SU1067527A1

SU1067527A1 - Device for compensating sound field on metalworks

Info

Publication number: SU1067527A1
Application number: SU823430781A
Authority: SU
Inventors: Александр Викторович Ломакин; Григорий Самсонович Любашевский; Александр Иванович Орлов; Борис Давидович Тартаковский
Original assignee: Акустический институт им.акад.Н.Н.Андреева
Priority date: 1982-04-26
Filing date: 1982-04-26
Publication date: 1984-01-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЗВУКОВОГО ПОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ , содержащее датчик периода оперного сигнала,установленный на возбудителе колебаний конструкции, блок формировани сигнала, измеритель мощности колебаний, блок адаптивного управлени , а также источник компенсирующих колебаний и приемник звукового давлени , установленные в области компенсации, причем выход датчика периода опорного сигнала соединен с первым входом блока формировани сигнала, информационные входл которого соединены с соответствующими управл ющими выходами блока адаптивного управлени , а первый выход - с источником компенсирующих .--:J колебаний, отличающеес тем, что с целью улучшени шумоподавлени за счет увеличени быстродействи устройства, в него дополнительно введены синхронизатор и анализатор спектра, в измеритель мощности колебаний введены допсшнительные информационные входы и управл ющие выходы, в блок адаптивного управлени - дополнительные информационные и синхрониз15 ующий входы, а в блок формировани датчика периода опорного сигнала - дополнительные управл ющие выходы, причем выход датчика периода оперного сигнала соединен со входом синхронизатора, первый выход которого соединен с синхронизирующим входом блока адап (О С тивного управлени и первым синхронизирующим входом анализатс а спектра а второй и третий выходы - с соответствующими синхронизирующими входами анализатора спектра, первый вход которого соединен с выходом приемника звукового давлени , информационные входы - с соответствующими управл ющими выходеи и блока формировани сигнала, а управл ющие выходы - с соответствующими информационными входами измерител мои ности колебаний, управл ющие выходы кс тсрого соединена с соответствующйми информационными входами блока адаптивного управлени .A DEVICE FOR COMPENSATION OF THE AUDIO FIELD OF MECHANICAL CONSTRUCTIONS, comprising an operative period sensor installed on a structure oscillator, a signal generation unit, an oscillation power meter, an adaptive control unit, as well as a compensating oscillation source and a sound pressure receiver installed in the compensation region, the sensor output the period of the reference signal is connected to the first input of the signal conditioning unit, the information inputs of which are connected to the corresponding control Adaptive control unit outputs, and the first output - with a source of compensating .--: J oscillations, characterized in that, in order to improve noise reduction by increasing the device speed, a synchronizer and spectrum analyzer are added to it, additional information is added to the oscillation power meter inputs and control outputs; in the adaptive control unit — additional information and synchronization inputs; and in the reference period sensor generation unit — additional controls the outputs, where the output of the period signal of the operative signal is connected to the synchronizer input, the first output of which is connected to the synchronization input of the adaption unit (O C control and the first synchronizing input of the spectrum analysis and the second and third outputs to the corresponding synchronization inputs of the spectrum analyzer, the first the input of which is connected to the output of the sound pressure receiver, the information inputs to the corresponding control outputs and the signal generation unit, and the control outputs to the corresponding These information inputs of the oscillation meter, the control outputs of the controller are connected to the corresponding information inputs of the adaptive control unit.

