主动降噪装置、室内电器系统及主动降噪方法与流程

1.本技术涉及室内电器技术领域，特别是涉及一种主动降噪装置、室内电器系统及主动降噪方法。


背景技术：

2.室内电器，例如，厨房中经常使用的吸油烟机，其噪声主要是由电机工作噪声、叶轮旋转切割空气、空气在蜗壳内撞击造成的。且现有的室内电器吸力大、负压高、风量大，导致噪声问题尤为突出。
3.目前常用的室内电器降噪技术包括被动式降噪技术和主动式降噪技术。其中，被动式降噪技术包括吸声处理、隔声处理等；吸声处理包括使用吸声材料或者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。被动式降噪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。但是在室内电器噪声的组成部分中，恰恰是中低频率的噪声占比较大。因此，目前越来越多的室内电器使用主动式降噪技术来降低中低频噪声。主动式降噪技术可以通过内置算法，驱动扬声器发出与噪声相位和幅值相反的声波以达到降噪的目的。
4.但是由于实验室环境和用户使用环境的巨大差异，造成实验室中使用效果较好的主动降噪装置及方法，在用户环境下使用效果下降，甚至没有效果。


技术实现要素：

5.本技术主要解决的技术问题是提供一种主动降噪装置、室内电器系统及主动降噪方法，能够综合考虑室内电器所在的房间的共振频率信息，以提高降噪效果。
6.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种主动降噪装置，用于降低室内电器产生的噪声，包括：环境信息获取组件，用于获取所述室内电器所在房间的环境信息；第一噪声采集器，用于采集所述室内电器产生的噪声以生成相应的噪声信息；控制器，与所述环境信息获取组件和所述第一噪声采集器耦接，以根据所述环境信息而获得所述房间的共振频率信息，进一步根据所述共振频率信息和所述噪声信息生成对应的降噪信息；第一扬声器，与所述控制器耦接，用于接收所述降噪信息，并根据所述降噪信息发出对应的降噪声波以降低所述室内电器的噪声。
7.其中，所述环境信息获取组件包括至少一个距离传感器，用于获取所述房间的三维尺寸信息，进而使得所述控制器根据所述三维尺寸信息而获得所述共振频率信息。
8.其中，所述环境信息获取组件包括至少一个摄像头或者输入界面，用于获取所述房间的三维尺寸信息，进而使得所述控制器根据所述三维尺寸信息而获得所述共振频率信息。
9.其中，所述环境信息获取组件包括第二噪声采集器和第二扬声器；当所述家用电器处于非工作状态时，所述第二扬声器用于发出特定声音信号，所述第二噪声采集器用于采集当前所述房间内的声音信息，以使得所述控制器根据所述声音信息而获得所述共振频
率信息。
10.为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：提供一种室内电器系统，包括室内电器和上述任一实施例中所述的主动降噪装置。
11.其中，所述室内电器包括烟机。
12.其中，所述烟机包括壳体，所述环境信息获取组件位于所述壳体的外表面；其中所述壳体包括进风口、出风口以及位于所述进风口和所述出风口之间的风道；所述第一噪声采集器和所述第一扬声器设置于所述风道且气流经过的壁面上。
13.为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：提供一种主动降噪方法，包括：控制器接收环境信息获取组件获取的室内电器所在房间的环境信息和第一噪声采集器采集的所述室内电器产生的噪声信息；根据所述环境信息获得所述房间的共振频率信息；根据所述共振频率信息和所述噪声信息生成对应的降噪信息；将所述降噪信息发送至第一扬声器，以使得所述第一扬声器发出对应的降噪声波以降低所述室内电器的噪声。
