CN116241493A - 具散热和风压补偿的前馈式主动噪音控制功能的电子系统 - Google Patents
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Abstract
具散热和风压补偿的前馈式主动噪音控制功能的电子系统,包含风扇模块、嵌入式控制器、参考麦克风、误差麦克风、主动降噪控制器,和扬声器模块。参考麦克风撷取风扇模块在运行时的噪音并提供相对应宽频噪音信号,误差麦克风撷取电子系统运行时的整体噪音并输出相对应误差信号。主动降噪控制器依据宽频噪音信号、误差信号和嵌入式控制器提供的风扇信息计算出风扇模块在实际运行时所产生的窄频带和宽频带噪音以提供扬声器控制信号,再依此驱动扬声器模块以提供反相噪音信号,并依据风扇模块目前转速所造成的风压来调整扬声器控制信号的功率。
Description
技术领域
本发明提供一种具散热和前馈式主动噪音控制功能的电子系统,尤指一种具散热和具风压补偿的前馈式主动宽频噪音控制功能的电子系统。
背景技术
在现代化的信息社会,电脑系统已经成为多数人不可或缺的信息工具。为了避免元件因过热而发生功率降低或是毁损,电脑系统一般会使用风扇来提供散热功能,以将装置内部所产生的热量排出或是将装置外部的冷空气吸入。
风扇的转速和静压决定了风扇的空气流量,风扇运转时的噪音大约和其转速的五次方根成正比,转速越快散热能力越强,但造成的噪音越大。随着中央处理器的功能越来越强,装置内部所产生的废热也因此增加,加上微型化的趋势会降低热流效率,如何兼顾散热和降噪是重要课题。
发明内容
本发明提供一种具散热和具风压补偿的前馈式主动噪音控制功能的电子系统,其包含一风扇模块、一嵌入式控制器、一参考麦克风、一误差麦克风、一主动降噪控制器,以及一扬声器模块。该风扇模块用来依据一风扇控制信号来运行以提供散热功能。该嵌入式控制器用来提供该风扇控制信号和一同步信号,其中该同步信号包含该风扇模块的结构和运行设定的信息。该参考麦克风用来检测该风扇模块运行时所产生的宽频噪音以提供相对应的一宽频噪音信号。该误差麦克风用来检测该电子系统运行时所产生的噪音以提供相对应的一误差信号。该主动降噪控制器用来依据该同步信号、该宽频噪音信号和该误差信号来产生一扬声器控制信号,以及依据该宽频噪音信号、该误差信号、一顺风转移函数和一逆风转移函数来调整该扬声器控制信号的功率。该扬声器模块用来依据该扬声器控制信号来提供一反相噪音信号,其中该反相噪音信号包含多个噪音消除波形以抵消该电子系统运行时所产生的噪音,该顺风转移函数为该风扇模块以一预定风扇转速运行时该扬声器模块和该误差麦克风之间的转移函数,且该逆风转移函数为该风扇模块以该预定风扇转速运行时该扬声器模块和该参考麦克风之间的转移函数。
附图说明
图1为本发明实施例中一种具散热和提供风压补偿的前馈式主动噪音控制功能的电子系统的功能方框图。
图2为本发明实施例中ANC控制器实作方式的示意图。
图3显示了本发明实施例中电子系统在离线模式运行时的流程图
图4显示了本发明实施例电子系统中扬声器模块、参考麦克风、和误差麦克风之间在传递信号时的转移函数示意图。
图5为本发明实施例中电子系统在上线模式运行时的流程图。
其中,附图标记说明如下:
10:处理器
20:风扇模块
30:嵌入式控制器
40:扬声器模块
50:参考麦克风
55:误差麦克风
60:主动降噪控制器
62:频率计算器
64:信号产生器
66:数字滤波器
68:扬声器模块驱动电路
71:第一路径补偿转移函数模块
72:第二路径补偿转移函数模块
76:适应性滤波器
100:电子系统
310-350、510-550:步骤
SFG:风扇控制信号
SMIC:扬声器控制信号
SSYN:同步信号
y(n):反相噪音信号
y’(n):处理后反相噪音信号
y”(n):传递后反相噪音信号
e(n):误差信号
f(n):宽频噪音频谱信号
d(n):噪音信号
x(n):参考信号
x’(n):处理后参考信号
C”(Z):顺风转移函数
D”(Z):逆风转移函数
具体实施方式
图1为本发明实施例中一种具散热和提供风压补偿的前馈式主动噪音控制功能的电子系统100的功能方框图。电子系统100包含一处理器10、一风扇模块20、一嵌入式控制器(embedded controller,EC)30、一扬声器模块40、一参考麦克风50、一误差麦克风55,以及一主动降噪(active noise cancellation,ANC)控制器60。
