CN113140206A - 一种针对固定声特性噪声源的主动降噪策略与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针对固定声特性噪声源的主动降噪策略与系统，涉及声处理领域，依次包括噪声分析与次级声源构建阶段、安装与工作阶段和评价与调节阶段，且评价与调节阶段将信息反馈给安装与工作阶段；其中，所述噪声接收与降噪效果评测组件用来接收噪声源发出的噪声，并利用声分析程序对接收到的噪声进行分析得到声特性后制造互补相位的次级声；所述次级声源组件根据控制程序执行预先设计方案，在特定时间发出特定频率与声压级的次级声波，用于抵消噪声源在特定传播方向发出的噪声，次级声源组件连接到噪声源的控制器中，与噪声源同时运作；所述被动降噪组件用于吸收噪声源与次级声源在噪声传播相反方向的叠加声波。该装置具有降噪效果好。

Description

一种针对固定声特性噪声源的主动降噪策略与系统
技术领域
本发明涉及到声处理领域，具体涉及到一种针对固定声特性噪声源的主动降噪策略与系统。
背景技术
声音是一种由物体震动产生的声波，在波形图上，其包括声频率、声振幅、声相位三要素。噪音是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。从环境保护的角度讲，凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音，都属于噪音。从物理学的角度讲，噪音是发声体做无规则振动时发出的声音。在生活中，噪声由设备的机械摩擦、切割、共振等振动而产生，经过介质传播，在不恰当时间由声音受体接收。噪声污染指会对人体产生多种危害，不仅会危害人体的听觉、神经系统，还会影响人的心理健康。随着近代工业的发展，生活中的各种设备都是隐形的噪声源，因此噪声污染越来越受到人们的重视。
研究表明，常见噪声控制方法包括两种、四类：
①被动降噪技术
被动降噪指利用特定结构的装置、材料，对噪声进行广谱性的控制，包括吸声法、隔声法和消声法。
1)吸声法
吸声法降噪是指用可以吸收声能的材料或结构装饰在房间内表面，吸收掉反射到上面的部分声能，使反射声减弱。其中一部分声能被反射，另一部分声能则被墙面吸声材料吸收转化为热能而消耗掉，降低噪声的声压级。
2)隔声法
隔声发降噪是用隔声结构如隔声窗、隔声门、隔声屏、隔声室、隔声单、隔声墙等结构等把声能屏蔽，一部分声波被反射，另一部分声波透过隔声材料，从而降低噪声的声压级。
3)消声法
消声法降噪是利用各种结构的消声器，通过共振、摩擦等作用对气体高速摩擦产生的噪声进行控制，减弱其声压级。
②主动降噪技术
主动降噪技术是根据相似频率的声波可叠加的原理，利用次级声源产生一个与噪声具有相等频率和声压级、相位相差180°的次级声波，使两者在噪声传播方向相抵消。
在对噪声进行降噪控制前，都需要对其声特性进行研究。
被动降噪技术可治理的噪声频率较广，且无运行成本，但不能针对某一特定噪声进行强化防治，不能随着噪声的变化而变化，导致降噪效果不稳定，还会影响美观，而主动降噪技术，尽管可以针对某一特定噪声源进行高效的降噪，是人们现在力求突破的降噪技术，但存在反应延迟、运行成本、相反方向可能产生二次声污染的问题，
发明内容
本发明是为了解决在被动降噪技术处理固定声频率噪声过程中存在的降噪效果差、降噪效果不稳定的问题，和主动降噪技术处理固定声频率噪声过程中存在的运行成本高、次级声源位置不确定、降噪效果评价受背景声影响、反应有延迟、可能产生二次声污染的问题而开发的一种针对固定声特性噪声源的主动降噪策略与装置，该装置具有降噪效果好、反应及时、运行灵活、成本低、可调节、二次声污染少、智能水平高等优点。
本发明是通过如下技术方案得以实现的：
一种针对固定声特性噪声源的主动降噪策略，依次包括噪声分析与次级声源构建阶段、安装与工作阶段和评价与调节阶段，且评价与调节阶段将信息反馈给安装与工作阶段；所述噪声分析与次级声源构建阶段依次包括分析噪声源声特性、得到噪声源频率、相位的规律和确定次级声源声特性；所述安装与工作阶段依次包括分析噪声重点防控位置、确定次声级声源位置与发声功率和确定吸声材料安装位置；所述评价与调节阶段依次包括分析降噪效果、调整次声源发声频率与功率和评测噪声运行情况。
