CN115387881B - 噪声抑制装置、噪声抑制系统及噪声抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种噪声抑制装置、噪声抑制系统及噪声抑制方法，可用于解决化工、车辆、船舶等领域中排气、排烟管道噪声高的问题。所述噪声抑制装置包括发声腔室、发声部件以及过渡连接部件，噪声抑制系统生成抵消声波信号并传输给噪声抑制装置，噪声抑制装置将声波信号转化为机械声波经过发声腔室传播至抑制通道，并经抑制通道传播至排气、排烟管道内，控制声波与原始噪声干涉抵消，以降低管道内的噪声。本发明的噪声抑制装置可以应用在高温、高湿度等恶劣环境中，可以根据应用场景需求及安装位置的不同进行差异化配置，具有结构紧凑占用空间小的特点，可以在不改变原有的消声结构的基础上，额外增加低频降噪量，或替代原有抗性消声器部件。

Description

噪声抑制装置、噪声抑制系统及噪声抑制方法

技术领域

本发明涉及噪声智能控制技术领域，具体涉及一种噪声抑制装置及其系统，主要用于对船舶等动力设备的排气噪声进行抑制，同样也适用于化工、车辆等排气、排烟管道的噪声，与传统噪声控制技术存在较大的差别。

背景技术

柴油机是船舶的主要动力设备，一般位于封闭的机舱内，其工作产生的噪声是船舶的主要噪声源之一。虽然不同型号柴油机的噪声程度不同，但一般都高达105～110dB(A)及以上，而大于90dB(A)的高强度噪声环境就会造成声污染，导致人员相互沟通困难和影响工作注意力的问题。

例如，高强度的柴油机噪声会直接激励船体机舱引起结构噪声，并向水中和其他舱室辐射，从而形成辐射噪声，会造成环境声污染并影响舱室的舒适性能。并且，柴油机排气通常直接通向大气，因此排气噪声(尤其是低频排气噪声)会造成较严重的声污染。

具体地，在柴油机工作产生的噪声中，参见图26所示，其示出了一种排气噪声的示意图，进排气噪声(尤其是排气噪声)是最主要的噪声源。因此，优化柴油机排气噪声控制技术具有重要意义。

目前的柴油机一般都会采取一定的减振降噪措施以减少柴油机的排气噪声。

通常地，现有技术使用排气消声器对排气噪声加以控制，而排气消声器一般采用阻抗复合式结构，其中阻性段主要用于消除排气的中高频噪声，抗性结构主要用于衰减低频部分，但由于排气低频噪声频率低，根据四分之一波长理论去设计的抗性结构，其尺寸将相对庞大，不利于实船安装，且会引起较大的阻力损失，影响柴油机的动力性和经济性。在其他烟气管道噪声控制领域，一般采用阵列式消声器或其他结构形式的消声单元，同样存在低频噪声控制效果不足的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种噪声抑制装置、噪声抑制系统及噪声抑制方法，可对噪声进行主动抑制，且结构尺寸较小便于安装。

为了实现上述目的，本发明提供一种噪声抑制装置，用于抑制管道的噪声，包括发声腔室、发声部件和过渡连接部件，所述发声部件设置于所述发声腔室内，所述发声部件用于生成抑制波以对所述噪声进行抑制；所述过渡连接部件与所述发声腔室连接，并在所述发声腔室和所述管道之间形成一抑制通道；其中，所述抑制波能经由所述发声腔室输出至所述抑制通道，并经由所述抑制通道传播至所述管道内，以抑制所述管道内的噪声。

可选地，所述发声腔室具有一输出端，所述过渡连接部件连接在所述输出端和所述管道之间，所述过渡连接部件具有一直线形连接段，所述直线形连接段与所述输出端相连，且所述直线形连接段的设置方向与所述抑制波的传播方向相平行。

可选地，所述过渡连接部件具有第一直管段和与所述第一直管段垂直连接的第二直管段，所述第一直管段与所述输出端相连以形成所述抑制通道，所述第二直管段连接在所述管道中。

可选地，所述第二直管段的端部可拆卸地连接有变径段，所述变径段两端的直径分别与所述第二直管段和所述管道相适应。

可选地，所述过渡连接部件具有一渐缩段，所述渐缩段与所述输出端相连，且所述渐缩段向远离所述发声腔室的方向渐缩，以形成一端部渐缩的所述抑制通道。

可选地，所述过渡连接部件具有与外界相连通的中空部，所述中空部用于套设在所述管道的端部外侧，所述过渡连接部件在所述中空部的周向外侧形成所述发声腔室，并在所述中空部的内壁与所述管道的外壁之间形成所述抑制通道。

