用于降低静音舱内部噪声的控制装置的制作方法

1.本技术涉及噪声控制领域，特别是涉及一种用于降低静音舱内部噪声的控制装置。


背景技术：

2.静音舱是一种应用于噪声较大的嘈杂环境中，通过全封闭舱壁进行隔音的方式，来为使用者提供一个安静的工作或休息环境。为了使静音舱取得良好的降噪效果，通常来说噪声频率越低，则要求舱壁的厚度越大。
3.目前，市场上的静音舱仍然以改善密封性、防止漏声和中高频隔声为主，另外，出于成本考虑或重量等其它使用方面的限制，静音舱的舱壁和玻璃舱门的厚度不能太大，导致其对部分噪声，尤其是低频噪声的隔声效果不理想。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高对低频噪声的隔音效果的用于降低静音舱内部噪声的控制装置。
5.一种用于降低静音舱内部噪声的控制装置，所述控制装置应用于静音舱，所述静音舱的外部设有噪声源，所述静音舱的内部包括腔体内部被空气所充满的声腔，所述装置包括噪声主动控制器、次级声源、误差传声器和参考传声器，其中：
6.所述噪声主动控制器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述误差传声器连接到所述第一输入端，所述参考传声器连接到所述第二输入端，所述次级声源连接到所述输出端；
7.所述参考传声器设于所述静音舱的外壁上，所述噪声主动控制器、误差传声器以及次级声源均设于所述静音舱的内壁上，且位置不重叠；
8.所述参考传声器，对所述噪声源传播的第一噪声进行接收，并在将所述第一噪声转换为参考电信号时，将所述参考电信号输入至所述噪声主动控制器；
9.所述误差传声器，在激励所述声腔时，对所述声腔传播的第二噪声进行接收，并在将所述第二噪声转换为误差电信号时，将所述误差电信号输入至所述噪声主动控制器；
10.所述噪声主动控制器，输出白噪声信号至所述次级声源，并根据所述白噪声信号和误差信号，计算得到传递函数；以及，根据所述参考信号、误差信号和传递函数，计算得到待输出至所述次级声源的次级信号；
11.所述次级声源，对所述次级信号进行接收，并以此发出相应的次级声波至所述误差传声器，所述次级声波用于对产生的第二噪声进行抵消。
12.在其中一个实施例中，所述参考传声器的数量与所述噪声源的个数相适应。
13.在其中一个实施例中，各个参考传声器在所述静音舱的外壁上的第一安装位置分别对应不同的第一传播方向，所述第一传播方向表征所述噪声源传播第一噪声的方向。
14.在其中一个实施例中，所述静音舱外壁上对应不同的第一传播方向处还固设有多
个附件，所述第一传播方向表征所述噪声源传播第一噪声的方向；
15.各个参考传声器分别设于任一所述附件上。
16.在其中一个实施例中，所述误差传声器的数量与所述声腔被激励对应所产生的第二噪声的声模态数量相适应。
17.在其中一个实施例中，各个所述误差传声器在所述静音舱的内壁上的第二安装位置对应不同的第二传播方向，所述第二传播方向表征所述声腔被激励对应传播第二噪声的方向。
18.在其中一个实施例中，所述第二安装位置不包括声模态节点。
19.在其中一个实施例中，所述次级声源的数量与所述声腔被激励对应所产生的第二噪声的声模态数量相适应。
20.在其中一个实施例中，所述次级声源在所述静音舱的内壁上的第三安装位置与所述第二安装位置相适应，以保证在所述声腔被激励时，经由所述次级声源传播的次级声波，进行第一噪声的抵消。
21.在其中一个实施例中，所述第三安装位置不包括声模态节点。
22.上述用于降低静音舱内部噪声的控制装置，通过设于静音舱外壁上的参考传声器对噪声源传播的第一噪声进行接收，以及通过设于静音舱内壁上的误差传声器对静音舱内部产生的第二噪声进行接收。其中，上述接收到的噪声信号将进一步传输到噪声主动控制器，由噪声主动控制器基于输出的白噪声信号以及根据接收到的第二噪声信号(即误差信号)进行传递函数的计算，得以在准确确定次级声源至误差传声器两者之间的声传播通道的情况下，提高次级声波的抵消效果。以及，由噪声主动控制器基于接收到的第一噪声信号(即参考信号)、误差信号和传递函数，计算得到待输出至次级声源的次级信号。最后，在通过次级声源对次级信号进行接收，并以此发出相应的次级声波至所述误差传声器，得以通过以声消声的方式完成对第二噪声的抵消，在不需要增大静音舱舱壁厚度的情况下，提升了静音舱的隔音效果。
附图说明
23.图1为一个实施例中用于降低静音舱内部噪声的控制装置的结构示意图；
24.图2为一个实施例中用于降低静音舱内部噪声的控制方法的流程示意图；
