束为光源，对物体振动信息进行测量的技术。其中激光多普勒测振技术有着操作方法简单、测量范围大、抗干扰能力强、测量精度高、检测用时短等优点。由于声波是由质点振动产生，因此对声音响应良好的小尺寸薄膜的表面振动使用多普勒激光测振仪进行测量，再对由声音激发的薄膜振动进行激光测量，可以构造“光学麦克风”，以获得用于消除噪声的误差信号。
具体的，测振膜片5在圆柱坐标系中运动的数学表达式为：
其中，η(r,θ)为测振膜片5的垂直位移，pi为入射声压，p(r,θ,0)为测振膜片5表面的反应压力，a为测振膜片5的半径，K为测振膜片5的波数；
K＝2πω(σM/T)1/2 (2)；
其中，σM为测振膜片5的质量表面密度，ω为角频率，T为测振膜片5的张力，测振膜片5的边缘一圈固定，式(1)中满足测振膜片5边缘位移与速度均为零的狄利克雷边界条件(即固定边界条件)，测振膜片5的零阶模态振速为：
其中，j为复数，J0为第一类零阶贝塞尔函数，表示测振膜片5的振速相对于入射声压pi的近似值。(振动与入射声压的关系推导是电容式麦克风工作的典型原理，参考现有技术)。
当测振膜片5的振速最小时，能够有效的消除声压。
为了使测振薄膜可以更方便地安装并测量人耳中的声音，在人耳上安装挂耳11，该挂耳11整体贴合的挂设于耳廓上，前端向下延伸至耳蜗附近，将测振膜片5安装在挂耳11前端底部，使测振膜片5中心与耳蜗中心的距离d＜1cm，使耳蜗位于以测振膜片5为中心产生的静音区中。
在本实施例中，在挂耳11上安装数字麦克风12、电池及无线数据传输器，使数字麦克风12贴近耳蜗。无线传输方式包括但不限于蓝牙、ZigBee。
数字麦克风12用于直接测量耳蜗附近的噪声，并将测得的噪声信号通过无线传输方式发送到数据处理终端10，数据处理终端10通过噪声信号校验激光测振仪1从测振膜片5上获取的振速信号是否可以真实表示耳蜗中的噪声特性。(将数字麦克风12测得的噪声信号和激光测振仪1采集的振速信号在数据处理终端10中进行傅里叶变换，对变换后的频域信号进行功率谱分析和互相关计算，该校验方法是经典信号分析手段，参考现有技术)。
参见图3所示，测振膜片5和数字麦克风12靠近人耳的耳蜗位置，可以使耳蜗位于直径小于1/10波长的有源降噪静音区范围内。例如2000Hz的声波波长约为0.17m，则1/10波长的静音区直径约为0.017m。由于测振膜片5中心与耳蜗中心的距离d＜1cm，当有源噪声控制系统工作并以测振膜片5为中心产生静音区时，可以保证耳蜗处于静音区中，从而达到良好的降噪效果。显然，测振膜片5中心与耳蜗中心的距离越小，降噪效果越好。同时，测振膜片5中心与耳蜗中心的距离越小，能有效控制耳蜗处的噪声频率越高。
在本实施例中，通过安装在头靠上的偏转镜6对激光测振仪1射出的激光束进行平移和偏转，使激光测振仪1射出的激光束始终对准测振膜片5，通过安装在头靠上的摄像头2实时跟踪测振膜片5的位置，经过计算后得到偏转镜6的平移距离和偏转角度。摄像头2使用机器视觉库软件工具OpenCV观测并获取测振膜片5的位置。
由于司乘人员在乘坐过程中，人头会产生实时移动，因此有源噪声控制系统需要追踪人头的移动来保证耳蜗中的降噪效果。通过在人的左右耳部均佩戴挂耳11，在人头的移动过程中挂耳11上测振膜片5的位置也会相应改变并与耳蜗之间的距离保持不变。根据计算值(平移距离值和偏转角度值)由控制器产生偏转镜6所需的控制电流信号，确保激光测振仪1能够始终对准测振膜片5，以测量振动并获得有源噪声控制系统所需的误差信号，构建“光学误差麦克风”。
(2)通过装载在头靠上的物理参考麦克风3采集环境噪声产生参考信号，并传递给自适应控制器。
(3)激光测振仪1到测振膜片5的实时距离直接通过测量得到(从激光束传播路径得到)，通过装载在头靠上已知空间坐标的激光测振仪1与次级扬声器声源4(次级扬声器声源4与激光测振仪1的相对位置固定)，计算得到次级扬声器声源4到测振膜片5之间的实时距离，从而得到控制通道的次级传递函数G。自适应控制器根据参考信号、误差信号和次级传递函数G，通过自适应有源控制算法进行运算，生成次级声源噪声抵消信号，并传递给次级扬声器声源4。次级扬声器声源4根据次级声源噪声抵消信号发出声音，对原有噪声进行抵消降噪，使测振膜片5的振速幅值平方最小，即噪声声压最小。(自适应有源控制算法为多通道Fx-LMS算法，参考现有技术)。
在本实施例中，有源降噪系统由两套独立的单通道自适应控制系统组成，每个控制通道均包括一只次级扬声器声源4、一只物理参考麦克风3、一只光学误差麦克风(包括激光测振仪1、摄像头2、偏转镜6及测振膜片5)以及自适应控制器。(自适应控制系统可以根据需求由单通道系统扩展为多通道系统，无论是单通道控制系统还是多通道控制系统均可以使用本发明的光学误差麦克风)。
使用人工头模拟司乘人员头部进行有源降噪头靠的效能测试，图4给出了在人工头的左耳中测得的声压信号在控制前、控制后的信号功率谱密度。从图4中可以看出，在200-2200Hz频率范围内，降噪效果均超过20dB，最大达到40dB。在2200Hz以后，由于波长随着频率升高而变小，因此静音区范围变小，降噪量为10dB，充分证明本发明可以显著提高外放式有源降噪头靠系统的降噪量。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在人耳上贴近耳蜗处安装测振膜片，使所述测振膜片与耳蜗之间的距离保持不变，通过装载在头靠上的激光测振仪测量所述测振膜片的振速，将振速信号作为误差信号，传递给自适应控制器；
(2)通过装载在所述头靠上的物理参考麦克风采集环境噪声产生参考信号，并传递给所述自适应控制器；
