[发明专利]一体式单通道反馈有源噪声控制系统无效
申请号: | 201110141199.6 | 申请日: | 2011-05-30 |
公开(公告)号: | CN102332260A | 公开(公告)日: | 2012-01-25 |
发明(设计)人: | 浦宏杰;邹海山;邱小军 | 申请(专利权)人: | 南京大学 |
主分类号: | G10K11/178 | 分类号: | G10K11/178 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 210093 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 体式 通道 反馈 有源 噪声 控制系统 | ||
一、技术领域
本发明涉及一种一体式单通道反馈有源噪声控制系统。
二、背景技术
有源噪声控制(ANC)是一种噪声控制方法,它引进次级声源,通过和初级噪声源及其声场相互作用,达到噪声抑制的目的。1953年Olson和May详细阐述了“电子吸声器”的原理及其应用,通过他们许多富有预见性的实例可以看出,有源噪声控制技术已经准备从理论走向应用。在之后的二十年里,电子电路与信号处理技术有了很大的发展,大规模集成电路与数字电路以极快的速度进入各种实际控制系统。同时,以Jessel,Mangiante和Canevet为代表的一批研究者,使用惠更斯原理,论证了存在不受次级声信号影响的声场区域,从而可以实现无次级声反馈的有源降噪的可能性,并定量地给出了能量吸收型次级声源所应具备的三极子辐射特性,通称JMC理论。1981年Burgress首次将自适应控制滤波理论应用于有源噪声控制,对系统的构成及算法作了计算机仿真研究,提出了著名的Filtered-XLMS算法。随着电子技术的飞速发展,基于DSP技术的前馈有源控制系统逐渐成熟。在该技术的推动下,1980年Kuo、1990年Franklin和1997年Astrom等人,分别在他们各自的著作中阐述数字控制器在有源噪声控制系统中的应用。虽然数字有源控制系统的研究已蓬勃发展,模拟有源控制系统,特别是模拟反馈有源控制系统以其低延迟、低成本、简单结构和高稳定性等优点在实际工程中被广泛应用。
单通道反馈有源噪声控制系统由一个误差传声器、一个次级声源以及一路控制电路组成。控制电路通过对误差传声器处的噪声信号反相、滤波,使次级声源辐射的声场与初级噪声声场相互作用,产生降噪效果。控制系统所用的控制电路可以是模拟或数字的,其中模拟电路应用较多。模拟反馈有源噪声控制系统有多个应用场合,如单通道系统应用于有源抗噪声耳罩中,双通道系统应用于有源头靠系统中,多路单通道系统组合起来应用于道路噪声屏障系统以及虚拟声屏障系统中。
有一些关于有源控制器的专利,如CN1664727公开了一种多通道有源控制器,使用数字信号处理器实现前馈控制,可同时控制多达10个以上的通道;CN101887718A公开了一种反馈有源噪声控制系统水床效应的改善方法,利用数字滤波器实现优化的控制器,改善水床效应。
虽然反馈有源噪声控制系统已有较多研究与应用,但并未涉及控制系统的一体化设计,即包含扬声器单元、扬声器箱体、控制电路的一体化设计。一体化设计的难点在于声学和电路的统筹考虑和优化。
本发明提出了一种一体式单通道反馈有源噪声控制系统,其优点在于:一体化的集成系统,控制效果良好且稳定,控制系统外观美观,系统参数和性能灵活可调,可根据不同场合优化调节。
三、发明内容
本发明的目的,是提供一种一体式单通道反馈有源噪声控制系统。该系统由扬声器单元、扬声器箱体、误差传声器、传声器前置放大电路、可变增益控制电路、二阶RC反馈控制电路、功率放大电路以及直流供电电源组成;该系统所有组成部分一体化集成在扬声器箱体内,无分离元件。
该系统的误差传声器接收外界噪声信号,经传声器前置放大电路与可变增益控制电路将信号放大后传递给二阶RC控制电路,二阶RC控制电路产生控制信号经由功率放大电路驱动扬声器单元,在误差传声器处产生等幅反相的声音信号,消除误差传声器处的噪声信号。
该系统的二阶RC控制电路为模拟反馈控制电路,可以根据不同扬声器单元、不同扬声器箱体结构和不同传声器优化电路参数和性能,优化过程通过调节电路的电位器阻值实现。
该系统的扬声器单元与扬声器箱体构成该系统的控制源,扬声器单元的标称谐振频率不大于80Hz。该系统的扬声器箱体为正六棱柱形,可在较小体积下有较大声容,扬声器单元与箱体构成的音箱的谐振频率不大于140Hz。
该系统的误差传声器安装于扬声器顶端的六棱台上,距离扬声器声中心8cm。
该系统的所有电路,包括传声器前置放大电路、可变增益电路、二阶RC反馈控制电路和功率放大电路,集成在一块电路板上。
本发明的有益效果是(1)整个反馈有源噪声控制系统是一体化的集成系统,控制效果良好且稳定;(2)控制系统外观美观;(3)系统参数和性能灵活可调,可根据不同场合优化调节。
四、附图说明
为方便理解和实施本发明,可参照附图描述示例性的优选实施例子,其中:
图1是一体式单通道反馈有源噪声控制系统的示意图。
图2是反馈式有源噪声控制原理框图。
图3是二阶模拟RC控制电路图。
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