25.图3为一个实施例中用于降低静音舱内部噪声的控制装置的工作原理示意图；
26.图4为一个实施例中计算传递函数的原理示意图；
27.图5为另一个实施例中用于降低静音舱内部噪声的控制方法的流程示意图。
28.附图1中：1-噪声主动控制器；2-次级声源；3-误差传声器；4-参考传声器；5-静音舱。
具体实施方式
29.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
30.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种用于降低静音舱内部噪声的控制装置，
控制装置应用于静音舱5，静音舱5的外部存在噪声源，静音舱5的内部包括腔体内部被空气所充满的声腔，装置包括噪声主动控制器1、次级声源2、误差传声器3和参考传声器4，其中：
31.噪声主动控制器1包括第一输入端、第二输入端和输出端，误差传声器3连接到第一输入端，参考传声器4连接到第二输入端，次级声源2连接到输出端。
32.参考传声器4设于静音舱5的外壁上，噪声主动控制器1、误差传声器3以及次级声源2均设于静音舱5的内壁上，且位置不重叠。
33.具体的，参考传声器4的数量通过以下方式确定：
34.参考传声器4的数量与噪声源的个数相适应，可以理解的是，参考传声器4的数量根据噪声源的个数进行调整，其数量可以与噪声源的个数相等，或大于噪声源的个数，以确保能够全方位的对噪声源传播的第一噪声信号进行实时的接收。
35.具体的，参考传声器4的安装位置可选择性的通过以下两种方式确定：
36.(1)各个参考传声器4在静音舱5的外壁上的第一安装位置分别对应不同的第一传播方向，第一传播方向表征噪声源传播第一噪声的方向。可以理解的是，当参考传声器4的第一安装位置对准第一传播方向时，进一步保证对相应方位传播的噪声信号进行检测、以及接收，为后续的传递函数以及次级信号的计算打下良好的基础，进一步提高算法的准确性。
37.(2)静音舱5外壁上对应不同的第一传播方向处还固设有多个附件，第一传播方向表征噪声源传播第一噪声的方向；各个参考传声器分别设于任一附件上。可以理解的是，附件的数量可以与参考传声器的数量相适应，其数量可以等于参考传声器的数量，也可以大于参考传声器的数量。各附件上可选择性的只设置一个独立的参考传声器，或者设置多个参考传声器，其中，各个参考传声器在附件上的固设位置不重叠。
38.在其中一个实施例中，参考传声器4的数量和具体安装位置根据静音舱5外部的噪声环境来确定。其中：
39.(1)参考传声器4的数量应不少于静音舱5外部被控制的噪声源的个数，且，参考传声器的数量至少为1个。可以理解的是，当静音舱处于风扇噪声、货车发动机低频噪声等多个噪声源混杂在一起的噪声环境中时，当前参考传声器的数量至少为2个。
40.(2)参考传声器4在静音舱5的具体安装位置，则选择性的设置在位于被控噪声来源方向的静音舱5外壁上或设置在位于被控噪声来源方向且固设于静音舱5外壁的附件上。示例性的，当静音舱5外部被控制的噪声源位于南边方向时，则参考传声器4应安装在静音舱南侧的外壁或设于静音舱南侧的外壁附件上。示例性的，针对静音舱5处于风扇噪声、货车发动机低频噪声等多个噪声源混杂在一起的噪声环境的情况，参考传声器4的具体安装位置则可分置于风扇噪声和发动机噪声的来源方向的静音舱外壁上。
41.上述实施例中，根据静音舱外的被控噪声的传播，以及根据静音舱内第二噪声的传播方向，对参考传声器以及误差传声器的安装位置进行适应性的设置，有效保证了对不同静音舱外或内各个不同噪声传播方向的噪声信号接收处理，提高了对目标噪声进行识别、以及接收的效率，为后续计算传递函数打下了良好的基础。
42.具体的，误差传声器2的数量可以通过以下方式确定：
43.误差传声器2的数量与声腔被激励对应所产生的第二噪声的声模态数量相适应。可以理解的是，误差传声器2的数量可以与第二噪声的声模态数量相等，或大于第二噪声的
声模态数量，以确保能够全方位的对声腔传播的第二噪声信号进行实时的接收。
44.具体的，误差传声器2的安装位置可以通过以下方式确定：
45.各个误差传声器2在静音舱5的内壁上的第二安装位置对应不同的第二传播方向，第二传播方向表征声腔被激励对应传播第二噪声的方向。可以理解的是，当误差传声器2的第二安装位置对准第二传播方向时，进一步保证对相应方位传播的噪声信号进行检测、以及接收，为后续的传递函数以及次级信号的计算打下良好的基础，进一步提高算法的准确性。
