CN112071298A - 油烟机降噪控制方法、系统及油烟机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种油烟机降噪控制方法、系统及油烟机，所述方法包括：检测油烟机产生的初级噪声信号；对所述初级噪声信号进行信号处理，得到噪声参考电信号；采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号；对所述次级声源电信号进行信号处理，得到次级噪声信号；输出得到的所述次级噪声信号，以与所述初级噪声信号相叠加实现降噪控制。本发明在自适应控制算法中加入次级通道辨识，有效提高了主动降噪系统背景噪声的处理能力，可控性高，能够有效应对油烟机宽频噪声带来的不确定性，提高系统响应速度和应变能力，提升了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种油烟机降噪控制方法、系统及油烟机。
背景技术
人们物质生活水平提高，油烟机成为家居生活的必要产品，而其产生的噪声正在危害人们的身心健康。为了解决噪声问题，现在的油烟机主要是采用被动降噪方式来降低高频噪声，被动降噪方式可以是如吸声降噪、隔声降噪、消声器降噪以及隔离振动等方式，但是，这种被动降噪方式不能消除低频噪声，低频噪声需要通过有源主动降噪技术来实现。
为解决被动降噪方式存在的问题，现有技术通过采用单通道主动噪音消除技术降低噪音，虽然这种方案能有效降低噪音，但是这种主动噪音消除技术不能拓展降噪频率段，降噪效果差，影响整体系统的工作效率。
发明内容
本发明提出了一种油烟机降噪控制方法、系统及油烟机，解决了现有油烟机降噪控制方法存在的降噪效果差、整体系统工作效率低的问题。
本发明的一个方面，提供了一种油烟机降噪控制方法，所述方法包括：
检测油烟机产生的初级噪声信号；
对所述初级噪声信号进行信号处理，得到噪声参考电信号；
采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号；
对所述次级声源电信号进行信号处理，得到次级噪声信号；
输出得到的所述次级噪声信号，以与所述初级噪声信号相叠加实现降噪控制。
可选地，所述方法还包括：
检测所述次级噪声信号与所述初级噪声信号相叠加后产生的残余噪声信号；
对所述残余噪声信号进行信号处理，得到误差反馈电信号；
基于所述误差反馈电信号，采用FxLMS算法对所述次级声源电信号进行调整。
可选地，所述对所述初级噪声信号进行信号处理，包括：
对所述初级噪声信号进行信号放大、滤波，并将滤波后的信号进行模数采样转换，得到与所述初级噪声信号对应的采样电信号；
对所述采样电信号进行数据优化处理，得到噪声参考电信号。
可选地，所述对所述采样电信号进行数据优化处理，包括：
对所述采样电信号进行编码；
采用恒定步长因子算法对编码后的电信号进行数据优化处理，得到所述噪声参考电信号。
可选地，在采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号之前，所述方法还包括：
根据所述噪声参考电信号的信号特征确定所述初级噪声信号是否满足预设的降噪控制条件；
当确定所述初级噪声信号满足预设的降噪控制条件时执行所述采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号的操作。
可选地，所述对所述次级声源电信号进行信号处理，包括：
对所述次级声源电信号进行数模转换，并对数模转换后得到的模拟信号进行滤波、放大，形成所述次级噪声信号。
本发明的另一个方面，提供了一种油烟机降噪控制系统，包括：
第一传感器，用于检测油烟机产生的初级噪声信号；
初级噪声处理电路，用于对所述初级噪声信号进行信号处理，得到噪声参考电信号；
控制器，用于采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号；
次级噪声处理电路，用于对所述次级声源电信号进行信号处理，得到次级噪声信号；
信号输出设备，用于输出所述次级噪声处理电路产生的次级噪声信号，以与所述初级噪声信号相叠加实现降噪控制。
可选地，所述系统还包括：
第二传感器，用于检测所述次级噪声信号与所述初级噪声信号相叠加后产生的残余噪声信号；
残余噪声处理电路，用于对所述残余噪声信号进行信号处理，得到误差反馈电信号；
所述控制器，还用于基于所述误差反馈电信号，采用FxLMS算法对所述次级声源电信号进行调整。
可选地，所述初级噪声处理电路包括第一前置放大器、第一滤波器以及第一AD转换模块，所述第一前置放大器对所述初级噪声信号进行信号放大，放大后的信号通过第一滤波器进行滤波，所述第一AD转换模块将滤波后的信号进行模数采样转换，得到与所述初级噪声信号对应的采样电信号；
所述控制器，还用于接收第一AD转换模块产生的采样电信号，并对所述采样电信号进行数据优化处理，得到噪声参考电信号。
可选地，所述控制器，具体用于对所述采样电信号进行编码；采用恒定步长因子算法对编码后的电信号进行数据优化处理，得到所述噪声参考电信号。