可选地，所述过渡连接部件内还设置有与所述抑制通道相连通的通风散热通道，所述通风散热通道连接至风机。

可选地，所述发声腔室上设有若干压力平衡部，所述压力平衡部连通所述发声腔室和所述过渡连接部件。

可选地，所述噪声抑制装置还包括有隔热结构，所述隔热结构设置于所述发声腔室靠近所述抑制通道的一侧。

可选地，所述噪声抑制装置还包括有第一散热部件，所述第一散热部件具有用于通入冷却剂的进口和用于排出冷却剂的出口，且所述第一散热部件设置在所述过渡连接部件上。

可选地，所述噪声抑制装置还包括有第二散热部件，所述第二散热部件设置于所述发声腔室上。

可选地，所述噪声抑制装置包括有至少一个所述发声腔室，每个所述发声腔室内分别设有所述发声部件，所述过渡连接部件为每个所述发声腔室分别形成所述抑制通道。

本发明还提供一种噪声抑制系统，用于抑制工作装置的管道的噪声，包括所述噪声抑制装置、检测装置和控制装置。其中，所述检测装置包括：工作装置检测结构、第一工作装置检测结构和第二工作装置检测结构，所述工作装置检测结构设置于所述工作装置上，用于检测所述工作装置的工作参数；所述第一噪声检测结构设置于所述噪声抑制装置的上游，用于检测第一噪声参数；所述第二噪声检测结构设置于所述噪声抑制装置的下游，用于检测第二噪声参数；所述控制装置与所述噪声抑制装置和所述检测装置信号相连，所述控制装置用于根据所述工作参数、所述第一噪声参数和所述第二噪声参数调节所述噪声抑制装置的输出，以抑制所述工作装置的噪声。

可选地，所述工作装置检测结构为转速计，用于检测所述工作装置的转速。

可选地，所述第一噪声检测结构和/或所述第二噪声检测结构为麦克风阵列。

可选地，所述管道上设置有引导管，所述第一噪声检测结构和/或所述第二噪声检测结构设置在所述引导管上。

本发明还提供一种噪声抑制方法，用于抑制工作装置的管道的噪声，包括如下步骤：提供前述的噪声抑制系统；所述控制装置根据所述工作参数、所述第一噪声参数和所述第二噪声参数调节所述噪声抑制装置的输出，以抑制所述工作装置的噪声。

本发明具有至少如下有益效果：

本发明提供一种噪声抑制装置、噪声抑制系统及噪声抑制方法，可以根据应用场景需求及安装位置的不同进行差异化配置，具有结构紧凑占用空间小的特点，能够适用于化工、车辆、船舶等各个领域以对高噪声烟气、废气等管路的噪声抑制，尤其是解决排气、排烟管道噪声高的问题。噪声抑制系统生成抵消声波信号并传输给噪声抑制装置，噪声抑制装置将声波信号转化为机械声波经过发声腔室传播至抑制通道，并经抑制通道传播至排气、排烟管道内，控制声波与原始噪声干涉抵消，以降低管道内的噪声。

所述噪声抑制装置可以应用在高温、高湿度等恶劣环境中，可以根据应用场景需求及安装位置的不同进行差异化配置，具有结构紧凑占用空间小的特点。其基于声波干涉相消原理实现自适应控制，可以在不改变原有的消声结构(如排气消声器)的基础上，通过发声单元产生抑制声波(即机械声波)，该抑制声波与管道内的烟气噪声波发声干涉相消，实现管道出口的噪声降低，能够额外增加低频降噪量，有助于减小抗性消声结构的尺寸以优化原有消声结构；或者也可以替代原有抗性消声器部件，在相近降噪量的同时，同比减小传统抗性消声器的占用空间，且不会引入额外的空气阻力损失。并且在应用至如柴油机等工作装置的排气管道上时，不易引起压力损失，同时由于抗性消声结构尺寸能得以减小，也直接降低了柴油机等工作装置的排气背压，间接增加了柴油机的输出扭矩。

