利用麦克风阵列的管道主动噪声控制方法

空调通风管道在运行时,内部出现的低频噪声很难通过包裹消音材料等被动式降噪方法消除.而在部署主动噪声控制时,会出现声反馈现象,影响降噪性能甚至造成控制系统的响应发散.针对这种声反馈现象,本文在分析其产生原因的基础上,将麦克风阵列作为前馈,对Duvall-Frost结构的线性约束最小方差波束成形算法加入预调向,提出了利用麦克风阵列的管道主动噪声控制方法,实现单方向拾取来自管道上游的噪声信号,避免声反馈带来的影响.并利用滤波器x最小均方误差(FxLMS)算法作为自适应控制算法,针对4种典型低频噪声,在真实管道环境下进行主动降噪实验.实验结果表明,相比不使用麦克风阵列的情况,本文提出的主动噪声控制方法能达到明显的降噪性能,且在稳定性方面取得较好结果.

汽车冷却风扇噪声主动控制仿真及声品质评价

以汽车冷却风扇噪声为研究对象,基于采集的噪声生成具有不同音调特性的模拟噪声,利用改进的音调度模型计算音调度,使用等级评分法对生成的模拟噪声进行主观评价实验。根据音调特性十分明显的旋转噪声频率与风扇转速密切相关的特点,提出以风扇转速信号来构造次级声源参考信号进行主动噪声控制。最后建立并联型灰色神经网络模型并检验降噪效果。结果表明,冷却风扇噪声的音调特性是影响感知烦恼的重要因素之一,通过有源噪声控制能有效降低窄带噪声峰值从而降低音调度。引入并联型灰色神经网络进行预测的平均相对误差为2.86%,降噪后烦恼度有较好的改善。

一种稳健的窄带反馈型主动噪声控制系统

传统窄带反馈型主动噪声控制系统采用并型自适应滤波器结构,用于合成参考信号时,仍存在参考信号合成质量较差、滤波器权值的初值设置难度高、应对非平稳窄带噪声的能力不足等问题。为解决以上问题,通过引入高效的串并型自适应滤波器结构来合成参考信号,提出新型的窄带反馈型主动噪声控制系统,改善参考信号合成质量,进而提升系统的整体降噪性能。新型系统不仅有效解决了传统系统存在的参考信号合成质量较差的问题,还降低了滤波器权值的初值设置复杂度,同时还提升了系统应对非平稳窄带噪声的能力。实验结果表明,新型系统较传统系统的前后两部分的降噪量分别提升了7.89和9.18 dB。仿真和实验结果共同验证了提出的系统较传统系统具有更强的稳健性和降噪性能。

雨刮-风窗摩擦噪声声品质主动控制自适应均衡算法

雨刮-风窗摩擦噪声是影响车内声品质的重要因素之一,对其声品质主动控制有利于改善车内声学环境。为了实现对雨刮-风窗摩擦噪声声品质主动控制,提出一种基于集合经验模态分解的权重约束自适应噪声均衡(ensemble-empirical-mode-decomposition weight constrained adaptive noise equalizer,EWCANE)算法。首先通过集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)方法分解雨刮-风窗摩擦噪声得到非平稳度较低的固有模式函数分量,计算各分量的方差比以表征各分量对噪声的影响程度;然后基于输入信号和误差信号的欧式范数以自适应对滤波器权重进行约束来降低噪声的瞬态冲击;最后根据方差比调整声音增益因子以均衡各分量的声品质主动控制。经过仿真验证,实车雨刮-风窗摩擦噪声信号响度得到有效降低,改善了雨刮-风窗摩擦噪声的声品质。

