CN112558508A - 一种带作动器的分频段路噪主动控制系统 - Google Patents

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宋海生
杨志刚
辛晓鹰
王磊
张新宇
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Abstract

本发明提出了一种带作动器的分频段路噪主动控制系统，包括加速度传感器，用以获取路面与轮胎接触产生的激励信号；麦克风，用以获取车内的噪声信号；控制单元，用以接收加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号，并生成等幅反相信号；振动作动器，用以接收控制单元发送的等幅反相信号，产生激振力，抵消激励信号相对应的频率部分；扬声器，用以接收控制单元发送的等幅反相信号，产生声波，抵消噪声信号相对应的频率部分。本发明针对0‑300Hz噪声的结构传递的路噪进行消减和抑制，通过控制单元产生的反相信号，分段输送给振动作动器和扬声器，分别抵消车外和车内的路噪成分，从而确保车内乘坐的舒适性，达到明显的降噪效果。

Description

一种带作动器的分频段路噪主动控制系统
技术领域
本发明涉及噪声主动控制技术领域，具体涉及一种带作动器的分频段路噪主动控制系统。
背景技术
随着车辆电动化的普及，路噪成为了车辆的主要噪声源，路噪的传播路径分为空气传播和结构传播，空气传播的噪声(>300Hz声学成分)可以通过声学包装来隔绝，但是结构传播的噪声(<300Hz声学成分)却不能被消除，尤其对于新能源车辆，由于没有了发动机噪声的掩蔽效应，通过结构传播的路噪变得愈加恼人。鉴于此，主动路噪控制技术(RNC)被提出，其原理是在车轮转向节处布置加速度传感器，实时获取路噪的频率、幅值和相位信息，并通过车内的扬声器释放与此噪声信号幅值相同，相位相反的声波，使得反相声波和路噪信号相互抵消，从而达到消除或减弱结构传播的路噪的目的，单纯依赖车内扬声器释放反相声波来抵消路噪信号，降噪效果不理想。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种带作动器的分频段路噪主动控制系统，解决新能源车辆通过结构传递的路噪无法消除和抑制的问题。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种带作动器的分频段路噪主动控制系统，包括加速度传感器、麦克风、控制单元、振动作动器和扬声器，
所述加速度传感器，安装在靠近轮毂位置，用以获取路面与轮胎接触产生的激励信号；
所述麦克风，用以获取车内的噪声信号；
所述控制单元，用以接收加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号，并生成等幅反相信号；
所述振动作动器，安装在乘员舱与底盘耦合点处，用以接收控制单元发送的等幅反相信号，产生激振力，抵消激励信号相对应的频率部分；
所述扬声器，用以接收控制单元发送的等幅反相信号，产生声波，抵消噪声信号相对应的频率部分。
优选的，所述控制单元生成等幅反相信号的过程为：接收加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号后，同步分别对激励信号和噪声信号截取0-300Hz的频率部分，并进行DFT分解成为等幅窄带，然后进行相关性比较分析，将强相关性频率成分保留，并进行加权复合，不相关频率成分剔除，生成等幅反相信号。
进一步的，所述等幅反相信号按频率分为0-100Hz成分和100-300Hz成分。
进一步的，所述振动作动器抵消激励信号的频率部分为0-100Hz。
进一步的，所述扬声器抵消噪声信号的频率部分为100-300Hz。
优选的，所述加速度传感器与车轮数量一致。
优选的，所述麦克风安装在乘员舱内，车辆为商用车，在车顶中间位置安装一个麦克风；车辆为乘用车，在车顶的前部和后部分别安装一个麦克风。
优选的，所述控制单元处理信号的时间小于9ms。
本发明针对0-300Hz噪声的结构传递的路噪进行消减和抑制，通过采用振动作动器和扬声器结合，通过控制单元产生的反相信号，分段输送给振动作动器和扬声器，分别抵消车外和车内的路噪成分，从而确保车内乘坐的舒适性，且控制单元的处理信号时间小于9ms，降噪及时性高，能够达到明显的降噪效果。
附图说明
构成本发明的一部分附图用来提供对本发明的进一步理解。
在附图中：
图1为本发明一种带作动器的分频段路噪主动控制系统的工作原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种带作动器的分频段路噪主动控制系统，包括加速度传感器、麦克风、控制单元、振动作动器和扬声器，
所述加速度传感器，安装在靠近轮毂位置，用以获取路面与轮胎接触产生的激励信号；