针对固定声特性噪声源的主动降噪策略的系统，包括噪声接收与降噪效果评测组件、次级声源组件、噪声源和被动降噪组件；所述噪声接收与降噪效果评测组件用来接收噪声源发出的噪声，并利用声分析程序对接收到的噪声进行分析得到声特性后制造互补相位的次级声；所述次级声源组件根据控制程序执行预先设计方案，在特定时间发出特定频率与声压级的次级声波，用于抵消噪声源在特定传播方向发出的噪声，次级声源组件连接到噪声源的控制器中，与噪声源同时运作；所述被动降噪组件用于吸收噪声源与次级声源在噪声传播相反方向的叠加声波。
进一步的，所述被动降噪组件选用厚度为50mm、密度为24kg/m3、无空腔结构的离心玻璃板。
进一步的，找到噪声重点防控区域，噪声重点防控区域、次级声源组件、噪声源和被动降噪组件四点一线。
进一步的，所述噪声接收与降噪效果评测组件可安装在噪声重点防控区域。
进一步的，为了获得最佳降噪效果，噪声接收与降噪效果评测组件安装在噪声源处。
进一步的，噪声源中的噪声接收探头采用广谱滤波器，只允许通过与噪声源相近频率的噪声。
进一步的，所述噪声接收与降噪效果评测组件中的噪声接收探头位于噪声重点防制区域。
进一步的，噪声重点防制区域可为卧室或者休息间或者工作室。
有益效果如下：
1.本发明将噪声收集技术、噪声分析技术、数字电路技术、主动降噪技术与被动降噪技术相结合设计出了一种针对固定声特性噪声源的主动降噪策略与装置，可以实现对固定声特性的噪声源，如空压机、空调外机等进行高效的主动降噪控制，克服了主动降噪技术存在的运行成本高、次级声源位置不确定、降噪效果评价受背景声影响、反应有延迟、可能产生二次声污染的问题，克服了被动降噪存在的降噪效果差、降噪效果不稳定的问题。
2.本发明主要基于噪声收集技术、噪声分析技术、数字电路技术、主动降噪技术与被动降噪技术，包括噪声接收与降噪效果评测组件、次级声源组件、被动降噪组件与其相关导线，本设备的次级声源组件可独立使用，发出固定声特性的声音，也可连接噪声接收与降噪效果评测组件，形成具有后反馈机制的主动降噪设备。在装置设计前，噪声源发出的噪声在特定位置被声探头捕捉，由声分析程序得出其声特性，并据此制造互补相位的次级声。在安装装置时，分析找出噪声重点防控区域，如卧室、书房、休息室，噪声重点防控区域、次级声源组件、噪声源、被动降噪组件四点一线；在装置运行时，次级声源组件与噪声源同时运行，次级声源组件的控制程序执行预先设计方案，发出特定频率与声压级的次级声波，用于抵消噪声源在特定传播方向发出的噪声；在评价降噪效果时，如需降低成本，降噪效果评测组件安装在重点噪声防控区域；如需获得最佳降噪效果，降噪效果评测组件安装在噪声源处。降噪效果评测组件得出的结果反馈给次级声源组件，并调整次级声波的频率、声压级，评测结果与设计前的噪声特性进行对比，用于评价噪声源运行是否正常。
附图说明
图1为本发明的安装位置图和结构图
图2为本发明的策略图
附图标记如下：
1-噪声接收与降噪效果评测组件；2-次级声源组件；3-噪声源；4-被动降噪组件。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
结合附图1所示，本装置包括噪声接收与降噪效果评测组件、次级声源组件、被动降噪组件与其相关导线，其中噪声接收与降噪效果评测组件由滤波器、声探头与声分析程序组成；次级声源组件由数字扬声器与声控制程序组成；被动降噪组件由选用厚度为50mm、密度为24kg/m3、无空腔结构的离心玻璃板与粘合剂组成。在噪声接收与降噪效果评测组件部分，本发明工作前，噪声源发出的噪声在特定位置被声探头捕捉，由声分析程序得出其声特性，并据此制造互补相位的次级声；在对本发明降噪效果评测，经过主动降噪处理后的噪声在特定位置被声探头捕捉，由声分析程序得出其声压级，评价降噪效果；在与次级声源组件同时工作时，原噪声的降噪结果反馈给次级声源的控制程序，调节次级声源发声。在次级声源组件部分，控制程序执行预先设计方案，在特定时间发出特定频率与声压级的次级声波，用于抵消噪声源在特定传播方向发出的噪声，次级声源组件连接到噪声源的控制器中，与噪声源同时运作。在被动降噪组件部分，选用厚度为50mm、密度为24kg/m3、无空腔结构的离心玻璃板执行被动降噪功能，吸收噪声源与次级声源在噪声传播相反方向的叠加声波。
在装置设计前，噪声源发出的噪声在特定位置被声探头捕捉，由声分析程序得出其声特性，并据此制造互补相位的次级声。在安装装置时，分析找出噪声重点防控区域，如卧室、书房、休息室，噪声重点防控区域、次级声源组件2、噪声源3、被动降噪组件4四点一线；在装置运行时，次级声源组件2与噪声源3同时运行，次级声源组件2的控制程序执行预先设计方案，发出特定频率与声压级的次级声波，用于抵消噪声源在特定传播方向发出的噪声；在评价降噪效果时，如需降低成本，降噪效果评测组件1安装在重点噪声防控区域；如需获得最佳降噪效果，降噪效果评测组件1安装在噪声源3处。降噪效果评测组件1得出的结果反馈给次级声源组件2，并调整次级声波的频率、声压级，评测结果与设计前的噪声特性进行对比，用于评价噪声源运行是否正常。