14.其中，所述噪声信息中包含与部分所述共振频率信息相同的第一噪声信号以及与所有所述共振频率信息不同的第二噪声信号，所述根据所述共振频率信息和所述噪声信息生成对应的降噪信息，包括：根据所述第一噪声信号和第一噪声抑制算法生成对应的第一控制信息，以及根据所述第二噪声信号和第二噪声抑制算法生成对应的第二控制信息；将所述第一控制信息和所述第二控制信息进行叠加处理以形成所述降噪信息。
15.其中，所述将所述降噪信息发送至第一扬声器，以使得所述第一扬声器发出对应的降噪声波以降低所述室内电器的噪声，之后，还包括：接收所述第一噪声采集器采集的当前噪声信号，并判断所述当前噪声信号的声压级是否降低至预设水平；响应于所述当前噪声信号的声压级降低至预设水平，保持所述第一噪声抑制算法和所述第二噪声抑制算法中的相关参数不变，并持续控制；响应于所述当前噪声信号的声压级未降低至所述预设水平，调整所述第一噪声抑制算法和所述第二噪声抑制算法中的所述相关参数，并返回至所述根据所述共振频率信息和所述噪声信息生成对应的降噪信息的步骤。
16.其中，所述调整所述第一噪声抑制算法和所述第二噪声抑制算法中的所述相关参数，包括：响应于所述当前噪声信号中的第一噪声信号的声压级高于所述预设水平，调整所述第一噪声抑制算法中的相位及权重系数；响应于所述当前噪声信号中的第二噪声信号的声压级高于所述预设水平，调整所述第二噪声抑制算法中的收敛因子及权重系数。
17.区别于现有技术情况，本技术的有益效果是：本技术所提供的主动降噪装置中包括环境信息获取组件，通过环境信息获取组件可以获取室内电器所在的房间的环境信息，后续控制器可以根据该环境信息获得房间的共振频率信息，进一步可以根据共振频率信息和噪声信息生成对应的降噪信息。由于室内电器所处的房间尺寸与空间形状多变，容易引发50-200hz的低频共振噪声。而通过上述环境信息获取组件可以预知室内电器所处房间的共振频率信息，从而可以根据该共振频率信息优化控制策略，提升控制效果。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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获得其他
的附图。其中：
19.图1为本技术主动降噪装置一实施方式的结构示意图；
20.图2为本技术室内电器系统一实施方式的结构示意图；
21.图3为室内电器系统设置于房间后一实施方式的结构示意图；
22.图4为本技术室内电器系统另一实施方式的结构示意图；
23.图5为本技术主动降噪方法一实施方式的流程示意图；
24.图6为本技术主动降噪方法另一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.请参阅图1，图1为本技术主动降噪装置一实施方式的结构示意图。该主动降噪装置可以用于降低室内电器(例如，厨房家用吸油烟机等)产生的噪声，其可以包括环境信息获取组件10、第一噪声采集器12、控制器14、第一扬声器16。
27.具体地，环境信息获取组件10用于获取室内电器所在的房间的环境信息，该环境信息可以包括所在房间的三维尺寸信息或声音共振信息。第一噪声采集器12用于采集室内电器产生的噪声以生成相应的噪声信息，在本实施例中，第一噪声采集器12可以是麦克风等；而为了尽可能准确地采集室内电器产生的噪声，第一噪声采集器12可尽可能靠近室内电器的噪声源(例如，风机组件等)设置。控制器14与环境信息获取组件10和第一噪声采集器12耦接，例如，控制器14与环境信息获取组件10/第一噪声采集器12之间可以直接通过有线方式电连接，也可通过无线方式电信号连接；控制器14可以根据房间的环境信息而获得房间的共振频率信息，进一步根据共振频率信息和噪声信息生成对应的降噪信息，具体处理过程在后续方法部分详细说明。第一扬声器16与控制器14耦接，同样地，第一扬声器16与控制器14之间可以直接通过有线方式电连接，也可通过无线方式电信号连接，第一扬声器16主要用于接收降噪信息，并根据降噪信息发出对应的降噪声波以降低室内电器的噪声。在本实施例中，第一扬声器16的个数可以为多个，不同第一扬声器16的发出的降噪声波也可以不同。
