CN113077778A - 动车组主动降噪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种动车组主动降噪系统，该系统包括：参考传感器组、信号调理器、噪声控制模块、功率放大器以及次级声源阵列；所述参考传感器组用于采集动车组车厢外的噪声信号，并将噪声信号发送至信号调理器；所述信号调理器用于对噪声信号进行放大，并将放大后的噪声信号发送至噪声控制模块；所述噪声控制模块用于对放大后的噪声信号进行滤波，并生成控制信号，将控制信号发送至功率放大器；所述功率放大器用于对控制信号进行放大，并将放大后的控制信号发送至次级声源阵列；所述次级声源阵列用于根据放大后的控制信号进行发声，以抵消动车组区域的噪声。本发明提供的动车组主动降噪系统能够对动车组的车厢区域进行有效降噪。
Description
技术领域
本发明属于噪声控制技术领域，更具体地说，是涉及一种动车组主动降噪系统。
背景技术
作为交通工具，高速动车组具有高速便捷、准时可控的特点，越发成为人们出行的首选。然而，高速动车组运行时噪声较大，对乘客舒适度造成了不利影响。例如，噪声影响乘客们的休息和睡眠，影响乘客使用个人手机或平板电脑观看视频和欣赏音乐的体验，影响乘客之间的语言交流等。因此，降低动车组车厢内噪声，提供给乘客良好的休息和娱乐环境，具有很强的应用价值。
高速动车组在线路运行中的主要噪声来源包括轮轨噪声、车身表面与空气作用的气动噪声、受电弓噪声以及车体钢结构振动噪声。
目前常常使用传统的被动减振降噪方法来降低传入动车组车厢内的噪声，例如通过车身结构改进减小声辐射，在车厢顶面、底面、侧壁面使用吸隔声板来阻隔车外传入的噪声，使用减振器、减振装置和地板减振结构等降低结构振动，等等。被动降噪方案对中高频噪声效果较好，而低频噪声控制对材料尺寸和重量有很高要求，实际情况难以满足。
此外，现有技术中也有针对噪声源提出的降噪方法，如转向架结构包裹、受电弓优化、导流罩、减振轨道设计、车轮减振装置设计，等等，但这些措施对向外界环境辐射的噪声有效果，对车内噪声降噪效果并不理想。
因此，如何对动车组进行有效降噪成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动车组主动降噪系统，以解决现有技术中存在的动车组降噪效果不理想的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种动车组主动降噪系统，包括：参考传感器组、信号调理器、噪声控制模块、功率放大器以及次级声源阵列；
所述参考传感器组用于采集动车组车厢外的噪声信号，并将噪声信号发送至信号调理器；所述信号调理器用于对噪声信号进行放大，并将放大后的噪声信号发送至噪声控制模块；所述噪声控制模块用于对放大后的噪声信号进行滤波，并生成控制信号，将控制信号发送至功率放大器；所述功率放大器用于对控制信号进行放大，并将放大后的控制信号发送至次级声源阵列；所述次级声源阵列用于根据放大后的控制信号进行发声，以抵消动车组区域的噪声。
可选地，所述噪声控制模块基于预先确定的滤波系数对放大后的噪声信号进行滤波，所述滤波系数通过所述次级声源阵列、所述参考传感器组和外部设备确定；
其中，外部设备包括信号发生器、误差传感器组、初级声源以及处理器；
所述信号发生器用于产生白噪声信号并将白噪声信号传递给初级声源和次级声源阵列，以指示初级声源和次级声源阵列根据白噪声信号进行发声；
所述误差传感器组用于采集初级声源以及次级声源阵列发出的白噪声信号，并将采集的白噪声信号发送至处理器；
所述处理器用于根据参考白噪声信号以及误差传感器组采集的白噪声信号确定所述滤波系数；其中，参考白噪声信号为参考传感器组采集的初级声源和次级声源阵列发出的白噪声信号。
可选地，所述根据参考白噪声信号以及误差传感器组采集的白噪声信号确定噪声控制模块的滤波系数，包括：
