CN219637739U - 一种公路噪声控制装置 - Google Patents

Abstract

一种公路噪声控制装置，该装置包括声波探测及反向声波发生系统，以及声波发射器；声波探测及反向声波发生系统包括多通道声波数据采集器、与多通道声波数据采集器相连接的多路传声器、与多通道声波数据采集器连接的多路声波输出电路；多通道声波数据采集器通过多路声波输出电路分别连接至所述声波发射器。与现有技术相比，本实用新型仅需要在临近居民区附近安装声波探测及反向声波发生系统、声波发射器，利用声波干涉理论，实现公路降噪。

Description

一种公路噪声控制装置

技术领域

本实用新型涉及噪声控制技术领域，尤其涉及一种公路噪声控制装置。

背景技术

随着交通基础设施的建设和运营，公路交通噪声对沿线居民区的影响越来越严重，噪声影响环保投诉也越来越多，噪声污染成为经济社会发展过程必须重点解决的社会问题。

传统的降噪方法绝大多数采用声屏障降噪措施。如公告号为CN215976925U的专利公开了一种公路用降噪装置，其包括移动机构、调节机构和隔音板等。该传统的声屏障降噪措施仅能对声影区起到降噪保护效果，随着公路沿线高层建筑、多层建筑的增加，传统声屏障降噪措施，对非声影区降噪保护效果极差，此外，国内外声屏障降噪效果监测表明，声屏障的降噪效果一般在10dB(A)左右，与声屏障安装质量控制密切相关，在施工质量控制较差的情况下，声屏障的降噪效果还要大打折扣。另外，传统声屏障降噪措施需要定期维护、保养和更换，一次性投入大、运行维护费用较高、存在安全隐患等；此外，传统声屏障降噪措施产生视觉阻隔，影响行车安全和司乘人员视野景观，降低公路行车自然愉悦感。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种公路噪声控制装置，为避免传统声屏障降噪措施的视觉阻隔、景观影响及非声影区的降噪保护问。

为实现上述目的，本实用新型提出一种公路噪声控制装置，包括声波探测及反向声波发生系统，以及声波发射器；声波探测及反向声波发生系统包括多通道声波数据采集器、与多通道声波数据采集器相连接的多路传声器、与多通道声波数据采集器连接的多路声波输出电路；多通道声波数据采集器通过多路声波输出电路分别连接至所述声波发射器。

优选的，所述传声器为三路，多通道声波数据采集器通过三路声波输出电路分别连接至声波发射器。

优选的，所述多通道声波数据采集器连接至电脑。

优选的，每路声波输出电路包括依次串联的模数转换器、数字示波器、移相器、以及功率放大器。

优选的，在功率放大器之后还串联有数字示波器。

优选的，所述移相器包括微分电路和积分电路；

所述微分电路包括第一运算放大器、第一电容器、第一滑动电阻器、以及第一电阻、第二电阻；所述第一电容器的第一端和第一电阻的第一端汇集后连接至信号输入端，第一滑动电阻器的第一端接地，第一滑动电阻器的第二端与第一电容器的第二端共同连接至第一运算放大器的同相输入端，第一电阻的第二端连接至第一运算放大器的反相输入端；

所述积分电路包括第二运算放大器、第二电容器、第二滑动电阻器、以及第四电阻、第五电阻、第六电阻；

第一运算放大器的输出端连接至第四电阻的第一端，第四电阻的第二端连接至第二运算放大器的反相输入端；

第二电阻的第一端连接至第一运算放大器的反相输入端，第二电阻的第二端与第二滑动电阻器的第一端连接，第二电容器的第一端接地，第二电容器的第二端与第二滑动电阻器的第二端共同连接至第二运算放大器的同相输入端；

第二运算放大器的输出端连接至第六电阻的第一端，在第二运算放大器的反向输入端与第六电阻的第二端之间并联有第五电阻。

优选的，所述第一运算放大器采用正、负对称15V双电源供电。

优选的，在第一运算放大器的正电源端设置有第三电容器和第五电容器，第三电容器与第五电容器并联后一端接地，另一端接入第一运算放大器的正电源端。

优选的，在第一运算放大器的负电源端设置有第四电容器和第六电容器，第四电容器和第六电容器并联后一端接地，另一端接入第一运算放大器的负电源端。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：

(1)与现有技术相比，本实用新型仅需要在临近居民区附近安装声波探测及反向声波发生系统、声波发射器，利用声波干涉理论，实现公路降噪；利用入射声波能量作为反向干涉声波的激发能量，仅需消耗少量电能进行传输损失补偿；设备数量少且集中布置，方便运行维护和管理；不需要安装声屏障，可以避免传统声屏障降噪的维护、保养、更换工作，消除传统声屏障的安全隐患和视觉景观不利影响。

