CN116597803A - 一种工地用主动降噪系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请为一种工地用主动降噪系统及方法，涉及工程降噪技术领域，包括振噪关系学习，采集振动信息，将振动信息与所产生的噪声进行对比，建立振噪关系，通过振噪关系和噪音声波与抵消声波的关系建立振动和抵消声波的关系，建立抵消声波的数字表达，抵消声波传递，判断噪音影响点的位置，建立路径关系，将抵消声波的电信号传递至降噪设备，相位校对，根据路径关系对抵消声波的相位进行初步设置，再通过控制抵消声波，将相位变动调整最佳相位，应用本方法直接用计算机对数据分析，降噪中控台的使用，可以大大提升降噪算法的复杂程度，可以支持更多的迭代和算法的数据量，对误差的计算精度也可以更准确。

Description

一种工地用主动降噪系统及方法

技术领域

本发明涉及工程降噪技术领域，涉及一种主动降噪系统及方法，具体为一种工地用主动降噪系统及方法。

背景技术

主动降噪是一种降噪技术，应用在耳机降噪上，从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。现有技术中的主动降噪有以下方法，通个耳机实现主动降噪，在耳机的外部设置有一个麦克风用于接收噪音信号，当收到噪音信号后，对噪音信号进行分析，耳机中的扬声器释放出与噪音声波大小相等，方向相反的抵消声波，从而降低噪音对使用者的影响，在靠近扬声器处，还设置有一个麦克风用于收集操作者实际听到的声音，以监督降噪效果，将使用者听到的音波信号反馈至控制器作为误差参考，调整滤波器的权值。

应用这种方法，外部的麦克风可能会将非噪音的声波信号作为参考，从而产生的抵消声波将有用信息排除，且扬声器处的麦克风作为反馈，会存在滞后性，由于噪音杂乱毛刺多，如果抵消声波与噪音声波的相位不相符，很容易使得降噪效果大打折扣。

且现有技术中在耳机中进行噪音的分析以及应用降噪算法直接计算，一方面计算时间的延后会导致相位的不准确，另外耳机设备体积较小，注定内部芯片的集成量低，无法准确进行复杂算法的运算。

发明内容

本发明提出了一种工地用主动降噪系统及方法，应用本申请不依靠于耳机引用降噪算法对噪声进行分析进行分析，可以使得抵消声波与噪音声波的相位更吻合，增强降噪效果。

本发明的技术方案如下：

一种工地用主动降噪方法，包括振噪关系学习，采集振动信息，将振动信息与所产生的噪声进行对比，建立振噪关系，

通过振噪关系和噪音声波与抵消声波的关系建立振动和抵消声波的关系，建立抵消声波的数字表达，

抵消声波传递，判断噪音影响点的位置，建立路径关系，将抵消声波的电信号传递至降噪设备，

相位校对，根据路径关系对抵消声波的相位进行初步设置，再通过控制抵消声波，将相位变动调整最佳相位。

在噪音生成点，采集工程工具的振动信息以及振动所带来的噪音声波信息，使振动信息和噪音声波在时间上相对应，应用机器学习算法建立振动信息与噪声的关系。

根据主动降噪的方法，颠倒噪音声波相位，作为理想抵消声波的声学信息，并将抵消声波的声学信息发送至降噪设备降噪设备将声学信息解码，并转换为声学信号，通过扬声器传递至使用者。

计算降噪设备与噪音点的位置关系，并根据现场情况，选择影响声波传递的干扰因子，根据距离和干扰因子，得到声波传递时间；

根据声波传递时间得到噪音到达降噪设备的时间，根据噪音到达降噪设备的时间，计算抵消声波在降噪设备发生的相应时间。

通过扫描施工场地，建立现场模型，对现场模型中各个物体进行分析，得到施工现场中各个物体对声音传播的干扰因子，将振动信息采集器与降噪设备的位置关系再现场模型中体现，分析噪音从声源到降噪设备的传递时间。

在降噪设备中设置有反馈麦克风，发生抵消声波后噪音对降噪设备作用点的影响，并采集的次级噪声信息进行收集并反馈，根据反馈结果完善抵消噪音的相位和振噪关系模型。

在噪音生成点围挡有噪音隔板，所述噪音隔板隔板将噪音源包围，所述噪音隔板与地面垂直，所述噪音隔板在平面方向内将噪音源完全包围，在所述噪音隔板上设置有振动采集阵列，所述振动采集阵列包括多个均匀分布在所述噪音。

