PT898774E

PT898774E - Atenuador de som de absorcao reactiva

Info

Publication number: PT898774E
Application number: PT97923077T
Authority: PT
Inventors: Jan Kruger; Leistner Philip; Fuchs Helmut; Lippold Roland
Original assignee: Fraunhofer Ges Forderung Angew
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 2002-01-30
Also published as: WO1997043754A1; GR3037001T3; EP0898774B1; US6385321B1; EP0898774A1; DE59704196D1; DK0898774T3; ATE203849T1; ES2162292T3

Description

I 1

DESCRIÇÃO "Atenuador de som de absorção reactiva" A presente invenção refere-se a um atenuador de som de absorção reactiva (de seguida denominado atenuador de som reactivo) de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Estado da técnica

Os sistemas denominados anti-sonoro mais utilizados e várias vezes melhorados no combate activo do ruído (Nelson, P.A., Elliott, S.J.: Ac tive Control of Sound and Vibration - Controlo activo do som e vibração -, Academia Press Limited, Londres, 1992) para atenuar o som em canais, baseiam-se numa concepção simples, figura 5. Uma onda sonora primária que chega é capturada por um microfone (8) que se encontra visivelmente colocado no canal na direcção da fonte de ruído em frente dos restantes componentes. O sinal capturado de microfone é rodado por cálculo informático, o mais preciso possível, em 180° através de um processamento de sinal (11) e serve para o controlo de um altifalante (9) o qual de seguida emite a onda sonora secundária. Na direcção da propagação do som, as duas ondas sobrepõem-se no caso ideal até ao seu desaparecimento. A monitorização deste desaparecimento pode ter lugar com um segundo microfone (10) na direcção da propagação do som, cujo sinal pode servir simultaneamente para adaptação do processamento de sinal em eventuais alterações da propagação do som no canal respectivo. Com apoio de processadores de sinais modernos, este procedimento tem lugar, pelo menos soh condições laboratoriais, com muita precisão. A sua aplicação prática é todavia caracterizada por uma elevada sensibilidade em caso de fluxos de ar sobrepostos ou em caso de oscilações de temperatura, assim como através de elevado dispêndio em electrónica e processamento de sinal.

Com um outro princípio é proposto na patente DE 40 27 511 um atenuador de som híbrido, figura 6, no qual no lado frontal de um conhecido sistema secundário (12) passivo deve ser realizado através de um sistema secundário activo adicional posterior, uma impedância acústica optimizada da parede (1) do canal. O ponto de partida é formado pelas propriedades acústicas do sistema secundário passivo, por exemplo uma camada de material absorvedor poroso. Os elementos adicionais do atenuador de som híbrido servem para a geração de uma impedância terminal posterior do sistema secundário passivo. Para forçar esta impedância terminal, a pressão sonora atrás do sistema secundário passivo deverá ser medida com um microfone (13). Em seguida a tensão do microfone é realimentada através de um formador de sinal (15) para um altifalante (14), em cuja superfície da membrana a impedância calculada se deve ajustar. Este processo pressupõe que o formador de sinal proposto na patente DE 40 27 511 compensa, primeiro, o comportamento próprio de todos os componentes electromecânicos (microfone, altifalante, caixa, etc.) e, segundo, o sistema imprime a desejada impedância terminal. As propriedades dos componentes electromecânicos foram pormenorizadamente investigadas e descritas. Consequentemente, é possível a adaptação simplesmente através de funções de transmissão complexas e realizáveis somente de modo apropriado do formador dc sinal.