处理器10可为一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)或一图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU),其为电子系统100中关键的运算引擎,负责执行作业系统所需的指令与程序,也是电子系统100中废热的主要来源。
风扇模块20视其类型可具备不同结构,主要都是利用马达带动扇叶转动,以将较冷的空气带到机箱内部,并将内部较热的空气排出,进而达到散热效果。在本发明中,风扇模块20会依据嵌入式控制器30提供的一风扇控制信号SFG来运行,风扇控制信号SFG的值越大,风扇模块20中的马达转速越快,散热效果越强,但也会产生较大噪音。在电子系统100的运行期间,风扇模块20通常会是主要的噪音来源。在一实施例中,风扇控制信号SFG可为一脉波频宽调变(Pulse Width Modulation,PWM)的方波信号,通过改变其工作周期(dutycycle)来调整风扇模块20中的马达转速。在一实施例中,风扇模块20可包含一个或多个轴流式风扇或离心式风扇。然而,风扇模块20所包含的风扇数目、风扇类型和风扇驱动方式并不限定本发明的范畴。
嵌入式控制器30会存储相关电子系统100各项运行的EC代码和开机时重要信号的时序。在关机状态下,嵌入式控制器30会一直保持运行以等待用户的开机信息;在开机状态下,嵌入式控制器30会控制系统的待机/休眠状态、键盘控制器、充电指示灯,和风扇模块20中的马达转速。嵌入式控制器30通常包含一温度感测器(未显示于图1)来监控处理器10的操作温度,并依此输出风扇控制信号SFG。当处理器10的操作温度越高,风扇控制信号SFG的工作周期越大,而风扇模块20中的马达转速越快;当处理器10的操作温度越低,风扇控制信号SFG的工作周期越小,而风扇模块20中的马达转速越慢。
扬声器模块40是一种可将电子信号转换成声音信号的电子元件,通常包含振膜(diaphragm)和由电磁铁和音圈所组成的驱动电路。扬声器模块40可依据ANC控制器60提供的一扬声器控制信号SMIC来运行,当扬声器控制信号SMIC的电流通过音圈时,音圈即随着电流的频率振动,而和音圈相连的振膜当然也就跟着振动,进而推动周围的空气振动以产生声音。在本发明实施例中,扬声器模块40的振膜会设置在风扇模块20的出风结构内,可依据扬声器控制信号SMIC来产生一反相噪音信号y(n)。
参考麦克风50设置在接近风扇模块20中风扇叶片的位置,用来撷取风扇模块20运行时所产生的噪音,并将测量到的一宽频噪音信号f(n)传送至ANC控制器60,其中宽频噪音信号f(n)包含风扇模块20运行时所产生气流噪音的宽频噪音频谱。在一实施例中,参考麦克风50可为一数字式微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)麦克风,其具备高耐热、高抗振和高抗射频干扰等性能。然而,参考麦克风50的种类并不限定本发明的范畴。
误差麦克风55用来撷取电子系统100运行时的整体噪音,并输出相对应的误差信号e(n)至ANC控制器60,其中d(n)代表在电子系统100运行期间欲消除的噪音信号。由于风扇模块20为主要噪音源,误差麦克风55可设置在接近风扇模块20的出风口之处,其中参考麦克风50和ANC控制器60之间的距离大于误差麦克风55和ANC控制器60之间的距离。更详细地说,误差麦克风55所输出的误差信号e(n)为噪音信号d(n)和所撷取到的反相噪音信号y”(n)之间的差值,误差信号e(n)的值越小代表降噪效果越好。在一实施例中,误差麦克风55可为一数字式MEMS麦克风,其具备高耐热、高抗振和高抗射频干扰等性能。然而,误差麦克风55的种类并不限定本发明的范畴。
