CN114783470B - 可调频率的消音装置及频率调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调频率的消音装置及频率调节方法，涉及消音技术领域。包括顶座和底座，顶座上设置有若干消音腔，底板上设置有调节机构和遮挡件，遮挡件一一对应穿设在消音腔内，若干遮挡件形成一组由调节机构调节遮挡件在消音腔内的运动深度，以此实现消声频率的调节。调节方法包括获取输出信号，并识别出输出信号对应的峰值频率；根据峰值频率，得到目标位移；根据目标位移调控遮挡件在消音腔内运动，此实现消音频率的调节。本发明能够根据真实的噪音频率对用于吸收的谐振频率进行调整，使得本申请中的消音方法能够同时消除或者降低多个频率的噪音成分，解决噪音对硬盘磁头寻道的干扰，改善硬盘性能。

Description

可调频率的消音装置及频率调节方法

技术领域

本发明涉及消音技术领域，具体涉及一种可调频率的消音装置及频率调节方法。

背景技术

目前，在高密存储服务器中有大硬盘阵列，其内部的精密部件都非常容易受到外部噪音的激励而产生共振。对一些大容量的硬盘来说，其磁盘上的单磁道宽度只有大约40nm，当共振产生时，磁头的偏置位移过大，不能准确寻址进行读写工作，硬盘外部的音源主要是同一机箱内的风扇，当风扇转速超过180000RPM时，其高频的旋转噪音会非常强烈，从而影响到硬盘的读写工作。

硬盘内部的伺服系统可以根据振动信号进行磁头的主动震动控制，但是其伺服曲线也只能对一些频率段的震动起到抑制作用，一些频率段上的抑制作用也非常有限，能完全消除的振动成分非常少。因此，要充分了解硬盘无法抵御的噪音频率，并且在声波从风扇到达硬盘的传递路径上把这些频率的噪音消除护着衰减。

现有技术中，在传递路径上使用吸音棉，并以M6和M7在机箱中使用。分布方式为通过双面胶粘贴在机箱上盖或者侧壁。1/4波长消声器可以在噪音的传递路径上将特定频率的声波消除，声波进入某小孔后并在小孔壁面反射，反射波与入射波因此可以相互抵消。已有专利提出了轴流风扇的消声器，其在风扇风管的侧壁上阵列打孔，以达到降低风扇噪音的目的。吸音棉是一种多孔吸声材料，其特点是吸声频率带较广，但是衰减系数不足以解决风扇的噪音，硬盘极易受到噪音的影响。传统的消声器一旦制作出来，其解决的频率的成分就固定在几个有限的频率上。但是，一个服务器型号需要支持非常多型号的硬盘，每个硬盘型号内部的零件、尺寸、装配方式等都有所差别，会导致其内部系统的谐振频率不同，面向一种硬盘型号而设计的消声器，在其他型号上就会失效。因此，亟需一种可调节噪音频率的消音装置，能够吸收不同频率的噪音。

发明内容

为了解决上述背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供可调频率的消音装置及频率调节方法，能够根据真实的噪音频率对用于吸收的谐振频率进行调整，使得本申请中的消音方法能够同时消除或者降低多个频率的噪音成分，解决噪音对硬盘磁头寻道的干扰，改善硬盘性能。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

第一方面，一种可调频率的消音装置，包括顶座和底座，所述顶座上设置有若干消音腔，所述底座上设置有调节机构和遮挡件，所述遮挡件一一对应穿设在所述消音腔内，若干所述遮挡件形成一组由所述调节机构调节所述遮挡件在所述消音腔内的运动深度，以此实现消声频率的调节。

进一步的，所述调节机构包括驱动组件和推杆，所述底座上开设有容纳槽，所述驱动组件设置在所述容纳槽内，所述推杆的中部设置有凸形段，所述驱动组件连接在所述凸形段内，所述推杆上安装有遮挡件，所述驱动组件驱动所述推杆带动所述遮挡件在所述消音腔内运动。