可选地，所述控制器，还用于在采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号之前，根据所述噪声参考电信号的信号特征确定所述初级噪声信号是否满足预设的降噪控制条件；当确定所述初级噪声信号满足预设的降噪控制条件时执行所述采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号的操作。
可选地，所述次级噪声处理电路，包括DA转换模块、第二滤波器以及功率放大器，所述DA转换模块对所述次级声源电信号进行数模转换，第二滤波器对数模转换后得到的模拟信号进行滤波，滤波后的信号通过所述功率放大器进行信号放大，形成所述次级噪声信号。
此外，本发明还提供了一种油烟机，包括如上所述的油烟机降噪控制系统。
本发明实施例提供的油烟机降噪控制方法、系统及油烟机，以背景噪声为依据，引入次级声源通道辨识，灵活机动性大大增加，而且本发明结合了FxLMS自适应算法与次级声源通道辨识，有效提高了主动降噪系统背景噪声的处理能力，控制路径稳定，可控性高，减少了主动降噪流程中的功率消耗，提升了工作效率。而且，本发明能够有效应对油烟机宽频噪声带来的不确定性，提高了系统响应速度和应变能力。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种油烟机降噪控制方法的流程示意图；
图2为本发明另实施例提供的一种油烟机降噪控制方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提出的前馈式有源噪声控制系统的典型结构图；
图4为本发明实施例提出的油烟机降噪控制方法中FxLMS算法的原理框图；
图5为本发明实施例提供的一种油烟机降噪控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
图1示意性示出了本发明一个实施例的油烟机降噪控制方法的流程图。参照图1，本发明实施例提出的油烟机降噪控制方法具体包括步骤S11～S15，如下所示：
S11、检测油烟机产生的初级噪声信号。
S12、对所述初级噪声信号进行信号处理，得到噪声参考电信号。
具体的，对初级噪声信号进行信号处理，进一步地包括：对所述初级噪声信号进行信号放大、滤波，并将滤波后的信号进行模数采样转换，得到与所述初级噪声信号对应的采样电信号；然后，对所述采样电信号进行数据优化处理，得到噪声参考电信号。
其中，所述对所述采样电信号进行数据优化处理，包括：对所述采样电信号进行编码；采用恒定步长因子算法对编码后的电信号进行数据优化处理，得到所述噪声参考电信号。本实施例中，采用恒定步长因子算法对编码后的电信号进行数据优化处理，
S13、采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号。
S14、对所述次级声源电信号进行信号处理，得到次级噪声信号。
具体的，对所述次级声源电信号进行信号处理，进一步地包括：对所述次级声源电信号进行数模转换，并对数模转换后得到的模拟信号进行滤波、放大，形成所述次级噪声信号。
S15、输出得到的所述次级噪声信号，以与所述初级噪声信号相叠加实现降噪控制。
本发明实施例提供的油烟机降噪控制方法，引入次级声源通道辨识，结合了FxLMS自适应算法与次级声源通道辨识，有效提高了主动降噪系统背景噪声的处理能力，控制路径稳定，可控性高，减少了主动降噪流程中的功率消耗，提升了工作效率。而且，本发明能够有效应对油烟机宽频噪声带来的不确定性，提高了系统响应速度和应变能力。
如图2所示，在本发明另一实施例中，所述油烟机降噪控制方法还包括以下步骤：
S16、检测所述次级噪声信号与所述初级噪声信号相叠加后产生的残余噪声信号；
S17、对所述残余噪声信号进行信号处理，得到误差反馈电信号；
S18、基于所述误差反馈电信号，采用FxLMS算法对所述次级声源电信号进行调整。
本发明实施例提供的油烟机降噪控制方法使用前馈式有源噪声控制系统实现，该系统又称开环式噪声控制系统，其典型结构如图3所示。这种系统需要被控制的噪声信号(初级声场)的声音信息，通常称为参考信号。参考信号通过第一传感器采集，送到前馈式控制器，经过控制器处理后，产生一个相应的次级噪声信号作为控制信号，驱动扬声器输出该声音信号产生次级声场，进而和实际通过物理途径中传来的初级噪声信号相叠加，第二传声器检测初级声场和次级声场的叠加所形成的残余噪声信号，送到控制器中，以供控制器根据特定的算法调整次级声源信号的强度，实现主动降噪控制。
其中，采集初级噪声信号的第一传感器和采集残余噪声信号的第二传声器均可以采用麦克风实现。第一传感器安装位置靠近初级噪声信号的声源，如电机、风道附近。第二传声器的安装位置设置在油烟机靠近用户一侧，已采集到真实的用户所感知的残余噪声。
本实施例中，恒定步长因子算法在实现主动降噪过程中完成每一次数据的优化运算，而最小均方LMS算法(FxLMS算法)实现对恒定步长因子算法处理的数据进行迭代运算，将处理后的数据由执行元件扬声器执行，实现降噪功能。
其中，FxLMS算法框图如图4所示，该算法包含了恒定步长因子算法、最小均方LMS算法。其中，X(n)为误差信号，X'(n)为估算误差信号，P(n)为初级通道的权系数，D(n)为计算误差信号，W(n)为输入滤波器权系数，S(n)为次级通道离线辨识参数权变量，F(n)为次级通道离线辨识参数权变量估算值，Y(n)为输入信号，E(n)为输入信号。其中，W(n+1)＝W(n)-2μE(n)X'(n)，μ为正常数。
