[发明专利]一种空间场主动降噪方法

摘要

本发明通过采集各点周围噪声分布、变化的特征，以此模拟建立整个噪声声场模型即，一组三维空间的连续函数并且包含每个频率声音特性，本发明先计算出该声场模型基函数的系数，依据当前的控制器参数构建一个降噪声场的模型与该噪声声场结合进行初步降噪后根据新采集的噪声声场模型计算出整体空间的能量，这个整体能量最小的情况下，结合声场模型的基函数系数设计出控制器参数，然后根据模型，再建立一个与抵消该噪声声场的声场模型，以此实现精准降噪，从而使系统的降噪效果最优，可以理解为在最需要降噪的位置降噪，以实现整体空间最优的降噪效果，很好的降低空间的噪声水平。

主权项

1.一种空间场主动降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定降噪区域，在需要降噪的空间内安装多个传入装置及输出装置；S2、计算降噪系统基函数的系数，误差麦克风阵列采集空间的噪声信号，计算麦克风阵列采集到的对应监测点的统计声压数据阵列即噪声信号为e(x,f)，x为在监测点该空间中的位置坐标，f为是监测点采集到信号的频率域统计声压值，e(x,f)用下列公式来表示：式中φ_k(x,f)是根据降噪系统的使用环境选择的基函数，管道声场环境选用声音空腔模态，开放声场选用球面波，是一组固定的基函数，A_k(f)是基函数的系数，麦克风阵列采集到的噪声信号用来表示，的公式为：即根据测得的噪声信号，通过上述公式推导出基函数系数的计算公式从而算出A_k(f)，公式如下：式中的H代表厄米特矩阵，‑1代表逆矩阵，A_k(f)是通过上文的e(x，f)公式算出，因为基函数固定，通过测得的信号反向算出，计算出A_k(f)和B(f)后得到上述公式的傅里叶变换即其中式中e(f)是噪声经过反向声波抵消后，误差麦克风采集到噪声信号，d(f)是噪声在误差麦克风处的信号，W(f)是ANCfilter的传递函数，v(f)为一个换算过程中的中间变量，F为傅里叶变换，是用时间的函数来表示该参数；S3、启动降噪系统，对空间声场各点的能量进行计算，先对依据建模计算出的声场各点声音进行有针对性的主动降噪，此时信号如下：上述e(f)是一组向量，而e(n)是实际执行降噪时第l处麦克风的值，e(f)包含e(n)，式中l代表某个误差麦克风的编号，则e^l(n)表示在n时刻第l个误差麦克风处的信号，表示在n时刻第l个误差麦克风处的原始噪声源信号，加号后面为系统发出的反相声波信号，m为降噪扬声器的编号，其中g^l，m，j中的g代表滤波器参数，j代表滤波器阶数，该系数通过前期测量测得，u代表驱动扬声器发出降噪声波的信号，u^m代表第m个扬声器的驱动信号，则该式表示的是，第l个误差麦克风处接收到的已经进行降噪后的噪声信号，本式代表一个麦克风附近的噪声信号经过公式计算出的声场环境能量，如果实际系统中有几个麦克风，需要将几个麦克风的信号计算出的声场环境能量进行相加并据此计算出声场环境的整体能量期望值，整体能量结合上述和的计算公式用以下公式表示：式中的T指矩阵的转置，E代表的是随机变量的期望值；S4、对步骤S3的J取最小值求得参数W，取得的系数W即为使该声场环境下J最小的系数，也就是使整体声场能量最低的控制器系数，得到W后即完成对控制器的设计，进而完成前期测量，正式开始降噪过程；S5、将步骤S4求得的控制器参数W输入，主动降噪系统根据麦克风阵列采集的噪声信号计算出相应的反相声波，控制单元发出的反相声波信号结合扬声器到降噪区域的传递函数后进行降噪处理，麦克风阵列继续对经过降噪处理的噪声信号进行采集并由主动降噪系统继续进行降噪处理。