附图说明

图1示例性示出本发明中噪声抑制装置的主视图。

图2示例性示出本发明中噪声抑制装置的侧视图。

图3示例性示出本发明中发声腔室的输出端与过渡连接部件的安装面示意图。

图4示例性示出本发明中发声腔室的示意图。

图5示例性示出本发明中噪声抑制装置一种安装形式示意图。

图6示例性示出本发明中噪声抑制装置另一种安装形式示意图。

图7示例性示出本发明中噪声抑制装置又一种安装形式示意图。

图8示例性示出本发明中第二噪声检测结构的布置示意图。

图9示例性示出本发明中噪声抑制装置的一种应用示意图。

图10示例性示出本发明中噪声抑制装置的另一种应用示意图。

图11示例性示出本发明中噪声抑制系统的结构原理图。

图12示例性示出本发明中噪声抑制装置设置于管道出口端的一种结构示意图。

图13示例性示出图12中发声部件的一种布置示意图。

图14示例性示出图12中发声部件的又一种布置示意图。

图15示例性示出图12的A-A剖视图。

图16示例性示出本发明中噪声抑制装置设置于管道出口端的又一种结构示意图。

图17示例性示出图16中发声部件的一种布置示意图。

图18示例性示出图16中发声部件的又一种布置示意图。

图19示例性示出图16中发声部件的再一种布置示意图。

图20示例性示出图16中发声部件的另一种布置示意图。

图21示例性示出图发声部件的布局正视图。

图22示例性示出本发明中管道的横截面示意图。

图23示例性示出本发明中管道的横截面的分隔示意图。

图24示例性示出本发明中对分隔后的管道分别设置发声部件的布置示意图。

图25示例性示出本发明中噪声抑制方法的流程示意图。

图26示例性示出现有的一种管道排气噪声的频谱图。

图27示例性示出采用本发明中噪声抑制装置前后的排气噪声对比图。

图中：1.发声腔室 11.输出端 12.压力平衡部 2.过渡连接部件 21.第一直管段211.渐缩段22.第二直管段221.变径段23.中空部24.通风散热通道 3.发声部件 41.第一散热部件 411.进口 412.出口 413.冷却管 42.第二散热部件 5.隔热结构 6.管道 61.引导管 7.第二噪声检测结构 8.工作装置 81.冷却循环管路 82.排气消声器 9.工作装置检测结构 10.控制装置100.噪声抑制装置200.噪声抑制系统。

具体实施方式

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的一部分实施例，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。

参见图1至图7所示，本发明提供一种噪声抑制装置100，用于抑制管道6的噪声，所述噪声抑制装置100包括发声腔室1、过渡连接部件2和发声部件3。其中，所述发声腔室1用于为所述发声部件3提供与外界相对隔绝的工作空间，所述发声部件3设置于所述发声腔室1内以用于输出抑制波，所述过渡连接部件2用于形成供抑制波传播至所述管道6的抑制通道，从而所述抑制波能对所述管道6内的所述噪声进行抑制。

以下，进一步结合附图对本发明的各部件进行示例说明。

所述发声腔室1用于为发声部件3提供一工作空间，以防止外界干扰影响所述发声部件3的工作。在一些实施例中，所述发声腔室1设有一输出端11，所述输出端11用于供所述发声部件3生成的所述抑制波向外输出和传播。具体地讲，参见图1所示，图中示出了作为所述发声腔室1的声源箱，所述声源箱的下端设有开口以作为输出端11。

所述发声部件3用于生成所述抑制波以对所述噪声进行抑制，其设置于所述发声腔室1内。具体地讲，所述发声部件3可以包括设置于所述声源箱内且信号相连的功放模块和次级声源，所述功放模块用于调节所述次级声源的输出，所述次级声源用于生成作为抑制波的次级声波，用于对噪声(尤其是低频噪声)进行抑制。

在一些实施例中，参见图4所示，所述发声部件3，例如扬声器，朝向所述发声腔室1的所述输出端11设置，以使所述抑制波的传播方向直接指向所述输出端11，从而避免所述抑制波在由所述输出端11向外输出之前，在所述发声腔室1内发生折射和反射并导致抑制波的损耗。

所述过渡连接部件2连接于所述输出端11与所述管道6之间，以形成一抑制通道，从而所述抑制波能在由所述输出端11离开所述发声腔室1后，能经由所述抑制通道传播至所述管道6内，以对所述管道6内的所述噪声进行抑制。

在一些实施例中，为减少所述抑制波在传播的过程中因与所述过渡连接部件2的内壁接触而产生折射、反射等情况导致抑制波的损耗，所述过渡连接部件2具有一直线形连接段，所述直线形连接段用于与所述输出端11相连以形成直线形的所述抑制通道，且所述直线形连接段的设置方向与所述抑制波的传播方向相平行。

