CN113990281A - 一种主动消声装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主动消声装置，包括驱动器、箱体、声网、型腔、第一拾音模块、音频处理器模块和功率放大器模块，驱动器和型腔设置于箱体内，驱动器的正面与型腔密封连接，声网安装于箱体上，声网设置于驱动器的后侧，第一拾音模块设置于箱体外，第一拾音模块与音频处理器模块电连接，音频处理器模块与功率放大器模块电连接，功率放大器模块与驱动器电连接。本发明可以达到消除房间内低频驻波的目的，改善房间内部混响，极大提高了声音录制质量。
Description
技术领域
本发明属于消声技术领域，尤其涉及一种主动消声装置。
背景技术
在传统录制领域，为了改善房间驻波，混响及反射影响，常用被动式吸音装置放置于房间四个角落处，通过空腔填充吸声材质提高低频吸音质量，减少角落驻波影响，外表面通过弧形角度处理，扩大扩散面，但是这种被动吸音装置受到低频波长影响，体积庞大，成本高，且不利于便携式搬运。
发明内容
针对背景中的问题，本发明的目的在于提供一种主动消声装置，可以达到消除房间内低频驻波的目的，改善房间内部混响，极大提高了声音录制质量。
为实现上述目的，本发明提供了一种主动消声装置，包括驱动器、箱体、声网、型腔、第一拾音模块、音频处理器模块和功率放大器模块，所述驱动器和所述型腔设置于箱体内，所述驱动器的正面与所述型腔密封连接，所述声网安装于所述箱体上，所述声网设置于所述驱动器的后侧，所述第一拾音模块设置于所述箱体外，所述第一拾音模块与所述音频处理器模块电连接，所述音频处理器模块与所述功率放大器模块电连接，所述功率放大器模块与所述驱动器电连接。
优选的，所述装置还包括电流反馈模块和电压反馈模块，所述电流反馈模块和电压反馈模块分别与所述驱动器电连接，所述电流反馈模块和电压反馈模块分别与所述音频处理器模块电连接。
优选的，所述装置还包括第二拾音模块，所述第二拾音模块设置于所述箱体内，所述第二拾音模块与所述音频处理器模块电连接。
优选的，所述第一拾音模块设置有至少一个，或所述第一拾音模块设置有至少一个，所述第二拾音模块设置有至少一个。
优选的，所述装置还包括存储模块，所述存储模块分别与所述音频处理器模块和所述功率放大器模块电连接。
优选的，所述装置还包括第三拾音模块，所述第三拾音模块安装于所述型腔内，所述第三拾音模块与所述音频处理器模块电连接。
优选的，所述型腔内填充有吸声材质。
优选的，所述音频处理器模块包括DSP处理部分，用于对15Hz～200Hz之外的频率进行滤波处理。
优选的，所述声网的空气流阻特性为100Pa·s/m。
优选的，所述声网的开孔大小为3mm*0.2mm，开孔率为5～8％。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
1.声网外的第一拾音模块检测房间内声压，通过音频处理器模块进行声学特性阻抗匹配处理，功率放大器模块还原声压，通过驱动器播放，达到消除房间内低频驻波的目的，改善房间内部混响，极大提高了声音录制质量。
2.体积较小，便携性强，成本较低，等效消音面积大；
3.通过第二拾音模块检测驱动器还原的声压，与声网外部声压进行对比，控制驱动器的输出，形成闭环检测；
4.设置多个第一拾音模块和第二拾音模块，可以提高检测精度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的模块连接示意图。
附图中标记：1、驱动器；2、箱体；3、声网；4、型腔；5、第一拾音模块；6、第二拾音模块；7、音频处理器模块；8、功率放大器模块；9、吸声材质；10、存储模块。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加明白，结合以下实例对本发明进行进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释发明，并不用于限定本发明。
根据声波垂直入射模型，当存在两种不同媒介，只要两种媒介的流体特性阻抗相等，那么对声的传播来讲，媒介间的分界面就好像是不存在的一样，如同进入黑洞吸收一样，声波没有发射，全部透射。
实施例一
参照附图1，一种主动消声装置，包括驱动器1、箱体2、声网3、型腔4、第一拾音模块5、第二拾音模块6、音频处理器模块7、功率放大器模块8和存储模块10。功率放大器模块8包括增益模块801和功率模块802。
型腔4设置于箱体2内的最右侧，驱动器1的正面与型腔4密封连接，驱动器1和型腔4整体形成密封区域，由于型腔4内部是密封的，所以驱动器1正面播放的声波不会传出型腔4外。
进一步的，本实施例所述的型腔4内填充有吸声材质9。吸声材质9具体以玻璃纤维棉、岩棉、鸡蛋棉、聚酯纤维棉等为主，吸声材质9主要是用于降低驱动器1与型腔4内部的声耦合后谐振频率的Q值。Q值越低，低频频宽范围越大，反馈在整个产品为在低频段15Hz～200Hz的主动吸声效果就越好。
驱动器1正面播放的声波被型腔4内部的吸声材质9吸收，不会传出型腔4外。
驱动器1背面也会辐射与正向相同声压的反相声波，透过声网3传出箱体2。
声网3安装于箱体2的左侧。第一拾音模块5设置于箱体2外，也即声网3外。第二模块设置于箱体2内，也即声网3内。