(2)在本实用新型中，声波探测及反向声波发生系统包括多通道声波数据采集器、以及与多通道声波数据采集器相连接的多路传声器，利用多路传声器采集多种不同频率、不同声强的公路噪声，经过多通道声波数据采集器之后，通过多路声波输出电路分别进行处理后转换成与入射声波相位相反、声压和声强相等的反向声波，反向干涉声波通过声波发射器面向公路噪声源方向单向传输，公路噪声源声波和反向声波在空气相互干涉，经声波叠加和反向干涉后，降低声波能量，从而实现公路降噪。

(3)在本实用新型中，移相器包括微分电路和积分电路，用于改变声波的相位，由两级运算放大器构成，其结构简单。微分电路可以实现超前移相器，积分电路可以实现滞后移相器，通过调节内部滑动电阻器的值，可以改变不同输出型号的相位，调节方便。

(4)在实际应用过程中，随着外界噪声源的增加或减少，可随时增加或减少声波探测器、声波发生系统和发射器的数量，降噪系统能够产生与外界声波相同数量的反向声波，确保保护目标声环境质量达标。

(5)本实用新型较传统声屏障降噪系统灵活性更强，可随外界环境增加或减少反向声波探测及发射系统，适用范围广，应用灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型中声波探测及反向声波发生系统结构示意图；

图2为本实用新型所提供的公路噪声控制装置的使用场景示意图；

图3为实用新型声波干涉原理图；

图4为本实用新型中移相器的电路原理图。

附图标号说明：1、公路；2、声波发射器；3、声波探测及反向声波发生系统；4、传声器；5、多通道声波数据采集器；6、电脑；7、模数转换器；8、数字示波器；9、功能率放大器；10、移相器；11、公路噪声波形；12、反向声波波形；13、干涉后声波波形；14、居民点；15、声波；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；C4、第四电容；C5、第五电容；C6、第六电容；A1、第一运算放大器；A2、第二运算放大器；W1、第一滑动电阻器；W2、第二滑动电阻器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

结合图1、图2所示，一种公路噪声控制装置，包括声波探测及反向声波发生系统3，以及声波发射器2；声波探测及反向声波发生系统3包括多通道声波数据采集器5、与多通道声波数据采集器5相连接的多路传声器4、与多通道声波数据采集器5连接的多路声波输出电路；多通道声波数据采集器5通过多路声波输出电路分别连接至所述声波发射器2。利用多路传声器4采集多种不同频率、不同声强的公路噪声，经过多通道声波数据采集器5之后，通过多路声波输出电路分别进行处理后转换成与入射声波相位相反、声压和声强相等的反向声波，反向干涉声波通过声波发射器面向公路噪声源方向传输，公路噪声源声波和反向声波在空气相互干涉，经声波叠加和反向干涉后，降低声波能量，从而实现公路降噪。

进一步地，所述传声器4为三路，多通道声波数据采集器5通过三路声波输出电路分别连接至声波发射器2。在本实施例中传声器4设置为三路，且通过三路声波输出电路分别连接至声波发射器2。当然，根据噪声影响情况，可以设置为更多路，并不局限于本实施例中的三路。

结合图2所示，所述多通道声波数据采集器5连接至电脑6。通过利用电脑6对于多通道声波数据采集器5进行控制，便于操作。

结合图2所述，每路声波输出电路包括依次串联的模数转换器7、数字示波器8、移相器10、以及功率放大器9。每路声波输出电路的工作原理为：传声器4采集的噪声信号经过多通道声波数据采集器5之后，经过模数转换器7进行转换，利用数字示波器8显示声波的基本特征，移相器10改变声波的相位，功率放大器9进行功率放大之后传送至声波发射器2输出反向干涉声波，反向干涉声波通过声波发射器2面向公路噪声源方向传输，公路噪声源声波和反向干涉声波在空气相互干涉，经声波叠加和反向干涉后，降低声波能量，从而实现公路降噪。进一步地，在功率放大器9之后还串联有数字示波器8，用于显示进行功率放大之后的反向干涉声波的声强、声压、振幅、频率、波形等基本参数，便于直观显示反向干涉声波特征。

模数转换器7功能是将多通道数据采集器5获得入射声波模拟信号转换成数字型号，便于声波信号数据的传输、存储、处理.

功率放大器9的功能是弥补声波在传输过程中的能量损失，功率放大器9将移相器10转化后的反向干涉声波进行功率补偿，确保反向干涉声波与入射声波声强、声压相同。

声波发射器2功能是面向公路侧发射反向干涉声波。

多通道数据采集器5的功能是对传声器4接入声波进行信号辨识、采集和输出。

传声器4对公路噪声进行采集，并输入多通道声波数据采集器5。

结合图4所示，所述移相器10包括微分电路和积分电路，

所述微分电路包括第一运算放大器A1、第一电容器C1、第一滑动电阻器W1、以及第一电阻R1、第二电阻R2；所述第一电容器C1的第一端和第一电阻R1的第一端汇集后连接至信号输入端，第一滑动电阻器W1的第一端接地，第一滑动电阻器W1的第二端与第一电容器C1的第二端共同连接至第一运算放大器A1的同相输入端，第一电阻R1的第二端连接至第一运算放大器A1的反相输入端；