具体地讲，参见图1至图2所示，所述发声腔室1为一声源箱，所述声源箱的下侧设有开口以作为输出端11，所述抑制波大致地自所述输出端11由上至下向外输出并传播。所述过渡连接部件2为一三通管，其具有第一直管段21和垂直连接于所述第一直管段21中部的第二直管段22，所述第一直管段21作为所述直线形连接段与所述开口相连以形成直线形的所述抑制通道，并且所述第一直管段21竖直设置以与所述抑制波的传播方向相平行。所述第二直管段22则连接在所述管道6中，以将所述第一直管段21固定于所述管道6的一侧，从而，由所述声源箱的输出端11输出的抑制波能经由第一直管段21传播至位于所述管道6中的第二直管段22中。由于所述管道6内的流体将流经所述第二直管段22，进而，所述抑制波能与所述流体相交汇，所述流体中与抑制波频率相同的噪声声波被干涉消除，实现了对所述噪声的抑制。当然在其他实施例中，所述过渡连接部件2也不限于上述示例，例如其可以为弯曲的管段，并不限于为上述的第一直管段21和第二直管段22。

在一些实施例中，所述过渡连接部件2具有一渐缩段211，所述渐缩段211与所述输出端11相连，且所述渐缩段211向远离所述发声腔室1的方向渐缩，以形成一端部渐缩的抑制通道，从而更好地收束所述抑制波。

具体地讲，参见图1和图2所示，所述第一直管段21的上端用于连接所述输出端11的位置设有所述渐缩段211，所述渐缩段211由上至下(即向远离所述发声腔室1的方向)渐缩。

在一些实施例中，所述过渡连接部件2具有所述第二直管段22，并且所述第二直管段22的端部可拆卸地连接有变径段221，所述变径段221两端的直径不同且分别与所述第二直管段22和所述管道6相适应，从而通过装配不同直径的变径段221，使得所述过渡连接部件2可便捷地装配置不同管径的管道6中。

具体地讲，参见图1和图2所示，在所述第二直管段22的两端分别连接有所述变径段221，以左侧的所述变径段221为例，所述变径段221的直径由左至右渐增，且所述变径段221左端的直径与所述管道6相适应，所述变径段221右端的直径与所述第二直管段22相适应。

在一些实施例中，所述过渡连接部件2具有与外界相连通的中空部23，所述中空部23用于套设在所述管道6的端部外侧，所述过渡连接部件2在所述中空部23的周向外侧形成所述发声腔室1，并在所述中空部23的内壁与所述管道6的外壁之间形成所述抑制通道。此处，所述发声腔室1不直接与管道6相接触，以防止管道6的排气、振动和温度等对所述发声腔室1造成影响。

示例性地，请参阅图12所示，所述过渡连接部件2具有一沿所述管道6的周向设置的壳体，所述壳体的中部形成有所述中空部23，所述壳体的顶部设有连通至所述中空部23的出气孔。在此，所述过渡连接部件2通过所述中空部23套设在一排气管道的出口端，该排气管道的排气进入所述中空部23后可通过所述出气孔排出。在此，所述噪声抑制装置100主要用于降低管口辐射噪声。

同时，沿着所述中空部23的周向还设置有至少一个所述发声腔室1，此处，所述发声腔室1可以具有独立的外壳并沿周向连接在所述壳体上，或者也可以在所述壳体内设置所述发声腔室1，每个所述发声腔室1之间由隔板间隔成独立的空间。其中，所述发声腔室1用于容置扬声器等的发声部件3。例如，请参阅图13所示，沿着所述排气管道的周向均匀设置有两个扬声器；又如，请参阅图14所示，沿着所述排气管道的周向均匀设置有三个扬声器。

其中，请参阅图16所示，所述发声部件3优选地可以朝向所述管道6设置，具体地，所述发声部件3具有一工作面，当所述发声部件3为扬声器时，其即为所述扬声器的正面，所述工作面与所述管道6的径向相垂直。此处，请参阅图17至图21所示，所述扬声器的数量同样可以为1个、2个、3个、4个或其他数量，其可以根据实际需要进行设置，本实施例对其不作限制。