所述噪音隔板底部设置有多个振动采集点，振动采集点用以采集振动信息，振动采集点在噪音隔板底部均匀排列。

一种工地用主动降噪系统，该主动降噪系统作为一种工地用主动降噪方法的硬件支持，其特征在于，包括振动采集模块，所述振动采集模块设置在噪音源处，所述振动采集模块设置有振动传感器和第一定位装置，所述振动采集模块连接有降噪中控台，所述降噪中控台用于分析振动源及噪音，以及噪音的路径分析，所述降噪中控台通讯连接有降噪设备，所述降噪设备设置有第二定位装置，所述降噪中控台可以根据所述第一定位装置和所述第二定位装置确定所述振动采集模块和所述降噪设备的位置。

还包括噪音隔板，所述噪音隔板将噪音源包围，所述振动采集模块包括振动采集阵列，所述振动采集阵列设置所述噪音隔板处，所述噪音隔板用于吸收并放大噪音源的振动特征。

所述降噪设备还设置有反馈麦克风，所述反馈麦克风可以用于反馈次级噪音到所述降噪中控台，从而将降噪效果在降噪中控台中提供反馈。本发明的工作原理及有益效果为：

本申请一般应用于工地、电厂等有大噪声的较大场地的场景，由于噪声往往是由于工程设备的撞击、摩擦等因素产生，因此可以在噪音源出设置振动传感器，该处的振动传感器采集到振动信号并传递至降噪中控台，振动传感器与降噪中控台借助数据线相连，同时降噪中控台对噪音声波进行采集，分析出产生噪音工具的振动特性和所生成噪声声波的关系，建立振噪关系。从而根据输入的振动量得到所产生的的噪音，再将声波的相位颠倒，即为抵消声波的波形，将需要生产的抵消声波信息传递至降噪设备处，降噪设备一般为耳机，降噪设备接收到信息后，只需要将信号转换为声音信号通过扬声器播放至人耳即可，同时耳机内部的反馈麦克风手机人耳实际听到的声音，并将实际听到的声波信息发送至降噪中控台降噪中控台根据反馈回的声波，调整抵消声波的相位。

应用本申请利用振动传感器直接采集噪音源的最初始信号，摈弃了现有主动降噪中在耳机出采集声音的方法，该种采集方式可以得到最根源的噪音信号，不会出现错将其他声音当做噪音屏蔽掉的问题，噪音屏蔽的对象更准确，同时本申请应用降噪中控台对噪声数据进行分析，一般模型的准确性与算法的复杂程度成正比，应用本方法直接用计算机对数据分析，降噪中控台的使用，可以大大提升降噪算法的复杂程度，可以支持更多的迭代和算法的数据量，对误差的计算精度也可以更准确。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为申请中一种工地用主动降噪方法的流程框图。

图2为本身中一种工地用主动降噪系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

一种工地用主动降噪方法，包括振噪关系学习，采集振动信息，将振动信息与所产生的噪声进行对比，建立振噪关系，在噪音生成点，采集工程工具的振动信息以及振动所带来的噪音声波信息，使振动信息和噪音声波在时间上相对应，应用机器学习算法建立振动信息与噪声的关系。

在产生噪音的设备处安装振动传感器，并在设备附近设置麦克风，启动设备采集振动传感器所传递的信息和麦克风所收集的声音信号，振噪关系可以利用膨胀卷积神经网络进行建立，先通过机器学习算法进行学习，完善振动和噪音的关系。

通过振噪关系和噪音声波与抵消声波的关系建立振动和抵消声波的关系，建立抵消声波的数字表达，在使用时，振动传感器采集机器设备的振动信息，通过振噪关系的模型得到所产生的噪声信号的波形，在将所计算出的噪声信号翻转，既可以得到抵消声波的波形，降噪中控台再将抵消声波转换为数字信号，发送至降噪设备，其中降噪中控台与降噪设备直接可以是有限连接，也可以是无线连接(蓝牙、网络、无线电等)。

在降噪设备中设置有反馈麦克风，在发生抵消声波后噪音后，反馈麦克风采集对降噪设备作用点的影响或者采集的次级噪声信息进行收集并反馈，根据反馈结果完善抵消噪音的相位和振噪关系模型。

抵消声波传递，判断噪音影响点的位置，建立路径关系，将抵消声波的电信号传递至降噪设备，根据主动降噪的方法，颠倒噪音声波相位，作为理想抵消声波的声学信息，并将抵消声波的声学信息发送至降噪设备降噪设备将声学信息解码，并转换为声学信号，通过扬声器传递至使用者。

计算降噪设备与噪音点的位置关系，并根据现场情况，选择影响声波传递的干扰因子，根据距离和干扰因子，得到声波传递时间；根据声波传递时间得到噪音到达降噪设备的时间，根据噪音到达降噪设备的时间，计算抵消声波在降噪设备发生的相应时间。

