基本信息
- 项目名称：
- 基于平面声源的有源噪声抵消系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 随着经济的发展，交通噪声、生活噪声和工业噪声越来越影响人们的健康。对噪声进行有效的控制一直是人们追求的的目标。有源噪声控制是根据声波的叠加原理，引入一个外部声源，也叫次级声源，使其发出一系列与原有噪声等值反相的声波，从而达到消除原有噪声的目的。尤其对船舶和重型机械产生的低频噪声进行控制，其核心是控制器的设计。
- 详细介绍：
- 我们考虑到传统的FXLMS算法对窄带噪声有效，而DFT-FSF算法对宽带噪声效果较好，我们尝试各取二者优点，提出组合算法。并将算法移植到以TMS320C6727DSP为核心的实验平台（选用加拿大Lyrtech公司的高级音频开发套件TMDSPDK6727作为核心部件，外围配置多路麦克风放大器、多路低通滤波器以及响应的功放电路组成我们的实验平台 ），以对控制算法进行验证验证。 实验步骤：我们通过麦克风给一个噪声，通过放大器，经DSP系统算法处理，给出一个平面声源信号，与原来的噪声信号在另一个麦克风处相互抵消，达到降噪的目的。 通过实验我们可以知道组合式算法结合了二者的优点，达到了对宽带、单频或多个单频噪声同时抵消的较为理想的效果;组合式算法具有更快的收敛速度和更高的降噪效果。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品立足于平面声源的特点，采用基TMS320C6727的硬件平台研究并实现合适的有源噪声控制算法。 创新点在于对于无源控制而言，对于低频段噪声有效的降噪，不存在像无源控制成本高、收效低、所需设备庞大、安装维护困难等缺点 技术的关键在于控制器的设计
科学性、先进性
- 现有的噪声控制技术主要有无源控制和有源控制两种技术。无源控制采用隔离、吸收和结构消声等手段，对于控制中、高频噪声较为有效，而对于低频噪声，则存在成本高、收效低、所需设备庞大、安装维护困难等缺点。 根据目前发表的文献资料，有源噪声控制技术主要应用在对管道、电厂、变压器、舱室、螺旋桨噪声辐射的控制，以及有源消声耳罩、送话器和有源吸声、隔声结构等方面，但在一般的厂房、办公场所、家庭等环境尚未普遍应用。 而电厂、变压器、传播舱室、螺旋桨辐射噪声的能量主要集中在低频段，正好处在有源噪声控制的有效控制范围内。
获奖情况及鉴定结果
- 1,《一种无需次级通道模型的有源噪声控制算法》于2010年4月在《西安电子科技大学学报》上发表。 2,《An Improved Active Noise Control System Without Secondary Path Model》于 2010年4月在《Proceedings of 2010 International Conference on Image Analysis and Singal Processing》上发表。 3,《基于虚拟传感器的有源噪声控制系统及实时实现》于2010年8月在《电声技术》上发表。 4,《一种强环境噪声下有源噪声控制次级通道模方法》,2010年7月在《声学与电子工程》上发表。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品适用于重型机械产生的低频噪声的控制，可以改善工人的工作环境。进一步的研发，最终可以实现在一般的厂房、办公场所、车船舱室等普遍应用噪声控制技术以改善工作、生活环境。所以，本作品是对有源噪声技术应用领域的一次拓展。项目的研究成果成本低对有源噪声控制的应用展示了光明的前景。
同类课题研究水平概述
- 1国外研究现状 从德国物理学家Paul Lueg 发明的“电子消声器”首次提出ANC技术， 将其应用在排气、输液、输气管道的噪声治理方面. 到了80年代以后，随着电子技术的迅猛发展，特别是DSP芯片的逐渐成熟，意味着技术上可以实现有源噪声控制系统。这样在无源控制技术十分昂贵或者不实用的情况下，把一些行之有效的有源控制系统安装在工业装置中，可以用来控制低频噪声。1996年和1997年，世界上最主要的DSP制造商之一— 美国德州仪器公司(Texas Instrument)为推动T1的DSP在ANC中的应用，分别撰写了“Design of Active Noise Control Systems With theTMS320 Family(使用TMS320系列DSP设计有有源噪声控制系统)，" Adaptive Active Noise control for Headphones Using the TMS320C30DSP(使用TMS320C30 DSP实现自适应有源噪声控制耳机)两篇专题文章，其中前者几乎成为所有有源噪声控制研究人员的必备之作。 1992年，有源噪声控制技术开始应用于电厂的噪声控制, 美国南加州爱迪生公司(SCE) 的CoolWater 电厂和Redondo Beach 电厂针对离心式鼓风机的噪音先后进行激励噪音实验, 后来CoolWater 电厂又分别针对大型风机的桨叶频率(调性的) 和宽带(不规则) 噪音进行控制, 使低频不规则噪声降低了15dB.舱室的有源降噪是通过在封闭的舱室内利用振动有源控制技术减振或直接利用次级声源降低噪声, 可广泛地应用于汽车驾驶室、飞机座舱、坦克、装甲车辆驾驶室、舰船舱室内部噪音控制。 2国内研究现状 国内开展有源降噪技术研究相对较晚。沙家正等从1979 年开始对管道有源降噪进行研究;马大猷等人对封闭空间的声场形式等作了探讨;中科院声学所的田静等人对曾经对有源消声耳罩做过研究。 根据现有的资料，目前国内外适用于一般环境的室内有源降噪控制系统尚未得到广泛应用。而平面声源作为一种新型的声源，只在近几年刚刚出现，将其用于有源噪声控制的研究也刚刚开始。由于其在声学结构、物理结构上相对于传统电动扬声器的优势，为有源噪声控制开辟了崭新的应用前景。