Description

Изобретение относитс к техниче ской акустике и Может быть использовано дл активного подавлени зв кового пол ,, возникающего в неко.то рой области пространства вследстви излучени механической конструкцие возбуждаемой работающими машинами и механизмгши. Известно устройство, содержащее приемник опорного сигнала, установ ленный на возбудителе колебаний ко сггрукции, регул торы амплитуд и фаз квазигармонических сигналов, источники компенсирующих колебаний конструкции (вибраторы). Приемники колебаний конструкции, измеритель мощности колебаний и оптимизаторы амплитуди фаз сигналов источников компенсирующих колебаний tH. Известное устройство характеризу етс невозможностью его использова ни дл компенсации вибраций конструкции , возбуждаемой источником периодических колебаний. Известно также устройство, содержащее датчик периода опорного сигнала, установленный на возбудителе колебаний конструкции, блок фо мировани сигнала, измеритель мощности колебаний, блок адаптивного управлени , а также источник компен сирующих колебаний и приемник звуко вого давлени , установленные в области компенсации, причем, выход датчика периода опорного сигнала соединен с первым входом блока форм ровани сигнала, информационные вхо ды которого соединены с соответству щими управл ющими выходами блока адаптивного управлени , а выход с источником компенсирующих колебаний , при этом приемник звукового Давлени соединен со входом измерител мощности колебаний, выход ко торого соединен со входом блока сщаптивного управлени 2 . Недостатком данного устройства вл етс низкое быстродействие вследствие того, что, во-первых, регулирование значений формируемого сигнала на интервалах времени равных периоду умноженной частоты опорного сигнсша, проводитс поЬледовательно во времени и, во-вторых измерение мощности колебаний не св зано с периодом частоты опорного сигнала и проводитс , следовательно путем усреднени . Цель изобретени - улучшение шум подавлени за счет увеличени быстродействи устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что в известном устройстве дл компенсации звукового пол механических конструкций содержащем датчик периода опорного сигнала, установленный на возбудителе конструкции , блок формировани сигнала, измеритель мощности колебаний, блок адаптивного управлени , а также источник компенсирующих колебаний . и приемник звукового давлени , уста- новленныё в области компенсации, причем, выход датчика периода опорного сигнала соединен с первым входом блока формировани сигнала, информационные входы которого соединены с соответствующими управл ющими выходами, блока адаптивного управлени , а первый выход - с источнике компенсирующих колебаний, дополнительно введены синхронизатор и анализатор спектра, в измеритель мощности колебаний введены дополнительные информационные -и синхронизирующий входы, а в блок формировани сигнала - дополнительные управл ющие , выходы, причем, выход датчика периода, опорного сигнала соединен со входом синхронизатора. Первый выход которого соединен с синхронизирующим входом блока адаптивного управлени и первым синхронизирукицим входом анализатора спектра , а второй и третий выходы - с соответствукицими синхронизирующими входами анализатора спектра, первый вход которого соединен с выходом приемника звукового давлени , информационные входы - с соответствующими управл ющими выходами блька фо ировани сигнала, а управл ющие выходы с соответствующими информационными входами измерител мощности колебаний, управл ющие выходы которого соединены с соответствук цими информационными входами блока адаптивного управлени . На чертеже показано .предлагаемое устройство. Устройство содержит датчик 1 .периода опорного сигнала, возбудитель 2 колебаний конструкции, механическую конструкцию ,3, блок 4 формировани сигнала, источник 5 компенсирующих колебаний, область 6 компенсации. Приемник 7 звукового давлени , измеритедь 8 мсмцности колебаний, блок 9 адаптивного управлени , анализа- . тор 10 спектра, синхронизатор 11. Устройство работает следующим образом . Сигнал датчика периода опорного сигнала 1,. установленного на механизме 2, возбуждающем вибрации механической конструкции 3, представл ющий собой меандровую функцию времени, период Т коЮрой равен периоду квазипериодического сигнала источника, поступает на вход блока формировани сигнала 4, где синтезируетс сигнал S(t) источника компенсирующих колебаний 5., возбуждающего компенсирующее звуковое поле и установленного в области коютёнсации 6. В этЬй же области компенсации установлен приемник звукового давлени 7, воспринимающий суммарное звуковое поле от механической конст- 5 рукции 3 и источника компенсирующих колебаний 5. Сигнал S(t) формируетс путем сложени базисных функций, в данном случае функций Уолша, с опре-деленными весовыми коэффициентами, Ю определ емыми из услови минимизации звукового пол в области компенсации б, которое определ етс по минимальному сигналу с измерител мощности 8 с помс цью блока 5 адаптивного управлени 9. Сигнал ) приемника звукового давлени 7 характеризующий результирующее полеThe invention relates to the technical acoustics and can be used for the active suppression of the acoustic field, arising in a certain area of space due to the radiation of the mechanical construction of the excited machines and mechanisms. A device containing a reference signal receiver mounted on a vibration exciter for compression, amplitude and phase controllers of quasi-harmonic signals, sources of compensating vibrations of a structure (vibrators) is known. Receivers of oscillations of the design, oscillation power meter and optimizers of the amplitude of the phases of the signals of the sources of compensating oscillations tH. The known device is characterized by the impossibility of using it to compensate for vibrations of a structure excited by a source of periodic oscillations. It is also known a device comprising a period sensor of a reference signal, mounted on a structure oscillator, a signal forming unit, an oscillation power meter, an adaptive control unit, as well as a source of compensating oscillations and a sound pressure receiver installed in the compensation area the period of the reference signal is connected to the first input of the signal shaping unit, the information inputs of which are connected to the corresponding control outputs of the adaptive control unit, and Exit to a source of compensating the oscillations, the sound pressure receiver connected to the input power measurer oscillation output to torogo sschaptivnogo connected to the input of the control unit 2. The disadvantage of this device is low speed due to the fact that, firstly, the regulation of the values of the generated signal at time intervals equal to the period of the multiplied frequency of the reference signal is carried out consistently in time and, secondly, the measurement of the oscillation power is not related to the period of the frequency of the reference signal and is carried out, therefore by averaging. The purpose of the invention is to improve noise suppression by increasing the speed of the device. This goal is achieved by the fact that in a known device for compensating the sound field of mechanical structures comprising a period sensor of a reference signal, installed on the construction driver, a signal generating unit, an oscillation power meter, an adaptive control unit, and a source of compensating oscillations. and a sound pressure receiver installed in the compensation area, with the output of the reference signal period sensor being connected to the first input of the signal conditioning unit, whose information inputs are connected to the corresponding control outputs of the adaptive control unit, and the first output from the source of compensating oscillations, additionally introduced a synchronizer and spectrum analyzer, additional information and synchronization inputs were entered into the oscillation power meter, and an additional s The control outputs, wherein, the output period of the sensor, a reference signal connected to the input synchronizer. The first output of which is connected to the synchronization input of the adaptive control unit and the first synchronization input of the spectrum analyzer, and the second and third outputs to the corresponding synchronization inputs of the spectrum analyzer, the first input of which is connected to the output of the sound pressure receiver, the information inputs to the corresponding control outputs of the photo frame signal and the control outputs with the corresponding information inputs of the oscillation power meter, the control outputs of which are connected with the corresponding information inputs of the adaptive control unit. The drawing shows the proposed device. The device contains a sensor 1 of the reference signal period, a pathogen 2 oscillations of the structure, a mechanical structure, 3, a signal generation unit 4, a source 5 of compensating oscillations, a compensation area 6. Receiver 7 for sound pressure, measuring 8 ms oscillations, block 9 for adaptive control, analysis -. torus 10 of the spectrum, the synchronizer 11. The device operates as follows. The signal of the sensor period of the reference signal 1 ,. installed on the mechanism 2, which excites the vibrations of the mechanical structure 3, which is a meander function of time, the period T of the coYura is equal to the period of the quasi-periodic signal of the source, is fed to the input of the signal conditioning unit 4, where the signal S is being synthesized to compensate the oscillation source 5. sound field and installed in the area of coyulation 6. In the same area of compensation, a sound pressure receiver 7 is installed, which perceives the total sound field from the mechanical structure of 5 hands 3 and a source of compensating oscillations 5. The signal S (t) is formed by adding the basis functions, in this case Walsh functions, with certain weighting factors, determined from the condition of minimizing the sound field in the compensation region b, which is determined by the minimum the signal from the power meter 8 with the block of the adaptive control unit 5 9. The signal) of the sound pressure receiver 7 characterizing the resultant field