在此，当所述管道6的截面积较大、烟气噪声较高的情况下，还可以将所述管道6分隔为若干个子管道，并对若干个所述子管道分别进行噪声抑制。示例性地，请参阅图22至24所示，所述管道6的截面积为S，在此将其均匀划分为4个截面积为S/4的子管道，并且对于每个子管道分别设置有发声部件3。可以理解的是，在其他实施例中，并不限于将所述管道6划分为4个子管道，也可根据需要将其划分为其他数量个子管道，例如2个、3个、5个、6个等。

在进一步的实施例中，请继续参阅图12并结合图15所示，所述过渡连接部件2内还设置有与所述抑制通道相连通的通风散热通道24，所述通风散热通道24连接至风机。在此，通过所述通风散热通道24能够向所述抑制通道吹风，以加速所述通风散热通道24的热交换，降低所述抑制通道及其周边的温度。具体地，所述风机的进风口处还可以设置有消声器，以减少所述风机的噪音。此处，在图15中，所述通风散热通道24的数量为两个，其沿所述抑制通道的周向均匀设置，在其他实施例中，所述通风散热通道24的数量也可以不同，本实施例对其不作限制。

此处，为了减少所述过渡连接部件2的振动，所述壳体还可以通过隔振器与一外部固定物弹性相连。示例性地，同样请参阅图12所示，所述管道6为一船舶的排气管道，所述过渡连接部件2的壳体通过隔振器连接在船舶主体上，例如可以连接在夹板上。

在一些实施例中，所述发声腔室1上还设有若干压力平衡部12，所述压力平衡部12连通所述发声腔室1和所述抑制通道。

具体地讲，参见图3所示，在本实施例中，所述发声腔室1在所述连接部的周向设有压力平衡孔以作为压力平衡部12，所述压力平衡孔连通所述发声腔室1和所述过渡连接部件2，使得所述连接部两侧的压力得以平衡。从而，减少因所述管道6内的压力变化导致所述输出端11的两侧压力不同以使所述发声部件3受力的情况，进而能减少所述发声部件3因受力而连接不稳乃至产生位移和转动，进而影响抑制波的产生和传播的情况。

可以理解的是，图3中仅示出了一个作为压力平衡部12的压力平衡孔，在其他实施例中，为加强压力平衡的效果，也可以设置有多个所述压力平衡孔。

在一些实施例中，所述噪声抑制装置100还包括有隔热结构5，所述隔热结构5设置于所述发声腔室1靠近所述抑制通道的一侧，用于减少向所述发声腔室1的传热。

具体地讲，参加图3所示，所述输出端11处设有用于作为所述隔热结构5的隔热膜，所述隔热膜覆盖所述输出端11，以减少所述管道6内的热量向所述发声腔室1和所述发声部件3的传递，并进而保障所述发声部件3的工作环境和工作效果。

在一些实施例中，所述噪声抑制装置100还包括有散热结构，用于改善所述噪声抑制装置100的散热条件，以免所述发声腔室1内温度过高影响所述发声部件3的工作。

进一步地讲，所示散热结构包括第一散热部件41，所述第一散热部件41设置于所述过渡连接部件2上，用于强化所述过渡连接部件2的散热，以避免与所述管道6相连的过渡连接部件2向所述发声腔室1传递过多的热量，进而使得所述发声腔室1内温度过高影响所述发声部件3的工作。

具体地讲，参见图1所示，在所述过渡连接部件2的周向设有所述第一散热部件41，所述第一散热部件41具有用于通入冷却剂的进口411和用于排出冷却剂的出口412，所述冷却剂可采用冷却水等。并且，所述第一散热部件41可以通过独立设置的冷却管413通入冷却剂，也可以连接在已有的冷却循环管路81中，例如，结合图9和图10所示，所述管道6为一工作装置8的排气管道或进气管道，所述第一散热部件41的进口411和出口412连接至所述工作装置8已有的冷却循环管路81中，即所述冷却管413路中接入所述工作装置8原有的冷却循环水，从而以较小的成本和结构改变实现对所述过渡连接部件2的有效冷却。

进一步地讲，所示散热结构还包括第二散热部件42，所述第二散热部件42设置于所述发声腔室1上，用于强化所述发声腔室1的散热，以避免所述发声腔室1内温度过高影响所述发声部件3的工作。

具体地讲，参见图4所示，声源箱(即所述发声腔室1)的周向表面外侧设有若干散热翅片以作为所述第二散热部件42，从而能强化所述声源箱的散热，使得所述声源箱内的温度可尽可能地保持在适宜所述发声部件3工作的温度。