ANC控制器60可从嵌入式控制器30接收一同步信号SSYN、从参考麦克风50接收宽频噪音信号f(n),以及从误差麦克风55接收误差信号e(n),其中同步信号SSYN包含相关风扇模块20的结构(例如各风扇叶片数)和运行设定(例如在不同模式下马达转速)的信息。依据同步信号SSYN、宽频噪音信号f(n),以及对应一预定风扇转速的转移函数D”(Z)和转移函数C”(Z),ANC控制器60可计算出风扇模块20以预定风扇转速运行时所产生噪音中的宽频带噪音;依据同步信号SSYN及误差信号e(n),ANC控制器60可计算出风扇模块20以预定风扇转速运行时所产生噪音中的窄频带噪音。依据计算出的宽频带噪音和窄频带噪音,ANC控制器60可依此提供扬声器控制信号SMIC以驱动扬声器模块40,使得扬声器模块40提供的反相噪音信号y(n)能有效地抵消噪音信号d(n)的影响,亦即尽量让误差信号e(n)降至0。
图2为本发明实施例中ANC控制器60实作方式的示意图。ANC控制器60包含一频率计算器62、一信号产生器64、一数字滤波器66、一扬声器模块驱动电路68、第一路径补偿转移函数模块71、第二路径补偿转移函数模块72,以及一适应性滤波器76。
在本发明中,电子系统100可在一离线模式和一上线模式下运行,其中在离线模式下可求出相关于在特定风扇转速下扬声器模块40和参考麦克风50之间的转移函数D”(Z)以及扬声器模块40和误差麦克风55之间的转移函数C”(Z),而在上线模式下可提供具风压补偿机制的前馈式主动噪音控制。
图3显示了电子系统100在离线模式运行时的流程图,其包含下列步骤:
步骤310:风扇模块20以特定风扇转速来运行。
步骤320:测量特定风扇转速下参考麦克风50和误差麦克风55之间的转移函数P’(Z)。
步骤330:在无风压状态下测量扬声器模块40和参考麦克风50之间的转移函数D’(Z)以及扬声器模块40和误差麦克风55之间的转移函数C’(Z)。
步骤340:依据转移函数P’(Z)、D’(Z)和C’(Z)来计算特定风扇转速的转移函数K(Z)。
步骤350:依据转移函数K(Z)、D’(Z)和C’(Z)来计算特定风扇转速下扬声器模块40和参考麦克风50之间的转移函数C”(Z)以及扬声器模块40和误差麦克风55之间的转移函数D”(Z)。
图4显示了电子系统100中扬声器模块40、参考麦克风50、和误差麦克风55之间在传递信号时的转移函数示意图。在图4中,d(n)代表在电子系统100运行期间欲消除的噪音信号,f(n)代表参考麦克风50测量到的宽频噪音信号,e(n)代表误差麦克风模块55所输出的误差信号,y(n)代表扬声器模块40所提供的反相噪音信号,SMIC代表ANC控制器60所输出的扬声器控制信号,P(Z)代表参考麦克风50和误差麦克风55之间的转移函数,D(Z)代表扬声器模块40和参考麦克风50之间的转移函数,而C(Z)代表扬声器模块40和误差麦克风55之间的转移函数。当风扇模块20以不同风扇转速来运行时,所产生的风压也会不同,而风扇叶片转动时所造成的风压会影响扬声器模块40、参考麦克风50和误差麦克风55之间的转移函数。因此,本发明可在离线模式下求出对应每一风扇转速造成风压的转移函数。
当风扇模块20在步骤310以特定风扇转速来运行后,接着适应性滤波器76会在步骤320中测量特定风扇转速下参考麦克风50和误差麦克风55之间的转移函数P’(Z)。更详细地说,在步骤320中,ANC控制器60会输出扬声器控制信号SMIC以关闭扬声器模块40(y(n)的值为0),此时适应性滤波器76会依据参考麦克风50测量到的宽频噪音信号f(n)和误差麦克风模块55输出的误差信号e(n)来调整数字滤波器66的参数W(Z)。在经过一预定期间的适应性信号处理后,数字滤波器66的参数W(Z)会收敛到一个预定的稳定状况,此时数字滤波器66的参数W(Z)可作为特定风扇转速下参考麦克风50和误差麦克风55之间的转移函数P’(Z)。
在步骤330中,本发明会在无风压状态下测量扬声器模块40和参考麦克风50之间的转移函数D’(Z)以及扬声器模块40和误差麦克风55之间的转移函数C’(Z)。更详细地说,在步骤330中,嵌入式控制器30会输出风扇控制信号SFG以关闭风扇模块20,而ANC控制器60会输出扬声器控制信号SMIC以控制扬声器模块40提供反相噪音信号y(n)。在离线模式下,反相噪音信号y(n)为作为测试信号的白噪音(white noise),而适应性滤波器76会依据扬声器模块40提供的反相噪音信号y(n)和误差麦克风模块55输出的误差信号e(n)来调整数字滤波器66的参数W(Z)。在经过一预定期间的适应性信号处理后,数字滤波器66的参数W(Z)会收敛到一个预定的稳定状况,此时数字滤波器66的参数W(Z)可作为无风压状态下扬声器模块40和参考麦克风50之间的转移函数D’(Z)。同理,适应性滤波器76会依据扬声器模块40提供的反相噪音信号y(n)和误差麦克风模块55输出的误差信号e(n)来调整数字滤波器66的参数W(Z)。在经过一预定期间的适应性信号处理后,数字滤波器66的参数W(Z)会收敛到一个预定的稳定状况,此时数字滤波器66的参数W(Z)可作为无风压状态下扬声器模块40和误差麦克风模块55之间的转移函数C’(Z)。
