[发明专利]一种外放式有源降噪头靠的降噪方法

说明书

本发明公开了一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，在人耳上贴近耳蜗处安装测振膜片，使测振膜片与耳蜗之间的距离保持不变，通过激光测振仪测量测振膜片的振速，将振速信号作为误差信号；通过物理参考麦克风采集环境噪声产生参考信号；激光测振仪到测振膜片的实时距离直接通过测量得到，由于激光测振仪与次级扬声器声源位置已知，计算得到次级扬声器声源到测振膜片之间的实时距离，从而得到控制通道的次级传递函数G，自适应控制器根据参考信号、误差信号和次级传递函数G，通过自适应有源控制算法进行运算，生成次级声源噪声抵消信号，次级扬声器声源根据次级声源噪声抵消信号发出声音，对原有噪声进行抵消降噪，使测振膜片的振速幅值平方最小。

技术领域

本发明涉及噪声控制领域，特别涉及一种外放式有源降噪头靠的降噪方法。

背景技术

噪声污染是一种对人体影响较大的环境污染，当人长期在高噪声环境中时，工作效率会降低，听力和身心健康也会受到影响。尤其是对于汽车、高铁、轮船、和飞机等运载交通工具，舱室区域的噪声严重影响司乘人员乘坐时的舒适性。有源或无源的降噪耳罩/耳机目前已经被广泛应用，但长期佩戴耳罩/耳机会导致不适和疲劳。采用局部有源噪声控制的方法降低乘客头部区域的有源头靠、头枕是局部空间有源噪声控制的成功应用之一，专利CN201620075679.5和CN201810463634.9分别公开了一种有源降噪头枕，将噪声控制系统一体化集成在头枕中进行头部区域的噪声控制。但在有源头枕系统中，次级扬声器和误差麦克风都安装在座椅的后部头靠位置，以消除两只耳朵的噪音，由于误差麦克风和乘坐人耳朵之间的声压不同，因此消除误差麦克风位置的噪声并不能保证降低乘坐人耳朵位置的噪声，误差麦克风与耳朵的距离越远，降噪效果越差，尤其是在高频范围内更为明显。

从控制原理上来说，虚拟传感算法(专利201910998134.X)根据从远程位置的物理麦克风获得的信号来对耳朵位置的声压进行估计可以实现人耳部位较高的降噪量。但是，即使使用多个误差麦克风进行修正，采用复杂的虚拟传感算法，有效消除耳朵处噪音的上限频率仍然很低。人头对声场的影响也不可忽视，在专利201910998134.X将人头假设成为声反射刚体进行建模计算。事实上，不同的人头由不同的声学效应，发量的多少、长短，不同季节司乘人员所穿的衣帽、围巾等饰物都有不一样的吸声和散射作用，这些因素都将对头靠的有源控制系统带来干扰，造成控制系统建模不准确并最终影响有源降噪效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，使用光学方法测量耳蜗附近测振膜片的振速，构建“光学麦克风”，通过控制测振膜片的振速大小来构建静音区，使耳蜗位于静音区中，可显著拓宽降噪频率范围，提高降噪量。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种外放式有源降噪头靠的降噪方法，包括以下步骤：

(1)在人耳上贴近耳蜗处安装测振膜片，使所述测振膜片与耳蜗之间的距离保持不变，通过装载在头靠上的激光测振仪测量所述测振膜片的振速，将振速信号作为误差信号，传递给自适应控制器；

(2)通过装载在所述头靠上的物理参考麦克风采集环境噪声产生参考信号，并传递给所述自适应控制器；

(3)所述激光测振仪到所述测振膜片的实时距离直接通过测量得到，通过装载在所述头靠上已知空间坐标的所述激光测振仪与次级扬声器声源，计算得到所述次级扬声器声源到所述测振膜片之间的实时距离，从而得到控制通道的次级传递函数G，所述自适应控制器根据所述参考信号、所述误差信号和所述次级传递函数G，通过自适应有源控制算法进行运算，生成次级声源噪声抵消信号，并传递给所述次级扬声器声源，所述次级扬声器声源根据所述次级声源噪声抵消信号发出声音，对原有噪声进行抵消降噪，使所述测振膜片的振速幅值平方最小。

优选地，在步骤(1)中，所述测振膜片在圆柱坐标系中运动的数学表达式为：