进一步的，所述遮挡件呈“T”型，所述遮挡件竖直穿设在所述推杆上，且与所述推杆之间挤压有弹性件。

进一步的，所述驱动组件为电机或者气缸中的一种，若干所述驱动组件单独或者同时驱动所述推杆运动。

第二方面，提供一种机箱，包括机箱本体，所述机箱本体所述机箱本体内设置有硬盘，所述硬盘靠近噪音源的一侧安装有如上所述的可调频率的消音装置。

第三方面，一种基于如上所述的可调频率的消音装置的频率调节方法，所述方法包括，

获取输出信号，并识别出所述输出信号对应的峰值频率；

根据所述峰值频率，得到目标位移；

根据所述目标位移调控遮挡件在消音腔内运动，以此实现消音频率的调节。

进一步的，还包括，

根据所述峰值频率，得到谐振腔深度；

根据所述谐振腔深度，得到所述目标位移，以使得控制器根据所述目标位移驱动所述遮挡件在所述消音腔内运动。

进一步的，根据所述峰值频率，得到谐振腔深度，具体包括：

获取输出信号，对所述输出信号进行傅里叶变换，并识别出所述输出信号对应的峰值频率；

根据所述峰值频率，得到谐振腔深度，所述谐振腔深度计算公式为：

其中，F为峰值频率，L为谐振腔深度。

进一步的，根据所述谐振腔深度，得到所述目标位移，具体包括：

根据所述谐振腔深度计算得到所述目标位移，所述目标位移的计算公式为：

M＝21-L

其中，M为目标位移，L为谐振腔深度。

第四方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的频率调节方法的步骤。

本发明实施例具有如下有益效果：

1.在顶座上设置消音腔，在底座上设置遮挡件和调节机构，遮挡件一一对应穿设在消音腔内，而且若干遮挡件形成一组由调节机构调节遮挡件在消音腔内运动到不同的深度，实现消音装置对消音频率的调节，能够根据真实的噪音频率对用于吸收的谐振频率进行调整，使得本申请中的消音装置能够实现同时消除或者降低多个频率的噪音成分，解决噪音对硬盘磁头寻道的干扰，改善硬盘性能；

2.通过输出信号进行识别，得到输出信号对应的峰值频率，根据峰值频率，得到目标位移，根据目标位移调控遮挡件在消音腔内的运动深度，以此实现消音腔的深度变化，从而调节消音腔所能够消音的频率。

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。

表1是用于体现本申请中的消音频率的结果；

图1是用于体现本申请中的消音装置的示意图；

图2是用于体现本申请中的驱动组件的结构示意图；

图3是用于体现消音装置与硬盘的连接结构示意图；

图4是用于体现本申请的消音频率的调节方法示意图；

图5是用于体现本申请中的计算机设备的结构示意图；

图中，1、顶座；2、底座；3、消音腔；4、调节机构；401、驱动组件；402、推杆；5、遮挡件；6、容纳槽；7、凸形段；8、弹性件；9、硬盘；10、托架。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

目前，在高密存储服务器中有大硬盘阵列，其内部的精密部件都非常容易受到外部噪音的激励而产生共振。对一些大容量的硬盘来说，其磁盘上的单磁道宽度只有大约40nm，当共振产生时，磁头的偏置位移过大，不能准确寻址进行读写工作，硬盘外部的音源主要是同一机箱内的风扇，当风扇转速超过180000RPM时，其高频的旋转噪音会非常强烈，从而影响到硬盘的读写工作。在传递路径上使用吸音棉，并以M6和M7在机箱中使用。分布方式为通过双面胶粘贴在机箱上盖或者侧壁。1/4波长消声器可以在噪音的传递路径上将特定频率的声波消除，声波进入某小孔后并在小孔壁面反射，反射波与入射波因此可以相互抵消。已有专利提出了轴流风扇的消声器，其在风扇风管的侧壁上阵列打孔，以达到降低风扇噪音的目的。但是其解决的频率的成分就固定在几个有限的频率上。基于以上问题，本申请提出了一种消音频率的调节方法及消音装置，其消音频率能够根据实际的噪音频率进行调节。