基于主动噪声控制技术的校园房屋建筑减噪装置

随着城市化的快速发展和人口增长,校园房屋建筑周边环境噪声逐渐成为一个严重问题,给学生和教职工的学习和工作带来了困扰和不适。传统的隔音措施无法解决噪声源本身,因此需要开发一种能够主动减噪的装置。该文提出一种基于主动噪声控制技术的校园房屋建筑减噪装置。该装置通过采集环境噪声信号,并利用相位和频谱信息生成与之相反的声波信号,以实现噪声的减弱或消除。装置由噪声传感器、信号处理器、扬声器系统和控制系统组成,能够实时调整扬声器系统的输出,以达到最佳减噪效果。通过引入基于主动噪声控制技术的校园房屋建筑减噪装置,可以有效降低环境噪声对学生和教职工的不良影响,创造一个更安静、舒适的学习和工作环境。然而,装置的性能和可行性仍需要进一步研究和实践验证,未来可以进一步优化装置的设计,并探索其在更广泛的应用领域中的潜力。

面向声品质改善的车内主动噪声控制系统设计

针对当前车用主动噪声控制系统以声压级为主要控制目标的不足,考虑人耳听觉主观感受,基于FPGA硬件设计平台提出一种面向声品质改善的车内主动噪声控制系统设计方案。首先设计时频数据转换模块、确定声品质控制思路,其次对自适应滤波技术和支持2路参考信号的2×2多通道FELMS算法进行设计,最后利用ZYNQ7000主控芯片及相关外设完成实验平台搭建。试验结果表明,所设计的系统在降噪点处对发动机噪声A计权声压级和总响度均有一定程度的控制效果。

含冲击的车内道路噪声主动控制系统

针对道路噪声主动控制系统中,冲击噪声引起的鲁棒性问题,提出了一种对冲击噪声的主动控制方法。首先,进行了道路噪声采集试验,选取了4个最佳参考信号位置,并采集了道路冲击噪声的数据。然后,基于多通道自适应滤波算法,提出了归一化多通道自适应滤波算法和符号算法相结合的冲击噪声主动控制算法。其次,基于提出的冲击噪声主动控制算法,搭建了道路噪声主动控制系统仿真模型,使用采集到的冲击噪声信号和加速度信号进行了仿真分析。最后,使用选取的4个加速度信号和1个扬声器,控制驾驶员处的道路噪声,进行了道路冲击噪声主动控制试验,验证了方法的有效性。与原有算法相比,该算法的稳定性和降噪效果得到了较大的提升。

基于状态方程的Fx-RLS主动噪声控制方法

研究了滤波算法中次级通路测量及建模误差对系统稳定性的影响,提出一种改进的滤波递归最小二乘算法。该算法采用随机游动模型为控制器状态方程提供先验信息,用以提高系统的鲁棒性。为了分析算法性能,利用Abelian积分和Price’s定理,得到算法在高斯输入条件下的均值差分方程,并由此得到算法均值收敛条件,为算法设计提供理论指导。数值模拟发现,基于状态方程的FxRLS(S-FxRLS)算法收敛速度比传统滤波最小均方算法提高了约60%;稳定性方面,当采用正则化技术的鲁棒方法开始发散时,改进算法仍可收敛。最后实验测量证明,提出算法的单频降噪量可达30 dB。

高效远程传声技术窄带主动噪声控制研究

远程传声技术(remote microphone technique,RMT)是一种经典的虚拟麦克风主动噪声控制技术,该技术能扩大对噪声的控制范围,在车内主动噪声控制(active noise control,ANC)中拥有很大的研究潜力。但其较大的运算量使得处理器的成本提高,一定程度上限制其在量产车上的应用。将自适应陷波算法引入到RMT当中,提出融合自适应陷波算法的远程传声技术,与传统的远程传声技术相比有效地降低了运算量。用多频率混合噪声作为初级声源进行仿真试验,对比以上两种远程传声技术的降噪性能和算法算力,结果表明,所提出的远程传声技术降噪能力与传统技术相当,程序运行时间却小于传统的远程传声技术。将提出的远程传声技术应用到ANC系统台架试验中,结果表明,在目标降噪区域远离物理麦克风的条件下,系统依然能快速收敛并实现良好的降噪效果。

