CN112652289A - 一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制系统及方法，包括有源控制器、次级声源、误差传声器、噪声参考传声器、振动参考传感器、控制开关，所述有源控制器分别与误差传声器、噪声参考传声器、振动参考传感器、控制开关、次级声源电连接。本发明为改善消防车驾驶室噪声环境，以有源噪声控制原理，安装有源噪声控制系统，本系统体积小、重量轻，不影响驾驶室其他设备的同时有效改善乘员的舒适性，以有源噪声控制的方式对消防车驾驶室进行噪声优化实属首例；安装在乘员头部区域附近，有效拾取目标控制区域初级噪声，为自适应算法提供准确的输入信号。

Description

一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制系统及方法
技术领域
本发明涉及噪声控制技术领域，更具体地说是一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制系统及方法。
背景技术
消防车驾驶室噪声主要来源为发动机系统，低频噪声突出，长期处于噪声较大的局部空间会影响人的神经系统、心血管系统和血压等，引起头昏、胸闷、心率异常和神经紧张等病症，尤其低频噪声的影响更大，对于消防车驾驶员和指挥员来说无疑是心理和生理的双重考验，所以对消防车驾驶室的空间噪声进行控制优化十分重要，创造一个噪声更加舒适的环境是对消防车驾驶指挥员成功完成一场消防实战的重要因素。
目前消防车驾驶室未有相关噪声有源控制技术及设备系统，传统的无源噪声控制对低频噪声无法产生有效的作用，且材料本身会增加车体的自重，不利于实战发挥。本发明针对消防车驾驶室低频噪声特性，采用有源噪声控制技术，利用有源降噪设备系统实现对驾驶室噪声的控制和优化，改善消防战士用车环境，提高消防车驾驶员和指挥员的乘坐舒适性，增强消防车的整体战斗力。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明针对消防车驾驶室的低频噪声突出问题，提供一种局部空间有源噪声控制系统，安装在消防车驾驶室内进行噪声控制，达到降低噪声的目的。
一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制系统，包括有源控制器、次级声源、误差传声器、噪声参考传声器、振动参考传感器、控制开关，所述有源控制器分别与误差传声器、噪声参考传声器、振动参考传感器、控制开关、次级声源电连接；其中，
所述有源控制器：包含数字信号和模拟信号转换模块、系统控制模块、数字信号处理模块、功率放大模块；对声传声器和振动传感器拾取到的输入信号进行预处理，如抗混叠滤波、放大等以满足电路的输入动态范围要求并转换成数字信号，通过系统控制算法进行自适应计算，得到控制后的与初级噪声信号大小相同，相位相反的次级信号，再对次级信号进行滤波放大后驱动次级声源发声，输出的次级噪声对初级噪声进行抵消控制，达到降噪目的；
所述次级声源：次级声源用于重放经有源控制器自适应计算得到的次级噪声，次级噪声抵消控制初级噪声，达到噪声控制的效果；
所述误差传声器：获取消防车驾驶室的初级噪声，输出电信号给控制器；
所述噪声参考传声器：采集与初级噪声特性相关性较好的噪声源，作为噪声参考信号；
所述振动参考传感器：采集与初级噪声控制频率相关性较高的振动激励源，作为振动参考信号输送给控制器；
所述控制开关：用于切换有源噪声控制系统的工作模式，主要工作模式为“降噪模式”和“非降噪模式”，启动降噪模式后，有源控制系统启动噪声控制，次级声源输出次级噪声信号，达到降噪目的。
所述次级声源安装于消防车上，次级声源的数量为一个或多个；
所述误差传声器安装于消防车上，误差传声器数量为一个或多个；
所述噪声参考传声器、振动参考传感器分别安装于消防车上，数量为一个或多个。
一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制方法，包括以下方法：首先通过误差传声器拾取驾驶室的初级噪声，并将噪声信号转化为电信号输送给有源控制器，有源控制器选取前后发动机两路噪声参考信号和两路振动参考信号，经过自适应算法对此信号进行计算处理，得到大小相等相位相反的次级噪声信号，再通过滤波放大后输送至次级声源，发出次级噪声，达到以声消声的目的，使得目标测区域形成“静音区”，优化消防车驾驶室噪声环境。
本发明的技术效果和优点：
1.本发明为改善消防车驾驶室噪声环境，以有源噪声控制原理，安装有源噪声控制系统，本系统体积小、重量轻，不影响驾驶室其他设备的同时有效改善乘员的舒适性，以有源噪声控制的方式对消防车驾驶室进行噪声优化实属首例；
2.本发明误差传声器安装在乘员头部区域附近，有效拾取目标控制区域初级噪声，为自适应算法提供准确的输入信号；
3.本发明次级声源的布局方式以驾驶室局部空间均衡布放为主要原则，安装位置均在乘员头部以上区域，不影响乘员正常操作，而且空间布局合理，发出的次级噪声可有效抵消初级噪声，优化驾驶室噪声环境；
4.本发明有源控制系统的参考信号既选取了噪声信号，也选取了振动信号，混合参考信号可以更好的保证其特性与目标控制噪声特性接近，为效果优化提供准确的参考。
附图说明
图1为本系统硬件设备组成；
图2为本系统及各部件在消防车驾驶室的布局位置示意图；
图3为消防车驾驶室局部空间有源噪声控制方法流程图。
图中：1-副驾驶位误差传声器，2-指挥位误差传声器，3-主驾驶位误差传声器，4-副驾驶位前方次级声源，5-副驾驶位右后方次级声源，6-指挥位后方次级声源，7-主驾驶位左后方次级声源，8-住驾驶位前方次级声源，9-前发动机振动参考传感器，10-驾驶室噪声参考传声器，11-高压泵舱噪声参考传声器，12-高压泵舱附近车厢外侧噪声参考传声器，13-后发动机附近振动参考传感器，14-有源噪声控制系统功能开关组件，15-有源控制器。
具体实施方式
下面将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。
实施例一
如图1所示的一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制系统，包括有源控制器、次级声源、误差传声器、噪声参考传声器、振动参考传感器、控制开关，所述有源控制器分别与误差传声器、噪声参考传声器、振动参考传感器、控制开关、次级声源电连接；其中，
所述有源控制器：包含数字信号和模拟信号转换模块、系统控制模块、数字信号处理模块、功率放大模块；对声传声器和振动传感器拾取到的输入信号进行预处理，如抗混叠滤波、放大等以满足电路的输入动态范围要求并转换成数字信号，通过系统控制算法进行自适应计算，得到控制后的与初级噪声信号大小相同，相位相反的次级信号，再对次级信号进行滤波放大后驱动次级声源发声，输出的次级噪声对初级噪声进行抵消控制，达到降噪目的；
所述次级声源：次级声源用于重放经有源控制器自适应计算得到的次级噪声，次级噪声抵消控制初级噪声，达到噪声控制的效果；
所述误差传声器：获取消防车驾驶室的初级噪声，输出电信号给控制器；
所述噪声参考传声器：采集与初级噪声特性相关性较好的噪声源，作为噪声参考信号；
所述振动参考传感器：采集与初级噪声控制频率相关性较高的振动激励源，作为振动参考信号输送给控制器；
所述控制开关：用于切换有源噪声控制系统的工作模式，主要工作模式为“降噪模式”和“非降噪模式”，启动降噪模式后，有源控制系统启动噪声控制，次级声源输出次级噪声信号，达到降噪目的。
实施例二
如图2所示，所述误差传声器优选为3个，分别为副驾驶位误差传声器1、指挥位误差传声器2、主驾驶位误差传声器3；所述次级声源优选为5个，分别为副驾驶位前方次级声源4、副驾驶位右后方次级声源5、指挥位后方次级声源6，主驾驶位左后方次级声源7、主驾驶位前方次级声源8，所述振动参考传感器数量优选为2个，分别为前发动机振动参考传感器9、后发动机附近振动参考传感器13；所述噪声参考传声器优选为3个，分别为驾驶室噪声参考传声器10、高压泵舱噪声参考传声器11、高压泵舱附近车厢外侧噪声参考传声器12。
实施例三
如图3所示的一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制方法，包括以下方法：首先通过误差传声器拾取驾驶室的初级噪声，并将噪声信号转化为电信号输送给有源控制器，有源控制器选取前后发动机两路噪声参考信号和两路振动参考信号，经过自适应算法对此信号进行计算处理，得到大小相等相位相反的次级噪声信号，再通过滤波放大后输送至次级声源，发出次级噪声，达到以声消声的目的，使得目标测区域形成“静音区”，优化消防车驾驶室噪声环境。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，本系统适用于不同车型，并不仅限于图2中示例车型。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 (5)