根据参考传感器组采集的初级声源发出的白噪声信号以及误差传感器组采集的初级声源发出的白噪声信号，确定初级路径传递函数；
根据参考传感器组采集的次级声源阵列发出的白噪声信号以及误差传感器组采集的次级声源阵列发出的白噪声信号，确定次级路径传递函数；
基于初级路径传递函数、次级路径传递函数确定噪声控制模块的滤波系数。
可选地，所述噪声控制模块包括模数转换单元、信号处理单元和数模转换单元；
所述模数转换单元用于将放大后的噪声信号转换为数字噪声信号，并将数字噪声信号发送至信号处理单元；
所述信号处理单元用于数字噪声信号进行滤波，并将滤波后的数字噪声信号发送至数模转换单元；
所述数模转换单元用于将滤波后的数字噪声信号转换为控制信号，并将控制信号发送至功率放大器。
可选地，次级声源阵列的设置方式为：
根据动车组车厢区域的噪声频段确定多个横截面，所述多个横截面将动车组车厢划分为多个区域；
在每个横截面与动车组车厢的相交线上设置预设数量的次级声源。
可选地，预设数量的确定方法为：
根据每个次级声源的覆盖范围、每个横截面与动车组车厢的相交线的长度确定每个横截面上次级声源的预设数量。
可选地，动车组主动降噪系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块与噪声控制模块连接，用于与噪声控制模块进行数据交换。
可选地，所述参考传感器组中的参考传感器为加速度传感器、振动传感器、麦克风中的一种或两种以上。
本发明提供的动车组主动降噪系统的有益效果在于：本发明实施例通过参考传感器组采集动车组车厢外的噪声信号，噪声控制模块根据参考传感器组采集的噪声信号生成控制信号，控制次级声源阵列发声以抵消动车组内的噪声，实现了动车组的主动降噪。相对现有的被动降噪方法，本发明实施例提供的动车组主动降噪系统不受噪声频段以及噪声来源的限制，有效地对动车组进行降噪。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的动车组主动降噪系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的动车组主动降噪系统的部分结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的误差传感器组设置位置的结构示意图；
图4为本发明另一实施例提供的误差传感器组设置位置的结构示意图；
图5为本发明一实施例提供的噪声控制模块的结构示意图；
图6为本发明一实施例提供的次级声源阵列设置位置的结构示意图；
图7为本发明另一实施例提供的次级声源阵列设置位置的结构示意图；
图8为本发明一实施例提供的动车组车厢顶部次级声源的数量变化对降噪效果的影响的示意图；
图9为本发明一实施例提供的动车组车厢侧壁次级声源的数量变化对降噪效果的影响的示意图；
图10为本发明一实施例提供的误差传感器的数量变化对降噪效果的影响的示意图；
图11为本发明一实施例提供的误差传感器的位置变化对降噪效果的影响的示意图；
图12为本发明一实施例提供的不同评测位置降噪前后总声压级的变化示意图；
图13为本发明一实施例提供的不同评测位置降噪前后平均频谱的变化示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图1，图1为本发明一实施例提供的动车组主动降噪系统的结构示意图。该动车组主动降噪系统1，包括：参考传感器组11、信号调理器12、噪声控制模块13、功率放大器14以及次级声源阵列15。
参考传感器组11用于采集动车组车厢外的噪声信号，并将噪声信号发送至信号调理器12。信号调理器12用于对噪声信号进行放大，并将放大后的噪声信号发送至噪声控制模块13。噪声控制模块13用于对放大后的噪声信号进行滤波，并生成控制信号，将控制信号发送至功率放大器14。功率放大器14用于对控制信号进行放大，并将放大后的控制信号发送至次级声源阵列15。次级声源阵列15用于根据放大后的控制信号进行发声，以抵消动车组区域的噪声。