在步骤340中,本发明会依据转移函数P’(Z)、D’(Z)和C’(Z)来计算特定风扇转速的转移函数K(Z)。如前所述,步骤320中得到的转移函数P’(Z)代表特定风扇转速下参考麦克风50和误差麦克风55之间的转移函数,而步骤330中得到的转移函数C’(Z)和D’(Z)的乘积代表无风压状态下参考麦克风50和误差麦克风55之间的转移函数。因此,在步骤340中计算出的特定风扇转速转移函数K(Z)的值如下所示:
K(Z)=P’(Z)/(C’(Z)*D’(Z))
在步骤350中,本发明会依据转移函数K(Z)、D’(Z)和C’(Z)来计算特定风扇转速下扬声器模块40和参考麦克风50之间的转移函数D”(Z),以及计算扬声器模块40和误差麦克风55之间的转移函数C”(Z)。C”(Z)代表扬声器模块40和误差麦克风55之间的顺风转移函数,而D”(Z)代表扬声器模块40和参考麦克风50之间的逆风转移函数,其值如下所示:
C”(Z)=K(Z)*C’(Z)
D”(Z)=D’(Z)/K(Z)
在离线模式下,本发明会针对每一风扇转速执行上述步骤310-350,进而分别求出对应每一风扇转速的顺风转移函数C”(Z)和逆风转移函数D”(Z)。接着当电子系统100在上线模式下运行时,ANC控制器60可依据对应实际风扇转速的顺风转移函数C”(Z)和逆风转移函数D”(Z)来执行具风压补偿机制的前馈式主动噪音控制。
图5为本发明实施例中电子系统100在上线模式运行时的流程图,其包含下列步骤:
步骤510:参考麦克风50撷取风扇模块20运行时所产生的噪音,并提供相对应的宽频噪音信号f(n)。
步骤520:误差麦克风55撷取电子系统100运行时的整体噪音,并提供相对应的误差信号e(n)。
步骤530:ANC控制器60依据嵌入式控制器30提供的同步信号SSYN得到风扇模块20中各风扇叶片数和在各模式下马达转速,并计算出相关扬声器控制信号SMIC的基准功率值的参考信号x(n)。
步骤540:ANC控制器60依据宽频噪音信号f(n)、误差信号e(n)和参考信号x(n)求出风扇模块20运行时的实际单叶片基频、实际单叶片倍频、实际叶片通过频率(bladepassing frequency,BPF)和实际宽频噪音频谱等信息,并依此提供扬声器控制信号SMIC。
步骤550:ANC控制器60依据顺风转移函数C”(Z)和逆风转移函数D”(Z)来调整扬声器控制信号SMIC的特性。
步骤560:扬声器模块40依据扬声器控制信号SMIC产生反相噪音信号y(n);执行步骤510。
风扇模块20在运行时的噪音源来自马达转动造成的空气流,其中窄频成份可能源自于由扇叶运动所产生体积位移的厚度噪音,或由扇叶表面的变动性负载力(有轴向的升力与风扇面的拉力)所造成的BPF噪音。由于BPF及相关谐波与在每一风扇叶片通过固定参考点时产生的压力扰动有关,当扇叶尖端产生周期性压力波时就会产生特定的窄频噪音。另一方面,当空气流流经风扇叶片时,会从风扇叶片的边界层(boundary layer)或叶片尖端两侧剥离而形成交替的涡流,此种现象称为涡流剥离(vortex shedding)。涡流剥离会使风扇叶片两侧流体的瞬间速度不同,在不同流体速度下风扇叶片两侧受到的瞬间压力也不同,因此会使风扇叶片发生振动而产生特定的宽频噪音。
在步骤510中,参考麦克风50会在电子系统100运行时撷取风扇模块20在运行时因叶片造成的噪音,并提供相对应的宽频噪音信号f(n)。在步骤520中,误差麦克风55会撷取电子系统100运行时的整体噪音并提供相对应的误差信号e(n)。如前所述,误差麦克风55所提供的误差信号e(n)可反应反相噪音信号y(n)的降噪效果,而噪音信号d(n)主要来自风扇模块20运行时扇叶的转动。