Os ressoadores Helmholtz activos de acordo com a patente DE 42 26 885 e "Akíiver Helmholtz-Resonator zur Dãmpfung von Hohlraumeigenschwingungen" -Ressoador Helmholtz activo para a atenuação de oscilações próprias de cavidades -Sparmheimer, II., Freymann, R., Fastl. H., Fortschritte der Akustik — DAGA 1994, DPG-GmbH, Bad Hornef: 1994, pág. 525-528, representam uma forma de realização alternativa da ideia fundamental dos atenuadores de som híbridos, figura 7, de preferência na aplicação em automóveis. Neste caso um ressoador corrente representa o sistema secundário passivo descrito na patente DE 40 27 511 que é influenciado activamente no seu lado reverso. Pormenorizadamente, o ressoador Helmholtz em si conhecido encontra-se definido através de um corpo oco (16) e uma abertura (17). O microfone (18) previsto fora do ressoador Helmholtz ao lado da abertura proporciona a informação sobre a pressão sonora dominante, com a qual um sistema de propulsão (20) com comportamento especial da frequência (PDT) e do tempo gera nos corpos ocos a tensão necessária para o altifalante (19). Estes altifalantes definem ou seja alteram o comportamento da transmissão (frequência de ressonância) do ressoador Helmholtz inicial. O altifalante no corpo oco serve neste caso para o aumento prático (alteração geral) do volume do corpo oco para uma melhor absorção sonora do ressoador Helmholtz nas frequências mais baixas. O objectivo aqui compreende por conseguinte, a diminuição activa da frequência de ressonância e assim da absorção sonora do ressoador Helmholtz passivo. O objectivo da presente invenção é o de aumentar o rendimento do atenuador de som reactivo dc acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 e diminuir o dispêndio técnico. De acordo com a invenção, isto é resolvido através do atenuador de som reactivo de acordo com a reivindicação 1. As realizações vantajosas da invenção encontram-se caracterizadas nas reivindicações secundárias. A invenção refere-sc a um atenuador dc som reactivo no qual tanto a captura como também a influência activa do campo sonoro tem lugar directamente na parede (1) do canal, figura 1. A parte fundamental é representada por uma cassete (2) compacta fechada, na qual todos os componentes se encontram concentrados. A sua parte frontal faz parte da parede do canal e encontra-se corporificada através de pelo menos uma membrana (3) passível de oscilar, por exemplo uma membrana de altifalante. Esta membrana (3) forma através da sua massa com base na superfície, um sistema de ressonância acústica com a cavidade (4), que se encontra atrás, do invólucro da cassete. As ondas sonoras que surgem no canal, excitam este sistema de ressonância e próximo da sua frequência própria, oscilando-o. A activação tem lugar com ajuda de um sensor (5), o qual se encontra proporcionado na proximidade directa, dentro ou na membrana (3), detectando as oscilações da membrana. Estas funções do sensor podem ser assumidas por exemplo por microfones, receptores de vibração mecânica, ou sensores ópticos de movimento. O sinal de saída do sensor serve, após uma amplificação ( 6) inversora linear, para o controlo de um conversor electroacústico (7), por exemplo, uma bobina com mobilidade, de um altifalante.

Como resultado, a membrana é forçada a oscilações mais fortes, a pressão sonora na superfície nua da parede é assim adicionalmente reduzida e a onda sonora ainda mais fortemente atenuada. A forma do invólucro (2) é variável, dado que somente o volume da cavidade (4) influencia a característica da frequência. Para reprimir ressonâncias da cavidade, podem ser previstos absorvedores estanques ao som para o exterior, no interior do invólucro (2). Para adaptação espectral do sistema de ressonância pode além disso ser utilizada a massa da membrana com base na superfície, por exemplo através de vários altifalantes. O amplificador (6) linear sujeito a princípios não contém qualquer género de avaliação da frequência do sinal do sensor para evitar as deslocações de fase indesejadas ligadas a filtros, formas de sinais ou outros sistemas de transmissão. Deste modo não tem lugar os efeitos recíprocos acústicos prejudiciais entre cassete contíguas, tomando-se possível atenuadores de som reactivos de grande superfície de muitas cassete isoladas por exemplo em corrediças de atenuadores de som reactivos, figura 2,. A disponibilização da tensão de trabalho para os sensores (5) e amplificador (6) tem lugar através de fontes de alimentação ou baterias convencionais. Na figura 4 encontra-se representada a atenuação por inserção, medida de um atenuador de som reactivo exemplar, figura 3, constituída por 4 cassetes.

Vantagens dos atenuadores de som reactivos relativamente ao estado da técnica.

Do princípio básico do amortecedor de som reactivo, quer dizer do aproveitamento ou amplificação das oscilações da membrana como reprodução do campo sonoro directamente na parede do canal, resultam as seguintes vantagens em relação a atenuadores de som activos existentes.