46.在其中一个实施例中，误差传声器3的数量和安装位置，根据静音舱5内部产生的噪声环境来确定，其中：
47.(1)误差传声器3的数量根据声腔被激励对应产生的第二噪声的声模态数量，以及该声模态的形状来确定，其数量至少1个。需要说明的是，当产生的声模态数量越多、且各个声模态形状的分布越复杂，则所需的次级声源和误差传声器的数量就越多。
48.(2)考虑到监测效果，误差传声器3的安装位置，应尽量靠近要抵消的静音舱内部声腔模态的反节面处，避免放在被激励的声模态节点处。其中，次级声源2在静音舱上的安装位置，限制在噪声源来向的壁面方向处。
49.具体的，次级声源2的数量通过以下方式确定：
50.次级声源2的数量与声腔被激励对应所产生的第二噪声的声模态数量相适应。可以理解的是，次级声源2的数量可以与第二噪声的声模态数量相等，或大于第二噪声的声模态数量。
51.具体的，次级声源2的安装位置通过以下方式确定：
52.各个次级声源2在静音舱5的内壁上的第三安装位置与第二安装位置相适应，以保证在声腔被激励时，经由次级声源2传播的次级声波，进行第一噪声的抵消。当次级声源2的第三安装位置对准误差传声器3的第二安装位置时，将进一步保证由次级声源2传播的次级声波能够准确的传播到误差传声器3，通过加大对第二噪声的消除力度，从而有效的提升了静音舱的隔音效果。
53.在其中一个实施例中，上述的第二安装位置、第三安装位置均不包括声模态节点。
54.在其中一个实施例中，次级声源2、误差传声器3以及参考传声器4的工作频率范围均包括被控噪声的工作频率范围，被控噪声表征经由噪声源传播至静音舱内部的噪声。
55.在降低静音舱内部噪声时，该控制装置的各组成部分的实施功能，具体为：
56.参考传声器4，用于对噪声源传播的第一噪声进行接收，并在将第一噪声转换为参考电信号时，将参考电信号输入至噪声主动控制器。
57.其中，参考传声器设置的方位可以噪声源传播第一噪声的方位保持一致，得以保证参考传声器能够准确，且以较小的误差，对处于各方位的噪声源所传播的第一噪声进行接收，并在将第一噪声转换为参考电信号时，将其传输至噪声主动控制器。
58.误差传声器3，用于在激励声腔时，对声腔传播的第二噪声进行接收，并在将第二噪声转换为误差电信号时，将误差电信号输入至噪声主动控制器。
59.其中，误差传声器在噪声源传播的第一噪声传播至静音舱内部，和/或，当噪声主动控制器输出白噪声，并由此激励声腔时，对声腔传播的第二噪声进行接收，并在由误差传声器将第二噪声转换为误差电信号时，将误差电信号输入至噪声主动控制器，由噪声主动
控制器做进一步的处理。
60.噪声主动控制器1，用于输出白噪声信号至次级声源，并根据白噪声信号和误差信号，计算得到传递函数；以及，根据参考信号、误差信号和传递函数，计算得到待输出至次级声源的次级信号。
61.其中，噪声主动控制器在输出白噪声信号至次级声源时，当前输出的白噪声信号将进一步激励声腔产生第二噪声，当前，将由噪声主动控制器根据接收到的误差信号以及产生的白噪声信号，进一步计算出传递函数。需要说明的是，该传递函数表征的是次级通道的传递函数，次级通道指的是将次级声波从次级声源传播至误差传声器所需用到的声传播通道，传递函数反映了次级声波在该通道传播后的变化情况，例如幅值和相位的变化情况等。
62.次级声源2，用于对次级信号进行接收，并以此发出相应的次级声波至误差传声器，次级声波用于对产生的第二噪声进行抵消。
63.其中，将促使次级声源传播幅值与第二噪声的幅值相同，但相位与第二噪声的相位相反的次级声波，基于以声消声的方式，对已产生的第二噪声进行低下。当前，在不需要增大静音舱舱壁厚度的情况下，通过以声消声的方式，提升了静音舱对低频噪声的隔声能力，改善了静音舱隔声降噪效果。
64.上述用于降低静音舱内部噪声的控制装置中，通过设于静音舱外壁上的参考传声器对噪声源传播的第一噪声进行接收，以及通过设于静音舱内壁上的误差传声器对静音舱内部产生的第二噪声进行接收。其中，上述接收到的噪声信号将进一步传输到噪声主动控制器，由噪声主动控制器基于输出的白噪声信号以及根据接收到的第二噪声信号(即误差信号)进行传递函数的计算，得以在准确确定次级声源至误差传声器两者之间的声传播通道的情况下，提高次级声波的抵消效果。以及，由噪声主动控制器基于接收到的第一噪声信号(即参考信号)、误差信号和传递函数，计算得到待输出至次级声源的次级信号。最后，再通过次级声源对次级信号进行接收，并以此发出相应的次级声波至所述误差传声器，得以通过以声消声的方式完成对第二噪声的抵消，在不需要增大静音舱舱壁厚度的情况下，提升了静音舱的隔音效果。