在本实施例中，参考传感器组11设置在动车组车厢区域，具体的，可设置在车厢顶面、车厢侧壁、车窗玻璃以及车厢地面上。参考传感器组11中包含一个或多个参考传感器，用于对动车组车厢内各个位置的噪声信号进行采集。其中，参考传感器的类型可以为加速度传感器，或振动传感器，或麦克风等。其中，噪声信号可以为噪声源的振动信号、也可以噪声源的音频信号。
在本实施例中，信号调理器12可以为衰减器，或前置放大器，或电荷放大器、或对传感器进行非线性补偿的电平转换器，其主要用于对参考传感器组11采集的噪声信号进行放大处理。
在本实施例中，噪声控制模块13包括模数转换单元、数模转换单元以及信号处理单元，其主要用于对放大后的信号进行滤波处理，并根据滤波处理后的噪声信号生成控制信号。
在本实施例中，功率放大模块14为功率放大器，其主要用于对控制信号进行放大并将放大后的控制信号发送至次级声源阵列15。
在本实施例中，次级声源阵列15设置在动车组车厢内，用于根据控制信号发声，以产生与车厢内噪声信号相位相反的信号，抵消车厢内的噪声。
从以上描述可知，本发明实施例通过参考传感器组采集动车组车厢外的噪声信号，噪声控制模块根据参考传感器组采集的噪声信号生成控制信号，控制次级声源阵列发声以抵消动车组内的噪声，实现了动车组的主动降噪。相对现有的被动降噪方法，本发明实施例提供的动车组主动降噪系统不受噪声频段以及噪声来源的限制，有效地对动车组进行降噪。
可选地，请参考图2，作为本发明提供的动车组主动降噪系统的一种具体实施方式，噪声控制模块基于预先确定的滤波系数对放大后的噪声信号进行滤波，滤波系数通过所述次级声源阵列15、参考传感器组11和外部设备确定。其中，外部设备可以为信号发生器16、误差传感器组17、初级声源18以及处理器19。
信号发生器16用于产生白噪声信号并将白噪声信号经功率放大器放大后传递给初级声源18和次级声源阵列15，以指示初级声源18和次级声源阵列15根据白噪声信号进行发声。其中，此处的功率放大器可以与图1中的功率放大模块14相同，也可以不同，此处不作限定。
误差传感器组17用于采集初级声源18以及次级声源阵列15发出的白噪声信号，并将采集的白噪声信号经信号调理器调理后发送至处理器19。其中，此处的信号调理器可以与图1中的信号调理器12相同，也可以不同，此处不作限定。
处理器19用于根据参考白噪声信号以及误差传感器组17采集的白噪声信号确定噪声控制模块13的滤波系数。其中，参考白噪声信号为参考传感器组11采集的初级声源18和次级声源阵列15发出的白噪声信号。
在本实施例中，可基于参考传感器组11、次级声源阵列15、信号发生器16、误差传感器组17、初级声源18以及处理器19确定噪声控制模块13的滤波系数。
在本实施例中，可根据降噪空间的位置合理设置误差传感器的位置。
其中，参考图3，误差传感器组17的设置方式可以为：在动车组车厢内布置上下两层误差传感器，下层误差传感器与车厢地板的距离为d8，d8在75-85cm之间取值。上层误差传感器与车厢地板的距离为d9，d9在135-145cm之间取值。每层误差传感器所在平面平行于车厢地板，误差传感器沿车厢横向间距为d10，d10为40±3cm；误差传感器沿车厢纵向间距为d11，d11为40±3cm。
其中，参考图4，误差传感器组17的设置方式还可以为：在车厢内布置上中下3层误差传感器，下层误差传感器距离车厢地板为d12，d12为72cm。上层误差传感器距离车厢地板为d13，d13为158cm。中层误差传感器距离车厢地板为d14，d14为115cm。每层误差传感器所在平面平行于车厢地板，误差传感器沿车厢横向间距为d15，d15为40cm；误差传感器沿车厢纵向间距为d16，d16为40cm。
其中，本发明实施例中的横向、纵向以大地为参考系。