实施例一

提供一种可调频率的消音装置，包括顶座1和底座2。其中顶座1和底座2均外形尺寸配合的长方形，顶座1和底座2分别分布在两个互相平行的平面，在顶座1上均匀开设有若干消音腔3，消音腔3的直径为5mm，若干消音腔3排成一列并沿顶座1的宽度方向均匀分布。在底座2上设置有调节机构4和遮挡件5，遮挡件5也设置有若干个，且遮挡件5一一对应穿设在消音腔3内，通过遮挡件5穿入消音腔3实现对消音腔3的深度的调节，为了使得噪音能够被消音腔3更好的吸收，若干遮挡件5排列成一列由调节机构4调节遮挡件5在消音腔3内的运动深度，以实现消音频率的调节。

如图1和2所示，调节机构4包括驱动组件401和推杆402，在底座2靠近顶座1的一侧开设有容纳槽6，容纳槽6呈长条形，容纳槽6的开口朝向顶座1，且与遮挡件5所在的列对应。驱动组件401安装在容纳槽6的长度中心，并且驱动组件401的输出端连接有推杆402，推杆402的长度方向与成列分布的消音腔3所在的列平行，且与推杆402的中部连接。遮挡件5竖直穿设在推杆402上，且沿推杆402的长度方向，均匀安装有若干遮挡件5。遮挡件5的初始位置时，推杆402连同遮挡件5均收缩在容纳槽6内，当需要对消音腔3的消音频率进行调节时，驱动组件401驱动推杆402带动遮挡件5在消音腔3内运动。

为了扩大消音装置可吸收噪音的频率范围，需要使得遮挡件5在消音腔3内位移范围扩大，因此设置推杆402的中部呈向顶座1方向凸起的“凸”字型凸形段7，使得驱动组件401容置在凸形段7内，在固定行程的驱动组件401下，可提高驱动组件401驱动遮挡件5的行程范围。

具体的，驱动组件401为电机或者气缸中的一种，本实施例以电机为驱动组件401进行说明。本实施例中驱动组件401设置有八个，且每个驱动组件401一一对应安装在容纳槽6内，在需要对遮挡件5进行调节时，若干驱动组件401单独或者同时驱动推杆402带动遮挡件5在消音腔3内移动，驱动组件401的具体运动方式由主板中的控制器控制运行。当噪音的频率恒定在一定的频率时，此时控制器可发出控制信号，使得八个驱动组件401同时驱动推杆402带动遮挡件5在消音腔3内运动到相同的位移；当噪音的频率呈高低变化时候或者有多种不同频率的噪音时，消音腔3需要同时对不同的频率的噪音进行吸收，此时根据噪音频率的高低，八个驱动组件401可分别驱动推杆402带动遮挡件5在消音腔3内运动到不同的位移，使得消音腔3需要吸收不同频率的噪音。

如图2和3所示，遮挡件5呈“T”型，遮挡件5竖直穿设在推杆402上，且与推杆402的上表面之间挤压有弹性件8，具体的弹性件8为弹簧，弹簧能够在遮挡件5受到外部震动时起到缓冲的作用。

如图1和2所示，为了确保通过消音装置的设置，在噪音进入硬盘9的路径上对噪音进行较好的吸收，若干组顶座1和底座2排列安装在硬盘9靠近噪音进入的一端，且顶座1和底座2通过连接器安装在硬盘9上，具体的在顶座1和底座2上安装有公插头，在硬盘9上安装有母插头，通过将公插头插入母插头实现消音装置和硬盘9的连接。消音器底部预留的连接器插入主板后，还能用于内部电机的供电和通信。

具体的，消音装置的侧面和底面，即顶座1和底座2相背离的一面均设置有安装螺丝孔，便于通过安装螺丝孔实现与硬盘9托架10的连接，此安装螺丝孔与硬盘9上的安装螺丝孔相同。此消音装置插入硬盘9槽内，托架10的设置可以确保消音装置稳固地安装在机箱内。