(3)所述激光测振仪到所述测振膜片的实时距离直接通过测量得到，通过装载在所述头靠上已知空间坐标的所述激光测振仪与次级扬声器声源，计算得到所述次级扬声器声源到所述测振膜片之间的实时距离，从而得到控制通道的次级传递函数G，所述自适应控制器根据所述参考信号、所述误差信号和所述次级传递函数G，通过自适应有源控制算法进行运算，生成次级声源噪声抵消信号，并传递给所述次级扬声器声源，所述次级扬声器声源根据所述次级声源噪声抵消信号发出声音，对原有噪声进行抵消降噪，使所述测振膜片的振速幅值平方最小；
在步骤(1)中，通过安装在所述头靠上的偏转镜对所述激光测振仪射出的激光束进行平移和偏转，使所述激光测振仪射出的激光束始终对准所述测振膜片，通过安装在所述头靠上的摄像头实时跟踪所述测振膜片的位置，经过计算后得到所述偏转镜的平移距离和偏转角度；
在步骤(1)中，在人耳上安装挂耳，所述测振膜片安装在挂耳上，所述测振膜片中心与耳蜗中心的距离d＜1cm，使耳蜗位于以所述测振膜片为中心产生的静音区中。
2.根据权利要求1所述的一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述测振膜片在圆柱坐标系中运动的数学表达式为：
其中，η(r，θ)为所述测振膜片的垂直位移，pi为入射声压，p(r，θ，0)为所述测振膜片表面的反应压力，a为所述测振膜片的半径，K为所述测振膜片的波数；
K＝2πω(σM/T)1/2 (2)；
其中，σM为所述测振膜片的质量表面密度，ω为角频率，T为所述测振膜片的张力，所述测振膜片边缘固定，式(1)中满足所述测振膜片边缘位移与速度均为零的狄利克雷边界条件，所述测振膜片的零阶模态振速为：
其中，j为复数，J0为第一类零阶贝塞尔函数，表示所述测振膜片的振速相对于入射声压pi的近似值。
3.根据权利要求1所述的一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，其特征在于：在所述挂耳上安装数字麦克风、电池及无线数据传输器，使所述数字麦克风贴近耳蜗；
所述数字麦克风用于直接测量耳蜗附近的噪声，并将测得的噪声信号通过无线传输方式发送到数据处理终端，所述数据处理终端通过所述噪声信号校验所述激光测振仪从所述测振膜片上获取的振速信号是否可以真实表示耳蜗中的噪声特性。
4.根据权利要求1所述的一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，其特征在于：所述头靠上对应每一侧人耳均设有所述测振膜片、所述激光测振仪、所述物理参考麦克风和所述次级扬声器声源。
5.根据权利要求1所述的一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，其特征在于：所述激光测振仪为多普勒激光测振仪。
6.根据权利要求1所述的一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，其特征在于：所述测振膜片为圆形膜片。
7.根据权利要求1所述的一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，其特征在于：所述自适应有源控制算法为多通道Fx-LMS算法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112233643A (zh) * 2020-10-15 2021-01-15 南京南大电子智慧型服务机器人研究院有限公司 自适应反馈有源控制系统水床效应抑制的方法
CN112331173B (zh) * 2020-10-26 2024-02-23 通力科技股份有限公司 车内降噪方法、控制器和车载枕头和计算机可读存储介质
CN112652289A (zh) * 2020-12-11 2021-04-13 西安艾科特声学科技有限公司 一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202677825U (zh) * 2012-05-31 2013-01-16 四川正升环保科技有限公司 多通道有源噪声控制系统
CN106089361A (zh) * 2016-06-30 2016-11-09 重庆长安汽车股份有限公司 一种车内发动机主动降噪系统及方法
CN106158301A (zh) * 2015-04-10 2016-11-23 刘会灯 配电变压器运行噪声有源降噪系统
WO2017000814A1 (zh) * 2015-06-30 2017-01-05 芋头科技（杭州）有限公司 一种有源噪声控制系统
CN109769060A (zh) * 2019-02-02 2019-05-17 吉林大学 一种手机主动降噪装置及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202677825U (zh) * 2012-05-31 2013-01-16 四川正升环保科技有限公司 多通道有源噪声控制系统
CN106158301A (zh) * 2015-04-10 2016-11-23 刘会灯 配电变压器运行噪声有源降噪系统
WO2017000814A1 (zh) * 2015-06-30 2017-01-05 芋头科技（杭州）有限公司 一种有源噪声控制系统
CN106089361A (zh) * 2016-06-30 2016-11-09 重庆长安汽车股份有限公司 一种车内发动机主动降噪系统及方法
CN109769060A (zh) * 2019-02-02 2019-05-17 吉林大学 一种手机主动降噪装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘波.单通道有源噪声控制技术研究.《中国优秀硕士论文全文数据库》.2011,(第04期),第11-14，33-40页，图3-2. *

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