第一拾音模块5，具体为麦克风，用于检测声网外部声压。当第一拾音模块5感测无信号或达不到设置的阀值时，本实施例所述的装置处于待机状态，当声网外部声压达到阀值时，装置开始工作，第一拾音模块5将检测的信号传递至音频处理器7进行处理，然后通过功率放大器模块8将信号放大给驱动器1还原。本实施例所述阀值为低频段15Hz～200Hz对应的灵敏度或声压值。
第二拾音模块6，具体为麦克风，用于检测声网内部声压。
参照附图2，第一拾音模块5和第二拾音模块6分别与音频处理器模块7电连接，音频处理器模块7与功率放大器模块8电连接，功率放大器模块8与驱动器1电连接。
本实施例所述的装置还包括电源模块，用于为电路供电，MCU，用于电路控制和LED灯模块，用于在电源模块闭合，装置开始工作时，发光进行指示。
本实施例所述的音频处理器模块7包括DSP处理部分，对15Hz～200Hz之外的频率进行滤波处理，调节此频率段输出电平的增益值，从而提高本实施例所述的装置在低频段15Hz～200Hz的灵敏度。
存储模块10通过MCU分别与音频处理器模块7和功率放大器模块8电连接。第二拾音模块6检测驱动器1还原的声压，同样将检测的信号传递至音频处理器7进行处理。音频处理器7分别将第一拾音模块5和第二拾音模块6检测的信号处理后，通过MCU传递至存储模块10的内置软件进行分析和判定，当存储模块10返还驱动器1还原的声压小于声网外部声压的结果时，MCU控制增益模块801提高输出增益，经过功率模块802放大后，再由驱动器1输出，形成闭环检测，始终让驱动器1还原的声压值与声网外部声压值保持一致，且相位相反，达到稳定的主动吸声效果。由于电路回路属于超低延迟，因此主动消声可以实现实时进行。
第一拾音模块5和第二拾音模块6可以设置为不止一个，从而提高驱动器1还原的声压小于声网外部声压和驱动器1还原的声压的检测精度，但是相应的，产品结构更加复杂，成本也升高。
在其他实施例中，第二拾音模块6可以由电流反馈模块和电压反馈模块的组合代替。电流反馈模块和电压反馈模块分别与驱动器1电连接，电流反馈模块和电压反馈模块分别与音频处理器模块7电连接。通过驱动器1线圈两端电压反馈与驱动器1线圈两端的电流反馈来实现检测驱动器1振动信号，MCU通过对比声网外部声压和驱动器1振动信号来控制驱动器1的输出。但是，这种方案的检测精度下降，主动吸声效果不如本实施例。
在其他实施例中，装置还可以包括第三拾音模块，具体为麦克风。第三拾音模块安装于型腔4内，第三拾音模块与音频处理器模块8电连接。第三拾音模块用于检测型腔内部声压，从而确定型腔4内部的声压调节。
型腔4内部是压力场，型腔4外部(即声网内外)是自由场，两种反馈原理不一样，而且不推荐使用第三拾音模块。因为驱动器1振动时型腔4内的压力非常大，很容易将电容麦膜片损坏。另外声网3上的主动消声是通过自由场来调节的，并无法通过压力场来实现。
在本实施例中，声网3需要满足空气流阻特性为100Pa·s/m，声网孔的大小参考为3*0.2mm，开孔率参考为5％～8％。每个声网孔的空气流阻特性大小相同，声网3内部的声压是平均分配的。
声网的空气流阻特性可以将驱动器1表面的声压扩大至整个声网3的内部，即吸声面积将远大于驱动器1的表面积，达到室内吸声面积大的特性，并呈球面波发散吸音面积。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种主动消声装置，其特征在于，包括驱动器、箱体、声网、型腔、第一拾音模块、音频处理器模块和功率放大器模块，所述驱动器和所述型腔设置于箱体内，所述驱动器的正面与所述型腔密封连接，所述声网安装于所述箱体上，所述声网设置于所述驱动器的后侧，所述第一拾音模块设置于所述箱体外，所述第一拾音模块与所述音频处理器模块电连接，所述音频处理器模块与所述功率放大器模块电连接，所述功率放大器模块与所述驱动器电连接。
2.根据权利要求1所述的主动消声装置，其特征在于，还包括电流反馈模块和电压反馈模块，所述电流反馈模块和电压反馈模块分别与所述驱动器电连接，所述电流反馈模块和电压反馈模块分别与所述音频处理器模块电连接。
3.根据权利要求1所述的主动消声装置，其特征在于，还包括第二拾音模块，所述第二拾音模块设置于所述箱体内，所述第二拾音模块与所述音频处理器模块电连接。
4.根据权利要求2或3所述的主动消声装置，其特征在于，所述第一拾音模块设置有至少一个，或所述第一拾音模块设置有至少一个，所述第二拾音模块设置有至少一个。
5.根据权利要求2或3所述的主动消声装置，其特征在于，还包括存储模块，所述存储模块分别与所述音频处理器模块和所述功率放大器模块电连接。
6.根据权利要求1所述的主动消声装置，其特征在于，还包括第三拾音模块，所述第三拾音模块安装于所述型腔内，所述第三拾音模块与所述音频处理器模块电连接。
7.根据权利要求1所述的主动消声装置，其特征在于，所述型腔内填充有吸声材质。
8.根据权利要求1所述的主动消声装置，其特征在于，所述音频处理器模块包括DSP处理部分，用于对15Hz～200Hz之外的频率进行滤波处理。
9.根据权利要求8所述的主动消声装置，其特征在于，所述声网的空气流阻特性为100Pa·s/m。
10.根据权利要求9所述的主动消声装置，其特征在于，所述声网的开孔大小为3mm*0.2mm，开孔率为5～8％。
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