可以理解的是，所述第一散热部件41和所述第二散热部件42可以同时设置，也可分别单独设置，均可以实现强化散热的效果。当然地，同时设置所述第一散热部件41和所述第二散热部件42时，所述噪声抑制装置100的散热条件将更佳。

在一些实施例中，所述噪声抑制装置100包括有至少一个所述发声腔室1，每个所述发声腔室1内分别设有所述发声部件3，所述过渡连接部件2为每个所述发声腔室1分别形成所述抑制通道。

具体地讲，参见图5所示，所述噪声抑制装置100包括有一个所述发声腔室1；在另一些实施例中，参见图6所示，所述噪声抑制装置100包括有两个所述发声腔室1；在又一些实施例中，参见图7所示，所述噪声抑制装置100包括有三个所述发声腔室1。可以理解的是，在其他实施方式中，所述抑制结构也可设置为其他数量个。由于每个所述发声腔室1内分别设有所述发声部件3，当噪声情况相同时，所述发声腔室1和所述发声部件3设置数量的增加有助于加强噪声抑制的效果。

进一步地，当所述发声腔室1和所述发声部件3的设置数量大于一个，且所述过渡连接部件2采用前述三通管的结构时，所述抑制结构的三通管可为每个所述发声腔室1分别对应设有所述第一直管段21并共用一个所述第二直管段22，从而能减少抑制结构在噪声传播路径方向上的占用空间，且有助于减少材料成本。

由此可知，本发明提供的噪声抑制装置100，通过所述发声腔室1和所述过渡连接部件2将发声部件装配于所述管道6上，通过发声部件3基于声波干涉相消原理实现对噪声的主动控制，其具有结构紧凑占用空间小的特点，可以在不改变原有的消声结构的基础上，额外增加低频降噪量，有助于减小抗性消声结构的尺寸以优化原有消声结构；并且在应用至如柴油机等工作装置8的排气管道上时，不易引起压力损失，同时由于抗性消声结构尺寸能得以减小，也直接降低了柴油机等工作装置8的排气背压，间接增加了柴油机的输出扭矩。

参见图1至图11所示，本实施例还示出一种噪声抑制系统200，用于抑制工作装置8的管道6的噪声，包括噪声抑制装置100、检测装置以及控制装置10。根据声波干涉相消原理，所述控制装置10根据所述检测装置的检测结果控制所述噪声抑制装置100生成与所述工作装置8工作时所述管道6中所产生的低频噪声频率相适应的抑制波，以主动地抑制所述低频噪声。

其中，所述噪声抑制装置100包括发声腔室1、发声部件3和过渡连接部件2。其中，所述发声腔室1用于为所述发声部件3提供与外界相对隔绝的工作空间，所述发声部件3设置于所述发声腔室1内以用于输出抑制波，所述过渡连接部件2用于形成供抑制波传播至所述管道6的抑制通道，从而所述抑制波能对所述管道6内的所述噪声进行抑制。

可以理解的是，前述实施例中对所述噪声抑制装置100的示例说明均适用于本实施例中，且应用至所述噪声抑制系统200中也可实现与前述实施例相应的效果，本实施例中不再多做赘述。

在一些实施例中，所述工作装置检测结构9为转速计，所述转速计安装于所述工作装置8上，用于检测所述工作装置8的转速，以经过信号处理后用于识别管道内部的噪声频率成分。具体地，通过以下公式计算出频率f：

式中，Z为柴油机气缸数，n为柴油机转速(r/min)，τ为冲程数，二冲程柴油机τ＝2，四冲程柴油机τ＝4。

可以理解的是，在其他实施例中，所述工作装置检测结构9不局限于转速计的形式，其可以是振动传感器或其他声学传感器。

在一些实施例中，所述第一噪声检测结构和第二噪声检测结构7均为麦克风阵列，例如为呈矩形阵列布置的麦克风等，本实施例对其不作限制。具体地讲，参见图8所示，以所述第二噪声检测结构7为例，其为若干沿所述工作噪声的传播方向呈阵列排布的麦克风，其布置于所述管道6上，或者也可以布置于所述过渡连接部件2的所述第二直管段22上，只需位于所述发声部件3位置的下游即可。

示例性地，请继续参阅图8所示，在所述管道6上需要布置所述第一噪声检测结构和/或所述第二噪声检测结构7的位置设置有引导管61，所述第一噪声检测结构和/或所述第二噪声检测结构7设置在所述引导管61上。此处，通过引导管61将管道6内的声波信号引出，降低所述第一噪声检测结构和/或所述第二噪声检测结构7的传感器直接接触高温烟气导致损坏的风险。