28.由于室内电器所处的房间尺寸与空间形状多变，容易引发50-200hz的低频共振噪声；而通过上述环境信息获取组件10可以预知室内电器所处房间的共振频率信息，从而可以根据该共振频率信息优化控制策略，提升控制效果。
29.在一个实施方式中，该环境信息获取组件10可以包括至少一个距离传感器，用于获取房间的三维尺寸信息，以使得控制器14根据三维尺寸信息而获得共振频率信息。其中，该距离传感器可以为声波距离传感器、光学距离传感器(例如，激光雷达等)、红外距离传感器等。当房间为立方体时，该三维尺寸信息可以包括房间的长宽高方向的最大长度、最大宽度和最大高度，如此可以使得计算成本较低，计算效率较高；环境信息获取组件10可以直接获取房间的长度、宽度和高度，也可以通过获取房间的对角线等信息换算获得房间的长度、宽度和高度。通过距离传感器可以较为方便、快捷地测试获得房间的三维尺寸信息。例如，
环境信息获取组件10包括一个距离传感器，该距离传感器的位置是可调的，通过调整距离传感器的位置以获得房间的三维尺寸信息。又例如，环境信息获取组件10包括多个距离传感器，多个距离传感器的位置可以相对固定，且多个距离传感器之间具有预设角度(例如，90
°
等)，多个距离传感器之间相互配合以获得房间的三维尺寸信息。
30.在又一个实施方式中，该环境信息获取组件10可以包括至少一个摄像头，用于获取房间的三维尺寸信息，进而使得控制器根据三维尺寸信息而获得共振频率信息。通过摄像头可以较为方便、快捷地获得房间的三维成像，通过三维成像获得房间的三维尺寸信息。
31.在又一个实施方式中，该环境信息获取组件10可以包括一个输入界面，该输入界面可以直接接收用户主动输入的三维尺寸信息。该方式硬件成本较低，且易于实现。
32.在又一个实施方式中，该环境信息获取组件10包括第二噪声采集器和第二扬声器；当家用电器处于非工作状态时，第二扬声器用于发出特定声音信号(例如，白噪声)，第二噪声采集器用于采集当前房间内的声音信息，以使得控制器根据声音信息而获得共振频率信息。上述通过第二噪声采集器和第二扬声器可以较为准确、快速地获得房间的共振频率信息。
33.当然，在其他实施例中，上述环境信息获取组件10也可为其他，只要其能够实现获得房间的三维尺寸信息或声音共振信息的目的即可。
34.请参阅图2-图3，图2为本技术室内电器系统一实施方式的结构示意图。图3为室内电器系统设置于房间后一实施方式的结构示意图。该室内电器系统包括室内电器22和上述任一实施例中介绍的主动降噪装置20。
35.在一个实施方式中，上述主动降噪装置20可以安装于室内电器22上，例如，主动降噪装置20可拆卸或可移动或可旋转设置于室内电器22上。该设计方式可以将室内电器系统进行集成处理，降低其占用面积，方便运输和安装。
36.在一个应用场景中，如图2所示，室内电器22可以为烟机；烟机包括壳体220，壳体220包括进风口2200、出风口2202以及位于进风口2200和出风口2202之间的风道(图未示)，第一噪声采集器202和第一扬声器204设置于风道且气流经过的壁面上。该设计方式可以使得第一噪声采集器202尽可能准确地采集获得室内电器22发出的噪声信号，第一扬声器204的降噪效果更好。例如，在本实施例中，壳体220的风道内设置有风机组件，用于将从进风口2200吸入的烟气朝向出风口2202吹出，使通风腔内气流快速流动。风机组件可以包括风机支架、蜗壳、离心风轮等，风机组件是室内电器22的主要噪声来源，此时第一噪声采集器202可以靠近风机组件设置。而为了较好的发出声波达到降噪的效果，第一扬声器204固定设置于壳体220内部，且靠近壳体220的进风口2200设置。
37.为了便于获得室内电器22所处房间的三维尺寸信息，环境信息获取组件200可以设置于壳体220的外表面上。
38.进一步，当环境信息获取组件200包括多个距离传感器时，多个距离传感器之间具有预设角度，以便于快速获得室内电器22所处的房间的三维尺寸信息。在室内电器系统安装时，多个距离传感器之间的预设角度可以根据房间布局进行调整设置，以保证多个距离传感器相互配合可以采集到房间的三维尺寸信息；而一旦室内电器系统安装固定后，多个距离传感器之间的预设角度就保持固定。
