CN116825075A - 一种商用运动型汽车车内噪声优化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种商用运动型汽车噪声主动控制装置，包括参考信号拾取单元、误差信号拾取单元、信号调理单元、信号转换单元、信号处理单元、扬声器、CAN通讯单元。与现有技术相比，本发明所公开的汽车噪声控制装置具有多通道输入输出，对立体密闭空间降噪效果明显，采用差分信号传输方式，提高信号抗干扰能力，降噪效果更加稳定可靠；并针对发动机声浪进行优化补偿，提高运动型汽车驾驶乐趣。
Description
技术领域
本发明涉及振动噪声的控制领域，具体是指一种汽车车内噪音主动控制及发动机声浪优化装置。
背景技术
随着人们生活水平的逐步提高，以及现代文明对于科技技术水平的要求越来越高，噪声的影响与危害变得越来越突出；采用被动隔振的方法，往往对于低频噪声的控制效果不太明显，而且大量的隔声材料的使用增加了减振降噪系统的自身重量。尤其运动型汽车应更加注重汽车轻量化的设计以及发动机声浪的优化。现有汽车噪声控制装置在驾驶舱直接拾取噪声信号通过次级扬声器传播至驾驶员头部，容易造成次级声污染。针对运动型汽车发动机声浪的优化装置在复杂的声场环境下难以稳定工作。
发明内容
本发明目的在于克服上述技术中的不足，提供一种商用运动型汽车噪声主动控制装置，有效的抑制汽车内部低频噪声的污染，并着重优化发动机声浪。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种汽车噪声主动控制装置，包括：参考信号拾取单元、误差信号拾取单元、信号调理单元、信号转换单元、信号处理单元、扬声器、CAN通讯单元；所述参考信号处理单元与误差信号处理单元需放置在合理位置，与信号辨识单元连接；所述信号处理单元连接所述信号调理单元、CAN通讯单元及所述扬声器。
所述参考信号拾取单元包括2个参考麦克风对称的分布在驾驶舱顶部，与所述信号调理单元连接，用于采集需要控制的噪声。
所述误差信号拾取单元包括2个误差麦克风对称分布在驾驶员头枕两侧，与所述信号处理单元通过外围电路连接，用于采集噪声控制后的残余噪声。
所述扬声器单元包括4个控制扬声器对称分布在驾驶舱顶部以及驾驶员头枕内部，通过外围电路与信号处理单元连接，用于发出控制噪声的次级声源。
所述信号调理单元与信号拾取单元、信号转换单元连接，用于将模拟信号转换为合适电压范围并滤除高频信号，使频率信号低于600Hz。
所述信号转换单元与信号调理单元、信号处理单元连接，用于将模拟信号转换为数字信号。
所述信号处理单元用于在接收信号后对信号用合适算法进行处理，采用的是TI公司的芯片TMS320F28335，所述芯片的精度高，成本低、功耗小、性能高、外设集成度高、数据以及程序存储量大、A/D转换更精确快速，具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，12位16通道ADC，该芯片的浮点控制器与前代控制器相比，性能提高了50％。
所述CAN通信单元连接所述信号处理单元，外部连接汽车MCU，用于信号处理单元采集汽车行驶状态。
本发明所公开的汽车噪声控制装置，在技术方案上有以下有益效果：
1.采用四通道输入四通道输出的控制方式，在汽车驾驶舱三维空间中，可以将各个方向的噪声精准获取，并且在汽车内部能更好的发出控制次级声源，大大提高了噪声的抑制效果。
2.采用CAN通讯能精准的获取汽车实时的运动状态数据，在驾驶员使用油门加速时可以对发动机声浪实时补偿，进行声浪优化。
3.信号调理时采用差分形式，能最大程度上抵抗干扰的影响，降低信号失真。
附图说明
图1为本发明所公开的一种汽车噪声主动控制装置结构流程图；
图2为本发明所公开的汽车噪声主动控制装置系统配置图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种汽车噪声主动控制装置，如图1、图2所示，包括：参考信号拾取单元、误差信号拾取单元、信号调理单元、信号转换单元、信号处理单元、扬声器、CAN通讯单元；所述参考信号处理单元与误差信号处理单元需放置在合理位置，与信号辨识单元连接；所述信号处理单元连接所述信号调理单元、CAN通讯单元及所述扬声器。