声音的传递需要时间，需要确定噪音源与降噪设备之间的距离，从而计算噪音的传递时间，降噪中控台需要根据第一和第二定位装置，确定传递的具体时间，并结合降噪中控台的计算时间，来同步到达人耳时的抵消声波和噪音声波的相位，通过距离的计算对比，可以更精确地调整相位。

相位校对，根据路径关系对抵消声波的相位进行初步设置，再通过控制抵消声波主动将相位调整最佳相位。首先通过抵消声波对噪声进行处理，反馈麦克风收集使用者实际听到的声波，也可以理解成收集误差信号，发送至降噪中控台，降噪中控台将反馈麦克风所收集的声波信号与原始振动信号或者原始噪音信号进行对比，得到降噪效果并记录，设置一定单位时间，将相位调整该单位时间后，再将反馈麦克风所收集的声波信号与原始噪音信号进行对比，并将降噪效果与先前对比，若降噪效果优于前次，则增加单位时间调整相位，再进行对比，若依然优于前次，则继续增加单位时间调整相位；若相对于前次效果较差，则减少单位时间，调整相位，并对比此次与之前最优次的降噪效果进行对比，选择效果更优者，并将相位向该方向收拢，从而选择最佳相位。

也可以将相位调整几个不同的单位时间后，对比反馈的噪声的强弱，选出噪音干扰更弱的，作为最优相位。并在使用过程中，通过反馈麦克风的反馈不断修正。

通过扫描施工场地，建立现场模型，对现场模型中各个物体进行分析，得到施工现场中各个物体对声音传播的干扰因子，将振动信息采集器与降噪设备的位置关系再现场模型中体现，分析噪音从声源到降噪设备的传递时间。

由于工程现场会摆放有不同形状，不同材质的物体，会影响声波的传递，可以应用无人机等设备对现场场景进行扫描，在计算噪音源和降噪设备的位置关系时，可以将现场的物品考虑进去，根据路径上存在物品对声音的影响，而优化抵消声波的相位关系。

在噪音生成点围挡有噪音隔板，所述噪音隔板隔板将噪音源包围，所述噪音隔板与地面垂直，所述噪音隔板在平面方向内将噪音源完全包围，在所述噪音隔板上设置有振动采集阵列，所述振动采集阵列包括多个均匀分布在所述噪音。

噪音隔板用以将噪音发生点进行围挡，若在某较小范围内存在多个噪音发生点，如果对每个噪音源进行分析运算量会很复杂，影响计算的效率和准确性，则用噪音隔板遮挡后由于内部噪音导致空气振动，会带动噪音隔板振动，因此，只需要采集噪音隔板的振动情况即可，降噪中控台所配合的麦克风设置在噪音隔板的外侧，根据噪音隔板的振动情况对比外部所采集到的噪音而建立降噪模型，应用本方案，对于多个噪音源的情况的振动采集可以大大简化，并且由于噪音隔板的形状标准，其所振动信息也更标准简化，更容易采集和后期的分析。

所述噪音隔板底部设置有多个振动采集点，振动采集点用以采集振动信息，振动采集点在噪音隔板底部均匀排列。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

一种工地用主动降噪系统，该主动降噪系统作为一种工地用主动降噪方法的硬件支持，包括振动采集模块，所述振动采集模块设置在噪音源处，所述振动采集模块设置有振动传感器和第一定位装置，所述振动采集模块连接有降噪中控台，所述降噪中控台用于分析振动源及噪音，以及噪音的路径分析，所述降噪中控台通讯连接有降噪设备，所述降噪设备设置有第二定位装置，所述降噪中控台可以根据所述第一定位装置和所述第二定位装置确定所述振动采集模块和所述降噪设备的位置。

还包括噪音隔板，所述噪音隔板将噪音源包围，所述振动采集模块包括振动采集阵列，所述振动采集阵列设置所述噪音隔板处，所述噪音隔板用于吸收并放大噪音源的振动特征。

所述降噪设备还设置有反馈麦克风，所述反馈麦克风可以用于反馈次级噪音到所述降噪中控台，从而将降噪效果在降噪中控台中提供反馈。

在本系统上应用一种工地用主动降噪方法，首先在前期在振动源或者隔音挡板处合理安装传感器或者设置振动采集阵列，并应用第一定位装置确定噪音点或者振动采集点的位置，同时在该振动采集模块的附近进行噪音采集，将振动信息和对应的噪音信息提供至降噪中控台供模型学习，并建立振噪关系，即通过振动信息，可以得到噪声波形。

