CN203893272U - 近吸式吸油烟机主动降噪装置 - Google Patents
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Abstract
一种近吸式吸油烟机主动降噪装置，吸油烟机进风口被分为至少两个进风通道，在每个进风通道内均安装有一套独立的有源控制装置，每套有源控制装置均包括参考传声器、误差传声器和扬声器并受控于主动降噪控制器，参考传声器安装在进风通道的后端，误差传声器安装在进风道道的前端，扬声器位于参考传声器与误差传声器之间。本实用新型的优点在于：每套有源控制装置与主动降噪控制器配合，根据噪声信号和误差信号的值，通过主动降噪控制器来调整扬声器输出，从而在不牺牲吸油烟机其他参数和不降低吸油烟机性能的前提下，实现了降噪的目的，特别是大大降低了近吸式吸油烟机的中低频噪声，消除了厨房的主要噪声污染源。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种近吸式吸油烟机，尤其是涉及一种近吸式吸油烟机的主动降噪装置。
背景技术
吸油烟机的噪音主要是由电机工作噪音、叶轮旋转切割空气、空气在蜗壳内撞击造成的。吸油烟机在使用时，由于电机振动、气体在烟道与机壳中流动等原因，往往会产生较大的噪音，成为厨房的主要噪音污染源。
现有的吸油烟机噪音消声技术包括吸声处理、隔声处理等，吸声处理包括使用吸声材料或吸声结构来吸收声能，从而降低噪声强度，隔声处理是利用材料的刚性特征，使声波在隔声构件上产生反射，达到阻隔声波能量传播的目的。吸声处理或隔声处理都是通过对吸油烟机的机体或烟道结构进行改进，以吸收或阻隔噪音的部分能量达到降噪目的，属于被动式消声技术，被动式消声技术对控制高频噪声较为有效，而对中低频噪声的控制效果不大。但是在油烟机噪声的组成成分中，恰恰是中低频率的噪声是主要成分。目前降低吸油烟机的噪音主要还是被动的方式，即通过采用空气动力学的方法对离心风扇、蜗壳进行优化，到达降噪并提升风量，或是采用低噪音的电机，亦或是使用隔音或吸音材料。上述被动降低噪音的方式在降低噪音的同时，会导致成本上升或以降低吸油烟机的排烟风量为代价，且降噪效果并不十分明显。
随着油烟机朝着大吸力、大风量的趋势发展，近吸式吸油烟机在市场上得到了大量普及，并被中国用户所喜爱。但是，近吸式油烟机噪声比欧式机噪声更大，更加需要噪声治理，而且在近吸式油烟机中，由于风机位置下移，导致风机和进风口之间的空间相比于欧式机来说更加狭小，而被动降噪对于空间体积要求很高，因此在近吸式油烟机中非常有必要采取主动降噪的方式来抵消中低频噪声。目前的主动噪音消除技术仅局限于单通道的主动降噪技术，如专利号为ZL201120253295.5(授权公告号为CN202188543U)中国发明专利所公开的《带主动降噪装置的吸油烟机》采用的便是单通道的主动噪音消除技术。虽然该带主动降噪装置的吸油烟机能有效降低噪音，并且在降噪过程中不会以牺牲吸油烟机的排烟风量为代价，但是由于不能拓展降噪频率段，因而在结构上还有待作进一步改进。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种能拓展降噪频率段并降低中低频噪声效果明显的近吸式吸油烟机主动降噪装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：包括吸油烟机进风口，其特征在于：所述的吸油烟机进风口被分为至少两个进风通道，在每个进风通道内均安装有一套独立的有源控制装置，所述的每套有源控制装置均包括参考传声器、误差传声器和扬声器并受控于主动降噪控制器，所述的参考传声器安装在进风通道的后端，所述的误差传声器安装在进风道道的前端，而所述的扬声器则位于所述的参考传声器与误差传声器之间。
进风通道可以有多种形状，优选地，所述进风通道的截面呈矩形，所述矩形截面的长边的范围为0.085～0.85m。另外，进风通道的截面也可以是圆形、三角形或者其他合适的形状。
进一步优选，所示进风通道的个数为2～16个。
更进一步优选，所述吸油烟机进风口被均分为四个所述的进风通道。由于大多数吸油烟机的进风口能量主要集中在2kHz以下的中低频频段，特别在1kHz附近存在声压级低谷，而进风口的高频截止频率为一般在250Hz左右，因而进风口被均分为四个进风通道后，每个通道的截止频率可以相应提高4倍即变为1kHz左右，从而使得低于1kHz的噪声在通道内均以平面波的形式传播。
