CN201317323Y - 一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置 - Google Patents

一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置 Download PDF

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Abstract

一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置，在驾驶室内对应多个误差传声器(2)分别设置有低频次级声源(3)，低频次级声源(3)的发声方向指向误差传声器(2)位置，驾驶室内还设置有一个超低频次级声源(4)，误差传声器(2)与控制器(7)的输入端连接，低频次级声源(3)和超低频次级声源(4)分别与控制器(7)的输出端连接，控制器(7)的另一输入端与安装在发动机(9)上的转速传感器(8)连接。低频次级声源的音色纯正，失真度小，方向性和声音品质高，驾驶室内低频噪声的抑制作用增强，对低阶次噪声分量更加有效，改善了乘坐的舒适性。

Description

一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种车内噪音的降噪控制装置，具体是指一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置。
背景技术
汽车噪声不仅造成周围环境的污染，影响人们的生活和工作，而且车内的噪声极大地降低了车辆乘坐舒适性。为了改善驾驶室内的声学环境，世界各大汽车公司都把对车内噪声的控制作为重要的研究方向。
商用车行驶时间一般较长，如果驾驶室内人员长期处于高噪声的环境下，容易疲劳，从而增加发生交通事故的隐患。现在广泛使用吸声材料覆盖噪声源、对噪声传播途径进行隔离等手段都属于被动降噪措施，对驾驶室内中高频的噪声成分比较有效。而驾驶室内与发动机转速相关的周期阶次噪声多数是属于低频范围，被动降噪措施作用不大。考虑采用主动噪声控制技术Active Noise Control，
主动噪声控制方法的一个例子见图1，图2，它是通过一个参考信号发生器响应发动机转速信号来产生参考信号，把产生的参考信号施加到一个自适应FIR滤波器即控制器7，自适应FIR滤波器产生输出信号，以驱动扬声器10。安装在车厢中的话筒即误差传声器2检测从扬声器10辐射的输出能在车厢中造成的振动噪声与发动机转动等在车厢中生成振动噪声之间的差，并且控制自适应FIR滤波器以减小来自误差传声器2的输出信号，参见日本专利申请公开1-501344。一般这样的主动噪声控制系统都是直接采用扬声器10作为次级声源发声，并且不论次级声源多少都是用的同一种扬声器。其问题在于，理想的扬声器10频率特性多为20～20KHz，希望这样就能把全部的音频均匀地重放出来，然而这是做不到的。每一种扬声器10只能较好地重放音频的某一部分，对某些频率的信号放音效果较强，而对另一些频率的信号放音效果较弱，于是破坏了原来高低音响度的比例，改变了原声音色，造成失真。同时，在主动噪声控制系统中，我们是希望次级声源发出的声音能准确而直接地作用在误差传声器2附近的初级声源上，这样才能在误差传声器2附近达到良好的降噪效果。如果是单纯地使用扬声器10作为次级声源，那么扬声器10所发出声音的方向性并不能得到保证。而且扬声器10在发声时，其振膜的振动对整个声场会产生影响，造成声音的水平和品质改变，削弱降噪效果。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有主动噪声控制装置降噪的次级声源单一，失声度较大且方向性无法保证，降噪效果不尽理想的缺陷和不足，提供一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置。它有多通道声源，作用方向性强，主动声源的失真小，品质高，降噪效果明显。
本实用新型的技术解决方案是：一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置，包括误差传声器、控制器和低频次级声源，在驾驶室内的座椅靠背上至少设置有两个误差传声器，驾驶室内对应误差传声器分别设置有低频次级声源，低频次级声源的发声方向指向误差传声器位置，驾驶室内还设置有一个超低频次级声源，误差传声器与控制器的输入端连接，低频次级声源和超低频次级声源分别与控制器的输出端连接，控制器的另一输入端与安装在发动机上的转速传感器连接。
本实用新型可以在驾驶室内设置有三个误差传声器，其中的两个分别安装在驾驶座和副驾驶座靠背上靠近车门的一侧，另一个安装在位于驾驶室中部的副驾驶座靠背上，三个低频次级声源分别对应误差传声器设置在驾驶室内的后上方或上方。
所述的低频次级声源和超低频次级声源均由扬声器、扬声器箱组成，扬声器安装在扬声器箱内，扬声器箱内填充有吸音材料。
所述的误差传声器经前置放大器与控制器的输入端连接，所述的低频次级声源和超低频次级声源分别经功率放大器与控制器的输出端连接。