本实施例中的消声装置实时接收来自主板的控制信号，对遮挡件5在消音腔3内的深度进行调节，从而使得本消音装置适用于不同硬盘9型号的消音，消声装置布置在风扇与最靠近风扇的硬盘9上，其能够对不同风扇型号和不同风扇转速产生的噪音进行吸收。

具体实施过程：主板芯片通过计算得到目标位移，并生成控制信号，然后将控制信号发送至控制器，控制器接收控制信号以及目标位移数值控制驱动组件401进行工作。驱动组件401的输出轴按照目标位移进行运动，带动推杆402在消音腔3内运动，同时推杆402带动推杆402上的遮挡件5在消音腔3内运动，以实现对消音腔3的深度的调节，通过对消音腔3深度的调节，以实现对消音装置的消音频率的调节。

实施例二

对应以上实施例，提供一种机箱，如图3所示，包括机箱本体，机箱本体内设置有硬盘9和托架10，硬盘9通过托架10安装在机箱本体内。根据硬盘9的尺寸，多个消音装置排成一列，安装在托架10上，使得安装后的消音装置刚好位于噪音源进入硬盘9的一侧。消音装置装配在最靠近风扇的硬盘9槽内，其前方是风扇，其中箭头方向与噪音的传播方向，后方是硬盘9阵列，在风扇的噪音传递到硬盘9之前消除设计频率的噪音成分，消音装置能够过滤掉整个声波通道内的噪音，同时消音器之间的缝隙为散热风流留出了通道。

由于实施例中的消音装置的外形尺寸与机械硬盘9的尺寸相同，因此本实施例中消音装置可直接替换掉第一排硬盘9，安装在已有的机箱内，在保持与硬盘9的高度与厚度一致的前提下，消音装置的宽度可以根据实际情况进行调节，以达到必要的消音频率。本实施例中的消声装置的尺寸能够根据硬盘9的尺寸大小进行调节，使得消音装置能够兼容性得安装在不同硬盘9的支架和槽位内，在高密存储服务器中实现灵活部署，在不需要时将消声装置替换为硬盘9，这种设计合理利用了硬盘9的空间。

实施例三

对应以上实施例，提供一种基于如上所述的可调频率的消音装置的频率调节方法，如图4所示，包括以下步骤：

步骤S1：获取输出信号，并识别出所述输出信号对应的峰值频率。

具体包括，获取输出信号，对输出信号进行傅里叶变换，并识别出输出信号对应的峰值频率。其中输出信号为PES信号，对PES信号进行快速傅里叶变换，并识别出n个峰值频率，峰值频率的个数对应于输出信号的个数，具体的对应于本实施例中的驱动组件的个数。

步骤S2：根据所述峰值频率，得到目标位移。

基于获得的PES峰值频率，得到谐振腔深度，根据谐振腔深度得到目标位移。其中，根据峰值频率与谐振腔深度之间的关系，计算得谐振腔深度。谐振腔深度的计算公式(1)为：

其中，F为峰值频率(单位为Hz)，L为谐振腔深度(单位为mm)。

根据目标位移与谐振腔之间的关系，计算得到目标位置。目标位移的计算公式(2)为：

M＝21-L

其中，L为谐振腔深度(单位为mm)，M为目标位移(单位为mm)。

步骤S3：根据所述目标位移调控遮挡件在消音腔内运动，以此实现消音频率的调节。具体的，主板芯片根据获得硬盘磁头的PES信号，并将PES信号传递给BMC，并在BMC完成步骤S2中的计算过程，根据计算的目标位移值，生成目标控制信号，通过主板线路实现BMC与用于驱动遮挡件运动的控制器之间的通信，并将目标控制信号发送给用于驱动遮挡件运动的控制器，以使得控制器根据目标位移驱动遮挡件在消音腔内运动到不同的位置，实现对消音腔的深度的调节，从而实现对不同频率噪音的吸收。