在步骤530中,ANC控制器60的频率计算器62可依据嵌入式控制器30提供的同步信号SSYN得知风扇模块20的马达转速、单叶片频率点和叶片数,其中BPF的值为风扇模块20的马达转速和叶片数的乘积。假设风扇模块20的叶片数为37,下列表一显示了频率计算器62所计算出的资料,但并不限定本发明的范畴。马达转速的单位为rpm,而频率单位为赫兹。
马达转速 | 基频 | 二倍频 | 三倍频 | 四倍频 | 叶片数 | BPF | BPFx2 | BPFx3 |
500 | 8.3 | 16.6 | 24.9 | 33.2 | 37 | 307.1 | 614.2 | 921.3 |
1000 | 16.6 | 33.2 | 49.8 | 66.4 | 37 | 614.2 | 1228.4 | 1842.6 |
1500 | 25 | 50 | 75 | 100 | 37 | 925 | 1850 | 2775 |
2000 | 33.3 | 66.6 | 99.9 | 133.2 | 37 | 1232.1 | 2464.2 | 3696.3 |
2500 | 41.7 | 83.4 | 125.1 | 166.8 | 37 | 1542.9 | 3085.8 | 4628.7 |
3000 | 50 | 100 | 150 | 200 | 37 | 1850 | 3700 | 5550 |
3500 | 58.3 | 116.6 | 174.9 | 233.2 | 37 | 2157.1 | 4314.2 | 6471.3 |
4000 | 66.7 | 33.4 | 200.1 | 266.8 | 37 | 2467.9 | 4935.8 | 7403.7 |
4500 | 75 | 150 | 225 | 300 | 37 | 2775 | 5550 | 8325 |
5000 | 83.3 | 166.6 | 249.9 | 333.2 | 37 | 3082.1 | 6164.2 | 9246.3 |
5500 | 91.6 | 183.2 | 274.8 | 366.4 | 37 | 3389.2 | 6778.4 | 10167.6 |
5700 | 95 | 190 | 285 | 380 | 37 | 3515 | 7030 | 10545 |
表一
接着,ANC控制器60的信号产生器64会依据频率计算器62计算出来的资料来产生参考信号x(n),其中参考信号x(n)包含得到风扇模块20的预估倍频、预估BPF,以及不同马达转速下声压频谱(dBSPL)等信息,进而决定扬声器控制信号SMIC的基准功率值,而通过调整数字滤波器66的参数W(Z)可改变扬声器控制信号SMIC的功率值。
在步骤540中,ANC控制器60会依据宽频噪音信号f(n)、误差信号e(n)和参考信号x(n)求出风扇模块20运行时的实际单叶片基频、实际单叶片倍频、实际BPF和实际宽频噪音频谱等信息,并依此提供扬声器控制信号SMIC来驱动扬声器模块驱动电路68以输出扬声器控制信号SMIC,再驱动扬声器模块40以提供反相噪音信号y(n),其中W(Z)代表数字滤波器66的可调整运行参数。更详细地说,反相噪音信号y(n)包含多个噪音消除波形,其分别为相关于实际单叶片基频、实际单叶片倍频、实际BPF基频、实际BPF倍频和宽频噪音频谱的反向信号。
在步骤550中,ANC控制器60会依据顺风转移函数C”(Z)和逆风转移函数D”(Z)来调整扬声器控制信号SMIC的特性。更详细地说,第一路径补偿转移函数模块71会依据在离线模式下取得相关目前风扇转速的逆风转移函数D”(Z)来对反相噪音信号y(n)进行信号处理,并输出相对应的处理后反相噪音信号y’(n)至信号产生器64。信号产生器64会将宽频噪音信号f(n)减去处理后反相噪音信号y’(n),并输出相对应的参考信号x(n)至数字滤波器66和第二路径补偿转移函数模块72。接着,第二路径补偿转移函数模块72会依据在离线模式下取得相关目前风扇转速的顺风转移函数C”(Z)来对参考信号x(n)进行信号处理,并输出相对应的处理后参考信号x’(n)至适应性滤波器76。