所述的超低频次级声源安装在副驾驶座靠背后面。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1.在驾驶室内乘坐人员的敏感点位置设置了多个误差传声器，分别采集噪声信号和发动机转速信号，通过控制器实时地计算并自动产生相反的阶次噪声分量，对应采用多通道主动低频次级声源，定向而直接地作用在误差传声器附近的初级声源上，在驾驶员和副驾驶员耳朵附近形成静音区，对驾驶室内低频噪声的抑制作用增强。2，通过增加超低频次级声源，拓宽了次级声源的处理频率范围，能够保证系统输出声音信号的低频部分准确重放，使低频次级声源的音色纯正，失真度小，而且噪声的消减和测量是直接作用在这些阶次噪声上，而不是作用在特定的频率范围内，使最主要的频率被消减，整个频率范围内的总体噪声水平随之降低。能在发动机产生的周期阶次噪声频率范围内，有效降低主要的阶次分量噪声，特别对低阶分量更加有效。3，低频次级声源由扬声器、扬声器箱和吸音材料构成，减少了杂音干涉，提高了低频次级声源输出的方向性和声音品质，增强了降噪效果。4，结构简单，操作简便，通过调整功率放大器的低通或高通，可以方便地控制这两种次级声源输入声音信号的频率范围。使驾驶室内人员在行驶过程中，避开发动机高噪声的污染，改善了乘坐的舒适性。
附图说明
图1是现有主动噪声控制装置的结构示意图；
图2是现有主动噪声控制装置的控制示意图；
图3是本实用新型的结构示意图；
图4是图3的左视图；
图5是图3中控制器7输出信号的示意图；
图6是本实用新型中低频次级声源3的控制示意图。
图中：驾驶室1，误差传声器2，低频次级声源3，超低频次级声源4，功率放大器5，前置放大器6，控制器7，转速传感器8，发动机9，扬声器10，扬声器箱11，吸音材料12。
具体实施方式
以下结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。
参见图3，图4，图5，本实用新型的一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置，包括误差传声器2、控制器7和低频次级声源3，在驾驶室内的座椅靠背上至少设置有两个误差传声器2，驾驶室内对应误差传声器2分别设置有低频次级声源3，低频次级声源3的发声方向指向误差传声器2位置，驾驶室内还设置有一个超低频次级声源4，误差传声器2与控制器7的输入端连接，低频次级声源3和超低频次级声源4分别与控制器7的输出端连接，控制器7的另一输入端与安装在发动机9上的转速传感器8连接。最好是使所述的误差传声器2经前置放大器6与控制器7的输入端连接，所述的低频次级声源3和超低频次级声源4的输入端分别经功率放大器5与控制器7的输出端连接。以提高传声和发声效果。
图3中，在驾驶室内设置有三个误差传声器2，其中的两个分别安装在驾驶座和副驾驶座靠背上靠近车门的一侧，另一个安装在位于驾驶室中部的副驾驶座靠背上，三个低频次级声源3分别对应误差传声器2设置在驾驶室内的后上方，也可以设置有驾驶室的上方，其发声方向分别指向三个误差传声器2，
图4中，所述的超低频次级声源4安装在副驾驶座靠背后面，控制器7设置有驾驶座靠背的后面。
本实用新型主要降低驾驶室1内与发动机转速相关的周期阶次噪声。利用声波的杨氏干涉原理，在驾驶员和副驾驶的双耳附近区域内，人为地、有目的地形成一个静音区。转速传感器8安装在发动机9上，将信号输入控制器7内，以构成参考信号。控制器7采用前馈自适应算法，接收发动机9上转速传感器8传来的非声音信号，经过计算构造出参考信号。误差传声器2采集驾驶员和副驾驶员耳朵边上的噪声信号，此噪声信号为驾驶室1内初始噪声和次级声源3发出的次级声音的叠加，作为系统误差信号输入到控制器7进行处理，由控制器7计算出实时、相应的控制输出信号，与驾驶室内误差传声器2附近的噪声进行干涉相消，从而达到降低噪声水平的目的。
图5中，控制器7计算出输出信号后，首先将信号传入功率放大器5。调整功率放大器5输出端的滤波器，使接入的三个低频次级声源3信号通过一个高通滤波器，并设定其高通频率；使接入的超低频次级声源4信号通过一个低通滤波器，并设定其低通频率。这种超低频次级声源专门用于处理低频(一般＜120Hz)声音信号。通过调节功率放大器5的低通或高通，可以控制这两种次级声源输入声音信号的频率范围。采用超低频次级声源4以后，可以更好地处理不同频率范围的声音，能够保证系统输出声音信号的低频部分准确重放，对驾驶室内低频噪声的抑制作用增强，降噪效果更加明显。
参见图6，所述的低频次级声源3和超低频次级声源4均由扬声器10、扬声器箱11组成，扬声器10安装在扬声器箱11内，扬声器箱11内填充有吸音材料12。由扬声器10、扬声器箱11和吸音材料12组成的低频次级声源3和超低频次级声源4，可以弥补用单纯扬声器10作为次级声源而产生的声音发散。因为扬声器10在发声时，振膜振动不仅会在扬声器10正面产生声音，在后侧面也会产生声音，这些声音对整个声场会造成影响，造成声音的水平和品质的改变，削弱降噪效果。将扬声器10安装在扬声器箱11中，这种扬声器箱11是刚性、密闭的盒子。当然，声音在扬声器箱11内部的反射还会传回到扬声器10上，影响声音的质量，因此需要在扬声器箱11的内部填充吸音材料12，以降低这种影响。这样次级声源发声的方向基本上能正对着误差传声器2区域，而不在其他方向引起干涉。
本实用新型在一台中型载货汽车的驾驶室上进行试验，取得了很好的降噪效果。

