正弦有源噪聲降噪系統(tǒng)中的不穩(wěn)定性檢測(cè)和校正的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及正弦噪聲的有源消除。
【背景技術(shù)】
[0002]正弦噪聲消除系統(tǒng)是用于降低或消除一個(gè)或多個(gè)正弦噪聲分量的有源降噪系統(tǒng)。正弦噪聲消除系統(tǒng)使用一個(gè)或多個(gè)差錯(cuò)麥克風(fēng)作為輸入換能器。與要被消除的噪聲有關(guān)的參考信號(hào)(例如，具有與設(shè)備的生成噪聲的旋轉(zhuǎn)速率有關(guān)的頻率分量的正弦)被輸入到自適應(yīng)濾波器。自適應(yīng)濾波器的輸出被施加到產(chǎn)生聲音的一個(gè)或多個(gè)換能器(即揚(yáng)聲器)。為了消除正弦噪聲，揚(yáng)聲器的輸出需要具有與差錯(cuò)麥克風(fēng)位置處的正弦信號(hào)相等的幅度和頻率、但是不同的相位。自適應(yīng)濾波器可以改變參考信號(hào)的幅度和/或頻率，目的在于將輸出收斂至差錯(cuò)麥克風(fēng)處的正弦噪聲，以便將麥克風(fēng)信號(hào)降低至零。自適應(yīng)濾波器適應(yīng)性地調(diào)整它的內(nèi)部濾波器系數(shù)以便生成被計(jì)算用以消除正弦噪聲的輸出信號(hào)。該系統(tǒng)的目的是要消除在感興趣的一個(gè)或多個(gè)頻率處的麥克風(fēng)信號(hào)。
[0003]正弦噪聲消除系統(tǒng)可以在期望消除通過(guò)旋轉(zhuǎn)設(shè)備而產(chǎn)生的正弦噪聲的任何情況中使用。一些應(yīng)用包括機(jī)動(dòng)車輛，在其中這些系統(tǒng)被用于降低或消除車廂中的正弦(例如，諧波)噪聲。噪聲源可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)和螺槳軸(prop shaft)，其產(chǎn)生可能期望被消除的諧波。在機(jī)動(dòng)車輛中的正弦噪聲源還包括其他旋轉(zhuǎn)設(shè)備，諸如空調(diào)壓縮機(jī)或者輪胎。
[0004]在某些情況中，這些正弦噪聲消除系統(tǒng)可能變得不穩(wěn)定并且使得被設(shè)計(jì)為消除正弦噪聲的揚(yáng)聲器聲音輸出水平分散。這樣的不穩(wěn)定的正弦噪聲消除系統(tǒng)可能產(chǎn)生大且顯著的違像(artifact)。這樣的不穩(wěn)定性的一個(gè)原因可以是(多個(gè))揚(yáng)聲器到差錯(cuò)麥克風(fēng)傳遞函數(shù)中的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在校正不穩(wěn)定性、諸如針對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備(諸如機(jī)動(dòng)車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)軸)的正弦噪聲消除系統(tǒng)的分散時(shí)的第一個(gè)步驟是要在造成可聽見的違像之前檢測(cè)到問(wèn)題。在其變得可聽到之前檢測(cè)和校正不穩(wěn)定性使得噪聲消除系統(tǒng)能夠更好地以對(duì)被暴露在噪聲中的人們而言可接收的方式進(jìn)行響應(yīng)。通過(guò)將正弦噪聲消除系統(tǒng)的自適應(yīng)濾波器的輸出頻率與正被消除的頻率進(jìn)行比較，可以檢測(cè)出分散。在一個(gè)非限制性示例中，該比較可以基于檢測(cè)有源噪聲消除系統(tǒng)輸出信號(hào)的過(guò)零率。
[0006]以下提及的所有示例和特征可以以任何技術(shù)上可行的方式進(jìn)行組合。
[0007]在一個(gè)方面，一種用于操作有源降噪系統(tǒng)的方法，有源降噪系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為降低從旋轉(zhuǎn)設(shè)備發(fā)源的正弦噪聲，其中存在與要被降低的正弦噪聲的頻率有關(guān)的有源降噪系統(tǒng)輸入信號(hào)，并且其中有源降噪系統(tǒng)包括輸出大體正弦降噪信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)自適應(yīng)濾波器，該大體正弦降噪信號(hào)被用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)換能器，使得它們的輸出被引導(dǎo)以用于降低正弦噪聲，該方法包括:檢測(cè)降噪信號(hào)的失真，其中失真至少部分基于降噪信號(hào)的頻率與正弦噪聲的頻率之間的差異；以及基于檢測(cè)到的失真來(lái)改變降噪信號(hào)。