适应性滤波器76耦接至第二路径补偿转移函数模块72和误差麦克风55,可依据一特定演算法来对处理后参考信号x’(n)和误差信号e(n)进行信号处理,进而调整数字滤波器66的参数W(Z)。更详细地说,处理后参考信号x’(n)包含风扇模块20的马达转速、预估单叶片基频、预估倍频、预估BPF,和预估风压等信息,适应性滤波器76再依据误差信号e(n)即可求出风扇模块20运行时的实际单叶片基频、实际倍频和实际BPF等相关窄频噪音的信息,进而依此调整数字滤波器66的参数W(Z)。如此一来,当数字滤波器66驱动扬声器模块驱动电路68以输出扬声器控制信号SMIC时,扬声器模块40所产生的反相噪音信号y(n)会反应风扇模块20的实际运行状况、目前风扇转速所造成的风压影响和目前降噪程度。更明确地说,反相噪音信号y(n)包含多个噪音消除波形,其分别为相关于实际单叶片基频、实际单叶片倍频、实际BPF基频、实际BPF倍频、宽频噪音频谱和实际风压的反向信号。在经过信号传递后,误差麦克风55所撷取到的反相噪音信号y”(n)即能有效地抵消噪音信号d(n)的影响,亦即尽量让误差信号e(n)降至0。
在一实施例中,适应性滤波器76可依据最小均方(Least mean square,LMS)演算法来对处理后参考信号x’(n)和误差信号e(n)进行信号处理。然而,适应性滤波器76所使用的演算法并不限定本发明的范畴。
综上所述,在本发明的电子系统100中,首先会在离线模式下求出在每一风扇转速下扬声器模块40和参考麦克风50之间的转移函数D”(Z)以及扬声器模块40和误差麦克风55之间的转移函数C”(Z)。接着在上线模式下,参考麦克风50会在电子系统100运行时撷取风扇模块20在运行时因叶片造成的噪音并提供相对应的宽频噪音信号f(n),而误差麦克风55会撷取电子系统100运行时的整体噪音并提供相对应的误差信号e(n)。依据宽频噪音信号f(n)、误差信号e(n)、转移函数D”(Z)、转移函数C”(Z)和嵌入式控制器30提供的风扇信息,ANC控制器60会计算出风扇模块20在实际运行时所产生的窄频带噪音、宽频带噪音和需提供的风压补偿,进而依据扬声器模块40的运行特性、参考麦克风50的运行特性、误差麦克风55的运行特性、扬声器模块40至误差麦克风55的空间中传递信号的环境特性,以及扬声器模块40至参考麦克风50的空间中传递信号的环境特性来调整麦克风驱动信号SMIC的特性,再依此驱动扬声器模块40以提供反相噪音信号y(n),使得反相噪音信号y(n)能抵消电子系统100运行时所产生噪音。通过适应性地调整反向噪音信号以将误差信号的值调至0,本发明能兼顾散热和降噪的重要课题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种具散热和具风压补偿的前馈式主动噪音控制功能的电子系统,其包含:
一风扇模块,用来依据一风扇控制信号来运行以提供散热功能;
一嵌入式控制器,用来提供该风扇控制信号和一同步信号,其中该同步信号包含该风扇模块的结构和运行设定的信息;
一参考麦克风,用来检测该风扇模块运行时所产生的宽频噪音以提供相对应的一宽频噪音信号;
一误差麦克风,用来检测该电子系统运行时所产生的噪音以提供相对应的一误差信号;
一主动降噪控制器,用来:
依据该同步信号、该宽频噪音信号和该误差信号来产生一扬声器控制信号;以及
依据该宽频噪音信号、该误差信号、一顺风转移函数和一逆风转移函数来调整该扬声器控制信号的功率;以及
一扬声器模块,用来依据该扬声器控制信号来提供一反相噪音信号,其中:
该反相噪音信号包含多个噪音消除波形以抵消该电子系统运行时所产生的噪音;
该顺风转移函数为该风扇模块以一预定风扇转速运行时该扬声器模块和该误差麦克风之间的转移函数;且
该逆风转移函数为该风扇模块以该预定风扇转速运行时该扬声器模块和该参考麦克风之间的转移函数。
2.如权利要求1所述的电子系统,其中该主动降噪控制器另用来:
依据该同步信号、该宽频噪音信号和该误差信号求出该风扇模块以该预定风扇转速运行时的一实际单叶片基频、一实际单叶片倍频、一实际叶片通过频率基频、一实际叶片通过频率倍频和一实际宽频噪音频谱;
依据该实际单叶片基频、该实际单叶片倍频、该实际叶片通过频率基频、该实际叶片通过频率倍频和该实际宽频噪音频谱来产生该扬声器控制信号。
3.如权利要求2所述的电子系统,其中该多个噪音消除波形分别为相关于该实际单叶片基频、该实际单叶片倍频、该实际叶片通过频率基频、该实际叶片通过频率倍频和该宽频噪音频谱的反向信号。
4.如权利要求1所述的电子系统,其中该主动降噪控制器另用来:
在该风扇模块未运行时测量该扬声器模块和该参考麦克风之间的一第一转移函数以及该扬声器模块和该误差麦克风之间的一第二转移函数;