示例性地，所述第二噪声检测结构7也可以设置在所述管道6的出口端的外侧，以检测所述管道6的出口端处流体的噪声和振动。

在一些实施例中，所述噪声抑制系统200用于抑制所述工作装置8的排气噪声。具体地，所述工作装置检测结构9设置于所述工作装置8上用于检测工作装置的工作参数，所述噪声抑制装置100设置于所述工作装置8的排气管道中，所述第一噪声检测结构设置于所述管道6中位于所述噪声抑制装置100上游的位置，所述第二噪声检测结构7设置于所述管道6中位于所述噪声抑制装置100下游的位置。

具体地，参见图9至图11所示，以所述噪声抑制系统200在船舶中的应用为例进行说明，所述船舶包括动力设备(即一种工作装置8)，诸如柴油机，所述噪声抑制系统200用于抑制所述柴油机的排气噪声。

所述噪声抑制装置100安装在所述柴油机的排气管道(即管道6)中，用于抑制所述柴油机的排气噪声，在所述柴油机的排气管道上已经装设有排气消声器82。例如，参见图9所示，其示出了安装在水上船舶中的所述噪声抑制系统200，并且，由于水上船舶具有较大的安装空间，因此现有的排气消声器82与所述柴油机之间还设有较长的管道6，在排气消声器82下游的排气管道中则设有所述噪声抑制装置100。其中所述噪声抑制装置可以设置在排气管道的管段中部，也可以如图12所示，设置在排气管道的出口端。而在图10所示的实施例中，其示出了安装在水下船舶中的所述噪声抑制系统200，鉴于水下船舶的空间紧凑，因此现有的排气消声器82邻设于所述柴油机，同样，在排气消声器82后侧的管道6中设有所述噪声抑制装置100。

可以理解的是，所述噪声抑制系统200也可用于对所述船舶的进气噪声进行调节，只需将其安装在所述柴油机的进气管道上即可，其具体安装方式和结构与上述实施例均是相同的，在此不多做赘述。

相应地，请参阅图25所示，本申请的实施例还提供一种噪声抑制方法，用于抑制工作装置的管道的噪声，所述方法包括如下步骤S100-S200。

其中，在步骤S100中，提供一种前述的噪声抑制系统。

在步骤S200中，所述控制装置根据所述工作参数、所述第一噪声参数和所述第二噪声参数调节所述噪声抑制装置的输出，以抑制所述工作装置的噪声。参见图9和图10并结合图11所示，所述发声部件3包括功放模块和次级声源，所述工作装置检测结构9诸如转速计设置于所述柴油机上用于检测柴油机的转速，所述第一噪声检测结构诸如传声器设置于所述排气管道中位于所述噪声抑制装置100上游的位置，所述第二噪声检测结构7诸如传声器设置于所述排气管道中位于所述噪声抑制装置100下游的位置，并且所述发声部件、所述转速计和所述麦克风均信号连接至所述控制装置10，所述控制装置10作为控制模块，能根据所述转速计和所述麦克风检测得到的参数，对所述发声部件3的输出的抑制波进行调节，诸如可基于滤波型最小均方算法(Filtered-X Least Mean Square，FXLMS)进行调节，从而可有效抑制排气噪声。基于LMS算法的自适应滤波器结构如下图所示，通常滤波器采用FIR(有限冲击响应)形式。其中d(n)为参考信号，e(n)为误差信号，y(n)为参考信号经过更新后权值W的控制信号。误差信号e(n)根据MSE准则修改自适应滤波器系数：

按照均方误差准则进行滤波器权系数更新：

w(n+1)＝w(n)+2μ(n)x(n)

示例性地，请参阅图27所示，其示出了一种采用本发明的实施例所提供的噪声抑制装置进行排气噪声抑制的对比图，可知，在控制所述噪声抑制装置打开时，所述排气噪声得到了明显的改善。

综上所述，本发明的实施例提供了噪声抑制装置100、噪声抑制系统200及噪声抑制方法，上述实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分可以参见其他实施例中的描述。在前述噪声抑制装置100、噪声抑制系统200及噪声抑制方法中，基于声波干涉相消原理实现自适应控制，可以在不改变原有的消声结构(如排气消声器82)的基础上，额外增加低频降噪量，有助于减小抗性消声结构的尺寸以优化原有消声结构；并且在应用至如柴油机等工作装置8的排气管道上时，不易引起压力损失，同时由于抗性消声结构尺寸能得以减小，也直接降低了柴油机等工作装置8的排气背压，间接增加了柴油机的输出扭矩。