一种低复杂度快速收敛的窄带主动噪声控制系统

传统窄带主动噪声控制(ANC)系统的计算负荷与窄带噪声频带数量正相关,而且其收敛速度和降噪效果存在此消彼长的关系。为解决以上问题,首先基于滤波误差技术简化窄带ANC模型,使系统计算量与窄带噪声频带数量相互独立。然后通过自适应混合参数将两个简化的窄带ANC系统进行并行凸组合,其中一个系统拥有最快的收敛速度,另一个系统拥有较低的稳态误差。提出的系统不仅降低了传统窄带ANC系统的计算复杂度,而且在不牺牲降噪性能的情况下提升了系统收敛速度。实验结果表明,提出系统在不牺牲稳态误差的基础上,收敛时间缩短了78%,有效提升了系统收敛性能。

主动噪声控制技术(ANC)在商用车上的应用

随着商用车用户对车辆舒适性要求的不断提高,降低驾驶室内部噪声已成为重要的研究课题之一。本文首先对商用车驾驶室内原始噪声进行了分析,发现发动机引起的噪声是其主要成分。根据这一特征建立了主动噪声控制的前馈自适应控制模型,采集实车噪声数据仿真并进行了试验验证。仿真及试验结果表明,运用主动噪声控制技术可以有效地降低商用车驾驶室内由发动机引起的低频周期阶次噪声。

高速直升机舱内噪声主动控制技术研究

针对高速直升机旋翼噪声传入舱内引起的舒适性问题,本文开展了舱内噪声主动控制技术研究。根据高速旋翼噪声数值计算结果,在实验室环境中通过声源模拟系统采用声压匹配法重构了直升机地面模拟舱飞行状态的外部声场。对噪声主动控制算法进行仿真分析,本文研究了算法对低频线谱噪声的降噪性能,并提出了一种试验与仿真相结合的主动噪声控制系统扬声器与传声器布放优化方法,对比不同布放组合方案下的理论降噪量,通过直升机舱内主动噪声控制验证试验,取得了实验室环境5个误差点处0~1000Hz范围内平均12.7dB总声压级的降噪效果。

多通道主动噪声控制的自适应滤波算法

为改善自适应主动噪声控制算法在处理非高斯噪声时的性能表现,提出一种优化的自适应滤波算法,能够在多通道噪声控制中获得鲁棒性的变步长动量滤波-x最大混合相关熵。该算法以最传统的滤波-x最小均方算法为基础,利用混合相关熵对非高斯噪声的冲击产生抵消作用,克服传统算法平均噪声衰减量高及稳定性差的问题。仿真结果表明,该算法与其它算法相比具有更快的收敛速度和更好的降噪效果,在高脉冲噪声输入中也表现出最佳的降噪性能。

路面冲击输入下车内噪声主动控制

针对基于LMS算法道路噪声主动控制在面对冲击性噪声时性能骤降的问题,建立了基于滤波-x最小平均绝对偏差(FxLMAD)算法的道路噪声主动控制系统,以控制路面冲击输入下的车内噪声。首先对路面冲击输入下车内噪声特性进行了分析,发现其噪声是非高斯的,且更符合α稳定分布。接着对基于FxLMAD算法的噪声主动控制进行仿真,结果表明该算法在达到良好降噪效果的前提下还拥有结构简单、计算量小的优点。最后,搭建了车内噪声主动控制系统并在某燃油车上完成了冲击路面的实车道路试验。结果显示,基于FxLMAD算法的车内道路噪声主动控制系统在50~500 Hz范围内的总声压级降噪量可达约2 dB(A),明显优于普通的LMS算法。

组合步长的改进仿射投影主动噪声控制算法

为了改善在主动噪声控制(Active Noise Control,ANC)中由不平稳脉冲噪声引起的经典仿射投影算法稳态误差高的缺陷,利用鲁棒类M估计器代价函数对误差信号的饱和特性,将其与权重向量的L2范数约束相结合,提出类M估计器函数仿射投影算法。该算法的收敛精度相较于经典符号仿射投影算法提升3.2 dB。为了进一步提升收敛速度,将组合步长技术引入上述算法来自适应调节权重约束中的步长参数,调节收敛速度与稳态误差之间的矛盾。仿真结果表明,最终提出的算法突破固定步长的限制,可实现更快的收敛速率和更低的稳态误差,相较于已有仿射投影算法,在收敛速度方面提升2倍,在收敛精度方面提高10 dB。该算法可为之后仿射投影算法的研究提供理论指导和实验依据。