在该风扇模块以该预定风扇转速运行时测量该参考麦克风和该误差麦克风之间的一第三转移函数;
依据该第一转移函数、该第二转移函数和该第三转移函数来求出该预定风扇转速的转移函数,其中该预定风扇转速的转移函数为该第三转移函数除以该第一转移函数和该第二转移函数的乘积;以及
依据该预定风扇转速的转移函数、该第一转移函数和该第二转移函数来求出该顺风转移函数和该逆风转移函数,其中该顺风转移函数为该预定风扇转速的转移函数和该第二转移函数的乘积,而该逆风转移函数为该第一转移函数除以该预定风扇转速的转移函数。
5.如权利要求1所述的电子系统,其中该主动降噪控制器包含:
一频率计算器,用来依据该同步信号求出该风扇模块的一预估单叶片基频、一预估单叶片倍频和一预估叶片通过频率基频;
一信号产生器,用来依据该预估单叶片基频、该预估单叶片倍频和该预估叶片通过频率基频来产生一参考信号;以及
一数字滤波器,用来对该参考信号执行运算以决定该扬声器控制信号的一基准功率值。
6.如权利要求5所述的电子系统,其中该主动降噪控制器另包含:
一适应性滤波器,用来依据该顺风转移函数、该逆风转移函数、该宽频噪音信号和该误差信号来调整该数字滤波器在执行运算时所使用的参数,进而适应性地调整该扬声器控制信号的功率值。
7.如权利要求6所述的电子系统,其中:
该适应性滤波器是使用一最小均方演算法来对该参考信号、该宽频噪音信号和该误差信号来进行信号处理。
8.如权利要求6所述的电子系统,其中该主动降噪控制器另包含:
一第一路径补偿转移函数模块,耦接于该扬声器模块和该信号产生器以接收该反相噪音信号,再依据该逆风转移函数来对该反相噪音信号进行信号处理,并输出相对应的处理后反相噪音信号至该信号产生器;以及
一第二路径补偿转移函数模块,耦接于该适应性滤波器和该信号产生器以接收该参考信号,再依据该顺风转移函数来对该参考信号进行信号处理,并输出相对应的处理后参考信号至该适应性滤波器。
9.如权利要求8所述的电子系统,其中该信号产生器另用来:
将该宽频噪音信号减去该处理后反相噪音信号以提供该参考信号。
10.如权利要求1所述的电子系统,其中该误差麦克风是设置在该风扇模块的出风口,而该参考麦克风是设置在该风扇模块的扇叶旁。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111490194.4A CN116241493A (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 具散热和风压补偿的前馈式主动噪音控制功能的电子系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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CN202111490194.4A CN116241493A (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 具散热和风压补偿的前馈式主动噪音控制功能的电子系统 |
Publications (1)
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CN116241493A true CN116241493A (zh) | 2023-06-09 |
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CN202111490194.4A Pending CN116241493A (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 具散热和风压补偿的前馈式主动噪音控制功能的电子系统 |
Country Status (1)
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-
2021
- 2021-12-08 CN CN202111490194.4A patent/CN116241493A/zh active Pending
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