Claims (5)

1.一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置，包括误差传声器(2)、控制器(7)和低频次级声源(3)，其特征在于：在驾驶室内的座椅靠背上至少设置有两个误差传声器(2)，驾驶室内对应误差传声器(2)分别设置有低频次级声源(3)，低频次级声源(3)的发声方向指向误差传声器(2)位置，驾驶室内还设置有一个超低频次级声源(4)，误差传声器(2)与控制器(7)的输入端连接，低频次级声源(3)和超低频次级声源(4)分别与控制器(7)的输出端连接，控制器(7)的另一输入端与安装在发动机(9)上的转速传感器(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置，其特征在于：在驾驶室内设置有三个误差传声器(2)，其中的两个分别安装在驾驶座和副驾驶座靠背上靠近车门的一侧，另一个安装在位于驾驶室中部的副驾驶座靠背上，三个低频次级声源(3)分别对应误差传声器(2)设置在驾驶室内的后上方或上方。
3.根据权利要求1所述的一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置，其特征在于：所述的低频次级声源(3)和超低频次级声源(4)均由扬声器(10)、扬声器箱(11)组成，扬声器(10)安装在扬声器箱(11)内，扬声器箱(11)内填充有吸音材料(12)。
4.根据权利要求1所述的一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置，其特征在于：所述的误差传声器(2)经前置放大器(6)与控制器(7)的输入端连接，所述的低频次级声源(3)和超低频次级声源(4)分别经功率放大器(5)与控制器(7)的输出端连接。
5.根据权利要求1或3或4所述的一种商用车驾驶室多通道主动噪声控制装置，其特征在于：所述的超低频次级声源(4)安装在副驾驶座靠背后面。
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