可选地，作为本发明提供的动车组主动降噪系统的一种具体实施方式，根据参考白噪声信号以及误差传感器组采集的白噪声信号确定噪声控制模块的滤波系数，可以详述为：
根据参考传感器组采集的初级声源发出的白噪声信号以及误差传感器组采集的初级声源发出的白噪声信号，确定初级路径传递函数。
根据参考传感器组采集的次级声源阵列发出的白噪声信号以及误差传感器组采集的次级声源阵列发出的白噪声信号，确定次级路径传递函数。
基于初级路径传递函数、次级路径传递函数确定噪声控制模块的滤波系数。
在本实施例中，可基于最小均方算法，利用参考传感器组采集的初级声源发出的白噪声信号以及误差传感器组采集的初级声源发出的白噪声信号，确定初级路径传递函数。其中，初级路径传递函数即为滤波器的第一个特征阵。
在本实施例中，可基于最小均方算法，利用参考传感器组采集的次级声源阵列发出的白噪声信号以及误差传感器组采集的次级声源阵列发出的白噪声信号，确定次级路径传递函数。其中，次级路径传递函数即为滤波器的第二个特征阵。
在本实施例中，可基于滤波器的两个特征阵确定噪声控制模块的滤波系数。具体的，噪声控制模块中包含的滤波器可采用维纳滤波器，本实施例可基于两个特征阵确定维纳滤波器的维纳解，也即确定噪声控制模块的滤波系数。
在本实施例中，初级声源可以与信号发生器连接，用于馈入信号发生器的白噪声信号。可选地，本实施例中，初级声源也可以为音箱，该音箱用于播放轮轨、受电弓、车体等噪声源的噪声。可选地，请参考图5，作为本发明提供的动车组主动降噪系统的一种具体实施方式，噪声控制模块13包括模数转换单元131、信号处理单元132和数模转换单元133。
模数转换单元131用于将放大后的噪声信号转换为数字噪声信号，并将数字噪声信号发送至信号处理单元132。
信号处理单元132用于数字噪声信号进行滤波，并将滤波后的数字噪声信号发送至数模转换单元133。
数模转换单元133用于将滤波后的数字噪声信号转换为控制信号，并将控制信号发送至功率放大器14。
在本实施例中，信号处理单元132中包含维纳滤波器，该维纳滤波器用于对数字噪声信号进行滤波处理。
在本实施例中，数模转换单元133用于将滤波后的数字噪声信号转换为控制信号。其中，控制信号为模拟信号。
可选地，作为本发明提供的动车组主动降噪系统的一种具体实施方式，次级声源阵列的设置方式为：
根据动车组车厢区域的噪声频段确定多个横截面，多个横截面将动车组车厢划分为多个区域。
在每个横截面与动车组车厢的相交线上设置预设数量的次级声源。
在本实施例中，根据动车组车厢区域的噪声频段确定多个横截面，多个横截面将动车组车厢划分为多个区域，其中，横截面划分的原则为尽可能地采用最少的横截面将动车组的车厢按照频段划分为多个区域。
在本实施例中，次级声源的具体设置方式可以为：
首先，参考图6，可使用竖直方向的横截面对动车组车厢进行划分：横截面间距为d1，d1在50-55cm之间取值。每一横截面安装8个次级声源，其中4个均匀安装在车厢的顶部，间距为d2，d2在40-45cm之间取值，另外4个分别安装在横截面两侧，也即车厢的侧壁。其中，在每一侧的2个次级声源，位置低的设置在下层车窗之下，距离车厢地板为d3，d3在45-50cm之间取值，位置高的设置在上下层车窗之间，距离车厢地板为d4，d4在165-170cm之间取值。
然后，参考图7，可使用水平方向的横截面对动车组车厢进行划分：车厢的前后壁面各安装8个次级声源，分为上下2层，每层4个，壁面门的两侧各安装2个次级声源，间距为d5，d5在40-45cm之间取值。下层次级声源与车厢地板的距离为d6，d6在45-50cm之间取值，上层次级声源与车厢地板的距离为d7，d7在165-170cm之间取值。
可选地，作为本发明提供的动车组主动降噪系统的一种具体实施方式，预设数量的确定方法为：
根据每个次级声源的覆盖范围、每个横截面与动车组车厢的相交线的长度确定每个横截面上次级声源的预设数量。