в области 6, поступает на вход анализатора спектра 10, где произво- 20 дитс его разложение по базисным функци м,поступающим с управл ющих выходов блока формировани сигнала/ путем одновременного усреднени . произведений сигнала p(t) и всех 25 базисных функций на интервале времени Т,т.е. анализатор спектра 10 производит вычисление коэффициен1овin region 6, it enters the input of the spectrum analyzer 10, where it is decomposed into basis functions from the control outputs of the signal conditioning unit / by simultaneous averaging. the products of the signal p (t) and all 25 basis functions on the time interval T, i.e. spectrum analyzer 10 calculates coefficients

т о iJp(i)Cc,€rn(t)dt и 30t about iJp (i) Cc, € rn (t) dt and 30

. i . . V+T . i. . V + T

e,r,-fJp)Sae(t)oli,e, r, -fJp) Sae (t) oli,

где с of m и Sal. т гп-ые четна и нечетна функции Уолша соответственно , а m - целое число, принимающее значени от 1 доп, Анализатор спектра имеет 2и управл ющих выходов, несущих информацию о величине коэффициентов разложени . Число п выбираетс из требований обеспечени необходимой точности разложени сигнала p(t) . Информаци о коэффициентах разложени От и Вт поступает на 2п информационных входов измерител мощности 8, в котором определ етс мощность спектральных составл ющих сигнала, т.е. производ тс операции Cm о т + &т возведени в квадрат и ,попарного суммировани коэффициентов разложени дл функций Уолша одного пор дка. С п управл ющих выходов измерител мощности информаци поступает на л входов блока адаптивного управлени 9, который представл ет собой объединение п идентичных двухканальных .экстремальных регул торов, работающих независимо и параллельно во времени , причем,т-ый экстремальный регул тор блока 9 циклически и последовательно измен ет амплитуды Am четной и Вт нечетной функций Уолша одного пор дка, составл ющих сигнал S(.t) , до достижени минимума выходного сигнала С,,т-го канала измерител мощности 8.where with of m and Sal. mn-th even and odd are the Walsh functions, respectively, and m is an integer taking values from 1 sub, the spectrum analyzer has 2 control outputs that carry information about the value of the decomposition coefficients. The number n is chosen from the requirements of providing the necessary accuracy of the decomposition of the signal p (t). The information on the coefficients of decomposition From and W goes to 2p of the information inputs of the power meter 8, in which the power of the spectral components of the signal, i.e. Cm o t + & t squaring and pairwise summation of decomposition coefficients for the Walsh functions of the same order are performed. From the p control outputs of the power meter, information is fed to the l inputs of the adaptive control unit 9, which is a combination of n identical two-channel extreme regulators operating independently and in parallel in time, the th th extreme regulator of unit 9 cyclically and sequentially changes the amplitudes Am of the even and W odd Walsh functions by one order, constituting the signal S (.t), until the minimum output signal C, of the t-th channel of the power meter 8 is reached.