39.在一个实施例中，当室内电器22以内嵌的方式设置于房间内时，例如，室内电器22
的左侧、右侧、后侧、上侧可能都是墙壁或柜体。此时，多个距离传感器可以固定设置于壳体220的同一侧表面上，例如，该侧表面为壳体220朝向用户的一侧表面，多个距离传感器之间具有预设角度，通过多个距离传感器可以获得室内电器22所在房间的对角线等尺寸信息，通过该尺寸信息可以换算获得房间的长度、宽度和高度。
40.在又一个实施例中，当室内电器22以开放的方式设置于房间内时，例如，室内电器22的左侧、右侧、上侧、下侧未被柜体等元件遮挡时，如图2所示，多个距离传感器也可分别设置于室内电器22的左侧、右侧、上侧、下侧以及朝向用户一侧。通过位于上侧和下侧的距离传感器可以获得房间的高度，通过位于左侧和右侧的距离传感器可以获得房间的长度；若室内电器22背向用户一侧与墙壁或柜体抵顶，则通过位于朝向用户一侧的距离传感器可以获得房间的宽度；而若室内电器22背向用户一侧与墙壁或柜体未抵顶，则可以再引入一个距离传感器，通过位于朝向用户一侧的距离传感器和位于背向用户一侧的距离传感器可以获得房间的宽度。
41.此外，请参阅图4，图4为本技术室内电器系统另一实施方式的结构示意图。当环境信息获取组件200a包括第二噪声采集器2000a和第二扬声器2002a时，环境信息获取组件200a可以固定设置于壳体220a的外表面。例如，第二噪声采集器2000a和第二扬声器2002a可以固定设置于壳体220a的同一侧表面上，该侧表面可以为壳体220a朝向用户的一侧表面。
42.当然，在其他实施例中，主动降噪装置20中的至少部分元件也可单独设置于室内电器22外侧。例如，控制器(图未示)可以与室内电器22单独设置。在一个应用场景中，控制器可以是手机、电脑、或其他能够智能控制家电的终端(例如，小度、天猫精灵等)，终端可以预先设置有与降噪相关的程序数据，且可以与环境信息获取组件200、噪声采集器202、扬声器204之间建立有线或无线连接。而当环境信息获取组件200包括输入面板时，该输入面板可以集成到室内电器22上，也可以与上述独立于室内电器22的控制器集成到一起。
43.请参阅图5，图5为本技术主动降噪方法一实施方式的流程示意图，包括：
44.s101：控制器接收环境信息获取组件获取的室内电器所在的房间的环境信息和第一噪声采集器采集的室内电器产生的噪声信息。
45.s102：根据环境信息获得房间的共振频率信息。
46.具体地，假设室内电器所处的房间为立方体，环境信息获取组件获取的环境信息为室内电器所在房间的三维尺寸信息，三维尺寸信息包括长度lx、宽度ly和高度lz，可以根据如下计算公式获得房间的共振频率信息。
[0047][0048]
其中，上述公式中f为共振频率，c为声速，l、m、n模态序数，取值为1至n之间且包括1和n的自然数，n为最大截断模态序数。例如，在本实施例中，l、m、n的取值可以分别为1和2，通过上述公式以及l、m、n组合可以计算获得8个结果，该8个结果中可能存在数值相同的结果。即通过上述公式可以获得最多8个共振频率信息。
[0049]
而当环境信息获取组件通过第二噪声采集器和第二扬声器采集获得房间的声音信息后，控制器可以直接对该声音信息进行分析处理以获得共振频率信息。
[0050]
s103：根据共振频率信息和噪声信息生成对应的降噪信息。
[0051]
具体地，在本实施例中，噪声信息中包含与部分共振频率信息相同的第一噪声信号以及与所有共振频率信息不同的第二噪声信号，若第一噪声信号不加以控制，则容易诱发房间产生声音共振，从而影响主动降噪方法的控制效果。
[0052]