G O amortecedor de som reactivo pode funcionar sem sistemas secundários passivos (absorvedores porosos, ressoadores Helmholtz, etc ). Este facto assim como a concentração espacial de membrana (3) e sensor (5) na parede do canal possibilitam a utilização de um simples amplificador (6). Deste modo todos os componentes do atenuador de som reactivo podem ser integrados sem problemas num invólucro compacto (2). A colocação espacial em cadeia de vários atenuadores de som reactivos contíguos na parede do canal ou em corrediças de atenuadores de som é possível e conduz à atenuação do som correspondente mais elevado. O efeito de atenuação de atenuadores de som reactivos em cadeia no canal encontra-se praticamente limitado somente através de caminhos secundários do som (atenuadores de som). O atenuador de som reactivo é adaptável a todos os campos sonoros e a todas as limitações de campo sonoro, por exemplo mudança de direcção de canais. As cassetes com os atenuadores de som reactivos e assim todos os componentes electroacústicos podem ser protegidos contra sobrecargas físicas e químicas que surjam no canal com ajuda de coberturas permeáveis ao som.

Uma realização do atenuador de som reactivo prevê a utilização de microfone como sensor (5) com posicionamento por detrás da membrana (3) quer dizer na cavidade (4) da cassete (2). O princípio de funcionamento do atenuador de som reactivo não é aplicável somente no caso de ondas planas em canais comparativamente estreitos, mas também provoca uma atenuação de campos sonoros modulares em todos os canais ou compartimentos. Nestes casos de utilização diminuem as membranas oscilantes das cassetes reactivas igualmente 7 bidimensional a pressão sonora na superfície nua da parede e amortecem o campo sonoro existente.

Descrição das figuras

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4

Realização exemplar de uma cassete atenuadora de som reactiva numa parede do canal (1), compreendendo a caixa (2) com pelo menos uma membrana (3) em frente a um cavidade (4), um sensor (5), um amplificador linear (6) e um conversor electroacústico (7). realização em cadeia de cassetes atenuadoras de som reactivas numa corrediça de amortecedores de som, forma de realização de um atenuador de som reactivo constituído por 4 cassetes e uma parede (1) de canal com um secção transversal de canal de 0,25 m x 0,25 m. atenuação por inserção medida do atenuador de som reactivo exemplar da figura 3.

Lisboa, 26 de Outubro de 2001

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Atenuador de som de absorção reactiva compreendendo uma cavidade (4) limitada impermeável ao som com pelo menos uma membrana (3), um sensor acústico (5) na proximidade directa, na, ou dentro da membrana (3) assim como um conversor electroacústico (7) que actua sobre a membrana e um amplificador de sinal (6) inversor em que as oscilações de ressonância detectadas com o sensor (5) da membrana (3) são detectadas por meio de um amplificador de sinal (6) e do conversor electroacústico (7), caracterizado por, para a absorção sonora a membrana (3) faz parte da parede de um compartimento, encontrando-se a cavidade (4) atrás da membrana quando vista do compartimento, encontrando-se a massa acústica de membrana (3) ajustada à flexibilidade acústica da cavidade como amortecedor de ressonância para a oscilação a ser atenuada mais fortemente no compartimento, o amplificador de sinal (6) trabalhar linearmente apresentando um andamento plano da frequência de amplitude.

2. Atenuador de som de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o volume da cavidade (4) se encontrar adaptada ao campo sonoro a ser atenuado.

3. Atenuador de som de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sensor (5) ser um sensor acústico ou óptico, detectando a pressão, a velocidade ou o movimento da membrana (3).

4. Atenuador de som de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o conversor electroacústico (7) ser um altifalante linear simples.

5. Atenuador de som de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se encontrar prevista uma cobertura acusticamente transparente em frente ou sobre a membrana (3).

6. Atenuador de som de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se encontrarem proporcionados vários atenuadores de som uns ao lado dos outros bidimensionais numa parede (1) do canal, um canal de fluxo ou em corrediças de atenuadores de som. Lisboa, 26 de Outubro de 2001

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