所述参考信号拾取单元包括2个参考麦克风对称的分布在驾驶舱顶部，与所述信号调理单元连接，用于采集需要控制的噪声。
所述误差信号拾取单元包括2个误差麦克风对称分布在驾驶员头枕两侧，与所述信号处理单元通过外围电路连接，用于采集噪声控制后的残余噪声。
所述扬声器单元包括4个控制扬声器对称分布在驾驶舱顶部以及驾驶员头枕内部，通过外围电路与信号处理单元连接，用于发出控制噪声的次级声源。
所述信号转换单元与信号辨识单元、信号处理单元连接，用于将模拟信号转换为数字信号。
所述信号调理单元与信号拾取单元、信号转换单元连接，用于将模拟信号转换为合适电压范围并滤除高频信号。
所述信号处理单元用于在接收信号后对信号用合适算法进行处理，采用的是TI公司的芯片TMS320F28335，所述芯片的精度高，成本低、功耗小、性能高、外设集成度高、数据以及程序存储量大、A/D转换更精确快速，具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF。
所述CAN通信单元连接所述信号处理单元、汽车MCU，用于信号处理单元采集汽车行驶状态。
具体实施方式一：
S1、参考麦克风采集车内部噪声源；
S2、信号调理电路将采集到的模拟信号进行放大处理；
S3、滤波器滤除高频部分噪声，保留低频噪声；
S4、低频噪声信号被传输至信号转换单元进行模数转换，变为数字信号；
S5、信号处理单元DSP芯片对数字信号进行运算处理得到控制信号；
S6、控制数字信号经过数模转换变化为模拟信号；
S7、出来的模拟信号通过功率放大器进行功率的放大，
S8、功率放大器驱动扬声器对现场噪声进行控制。
S9、在驾驶员控制油门对汽车加速时，CAN通讯芯片介入工作，信号处理芯片对发动机声浪进行优化补偿。
本实施方式的商用汽车噪声主动控制装置的工作原理：参考信号拾取单元拾取外部噪声信号，误差信号拾取单元拾取误差信号，CAN通信单元连接所述信号处理单元、汽车MCU，用于信号处理单元采集汽车行驶状态，参考信号经过信号调理单元的滤波放大，在经过信号转换单元的模数转换到信号处理单元，经过信号处理单元进行处理，在经过信号转换单元、信号调理单元通过扬声器进行噪声的控制。
本实施方式的有益效果在于：
(1)本实施方式采用四通道输入与四通道输出，能最大程度上在汽车三维密闭空间内拾取各个方向的噪声，达到最优噪声控制，并最大程度上减少次级声源带来的二次污染；
(2)本实施方式的CAN通讯单元能使控制器实时检测汽车运行状态，在发动机转速升高时能及时介入对发动机声浪进行补偿优化；
(3)噪声经过本实施方式的主动控制装置处理后噪声明显降低；
(4)本发明的信号调理装置具有滤波功能和放大功能，同时还能处理信号。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的S3换用不同型号的滤波器。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述的S4换用不同型号的模数转换器。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的S6采用不同型号的数模转换器。其他与具体实施方式一或二或三相同
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：所述的S8采用不同型号的功率放大器。其他与具体实施方式四相同。
用以下试验对本发明进行验证：
汽车在道路上行驶过程中，采用参考麦克风采集车内部噪声源，信号调理电路将采集到的模拟信号进行放大处理，滤波器滤除高频部分噪声，保留低频噪声，低频噪声信号被传输至信号转换单元进行模数转换，变为数字信号，信号处理单元DSP芯片对数字信号进行运算处理得到控制信号，控制数字信号经过数模转换变化为模拟信号，出来的模拟信号通过功率放大器进行功率的放大，功率放大器驱动扬声器对现场噪声进行控制。在驾驶员控制油门对汽车加速时，CAN通讯芯片介入工作，信号处理芯片对发动机声浪进行优化补偿。
本试验的商用汽车噪声主动控制装置的工作原理：参考信号拾取单元拾取外部噪声信号，误差信号拾取单元拾取误差信号，CAN通信单元连接所述信号处理单元、汽车MCU，用于信号处理单元采集汽车行驶状态，参考信号经过信号调理单元的滤波放大，在经过信号转换单元的模数转换到信号处理单元，经过信号处理单元进行处理，在经过信号转换单元、信号调理单元通过扬声器进行噪声的控制。