进一步地，在采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号之前，所述方法还包括以下步骤：
根据所述噪声参考电信号的信号特征确定所述初级噪声信号是否满足预设的降噪控制条件；
当确定所述初级噪声信号满足预设的降噪控制条件时执行所述采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号的操作。
本发明实施例在，油烟机在启动降噪控制功能之前，首先需要根据噪声参考电信号的信号特征确定油烟机当前的初级噪声信号是否满足预设的降噪控制条件，当初级噪声信号满足预设的降噪控制条件时，启动降噪控制功能，即采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号，以与所述初级噪声信号相叠加实现降噪控制。
本发明实施例提供的油烟机降噪控制方法，在FxLMS自适应控制算法中加入次级通道辨识，有效应对油烟机宽频噪声带来的不确定性，提高了系统响应速度和应变能力，增加了背景噪声的可控性，大大提升了整体系统的工作效率，使得油烟机内的三维空间降噪有了明显效果。
对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
如图5所示，本发明实施例还提供了一种油烟机降噪控制系统，包括：
第一传感器10，用于检测油烟机产生的初级噪声信号；
初级噪声处理电路，用于对所述初级噪声信号进行信号处理，得到噪声参考电信号；
控制器20，用于采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号；
次级噪声处理电路，用于对所述次级声源电信号进行信号处理，得到次级噪声信号；
信号输出设备30，用于输出所述次级噪声处理电路产生的次级噪声信号，以与所述初级噪声信号相叠加实现降噪控制。其中，信号输出设备可以为扬声器。
本发明实施例的油烟机降噪控制系统还包括第二传感器40和残余噪声处理电路，其中：
第二传感器40，用于检测所述次级噪声信号与所述初级噪声信号相叠加后产生的残余噪声信号；
残余噪声处理电路，用于对所述残余噪声信号进行信号处理，得到误差反馈电信号；
进一步地，所述控制器20，还用于基于所述误差反馈电信号，采用FxLMS算法对所述次级声源电信号进行调整。
本实施例中，所述初级噪声处理电路包括第一前置放大器501、第一滤波器502以及第一AD转换模块503，所述第一前置放大器501对所述初级噪声信号进行信号放大，放大后的信号通过第一滤波器502进行滤波，所述第一AD转换模块503将滤波后的信号进行模数采样转换，得到与所述初级噪声信号对应的采样电信号。其中，第一滤波器为抗混叠滤波器。
进一步地，控制器20，还用于接收第一AD转换模块503产生的采样电信号，并对所述采样电信号进行数据优化处理，得到噪声参考电信号。
本实施例中，所述次级噪声处理电路，包括DA转换模块601、第二滤波器602以及功率放大器603，所述DA转换模块601对所述次级声源电信号进行数模转换，第二滤波器602对数模转换后得到的模拟信号进行滤波，滤波后的信号通过所述功率放大器603进行信号放大，形成所述次级噪声信号。其中，第二滤波器为重构滤波器。
本实施例中，残余噪声处理电路包括第二前置放大器701、第三滤波器702以及第二AD转换模块703，所述第二前置放大器701对所述残余噪声信号进行信号放大，放大后的信号通过第三滤波器702进行滤波，所述第二AD转换模块703将滤波后的信号进行模数采样转换，得到误差反馈电信号。其中，第三滤波器为抗混叠滤波器。
本发明实施例中，所述控制器20，具体用于对所述采样电信号进行编码；采用恒定步长因子算法对编码后的电信号进行数据优化处理，得到所述噪声参考电信号。
本发明实施例中，所述控制器20，还用于在采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号之前，根据所述噪声参考电信号的信号特征确定所述初级噪声信号是否满足预设的降噪控制条件；当确定所述初级噪声信号满足预设的降噪控制条件时执行所述采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号的操作。
本发明实施例提供的油烟机降噪控制系统运行时流程如下：首先本次系统进入运行状态，根据第一传感器采集到的声音数据的特征判断是否检测到噪声源，若判断为否，返回上一步；若检测到噪声信号，则对其进行信号处理，由前置放大器放大信号，在经过抗混叠滤波器滤掉杂波，将最终信号经AD采样器得到对应的噪声参考电信号，并输入到本控制系统中。此过程中，用于采集残余噪声信号的第二传感器开始采集误差数据，由前置放大器放大信号，在经过抗混叠滤波器滤掉杂波，将最终误差信号经AD采样器将声信号转化为电信号，输入到控制系统中，再由算法进行编码、归一化等优化处理，系统首先经过恒定步长因子算法对数据处理，恒定步长算法不会出现变步长失控而发出尖锐声音的问题，恒定步长通过在运行环境通过多次数据采集，在实现最优降噪效果的前提下，拟合最优恒定步长。经过恒定步长因子算法处理，再通过FxLMS算法(有源噪声控制的基准算法)计算出次级声源信号，通过DA数模转换，由重构滤波器滤波，功率放大器放大，输出次级声源，次级声场(即反向噪声)与初级声场(噪声信号)相消，完成降噪流程。