在本实施例中，若d为每个次级声源的覆盖范围(次级声源在低频频段可看成点源，点源的覆盖范围为球体，d即为球体的直径)，l为某个横截面与动车组车厢的相交线的长度，则次级声源的预设数量可以为
其中，
表示向上取整。
可选地，作为本发明提供的动车组主动降噪系统的一种具体实施方式，动车组主动降噪系统还可以包括人机交互模块，人机交互模块与噪声控制模块连接，用于与噪声控制模块进行数据交换。
在本实施例中，人机交互模块与噪声控制模块进行数据交换可以详述为：人机交互模块向噪声控制模块发送数据采集命令，噪声控制模块根据数据采集命令上传自身存储数据至人机交互模块。其中，噪声控制模块的自身存储数据包含主动降噪系统的工作状态。
可选地，作为本发明提供的动车组主动降噪系统的一种具体实施方式，参考传感器组中的参考传感器为加速度传感器、振动传感器、麦克风中的一种或两种以上。
在本实施例中，参考传感器组可以采集动车组车厢的加速度参数、振动参数以及声音参数等，可根据动车组车厢各个区域的噪声类型合理选择参考传感器组中的各个参考传感器的类型。
可选地，作为本发明提供的动车组主动降噪系统的一种具体实施方式，次级声源均匀设置在动车组车厢的5个壁面，5个壁面包括1个车厢顶部和4个车厢侧壁。
在本实施例中，通过对本实施例的方案进行验证。
首先，本发明实施例的验证条件为：
1)车厢长度约220cm，宽度约250cm，高度约230cm。内部可安装2个VIP座椅或8个普通座椅。降噪目标空间为长180cm，宽240cm，高130cm(50～180cm)的矩形空间，其中高度覆盖了绝大多数乘客坐姿、站姿和VIP乘客躺姿双耳处的高度。
2)动车组在时速200Km/h到350km/h范围运行，噪声的主要分量在400Hz以下低频，特别是100～200Hz频段。因此，本发明实施例的动车组主动降噪系统应在400Hz以下频段有降噪效果，在200Hz以下各频段有接近或大于10dB的降噪效果。
3)动车组在运行时车厢内噪声来自多个方向，其声场可认为是许多来自不同方向、随机相位的平面波的叠加，次级声源在中低频可看作点源，次级声场为所有次级声源产生的声场的叠加。
其次，本发明实施例的次级声源设置方式以及对应的降噪效果为：
在动车组车厢区域设置多个评测位置，以整个车厢区域所有评测位置(可每一波长跨度取6个点以上)的声压平方和最小化为目标来优化次级声源，并计算整个目标区间的降噪效果。
具体的，本实施例可基于图6以及图7的设置方式进行数据仿真，使用48个次级声源，其降噪效果如图8所示，可见400Hz降噪约4dB，200Hz降噪量约10dB，200Hz以下降噪量大于10dB，满足降噪效果要求。
若去掉顶部的16个次级声源，此时顶部没有次级声源，则各频段降噪量均下降，400Hz降噪量约2.5dB，200Hz降噪量约7dB，不满足降噪效果要求。若仅去掉顶部的16个次级声源的8个，则400Hz降噪量约3dB，200Hz降噪量约9.5dB，基本满足降噪效果要求。
若保持顶部次级声源数量不变，减少车厢四周侧壁的次级声源，其降噪效果如图9所示，可见减去一侧边的8个次级声源，则该侧边没有次级声源，200Hz降噪量约7.5dB，减去两侧边的共16个次级声源，则两侧边均没有次级声源，200Hz降噪量约6dB，不满足降噪效果要求。与此类似，减去车厢前壁面的8个次级声源，则前壁面没有次级声源，200Hz降噪量约7.0dB，减去前后两壁面的共16个次级声源，则前后壁面均没有次级声源，200Hz降噪量约5.5dB，不满足降噪效果要求。值得注意的是，同样是减去8个次级声源，减去一个侧边、减去前壁面、减去后壁面这3种情况，与减去顶部8个次级声源相比，降噪效果下降明显，这是因为顶部减去8个次级声源后仍有8个次级声源。
其中，本发明实施例中的前后壁面是相对概念，指定一侧壁面为前壁面，则相对前壁面的另一壁面则为后壁面。
可选地，作为本发明提供的动车组主动降噪系统的一种具体实施方式，误差传感器均匀设置且各个误差传感器之间间距小于动车组车厢区域噪声的最大波长的1/2。