本试验方式的有益效果在于：
(1)本实施方式采用四通道输入与四通道输出，能最大程度上在汽车三维密闭空间内拾取各个方向的噪声，达到最优噪声控制，并最大程度上减少次级声源带来的二次污染；
(2)本实施方式的CAN通讯单元能使控制器实时检测汽车运行状态，在发动机转速升高时能及时介入对发动机声浪进行补偿优化；
(3)噪声经过本实施方式的主动控制装置处理后噪声明显降低；
(4)本发明的信号调理装置具有滤波功能和放大功能，同时还能处理信号。
通过以下实施例验证本试验中商用汽车噪声主动控制的效果：
具体实施例1：汽车在公路上静止不动，控前的总声压级为50.11dB,控后的总声压级为47.23dB,降低了2.88dB。频率为50Hz的时候，控前为28.11dB,控后为25.82dB，降低了2.29dB。频率为80Hz的时候，控前为31.71dB,控后为26.69dB,降低了5.02dB。频率为100Hz的时候，控前为32.86dB,控后为28.13dB,降低了4.73dB。
具体实施例2：汽车在公路上以30km/h行驶时，控前的总声压级为54.89dB,控后的总声压级为52.93dB,降低了1.96dB。频率为50Hz的时候，控前为42.87dB,控后为40.56dB，降低了2.31dB。频率为80Hz的时候，控前为39.24dB,控后为40.52dB,升高了1.28dB。频率为100Hz的时候，控前为44.55dB,控后为39.17dB,降低了5.38dB。
具体实施例3：汽车在公路上以60km/h行驶时，控前的总声压级为59.29dB,控后的总声压级为54.91dB,降低了4.38dB。频率为50Hz的时候，控前为46.59dB,控后为42.77dB，降低了3.82dB。频率为80Hz的时候，控前为42.13dB,控后为36.68dB,降低了5.45dB。频率为100Hz的时候，控前为45.99dB,控后为38.13dB,降低了7.86dB。
具体实施例4：汽车在颠簸的道路上以20km/h行驶时，控前的总声压级为57.93dB,控后的总声压级为56.88dB,降低了1.05dB。频率为50Hz的时候，控前为78.37dB,控后为80.13dB，升高了2.31dB。频率为80Hz的时候，控前为68.18dB,控后为63.21dB,降低了4.97dB。频率为100Hz的时候，控前为67.43dB,控后为67.28dB,降低了0.15dB。
以上所述，仅为本发明构思的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (7)
1.一种商用运动型汽车噪声主动控制装置，其结构包括：参考信号拾取单元、误差信号拾取单元、信号调理单元、信号转换单元、信号处理单元、扬声器、CAN通讯单元；
所述参考信号拾取单元合理对称分布在驾驶舱顶部，获取车内噪声信号；所述误差信号拾取单元分布在汽车座椅头枕部，获取残余噪声信号，与所述信号调理单元连接；所述信号处理单元连接所述信号调理单元、所述CAN通讯单元及所述扬声器。
2.根据权利要求1所述的汽车噪声主动控制装置，其特征在于各个单元之间均采用四通道输入与四通道输出，能最大程度上在汽车三维密闭空间内拾取各个方向的噪声，达到最优噪声控制，并最大程度上减少次级声源带来的二次污染。
3.根据权利要求1所述的汽车噪声主动控制装置，其特征在于参考信号拾取单元采用的为参考麦克风。
4.根据权利要求1所述的汽车噪声主动控制装置，其特征在于误差信号拾取单元采用的为误差麦克风。
5.根据权利要求1所述的汽车噪声主动控制装置，其特征在于信号处理单元采用的芯片是TMS320F28335。
6.根据权利要求1所述的汽车噪声主动控制装置，其特征在于CAN通讯单元能使控制器实时检测汽车运行状态，在发动机转速升高时能及时介入对发动机声浪进行补偿优化。
7.根据权利要求1所述的汽车噪声主动控制装置，其特征在于信号调理单元使用差分放大的方式，明显提高输入信号的抵抗干扰的能力，降低信号失真度。
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