考虑到扬声器在低频的辐射性能，所述进风通道的长度范围为0.2～0.3m，所述参考传声器与误差传声器之间的距离范围为0.12～0.2m。
为了便于参考传声器采集靠近风机处的初级声源信号，所述参考传声器与风机之间的距离为0～8cm。
为了使扬声器产生的次级声源信号便于被误差传声器采集，扬声器与误差传声器之间的距离为1～6cm。
为了对传声器进行有效保护，在所述参考传声器和误差传声器的正面安装有厚度为0.01～0.1mm的透声防油膜。该透声防油薄膜采用疏油型塑料，比如可以采用FEP(氟化乙烯丙烯共聚物)或者PFA(全氟烷氧基树脂)。
为了对扬声器进行保护，在所述扬声器的正面安装有孔径范围为1～8mm的保护板。该保护板既可以过滤掉油烟，又不影响扬声器中低频声音的传出。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：该近吸式吸油烟机的主动降噪装置通过将吸油烟机的进风口分为至少两个进风通道，使每个通道的截止频率相应增大，从而拓展降噪频率段；此外，在每个通道内均设置一套由参考传声器、扬声器和误差传声器构成的有源控制装置，每套有源控制装置与主动降噪控制器配合，根据噪声信号和误差信号的值，通过主动降噪控制器来调整扬声器输出，从而在不牺牲吸油烟机其他参数和不降低吸油烟机性能的前提下，实现了降噪的目的，特别是大大降低了近吸式吸油烟机的中低频噪声，消除了厨房的主要噪声污染源。
附图说明
图1为本实用新型实施例的进风口通道的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中的风机和其中一个进风通道的结构示意图；
图3为本实用新型实施例的安装结构示意图；
图4为本实用新型实施例的前馈ANC系统框图；
图5为本实用新型实施例的前馈ANC系统结构图；
图6为本实用新型实施例的其中一个进风通道的有源控制模型示意图；
图7为本实用新型实施例的控制结构示意图；
图8为本实用新型实施例的系统硬件框图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图1至图3所示，本实施例中的近吸式吸油烟机的进风口被均分为四个进风通道1，进风通道1安装在吸油烟机集烟罩7上，在每个进风通道1的内部安装有一套独立的有源控制装置，每套有源控制装置包括参考传声器2、误差传声器3和扬声器4，并且，所有的有源控制装置均受控于主动降噪控制器5。
本实施例中，进风通道1的截面呈矩形，该矩形截面的长边的范围为0.085～0.85m。进风通道1的长度范围为0.2～0.3m，参考传声器2安装在进风通道1的后端，误差传声器3安装在进风道道1的前端，并且，参考传声器2与误差传声器3之间的距离范围为0.12～0.2m。参考传声器2与风机6之间的距离L为0～8cm。扬声器4安装在进风通道1的内壁并位于参考传声器2与误差传声器3之间，且扬声器4与误差传声器3之间的距离范围为1～6cm。
此外，为了对传声器进行保护，在参考传声器2的正面和误差传声器3的正面均安装有厚度为0.01～0.1mm的透声防油膜。该透声防油薄膜采用疏油型塑料，比如可以采用FEP(氟化乙烯丙烯共聚物)或者PFA(全氟烷氧基树脂)。为了对扬声器4进行保护，在扬声器4的正面安装有孔径范围为1～8mm的保护板，该保护板既可以过滤掉油烟，又不影响扬声器中低频声音的传出。
假设本实施例中的吸油烟机在进风口未改造前的高频截止频率为fc＝252Hz，即如果不对进风口进行改造，那么只有频率小于252Hz的声波才能在通道内进行平面波传播，而大于252Hz的声波会以球形波在通道内传播，那么会导致声波叠加，给噪声有源控制带来困难。而进风口被均分为四个进风通道1后，每个进风通道的截止频率相应提高4倍，即变为fc4＝1008Hz，这样，低于1008Hz的噪声在进风通道内以平面波的形式传播，主动噪声控制对于1008Hz以下的频率将会有良好的抵消作用。
如图4所示，FxLMS算法是有源控制中最经典，也是应用最广泛的算法。其具体流程如下：初级声源发出的噪声被参考通路中的参考传声器拾取，并转化为参考信号x，参考信号x通过次级通路模型h′产生滤波信号v，同时，参考信号x通过自适应滤波器W产生次级信号y驱动作动器，作动器产生的噪声响应通过空间中的次级通路h后与初级声场d叠加,通过误差传声器拾取误差信号e作为系统的反馈输入LMS算进行迭代运算，不断调整自适应滤波器W，从而使均方误差不断减小(自适应过程收敛)。