在本实施例中，为使整个动车组车厢区域都能有效降噪，各个误差传感器之间间距小于动车组车厢区域噪声的最大波长的1/2，例如，对于降噪目标频段上限频率400Hz，波长为85cm，则间距应小于43cm。
在本实施例中，对本实施例的方案进行验证。
首先，本实施例的验证条件为：
在动车组车厢区域设置3层误差传感器，下层误差传感器距离车厢地板72cm，上层误差传感器距离车厢地板158cm，中层误差传感器距离车厢地板115cm；每层误差传感器所在平面平行于车厢地板，沿车厢横向排列6列，沿车厢纵向排列4行，共24个，误差传感器沿车厢横向间距为40cm,误差传感器沿车厢纵向间距为40cm,误差传感器沿车厢高度间距为40cm。
根据前述实施例关于次级声源不同布放方式的仿真结果，使用48个次级声源，不同误差传感器数量的降噪效果如图10所示，可见若使用48个误差传感器，不管布放成2层还是3层，不同的层高，降噪效果均不满足降噪效果要求，400Hz降噪均小于0，200Hz降噪量接近最大为5dB。若使用本实施例的误差传感器数量(72个)与布放方式，400Hz约0.5dB，200Hz降噪量约9dB，200Hz以下降噪量大于10dB，基本满足降噪效果要求。同样的误差传感器数量，不同的布放方式降噪效果如图11所示，层高若为0.5m、1.1m、1.7m，则层间距过大，降噪效果下降，对于400Hz而言，层间距大于1/2波长，降噪效果为负值，层高若为0.8m、1.1m、1.4m，则3层之间的层间距减小，各层之间的降噪效果较好，然而降噪区域还包括高度0.5～0.8m以及1.4～1.8m之间的区域，该距离大于误差点间距的一半，则该区域降噪效果较差，因此整个区域的降噪效果略有降低。
其中，在图10以及图11中，0.8m/1.4m、0.85m/1.35、0.8m/1.1m/1.4m、0.72m/1.15m/1.58m、0.5m/1.1m/1.7m分别表示每层误差传感器距离动车组车厢地面的高度。
因此，各个误差传感器之间间距小于动车组车厢区域噪声的最大波长的1/2。
可选地，作为本发明提供的动车组主动降噪系统的一种具体实施方式，可在半消声室环境验证本发明实施例所述的动车组主动降噪系统的方案效果：
在本实施例中，验证条件为：
将一节动车组车厢运至半消声室，在动车组车厢外布置8个12英寸大功率音箱播放噪声，通过调试，在车厢内产生动车组典型运行工况下(时速分别为200km，250km，300km，350km)的噪声，模拟高速动车组典型运行工况下的噪声情况。
以车速300km/h的典型噪声为例，在车厢中使用与误差传感器不同的48个评测位置的声压级变化来评估整个区域的降噪效果，这些评测位置在座椅的乘客坐姿的人头四周，乘客站姿的人头四周，VIP座椅乘客躺姿的人头四周，在使用本发明实施例提供的动车组主动降噪系统进行降噪后，车内48个评测位置平均降噪量为4.7dBA，每个评测位置的降噪前后声压级如图12所示(其中，图12横坐标为评测位置的编号)，48个评测位置降噪前后平均频谱如图13所示，可见在400Hz以下频段，均得到有效降噪，其中噪声较高的频段，降噪量达8dB。
本发明实施例，对于车速200km/h、250km/h和350km/h的工况也进行了测试，对于每一种车速工况，主动噪声控制后动车组车厢区域声压级较为均匀，各个测量点声压级之差约在±3dBA以内，降噪后的残余噪声频谱也相似，乘客在动车组车厢区域移动，不会感到声压因位置变动而剧烈变化，有助于提高乘坐体验。
4种典型工况的降噪效果列于表1，不管是误差传感器位置还是评测位置，平均降噪量在3-5dBA之间。可见虽然是使用时速350km工况下生成的控制滤波器，对其余工况也有相当的降噪效果，表明控制系统对不同工况有很强的鲁棒性。此外，测量表明，4种车速工况的动车组车厢区域各测点降噪量差异很小，在±0.6dBA以内，降噪后频谱也相似，故车速工况发生变化时系统也保持较一致的降噪效果，有助于提高乘坐体验。