在一个实施方式中，上述步骤s103具体包括：根据第一噪声信号和第一噪声抑制算法生成对应的第一控制信息，以及根据第二噪声信号和第二噪声抑制算法生成对应的第二控制信息；其中，第一控制信息可以与第一噪声信号幅值相等，相位相反，第二控制信息可以与第二噪声信号幅值相等，相位相反；将第一控制信息和第二控制信息进行叠加处理以形成降噪信息。在本实施例中，第一噪声抑制算法和第二噪声抑制算法可以是现有技术中较为成熟的fxlms算法等，第一噪声抑制算法和第二噪声抑制算法中相关参数设定可以相同或者不同。
[0053]
s104：将降噪信息发送至第一扬声器，以使得第一扬声器发出对应的降噪声波以降低室内电器的噪声。
[0054]
具体地，在本实施例中，第一扬声器的个数可以为多个，多个第一扬声器的发出的降噪声波可以不同，具体可以根据实际情况进行设定。
[0055]
当然，在其他实施例中，第一噪声采集器也会实时采集噪声信号，以进行修正。通过双向修正和算法自适应，使主动降噪效果明显，而且不会因为实际工况和环境的变化产生噪声变大的问题。例如，如图6所示，图6为本技术主动降噪方法另一实施方式的流程示意图。上述主动降噪方法包括：
[0056]
s201：控制器接收环境信息获取组件获取的室内电器所在的房间的环境信息和第一噪声采集器采集的室内电器产生的噪声信息。
[0057]
具体地，该步骤与上述实施例中步骤s101中相同，在此不再赘述。
[0058]
s202：根据环境信息获得房间的共振频率信息。
[0059]
具体地，该步骤与上述实施例中步骤s102相同，在此不再赘述。
[0060]
s203：根据第一噪声信号和第一噪声抑制算法生成对应的第一控制信息，以及根据第二噪声信号和第二噪声抑制算法生成对应的第二控制信息。
[0061]
具体地，第一控制信息可以与第一噪声信号幅值相等，相位相反，第二控制信息可以与第二噪声信号幅值相等，相位相反。
[0062]
s204：将第一控制信息和第二控制信息进行叠加处理以形成降噪信息。
[0063]
具体地，在本实施例中，第一噪声抑制算法和第二噪声抑制算法可以是现有技术中较为成熟的fxlms算法等，第一噪声抑制算法和第二噪声抑制算法中相关参数设定可以相同或者不同，其中，相关参数可以包括相位、权重系数、收敛因子等。
[0064]
s205：将降噪信息发送至第一扬声器，以使得第一扬声器发出对应的降噪声波以降低室内电器的噪声。
[0065]
具体地，该步骤与上述实施例中步骤s104相同，在此不再赘述。
[0066]
s206：接收第一噪声采集器采集的当前噪声信号，并判断当前噪声信号的声压级是否降低至预设水平。
[0067]
具体地，预设水平可根据实际用户可接受程度进行设定。
[0068]
s207：响应于当前噪声信号的声压级降低至预设水平，保持第一噪声抑制算法和
第二噪声抑制算法中的相关参数不变，并持续控制。
[0069]
s208：响应于当前噪声信号的声压级未降低至预设水平，调整第一噪声抑制算法和第二噪声抑制算法中的相关参数，并返回步骤s203。
[0070]
具体地，上述步骤s208具体包括：a、响应于当前噪声信号中的第一噪声信号的声压级高于预设水平，调整第一噪声抑制算法中的相位及权重系数，具体相位和权重系数的调整顺序可以为先调节相位，后调节权重系数；例如，当当前噪声信号中的第一噪声信号与当前第一控制信息之间相位存在超前或者滞后情况时，调整当前第一控制信息的相位。而权重系数可以在一定可行区间进行搜索调整，例如，权重系数的范围为[0,10]，调整步长为1。b、响应于当前噪声信号中的第二噪声信号的声压级高于预设水平，调整第二噪声抑制算法中的收敛因子及权重系数，具体收敛因子和权重系数的调整顺序可以为先调节收敛因子，后调节权重系数；该步骤b中权重因子的调整方式与步骤a中类似；收敛因子的调整方式可以为在一定可行区域进行搜索调整，收敛因子的范围可以为[0,0.1]，调整步骤为0.01。当然，在其他实施例中，也可针对第一噪声抑制算法和第二噪声抑制算法中的其他相关参数进行调整，调整方式不限于上述步骤a和步骤b中的。
[0071]
以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。