65.为便于更好地理解上述用于降低静音舱内部噪声的控制装置，以下结合用于降低静音舱内部噪声的控制方法对上述控制装置进行进一步解释说明。在一个实施例中，如图2所示，用于降低静音舱内部噪声的控制方法应用于上述的控制装置，包括以下步骤：
66.步骤s202，通过参考传声器对噪声源传播的第一噪声进行接收，并在将第一噪声转换为参考电信号时，将参考电信号输入至噪声主动控制器。
67.具体的，在通过参考传声器对噪声源传播的第一噪声进行接收之前，该方法还包括：对设于静音舱的外部的噪声源的个数、以及噪声源传播第一噪声的方向进行确认；当声腔被激励时，通过声学测试仪器对当前产生的第二噪声的数量以及传播第二噪声的方向进行确认；根据噪声源的个数，确定参考传声器的数量，以及，根据当前产生的第二噪声的声模态数量，确定次级声源和误差传声器的数量；根据噪声源传播第一噪声的方向，确定各个参考传声器在静音舱的外壁上的第一安装位置；根据第二噪声的传播方向以及声模态形状，确定各个误差传声器在静音舱的内壁上的第二安装位置，以及，根据所确定的第二安装位置，确定各个次级声源在静音舱的内壁上的第三安装位置。
68.需要说明的是，第二安装位置、第三安装位置均不包括声模态节点。
69.在其中一个实施例中，可以结合主观评判和测试分析，对静音舱外部使用的噪声源个数及其传播第一噪声的方向进行确认，示例性的，主观评判即可以通过人耳去听和判断；示例性的，测试分析即可以采用专业的仪器设备进行分析，例如噪声成像仪，声强计等等，本技术实施例对此不作限定。
70.上述实施例中，通过参考传声器对噪声源传播的第一噪声进行接收之前，通过对静音舱内、外部分别所处的噪声环境，以及传播的噪声方向进行确认，便于后续确定参考传声器、误差传声器和次级声源的数量以及安装位置。其中，针对产生的第二噪声，可以采用相应的声学测试仪器进行检测确认，本技术实施例并不对所使用的声学测试仪器的型号以及类型进行限定。
71.步骤s204，在激励声腔时，通过误差传声器对声腔传播的第二噪声进行接收，并在将第二噪声转换为误差电信号时，将误差电信号输入至噪声主动控制器。
72.步骤s206，通过噪声主动控制器输出白噪声信号至次级声源，并根据白噪声信号和误差信号，计算得到传递函数；以及，根据参考信号、误差信号和传递函数，计算得到待输出至次级声源的次级信号。
73.具体的，请参考图3，其为一个实施例中计算传递函数的原理示意图，根据白噪声信号和误差信号，计算得到传递函数，包括：
[0074][0075]
其中，指传递函数，e(n)指误差信号，x(n)指白噪声信号。
[0076]
在其中一个实施例中，请参考图4，其为一个实施例中用于降低静音舱内部噪声的控制装置的工作原理示意图，通过该图可知，当前在静音舱的外部设有i个噪声源，各噪声源传递的第一噪声信号分别由相应的参考传声器进行接收。主动噪声控制器在接收到误差传声器传输的误差信号e(n)时，将利用上述的公式(1)计算出传递函数，需要说明的是，该传递函数即为次级通道的传递函数，其中，次级通道可进一步理解为从次级生源至误差传声器两者之间的声传播通道。该传递函数将进一步反映噪声在该通道传播后的变化情况，例如，幅值和相位的变化情况等。
[0077]
在其中一个实施例中，根据参考信号、误差信号和传递函数，计算得到待输出至次级声源的次级信号，包括：
[0078]
y(n)＝x
in
(n)*w(n)；
[0079][0080]
其中，y(n)指次级信号，x
in
(n)指参考信号，w(n)指噪声主动控制器的第一自适应滤波器系数；μ指迭代系数，w(n 1)指在进入下一次迭代时，噪声主动控制器当前所对应的第二自适应滤波器系数；e(n)指误差信号，指传递函数所对应的脉冲响应。
[0081]
步骤s208，通过次级声源对次级信号进行接收，并以此发出相应的次级声波至误差传声器，次级声波用于对产生的第二噪声进行抵消。
[0082]
其中，在一方面，误差传声器和相对应的次级声源之间应确保，两者在顺应次级声
memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
[0091]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0092]
以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。