所述麦克风，用以获取车内的噪声信号；
所述控制单元，用以接收加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号，接收加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号后，同步分别对激励信号和噪声信号截取0-300Hz的频率部分，并进行DFT分解成为等幅窄带，然后进行相关性比较分析，将强相关性频率成分保留，并进行加权复合，不相关频率成分剔除，生成等幅反相信号；所述等幅反相信号按频率分为0-100Hz成分和100-300Hz成分。所述控制单元处理信号的时间小于9ms，包括接收和发送信号，确保信号处理及时性，提高消除或抑制路噪的有效性，采用内置主机，成本低。
所述振动作动器，安装在乘员舱与底盘耦合点处，用以接收控制单元发送的等幅反相信号，产生激振力，抵消激励信号中0-100Hz的频率部分；
所述扬声器，用以接收控制单元发送的等幅反相信号，产生声波，抵消噪声信号中100-300H的频率部分。
所述加速度传感器安装在转向节(乘用车)或后桥轴端(商用车)，安装数量取决于车轮数量，每个车轮需要保证有一个传感器，当车辆行驶时，路面与轮胎的接触会产生激励，该激励会以加速度的形式被加速度传感器获取，该信号实时传输给控制单元。
所述麦克风安装在乘员舱内，车辆为商用车，在车顶中间位置安装一个麦克风；车辆为乘用车，在车顶的前部和后部分别安装一个麦克风，当车辆行驶时麦克风同步获取车内噪声信号，该信号实时传输给控制单元。
目前的路噪主动控制系统(RNC)大多降噪效果不是很好，主要的原因有以下几点：
1.反相声波的释放多是通过车载音响系统进行的，目前通用的车载音响基本都满足不了<100Hz声音的播放需求，故0-100Hz的路噪成分未能得到有效的降噪处理；
2.由于对信号的实时性要求较高，目前的RNC系统多是采用外置主机，这就导致整个系统的成本较高。
本发明针对0-300Hz的结构传递的路噪进行消减和抑制，采用加速度传感器获取路噪激励信号作为前反馈，同时使用麦克风获取车内噪声信号作为后反馈，两路信号输入控制单元，经处理后实时生成反相信号，其中0-100Hz频段的反相信号输入给振动作动器，产生相应振动抵消0-100Hz的路噪成分，100-300Hz频段的反相信号输入给汽车自带扬声器，产生相应噪声抵消100-300Hz的路噪成分，从而确保车内成员的乘坐舒适性，完全能够克服现有路噪主动控制系统(RNC)的缺点。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带作动器的分频段路噪主动控制系统，其特征在于：包括加速度传感器、麦克风、控制单元、振动作动器和扬声器，
所述加速度传感器，安装在靠近轮毂位置，用以获取路面与轮胎接触产生的激励信号；
所述麦克风，用以获取车内的噪声信号；
所述控制单元，用以接收加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号，并生成等幅反相信号；
所述振动作动器，安装在乘员舱与底盘耦合点处，用以接收控制单元发送的等幅反相信号，产生激振力，抵消激励信号相对应的频率部分；
所述扬声器，用以接收控制单元发送的等幅反相信号，产生声波，抵消噪声信号相对应的频率部分。
2.根据权利要求1所述的一种带作动器的分频段路噪主动控制系统，其特征在于：所述控制单元生成等幅反相信号的过程为：接收加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号后，同步分别对激励信号和噪声信号截取0-300Hz的频率部分，并进行DFT分解成为等幅窄带，然后进行相关性比较分析，将强相关性频率成分保留，并进行加权复合，不相关频率成分剔除，生成等幅反相信号。
3.根据权利要求2所述的一种带作动器的分频段路噪主动控制系统，其特征在于：所述等幅反相信号按频率分为0-100Hz成分和100-300Hz成分。
4.根据权利要求3所述的一种带作动器的分频段路噪主动控制系统，其特征在于：所述振动作动器抵消激励信号的频率部分为0-100Hz。
5.根据权利要求3所述的一种带作动器的分频段路噪主动控制系统，其特征在于：所述扬声器抵消噪声信号的频率部分为100-300Hz。
6.根据权利要求1所述的一种带作动器的分频段路噪主动控制系统，其特征在于：所述加速度传感器与车轮数量一致。
7.根据权利要求1所述的一种带作动器的分频段路噪主动控制系统，其特征在于：所述麦克风安装在乘员舱内，车辆为商用车，在车顶中间位置安装一个麦克风；车辆为乘用车，在车顶的前部和后部分别安装一个麦克风。
8.根据权利要求1所述的一种带作动器的分频段路噪主动控制系统，其特征在于：所述控制单元处理信号的时间小于9ms。
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