Claims (16)

1.一种噪声抑制装置，用于抑制管道的噪声，其特征在于，包括：

发声腔室；

发声部件，设置于所述发声腔室内，所述发声部件用于生成抑制波以对所述噪声进行抑制；以及

过渡连接部件，与所述发声腔室连接，并在所述发声腔室和所述管道之间形成一抑制通道；

其中，所述抑制波能经由所述发声腔室输出至所述抑制通道，并经由所述抑制通道传播至所述管道内，以抑制所述管道内的噪声；

所述噪声抑制装置包括有至少一个所述发声腔室，每个所述发声腔室内分别设有所述发声部件，所述过渡连接部件为每个所述发声腔室分别形成所述抑制通道。

2.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，所述发声腔室具有一输出端，所述过渡连接部件连接在所述输出端和所述管道之间，所述过渡连接部件具有一直线形连接段，所述直线形连接段与所述输出端相连，且所述直线形连接段的设置方向与所述抑制波的传播方向相平行。

3.如权利要求2所述的噪声抑制装置，其特征在于，所述过渡连接部件具有第一直管段和与所述第一直管段垂直连接的第二直管段，所述第一直管段与所述输出端相连，所述第二直管段连接在所述管道中。

4.如权利要求3所述的噪声抑制装置，其特征在于，所述第二直管段的端部可拆卸地连接有变径段，所述变径段两端的直径分别与所述第二直管段和所述管道相适应。

5.如权利要求2-4任一项所述的噪声抑制装置，其特征在于，所述过渡连接部件具有一渐缩段，所述渐缩段与所述输出端相连，且所述渐缩段向远离所述发声腔室的方向渐缩，以形成一端部渐缩的所述抑制通道。

6.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，

所述过渡连接部件具有与外界相连通的中空部，所述中空部用于套设在所述管道的端部外侧，所述过渡连接部件在所述中空部的周向外侧形成所述发声腔室，并在所述中空部的内壁与所述管道的外壁之间形成所述抑制通道。

7.如权利要求6所述的噪声抑制装置，其特征在于，所述过渡连接部件内还设置有与所述抑制通道相连通的通风散热通道，所述通风散热通道连接至风机。

8.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，所述发声腔室上设有若干压力平衡部，所述压力平衡部连通所述发声腔室和所述抑制通道。

9.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，还包括有隔热结构，所述隔热结构设置于所述发声腔室靠近所述抑制通道的一侧。

10.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，还包括有第一散热部件，所述第一散热部件具有用于通入冷却剂的进口和用于排出冷却剂的出口，且所述第一散热部件设置在所述过渡连接部件上。

11.如权利要求1或10所述的噪声抑制装置，其特征在于，还包括有第二散热部件，所述第二散热部件设置于所述发声腔室上。

12.一种噪声抑制系统，用于抑制工作装置的管道的噪声，其特征在于，包括：

如权利要求1-11任一项所述的噪声抑制装置；

检测装置，包括：工作装置检测结构，设置于所述工作装置上，用于检测所述工作装置的工作参数；第一噪声检测结构，设置于所述噪声抑制装置的上游，用于检测第一噪声参数；以及第二噪声检测结构，设置于所述噪声抑制装置的下游，用于检测第二噪声参数；以及

控制装置，与所述噪声抑制装置和所述检测装置信号相连，所述控制装置用于根据所述工作参数、所述第一噪声参数和所述第二噪声参数调节所述噪声抑制装置的输出，以抑制所述工作装置的噪声。

13.如权利要求12所述的噪声抑制系统，其特征在于，所述工作装置检测结构为转速计，用于检测所述工作装置的转速。

14.如权利要求12所述的噪声抑制系统，其特征在于，所述第一噪声检测结构和/或所述第二噪声检测结构为麦克风阵列。

15.如权利要求12所述的噪声抑制系统，其特征在于，所述管道上设置有引导管，所述第一噪声检测结构和/或所述第二噪声检测结构设置在所述引导管上。

16.一种噪声抑制方法，用于抑制工作装置的管道的噪声，其特征在于，包括如下步骤：

提供如权利要求12所述的噪声抑制系统；所述控制装置根据所述工作参数、所述第一噪声参数和所述第二噪声参数调节所述噪声抑制装置的输出，以抑制所述工作装置的噪声。