表1降噪区域48个评测位置不同工况下的平均降噪量
在本实施例中，使用了一个验证案例说明本发明的方案和优点，对于现有的动车组的典型运行车速情况下，其噪声频谱变化很小，本发明的布放方式合理有效。虽然案例中车厢长度为1.8m，若车厢长度变长，误差传感器以同样间距在车厢长度方向增加，次级声源按误差传感器增加的比例相应增加，均匀布放在车厢顶部和侧壁上，本发明的方案仍然有效。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种动车组主动降噪系统，其特征在于，包括：参考传感器组、信号调理器、噪声控制模块、功率放大器以及次级声源阵列；
所述参考传感器组用于采集动车组车厢外的噪声信号，并将噪声信号发送至信号调理器；所述信号调理器用于对噪声信号进行放大，并将放大后的噪声信号发送至噪声控制模块；所述噪声控制模块用于对放大后的噪声信号进行滤波，并生成控制信号，将控制信号发送至功率放大器；所述功率放大器用于对控制信号进行放大，并将放大后的控制信号发送至次级声源阵列；所述次级声源阵列用于根据放大后的控制信号进行发声，以抵消动车组区域的噪声。
2.如权利要求1所述的动车组主动降噪系统，其特征在于，所述噪声控制模块基于预先确定的滤波系数对放大后的噪声信号进行滤波，所述滤波系数通过所述次级声源阵列、所述参考传感器组和外部设备确定；
其中，外部设备包括信号发生器、误差传感器组、初级声源以及处理器；
所述信号发生器用于产生白噪声信号并将白噪声信号传递给初级声源和次级声源阵列，以指示初级声源和次级声源阵列根据白噪声信号进行发声；
所述误差传感器组用于采集初级声源以及次级声源阵列发出的白噪声信号，并将采集的白噪声信号发送至处理器；
所述处理器用于根据参考白噪声信号以及误差传感器组采集的白噪声信号确定所述滤波系数；其中，参考白噪声信号为参考传感器组采集的初级声源和次级声源阵列发出的白噪声信号。
3.如权利要求2所述的动车组主动降噪系统，其特征在于，所述根据参考白噪声信号以及误差传感器组采集的白噪声信号确定噪声控制模块的滤波系数，包括：
根据参考传感器组采集的初级声源发出的白噪声信号以及误差传感器组采集的初级声源发出的白噪声信号，确定初级路径传递函数；
根据参考传感器组采集的次级声源阵列发出的白噪声信号以及误差传感器组采集的次级声源阵列发出的白噪声信号，确定次级路径传递函数；
基于初级路径传递函数、次级路径传递函数确定噪声控制模块的滤波系数。
4.如权利要求1所述的动车组主动降噪系统，其特征在于，所述噪声控制模块包括模数转换单元、信号处理单元和数模转换单元；
所述模数转换单元用于将放大后的噪声信号转换为数字噪声信号，并将数字噪声信号发送至信号处理单元；
所述信号处理单元用于数字噪声信号进行滤波，并将滤波后的数字噪声信号发送至数模转换单元；
所述数模转换单元用于将滤波后的数字噪声信号转换为控制信号，并将控制信号发送至功率放大器。
5.如权利要求1所述的动车组主动降噪系统，其特征在于，次级声源阵列的设置方式为：
根据动车组车厢区域的噪声频段确定多个横截面，所述多个横截面将动车组车厢划分为多个区域；
在每个横截面与动车组车厢的相交线上设置预设数量的次级声源。
6.如权利要求5所述的动车组主动降噪系统，其特征在于，预设数量的确定方法为：
根据每个次级声源的覆盖范围、每个横截面与动车组车厢的相交线的长度确定每个横截面上次级声源的预设数量。
7.如权利要求1所述的动车组主动降噪系统，其特征在于，还包括人机交互模块，所述人机交互模块与噪声控制模块连接，用于与噪声控制模块进行数据交换。
8.如权利要求1所述的动车组主动降噪系统，其特征在于，所述参考传感器组中的参考传感器为加速度传感器、振动传感器、麦克风中的一种或两种以上。
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