在有技术人员施工，或者在工地现场访问交流时，大型设备的噪音会影响正常的交流，因此使用者需要佩戴降噪设备，一般为耳机即可，首先机械设备振动发生噪音，如果存在噪音隔板，噪音会引起噪音隔板的振动，若以噪音隔板的振动为自变量输入，则建立振噪关系时，也是通过采集噪音隔板的振动量和噪音隔板外的噪音进行学习，并建立振噪关系。在使用时，震动传感器采集到震动信息后传递至降噪中控台，降噪中控台调用振噪关系，将振动信息转换为噪声信息，并将噪声信息上下翻转，得到抵消声波，并将抵消声波的信息发送降噪设备，发射抵消声波信息前，降噪中控台还会考虑噪音源和耳机见的距离，计算噪音的传递时间，也就是到达使用者的时间，从而使得抵消声波与噪音的声波相对应。

由于使用者可能会不断走动，需要不断确定使用者与噪音源的距离，反馈麦克风可以根据使用者实际听到的声波信息，反馈至降噪中控台，降噪中控台根据反馈情况来调整抵消声波的相位，使得降噪效果达到最优。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种工地用主动降噪方法，其特征在于，包括振噪关系学习，采集振动信息，将振动信息与所产生的噪声进行对比，建立振噪关系，

通过振噪关系和噪音声波与抵消声波的关系建立振动和抵消声波的关系，建立抵消声波的数字表达，

抵消声波传递，判断噪音影响点的位置，建立路径关系，将抵消声波的电信号传递至降噪设备，

相位校对，根据路径关系对抵消声波的相位进行初步设置，再通过控制抵消声波，将相位变动调整最佳相位。

2.根据权利要求1所述的一种工地用主动降噪方法，其特征在于，在噪音生成点，采集工程工具的振动信息以及振动所带来的噪音声波信息，使振动信息和噪音声波在时间上相对应，应用机器学习算法建立振动信息与噪声的关系。

3.根据权利要求2所述的一种工地用主动降噪方法，其特征在于，根据主动降噪的方法，颠倒噪音声波相位，作为理想抵消声波的声学信息，并将抵消声波的声学信息发送至降噪设备降噪设备将声学信息解码，并转换为声学信号，通过扬声器传递至使用者。

4.根据权利要求3所述的一种工地用主动降噪方法，其特征在于，计算降噪设备与噪音点的位置关系，并根据现场情况，选择影响声波传递的干扰因子，根据距离和干扰因子，得到声波传递时间；

根据声波传递时间得到噪音到达降噪设备的时间，根据噪音到达降噪设备的时间，计算抵消声波在降噪设备发生的相应时间。

5.根据权利要求4所述的一种工地用主动降噪方法，其特征在于，通过扫描施工场地，建立现场模型，对现场模型中各个物体进行分析，得到施工现场中各个物体对声音传播的干扰因子，将振动信息采集器与降噪设备的位置关系再现场模型中体现，分析噪音从声源到降噪设备的传递时间。

6.根据权利要求5所述的一种工地用主动降噪方法，其特征在于，在降噪设备中设置有反馈麦克风，用于采集发生抵消声波后噪音对降噪设备作用点的影响或者采集的次级噪声信息进行收集并反馈，根据反馈结果完善抵消噪音的相位和振噪关系模型。

7.根据权利要求1所述的一种工地用主动降噪方法，其特征在于，在噪音生成点围挡有噪音隔板，所述噪音隔板隔板将噪音源包围，所述噪音隔板与地面垂直，所述噪音隔板在平面方向内将噪音源完全包围，在所述噪音隔板上设置有振动采集阵列，所述振动采集阵列包括多个均匀分布在所述噪音。

8.根据权利要求7所述的一种工地用主动降噪方法，其特征在于，所述噪音隔板底部设置有多个振动采集点，振动采集点用以采集振动信息，振动采集点在噪音隔板底部均匀排列。

9.一种工地用主动降噪系统，该主动降噪系统作为权利要求1-8中所述一种工地用主动降噪方法的硬件支持，其特征在于，包括振动采集模块，所述振动采集模块设置在噪音源处，所述振动采集模块设置有振动传感器和第一定位装置，所述振动采集模块连接有降噪中控台，所述降噪中控台用于分析振动源及噪音，以及噪音的路径分析，所述降噪中控台通讯连接有降噪设备，所述降噪设备设置有第二定位装置，所述降噪中控台可以根据所述第一定位装置和所述第二定位装置确定所述振动采集模块和所述降噪设备的位置。

10.根据权利要求9所述的一种工地用主动降噪系统，其特征在于，还包括噪音隔板，所述噪音隔板将噪音源包围，所述振动采集模块包括振动采集阵列，所述振动采集阵列设置所述噪音隔板处，所述噪音隔板用于吸收并放大噪音源的振动特征。

11.根据权利要求9所述的一种工地用主动降噪系统，其特征在于，所述降噪设备还设置有反馈麦克风，所述反馈麦克风可以用于反馈次级噪音到所述降噪中控台，从而将降噪效果在降噪中控台中提供反馈。