所述积分电路包括第二运算放大器A2、第二电容器C2、第二滑动电阻器W2、以及第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6；

第一运算放大器A1的输出端连接至第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端连接至第二运算放大器A2的反相输入端；

第二电阻R2的第一端连接至第一运算放大器A1的反相输入端，第二电阻R2的第二端与第二滑动电阻器W2的第一端连接，第二电容器C2的第一端接地，第二电容器C2的第二端与第二滑动电阻器W2的第二端共同连接至第二运算放大器A2的同相输入端；

第二运算放大器A2的输出端连接至第六电阻R6的第一端，在第二运算放大器A2的反向输入端与第六电阻R6的第二端之间并联有第五电阻R5。

移相器10由两级运算放大器构成，其结构简单。微分电路可以实现超前移相器，积分电路可以实现滞后移相器，通过调节内部第一滑动电阻器W1、第二滑动电阻器W2的值，可以改变不同输出型号的相位，调节方便。

进一步地，结合图4所示，所述第一运算放大器A1采用正、负对称15V双电源供电。

在第一运算放大器A1的正电源端设置有第三电容器C3和第五电容器C5，第三电容器C3与第五电容器C5并联后一端接地，另一端接入第一运算放大器A1的正电源端。

在第一运算放大器A1的负电源端设置有第四电容器C4和第六电容器C6，第四电容器C4和第六电容器C6并联后一端接地，另一端接入第一运算放大器A1的负电源端。

采用上述公路噪声控制装置对公路噪声进行控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：沿着公路1的走向方向，根据噪声影响情况将居民点14划分为多个区域；

步骤S2：在每个区域内临近居民点14位置处单独设置声波探测及反向声波发生系统3以及相应的声波发射器2。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种公路噪声控制装置，其特征在于，包括声波探测及反向声波发生系统(3)，以及声波发射器(2)；

声波探测及反向声波发生系统(3)包括多通道声波数据采集器(5)、与多通道声波数据采集器(5)相连接的多路传声器(4)、与多通道声波数据采集器(5)连接的多路声波输出电路；

多通道声波数据采集器(5)通过多路声波输出电路分别连接至所述声波发射器(2)。

2.如权利要求1所述的一种公路噪声控制装置，其特征在于，所述传声器(4)为三路，多通道声波数据采集器(5)通过三路声波输出电路分别连接至声波发射器(2)。

3.如权利要求1所述的一种公路噪声控制装置，其特征在于，所述多通道声波数据采集器(5)连接至电脑(6)。

4.如权利要求1所述的一种公路噪声控制装置，其特征在于，每路声波输出电路包括依次串联的模数转换器(7)、数字示波器(8)、移相器(10)、以及功率放大器(9)。

5.如权利要求4所述的一种公路噪声控制装置，其特征在于，在功率放大器(9)之后还串联有数字示波器(8)。

6.如权利要求4所述的一种公路噪声控制装置，其特征在于，所述移相器(10)包括微分电路和积分电路；

所述微分电路包括第一运算放大器(A1)、第一电容器(C1)、第一滑动电阻器(W1)、以及第一电阻(R1)、第二电阻(R2)；所述第一电容器(C1)的第一端和第一电阻(R1)的第一端汇集后连接至信号输入端，第一滑动电阻器(W1)的第一端接地，第一滑动电阻器(W1)的第二端与第一电容器(C1)的第二端共同连接至第一运算放大器(A1)的同相输入端，第一电阻(R1)的第二端连接至第一运算放大器(A1)的反相输入端；

所述积分电路包括第二运算放大器(A2)、第二电容器(C2)、第二滑动电阻器(W2)、以及第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)；

第一运算放大器(A1)的输出端连接至第四电阻(R4)的第一端，第四电阻(R4)的第二端连接至第二运算放大器(A2)的反相输入端；

第二电阻(R2)的第一端连接至第一运算放大器(A1)的反相输入端，第二电阻(R2)的第二端与第二滑动电阻器(W2)的第一端连接，第二电容器(C2)的第一端接地，第二电容器(C2)的第二端与第二滑动电阻器(W2)的第二端共同连接至第二运算放大器(A2)的同相输入端；

第二运算放大器(A2)的输出端连接至第六电阻(R6)的第一端，在第二运算放大器(A2)的反向输入端与第六电阻(R6)的第二端之间并联有第五电阻(R5)。

7.如权利要求6所述的一种公路噪声控制装置，其特征在于，所述第一运算放大器(A1)采用正、负对称15V双电源供电。

8.如权利要求7所述的一种公路噪声控制装置，其特征在于，在第一运算放大器(A1)的正电源端设置有第三电容器(C3)和第五电容器(C5)，第三电容器(C3)与第五电容器(C5)并联后一端接地，另一端接入第一运算放大器(A1)的正电源端。

9.如权利要求7所述的一种公路噪声控制装置，其特征在于，在第一运算放大器(A1)的负电源端设置有第四电容器(C4)和第六电容器(C6)，第四电容器(C4)和第六电容器(C6)并联后一端接地，另一端接入第一运算放大器(A1)的负电源端。