Синхронизатор 11 предназначен дл измерени периода Т квазипериодического сигнали U(i), поступающего с датчика 1, формировани сигналов , задающих последовательность работы блока адаптивного управлени 9 и анализатора спектра 10, и Формйрювани сигнала, снимаемого с третьего выхода синхронизатора, пропорционального измеренному периоду Т и подаваемого на третий синхронизирующий вход анализатора спектра 10, где поступает на делительные блоки, осуществл5 ощие деление результата интегрировани на период. Синхронизатор 11 генерирует две последовательности коротких импульсов с периодом Т, сдвинутые во времени. Импульсы со второго выхода синхронизатора поступают на первый синхронизирующий вход анапйзатора 10 и служат дл обнулени и запуска интеграторов. Импульсы с первого выхода синхронизатора 11, сдвинутые на врем Т относительно импульсов, снимаемых со второго выхода синхронизатора, поступают на первый синхронизирующий вход анализатора 10 и на синхронизирующий вход блока адаптивного управлени 9 и служат соответственн дл определени момента конца интегрировс1ни и момента последовательного изменеии амплитуд А„ и Фунций Уолша, информаци о кртоЕллх поступает с управл ющих выходов блока адаптивного управлени на соответ ,ствующие информационные входы блока формировани сигнала, где производитс их перемножение с базисньми функци ми. Из полученных таким образом сигнгшов синтезируетс сигналThe synchronizer 11 is designed to measure the period T of the quasi-periodic signal U (i) coming from sensor 1, generate signals that determine the sequence of operation of the adaptive control unit 9 and the spectrum analyzer 10, and form the signal taken from the third output of the synchronizer proportional to the measured period T and supplied to the third synchronizing input of the spectrum analyzer 10, where it enters the separating blocks, which divide the result of the integration by the period. The synchronizer 11 generates two sequences of short pulses with a period T, shifted in time. The pulses from the second output of the synchronizer arrive at the first synchronizing input of the anapiser 10 and serve to zero and start the integrators. The pulses from the first output of the synchronizer 11, shifted by time T relative to the pulses taken from the second output of the synchronizer, go to the first synchronizing input of the analyzer 10 and to the synchronizing input of the adaptive control unit 9 and serve respectively to determine the end of integration time and the moment of successive variation of the amplitudes A „ and Funcius Walsh, information about krtoellh comes from the control outputs of the adaptive control block to the corresponding information inputs of the block forming the signal Where their multiplication is performed with the functions of bazisnmi. From the signal thus obtained, the signal is synthesized

sai LAmCodt)emSeem(t)1o sai LAmCodt) emSeem (t) 1o

mslmsl

источника компенсирующих колебаний 5 Испбльзование предлагаемого изобретени позвол ет увеличить быстродействие устройства по сравнению с прототипом.source of compensating oscillations 5 Using the proposed invention allows to increase the speed of the device in comparison with the prototype.

Claims

A DEVICE FOR COMPENSATING THE SOUND FIELD OF MECHANICAL STRUCTURES, comprising an opera signal period sensor mounted on a structure exciter, a signal generating unit, an oscillation power meter, an adaptive control unit, as well as a source of compensating oscillations and a sound pressure receiver installed in the compensation area, the sensor output period of the reference signal is connected to the first input of the signal conditioning unit, the information inputs of which are connected to the corresponding control moves of the adaptive control unit, and the first output - with a source of compensating oscillations, characterized * in that in order to improve noise reduction by increasing the speed of the device, a synchronizer and a spectrum analyzer are additionally introduced into it, additional information inputs and control outputs are introduced into the vibration power meter, to the adaptive control unit - additional information and synchronizing inputs, and to the unit for forming the sensor of the reference signal period - additional control outputs, Therefore, the output of the period sensor of the opera signal is connected to the input of the synchronizer, the first output of which is connected to the <S synchronizing input of the adaptive control unit and the first synchronizing input of the spectrum analyzer and the second 'and third output are connected to the corresponding synchronizing inputs of the spectrum analyzer, the first input of which is connected to the output of the receiver sound pressure, information inputs - with the corresponding control outputs of the signal conditioning unit, and control outputs - with the corresponding information by the oscillator power meter, the control outputs of each are connected to the corresponding information inputs of the adaptive control unit.

SU,. „1067527