本实施例中有源控制装置中的次级声源和误差传声器有四个，因而是一个多通道系统，其算法为多通道多通道FxLMS算法。
如图5和图6所示，用靠近风机6的参考传声器2测得一个能反映初级声源的参考信号x(n)作为控制器的参考输入信号，控制器5根据该参考输入信号合成一个控制输出信号y(n)并驱动扬声器4形成次级声源，使得在误差传声器3处次级声源的声波与初级声源传播过来的声波产生相消干涉，误差传声器3测量相消干涉后的残余噪声即控制误差e(n)，并运用最小均方误差准则(LMS)对控制器进行自适应修正，以使误差传声器3处的残余噪声e(n)在该误差准则下为最优。
如图7所示，每个进风通道1内的参考传声器2、误差传声器3和扬声器4均电连接至主动降噪控制器5上。
本实施例所采用的应用有近吸式吸油烟机主动降噪装置的降噪方法，具体包括以下步骤：
①、参考传声器2采集初级声源信号并转化为参考电信号；
②、主动降噪控制器5对上述参考电信号进行滤波以得到中低频信号，并对该中低频信号进行反相位处理后传送至所述的扬声器4；
③、扬声器4将所述反相位处理后中低频信号转化为次级声源信号；
④、误差传声器3采集上述次级声源信号和初级声源信号，并叠加后转化为误差电信号，该误差电信号反馈输入至所述的主动降噪控制器5并对该主动降噪控制器5作自适应修正。
如图8所示，四个通道相互独立，每个通道内的噪声信号和误差信号均依次经过信号采集、信号放大和A/D转换，信号处理中心根据噪声信号和误差信号的值，通过滤波器进行信号处理，经信号处理中心的信号处理器处理完的信号，再依次经过信号采集、信号放大和D/A转换来调整扬声器的输出，从而达到降噪的目的。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理前提下，可以对本实用新型进行多种改型或改进，比如进风通道并不局限于本实施例中的四个，又比如进风通道的截面并不局限于本实施例中的矩形，可以为圆形、三角形或者其他适合的形状，这些均被视为本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种近吸式吸油烟机主动降噪装置，包括吸油烟机进风口，其特征在于：所述的吸油烟机进风口被分为至少两个进风通道(1)，在每个进风通道(1)内均安装有一套独立的有源控制装置，所述的每套有源控制装置均包括参考传声器(2)、误差传声器(3)和扬声器(4)并受控于主动降噪控制器(5)，所述的参考传声器(2)安装在进风通道(1)的后端，所述的误差传声器(3)安装在进风道道(1)的前端，而所述的扬声器(4)则位于所述的参考传声器(2)与误差传声器(3)之间。
2.根据权利要求1所述的近吸式吸油烟机主动降噪装置，其特征在于：所述进风通道(1)的截面呈矩形，所述矩形截面的长边的范围为0.085～0.85m。
3.根据权利要求1所述的近吸式吸油烟机主动降噪装置，其特征在于：所述进风通道(1)的个数为2～16个。
4.根据权利要求1所述的近吸式吸油烟机主动降噪装置，其特征在于：所述吸油烟机进风口被均分为四个所述的进风通道(1)。
5.根据权利要求1所述的近吸式吸油烟机主动降噪装置，其特征在于：所述进风通道(1)的长度范围为0.2～0.3m，所述参考传声器(2)与误差传声器(3)之间的距离范围为0.12～0.2m。
6.根据权利要求1所述的近吸式吸油烟机主动降噪装置，其特征在于：所述参考传声器(2)与风机(6)之间的距离为0～8cm。
7.根据权利要求1所述的近吸式吸油烟机主动降噪装置，其特征在于：所述扬声器(4)与误差传声器(3)之间的距离为1～6cm。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的近吸式吸油烟机主动降噪装置，其特征在于：在所述参考传声器(2)和误差传声器(3)的正面安装有厚度为0.01～0.1mm的透声防油膜。
9.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的近吸式吸油烟机主动降噪装置，其特征在于：在所述扬声器(4)的正面安装有孔径范围为1～8mm的保护板。
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