[发明专利]一种用于塔式空气净化器的主动降噪系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于塔式空气净化器的主动降噪系统及方法。降噪系统包括：噪声检测装置、降噪单元和消噪装置。噪声检测装置包括：麦克风、振动传感器；降噪单元包括模/数转换电路、前馈滤波器和数/模转换电路；消噪装置为扬声器。主动降噪方法为：分别利用麦克风和振动传感器检测噪声信号和振动信号，根据上述信号确定噪声的传输特性，依据噪声传输特性设计前馈滤波器，噪声信号与振动信号通过前馈滤波器得到消噪信号，扬声器播放消噪信号实现噪声的消除。这种针对塔式空气净化器的主动降噪方法能够取得良好的降噪效果，空气净化器在净化室内污染空气的同时发出更少的噪音。

技术领域

本发明属于语音信号处理技术领域，具体涉及一种用于塔式空气净化器的主动降噪系统及方法。

背景技术

近年来，雾霾是一直为百姓热议的环境污染话题，人们也逐渐意识到长时间身处雾霾环境中会对身体造成很大的危害，轻则引起呼吸道疾病，重则可能致癌。为此，在雾霾天气，人们一方面减少外出，并在外出时佩戴专业的防护口罩，另一方面，关闭门窗并在室内使用空气净化器净化室内空气，尽可能的减少雾霾对身体的伤害。然而，空气净化器在净化空气的同时会带来噪声污染。大部分空气净化器在大功率运行时，其噪声均超过50dB，长时间在该噪声环境中工作和生活不利于人的身、心健康。

为消除环境噪声，通常有被动降噪和主动降噪两种方法，对于被动降噪，可通过改变空气净化器本身的结构、放置相应的吸声材料等方法降低噪声。对于主动降噪，可在产生噪声的风道内放置麦克风、扬声器以及降噪模组实现噪声消除。被动降噪可消除高频段的噪声，主动降噪则消除中低频段的噪声。专利CN104848432A设计了一种带主动降噪装置的空气净化器，主动降噪装置包括两个麦克风和一个扬声器，采用具有FIR结构的自适应前馈滤波器实现降噪功能，这种基于单方向检测噪声特性并据此在线设计前馈滤波器的降噪方法，其缺点在于一方面噪声传播特性无法全面的描述进而影响前馈滤波器的设计效果，另一方面在线设计前馈滤波器对硬件要求高，难以实现。

发明内容

为解决塔式空气净化器的噪音问题，在全面描述噪声传递特性的基础上设计易于实现的前馈滤波器，本发明提出一种用于塔式空气净化器的主动降噪系统及方法。

本发明提出的一种用于塔式空气净化器的主动降噪系统，该降噪系统包括：噪声检测装置、降噪单元和消噪装置。噪声检测装置包括：麦克风和振动传感器；降噪单元包括模/数转换电路、前馈滤波电路和数/模转换电路；消噪装置为扬声器。

其中，配备两个麦克风，分别放置于噪声源附近和扬声器附近，一个振动传感器放置于噪声源附近。

其中，前馈滤波器与反馈滤波器均为IIR结构的滤波器，滤波器阶次依据滤波效果、滤波器参数整定难度权衡决定。

本发明另外还提供一种用于塔式空气净化器的主动降噪方法，利用上述的用于塔式空气净化器的主动降噪系统，该方法分别利用麦克风和振动传感器检测噪声信号和振动信号，根据上述信号确定噪声的传输特性，依据噪声传输特性设计前馈滤波器，噪声信号与振动信号通过前馈滤波器得到消噪信号，扬声器播放消噪信号实现噪声的消除。

其中，采用传递函数表达式描述噪声传输特性。

其中，前馈滤波器采用离线设计方法。

其中，设计两个前馈滤波器，两个滤波器输出信号的加权和为消噪信号。

本发明与现有技术先比优点在于：由于分别采用噪声信号和振动信号描述噪声的传播特性，并基于该特性分别设计了两个前馈滤波器，两个前馈滤波器输出信号的加权和作为消噪信号，这种方法对噪声传播特性刻画的更全面，利于消噪信号的求取，基于该噪声传播特性设计的降噪系统消噪性能更好，同时由于前馈滤波器是离线设计，对硬件的在线计算能力要求较低，易于实现，降噪系统噪声消除速度更快，用户体验更佳。

附图说明

图1为一种用于塔式空气净化器的主动降噪系统原理框图；