车内宽带噪声自调节主动声品质控制研究

为改善车内噪声的声品质,在主动噪声均衡器基础上,提出通过设计整形滤波器和自调节系数来建立一种宽带主动声品质均衡器的思想。首先利用烦恼度来设计整形滤波器,用于控制宽带残余噪声的频谱形状并使控制后的残余噪声满足人耳听觉特性。然后设计自调节系数使控制后残余噪声频率特性基本与预设声音频率特性保持一致,并通过声品质检测器更新自调节系数,从而实现声品质的自动调节。最后通过使用不同声压的白噪声信号作为初级噪声信号进行仿真试验。结果表明:控制后的残余噪声频谱形状与整形滤波器频谱特性基本保持一致,不仅使得控制后残余噪声频谱符合人耳听觉特性,而且能够实现声品质自动调节。

基于FXLMS算法的直升机旋翼主动噪声控制的研究

为了降低直升机旋翼噪声,采用FXLMS算法建立了直升机旋翼噪声主动控制系统模型。采用离线辨识方法对次级声路径进行辨识。利用旋翼转速信号构造声源参考信号,从而避免次级声源对参考信号的干扰。结合归一化算法与G-SVSLMS算法,提出一种改进的变步长算法。该算法不仅具有收敛速度快、稳态误差小的优点,而且适应参考信号时变的特点,参数选择方便。仿真研究了旋翼噪声,与G-SVSLMS算法相比,该算法具有更快的收敛速度,对参考信号变化的适应性更好,与归一化算法相比具有更小的稳态误差。结果表明,该算法能有效降低直升机旋翼噪声,在一定频率下降噪效果可达24.8 dB,同时提高了系统的稳定性。

矿用风机进气口噪声主动控制仿真研究

为进一步提升矿用风机进气口噪声控制效果,提高矿用风机的实用价值,针对矿用风机进气口噪声控制的现状和实际需要,初步设计了主动降噪组模型,并对该模型对噪声的主动控制效果进行了多角度的分析。通过仿真分析后发现,本次构建的主动降噪组模型在降噪效果上相对较为优异,具有一定的工程前景,有待于进一步研究和推广应用。

直升机旋翼噪声主动控制算法的研究

为有效降低直升机旋翼噪声,利用FXLMS算法建立主动控制系统模型,缓解了LMS算法中收敛速度和稳态误差之间存在的矛盾。由于在线建模计算量大,估计不准确,采用LMS算法的横向FIR滤波器作为建模滤波器,利用离线辨识方法识别次级声通道。分析了直升机旋翼的噪声特性,并利用直升机的旋翼转速构造出声源参考信号,避免次级声源干扰参考信号,提高了控制系统的稳定性。为评估主动噪声控制系统的降噪效果,仿真研究了滤波器阶数L和收敛因子μ对系统收敛速度和稳定性的影响,研究结果表明,选取的滤波器阶数L和收敛因子μ值大小合适时,可有效降低直升机的旋翼噪声。当滤波器阶数L为20、收敛因子μ为0.01时,降噪效果最为理想,降噪量可达19.8 dB,同时系统稳定性较好。本文对FXLMS算法中收敛因子和滤波器阶数进行了优化选取,能够有效控制直升机旋翼噪声。

神奇的ANC技术——噪声主动控制新技术

噪声可说是现代工业社会的产物,从街头喇叭的声响到飞机低飞时的巨大轰鸣,已成为一大环境污染。人们跟噪声作斗争也时日已久。物理学家说,物体振动时,其周围的空气也随之振动,振动能量以压力波的形式,沿着传播方向,交替地压缩和扩展空气分子,当其振动频率在20～20000赫兹时,我们就能听到声音。 在处理噪声上有二种办法,