此外，本发明实施例还提供了一种油烟机，包括如上实施例所述的油烟机降噪控制系统。
本发明实施例提供的油烟机降噪控制方法、系统以及油烟机，通过以背景噪声为依据，引入次级声源通道辨识，灵活机动性大大增加，而且本发明结合了FxLMS自适应算法与次级声源通道辨识，有效提高了主动降噪系统背景噪声的处理能力，控制路径稳定，可控性高，减少了主动降噪流程中的功率消耗，提升了工作效率。而且，本发明能够有效应对油烟机宽频噪声带来的不确定性，提高了系统响应速度和应变能力。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种油烟机降噪控制方法，其特征在于，所述方法包括：
检测油烟机产生的初级噪声信号；
对所述初级噪声信号进行信号处理，得到噪声参考电信号；
采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号；
对所述次级声源电信号进行信号处理，得到次级噪声信号；
输出得到的所述次级噪声信号，以与所述初级噪声信号相叠加实现降噪控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述次级噪声信号与所述初级噪声信号相叠加后产生的残余噪声信号；
对所述残余噪声信号进行信号处理，得到误差反馈电信号；
基于所述误差反馈电信号，采用FxLMS算法对所述次级声源电信号进行调整。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对所述初级噪声信号进行信号处理，包括：
对所述初级噪声信号进行信号放大、滤波，并将滤波后的信号进行模数采样转换，得到与所述初级噪声信号对应的采样电信号；
对所述采样电信号进行数据优化处理，得到噪声参考电信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述采样电信号进行数据优化处理，包括：
对所述采样电信号进行编码；
采用恒定步长因子算法对编码后的电信号进行数据优化处理，得到所述噪声参考电信号。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号之前，所述方法还包括：
根据所述噪声参考电信号的信号特征确定所述初级噪声信号是否满足预设的降噪控制条件；
当确定所述初级噪声信号满足预设的降噪控制条件时执行所述采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号的操作。
6.一种油烟机降噪控制系统，其特征在于，所述系统包括：
第一传感器，用于检测油烟机产生的初级噪声信号；
初级噪声处理电路，用于对所述初级噪声信号进行信号处理，得到噪声参考电信号；
控制器，用于采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号；
次级噪声处理电路，用于对所述次级声源电信号进行信号处理，得到次级噪声信号；
信号输出设备，用于输出所述次级噪声处理电路产生的次级噪声信号，以与所述初级噪声信号相叠加实现降噪控制。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第二传感器，用于检测所述次级噪声信号与所述初级噪声信号相叠加后产生的残余噪声信号；
残余噪声处理电路，用于对所述残余噪声信号进行信号处理，得到误差反馈电信号；
所述控制器，还用于基于所述误差反馈电信号，采用FxLMS算法对所述次级声源电信号进行调整。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述初级噪声处理电路包括第一前置放大器、第一滤波器以及第一AD转换模块，所述第一前置放大器对所述初级噪声信号进行信号放大，放大后的信号通过第一滤波器进行滤波，所述第一AD转换模块将滤波后的信号进行模数采样转换，得到与所述初级噪声信号对应的采样电信号；
所述控制器，还用于接收第一AD转换模块产生的采样电信号，并对所述采样电信号进行数据优化处理，得到噪声参考电信号。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制器，具体用于对所述采样电信号进行编码；采用恒定步长因子算法对编码后的电信号进行数据优化处理，得到所述噪声参考电信号。
10.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于在采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号之前，根据所述噪声参考电信号的信号特征确定所述初级噪声信号是否满足预设的降噪控制条件；当确定所述初级噪声信号满足预设的降噪控制条件时执行所述采用FxLMS算法计算与所述噪声参考电信号对应的次级声源电信号的操作。
11.一种油烟机，其特征在于，包括如权利要求6-10任一项所述的油烟机降噪控制系统。
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