1.一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制系统，其特征在于：包括有源控制器、次级声源、误差传声器、噪声参考传声器、振动参考传感器、控制开关，所述有源控制器分别与误差传声器、噪声参考传声器、振动参考传感器、控制开关、次级声源电连接；其中，
所述有源控制器：包含数字信号和模拟信号转换模块、系统控制模块、数字信号处理模块、功率放大模块；对声传声器和振动传感器拾取到的输入信号进行预处理，如抗混叠滤波、放大等以满足电路的输入动态范围要求并转换成数字信号，通过系统控制算法进行自适应计算，得到控制后的与初级噪声信号大小相同，相位相反的次级信号，再对次级信号进行滤波放大后驱动次级声源发声，输出的次级噪声对初级噪声进行抵消控制，达到降噪目的；
所述次级声源：次级声源用于重放经有源控制器自适应计算得到的次级噪声，次级噪声抵消控制初级噪声，达到噪声控制的效果；
所述误差传声器：获取消防车驾驶室的初级噪声，输出电信号给控制器；
所述噪声参考传声器：采集与初级噪声特性相关性较好的噪声源，作为噪声参考信号；
所述振动参考传感器：采集与初级噪声控制频率相关性较高的振动激励源，作为振动参考信号输送给控制器；
所述控制开关：用于切换有源噪声控制系统的工作模式，主要工作模式为“降噪模式”和“非降噪模式”，启动降噪模式后，有源控制系统启动噪声控制，次级声源输出次级噪声信号，达到降噪目的。
2.根据权利要求1所述的一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制系统，其特征在于：所述次级声源安装于消防车上，次级声源的数量为一个或多个。
3.根据权利要求1所述的一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制系统，其特征在于：所述误差传声器安装于消防车上，误差传声器数量为一个或多个。
4.根据权利要求1所述的一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制系统，其特征在于：所述噪声参考传声器、振动参考传感器分别安装于消防车上，数量为一个或多个。
5.一种消防车驾驶室局部空间有源噪声控制方法，其特征在于，包括以下方法：首先通过误差传声器拾取驾驶室的初级噪声，并将噪声信号转化为电信号输送给有源控制器，有源控制器选取前后发动机两路噪声参考信号和两路振动参考信号，经过自适应算法对此信号进行计算处理，得到大小相等相位相反的次级噪声信号，再通过滤波放大后输送至次级声源，发出次级噪声，达到以声消声的目的，使得目标测区域形成静音区，优化消防车驾驶室噪声环境。
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