如图表1所示，根据以上所述的消音频率的调节方法，基于已知的遮挡件的目标位移量，计算得到的消声频率结果。

表1

由表1中数据可以看出，遮挡件在消音腔内的最底部，即初始位置时，谐振腔深度为14mm，可消除频率为6071Hz的噪音。谐振腔的初始深度可用公式(1)来计算，其中F为需要吸收的最低噪音频率，当控制器驱动遮挡件在消音腔运动到不同深度时，对应的谐振腔深度以及其能消除的噪音频率见表1中数据。在实际消音的应用过程中，噪音频率的精度由控制器调控驱动遮挡件运动的驱动组件的位移来决定，由于消音器的安装空间的限制，以及遮挡件的位移行程的限制，本实施例中的消音频率的调节方法能够调节的消音频率在6000Hz以上，即可以消除频率在6000Hz以上任意频率的噪音。

实施例四

提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

步骤101：获取输出信号，并识别出所述输出信号对应的峰值频率；

步骤102：根据峰值频率，得到目标位移；

步骤103：根据目标位移调控遮挡件在消音腔内运动，以此实现消音频率的调节。

具体的，获取输出信号，对输出信号进行傅里叶变换，并识别出对应的峰值频率。根据峰值频率计算得到谐振腔深度，根据谐振腔深度得到目标位移，根据目标位移，生成控制信号，并将控制信号发送给用于控制遮挡件运动的控制器，以使得控制器根据目标位移驱动遮挡件在消音腔内运动到不同的位置，实现对消音腔的深度的调节，从而使得消音腔实现对不同频率的噪音的吸收。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储输出信号数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种消音频率的调节方法。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

尽管已描述了本发明实施例中的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例中范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种可调频率的消音装置，其特征在于，包括顶座和底座，所述顶座上设置有若干消音腔，所述底座上设置有调节机构和遮挡件，所述遮挡件一一对应穿设在所述消音腔内，若干所述遮挡件形成一组由所述调节机构调节所述遮挡件在所述消音腔内的运动深度，以此实现消声频率的调节；

所述调节机构包括驱动组件和推杆，所述底座上开设有容纳槽，所述驱动组件设置在所述容纳槽内，所述推杆的中部设置有凸形段，所述驱动组件连接在所述凸形段内，所述推杆上安装有遮挡件，所述驱动组件驱动所述推杆带动所述遮挡件在所述消音腔内运动；

所述遮挡件呈“T”型，所述遮挡件竖直穿设在所述推杆上，且与所述推杆之间挤压有弹性件。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动组件为电机或者气缸中的一种，若干所述驱动组件单独或者同时驱动所述推杆运动。

3.一种机箱，包括机箱本体，其特征在于，所述机箱本体内设置有硬盘，所述硬盘靠近噪音源的一侧安装有如权利要求1~2中任一项所述的可调频率的消音装置。

4.一种基于权利要求1~2中任一项所述的可调频率的消音装置的频率调节方法，其特征在于，所述方法包括，

获取输出信号，并识别出所述输出信号对应的峰值频率；

根据所述峰值频率，得到目标位移；

根据所述目标位移调控遮挡件在消音腔内运动，以此实现消音频率的调节。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括，

根据所述峰值频率，得到谐振腔深度；

根据所述谐振腔深度，得到所述目标位移，以使得控制器根据所述目标位移驱动所述遮挡件在所述消音腔内运动。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述峰值频率，得到谐振腔深度，具体包括：

获取输出信号，对所述输出信号进行傅里叶变换，并识别出所述输出信号对应的峰值频率；

根据所述峰值频率，得到谐振腔深度，所述谐振腔深度计算公式为：其中，F为峰值频率，L为谐振腔深度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述谐振腔深度，得到所述目标位移，具体包括：

根据所述谐振腔深度计算得到所述目标位移，所述目标位移的计算公式为：其中，M为目标位移，L为谐振腔深度。

8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求4~7中任一项所述方法的步骤。