降噪设备的噪声接受探头位置可根据情况移动，有如下两个方案：
①节能方案：将探头放置于噪声重点防控位置处，可降低次级声源的发声功率，节省能源。
②降噪最佳性能方案：将探头放置于噪声源位置处，此时次级噪声源发声功率最大，可获得最好的降噪效果。
结合附图2，一种针对固定声特性噪声源的主动降噪策略，依次包括噪声分析与次级声源构建阶段、安装与工作阶段和评价与调节阶段，且评价与调节阶段将信息反馈给安装与工作阶段；所述噪声分析与次级声源构建阶段依次包括分析噪声源声特性、得到噪声源频率、相位的规律和确定次级声源声特性；所述安装与工作阶段依次包括分析噪声重点防控位置、确定次声级声源位置与发声功率和确定吸声材料安装位置；所述评价与调节阶段依次包括分析降噪效果、调整次声源发声频率与功率和评测噪声运行情况。
针对固定声特性噪声源的主动降噪策略的系统，包括噪声接收与降噪效果评测组件1、次级声源组件2、噪声源3和被动降噪组件4；所述噪声接收与降噪效果评测组件1用来接收噪声源3发出的噪声，并利用声分析程序对接收到的噪声进行分析得到声特性后制造互补相位的次级声；所述次级声源组件2根据控制程序执行预先设计方案，在特定时间发出特定频率与声压级的次级声波，用于抵消噪声源3在特定传播方向发出的噪声，次级声源组件2连接到噪声源3的控制器中，与噪声源3同时运作；所述被动降噪组件4用于吸收噪声源与次级声源在噪声传播相反方向的叠加声波。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种针对固定声特性噪声源的主动降噪策略，其特征在于，依次包括噪声分析与次级声源构建阶段、安装与工作阶段和评价与调节阶段，且评价与调节阶段将信息反馈给安装与工作阶段；
所述噪声分析与次级声源构建阶段依次包括分析噪声源声特性、得到噪声源频率、相位的规律和确定次级声源声特性；
所述安装与工作阶段依次包括分析噪声重点防控位置、确定次声级声源位置与发声功率和确定吸声材料安装位置；
所述评价与调节阶段依次包括分析降噪效果、调整次声源发声频率与功率和评测噪声运行情况。
2.根据权利要求1所述的针对固定声特性噪声源的主动降噪策略的系统，其特征在于，
包括噪声接收与降噪效果评测组件(1)、次级声源组件(2)、噪声源(3)和被动降噪组件(4)；
所述噪声接收与降噪效果评测组件(1)用来接收噪声源(3)发出的噪声，并利用声分析程序对接收到的噪声进行分析得到声特性后制造互补相位的次级声；
所述次级声源组件(2)根据控制程序执行预先设计方案，在特定时间发出特定频率与声压级的次级声波，用于抵消噪声源(3)在特定传播方向发出的噪声，次级声源组件(2)连接到噪声源(3)的控制器中，与噪声源(3)同时运作；
所述被动降噪组件(4)用于吸收噪声源与次级声源在噪声传播相反方向的叠加声波。
3.根据权利要求2所述的针对固定声特性噪声源的主动降噪策略的系统，其特征在于，所述被动降噪组件(4)选用厚度为50mm、密度为24kg/m3、无空腔结构的离心玻璃板。
4.根据权利要求2所述的针对固定声特性噪声源的主动降噪策略的系统，其特征在于，找到噪声重点防控区域，噪声重点防控区域、次级声源组件(2)、噪声源(3)和被动降噪组件(4)四点一线。
5.根据权利要求4所述的针对固定声特性噪声源的主动降噪策略的系统，其特征在于，所述噪声接收与降噪效果评测组件(1)可安装在噪声重点防控区域。
6.根据权利要求4所述的针对固定声特性噪声源的主动降噪策略的系统，其特征在于，为了获得最佳降噪效果，噪声接收与降噪效果评测组件(1)安装在噪声源(3)处。
7.根据权利要求2所述的针对固定声特性噪声源的主动降噪策略，其特征在于，噪声源(3)中的噪声接收探头采用广谱滤波器，只允许通过与噪声源相近频率的噪声。
8.根据权利要求2所述的针对固定声特性噪声源的主动降噪策略，其特征在于，所述噪声接收与降噪效果评测组件(1)中的噪声接收探头位于噪声重点防制区域。
9.根据权利要求8所述的针对固定声特性噪声源的主动降噪策略，其特征在于，噪声重点防制区域可为卧室或者休息间或者工作室。
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