[0008]實(shí)施例可以包括以下特征之一或者它們的任一組合?？梢酝ㄟ^(guò)將降噪信號(hào)的過(guò)零率與正弦噪聲的過(guò)零率進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)失真?？梢栽跁r(shí)間窗中比較過(guò)零率。該窗的時(shí)段是可變的。該窗的時(shí)段的變化可以至少部分基于要被減少的頻率。
[0009]其他實(shí)施例可以包括以下特征之一或者它們的任一組合。自適應(yīng)濾波器可以使用如下的系數(shù)，這些系數(shù)基于用以修改輸入信號(hào)的幅度和相位中的一個(gè)或多個(gè)的一個(gè)或多個(gè)自適應(yīng)濾波器參數(shù)。基于檢測(cè)到的失真來(lái)改變降噪信號(hào)的步驟可以包括改變自適應(yīng)濾波器參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)自適應(yīng)濾波器參數(shù)的值。自適應(yīng)濾波器參數(shù)可以包括泄露因數(shù)和適配率。在這種情況中，并且在有源降噪系統(tǒng)輸出針對(duì)多個(gè)換能器中的每個(gè)換能器的單獨(dú)的降噪信號(hào)時(shí)，由泄露因數(shù)和適配率中的一者或兩者所改變的量可以基于以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng):i)降噪信號(hào)的過(guò)零率與正弦噪聲的過(guò)零率之間的差異的大小(scale) ;ii)與相對(duì)大的降噪信號(hào)幅度耦合的、降噪信號(hào)的過(guò)零率與正弦噪聲的過(guò)零率之間的差異；以及iii)在多于一個(gè)的降噪信號(hào)中檢測(cè)到的失真。
[0010]其他實(shí)施例可以包括以下特征之一或者它們的任一組合。改變一個(gè)或多個(gè)自適應(yīng)濾波器參數(shù)的值可以包括自動(dòng)修改(例如，降低)自適應(yīng)濾波器參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的值。該方法可以進(jìn)一步包括建立自適應(yīng)濾波器參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的最小值以及將值至少維持在這樣的最小值。該方法可以進(jìn)一步包括在一個(gè)或多個(gè)自適應(yīng)濾波器參數(shù)的值已經(jīng)被修改之后自動(dòng)恢復(fù)(例如，增加)它們的值。一個(gè)或多個(gè)自適應(yīng)濾波器參數(shù)的值可以步進(jìn)地被恢復(fù)(例如，被增加)。步長(zhǎng)可以與旋轉(zhuǎn)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速率和自適應(yīng)濾波器參數(shù)的值被修改時(shí)的速率之間的差異有關(guān)。在一個(gè)或多個(gè)自適應(yīng)濾波器參數(shù)的值已經(jīng)被修改之后它們的值的恢復(fù)的速率可以和旋轉(zhuǎn)設(shè)備的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速率與自適應(yīng)濾波器參數(shù)的值被修改時(shí)的旋轉(zhuǎn)速率之間的差異有關(guān)。
[0011]其他實(shí)施例可以包括以下特征之一或者它們的任一組合。旋轉(zhuǎn)設(shè)備在一個(gè)示例中可以是機(jī)動(dòng)車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)，并且該方法可以進(jìn)一步包括將降噪信號(hào)的幅度與有效消除在最大發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷處的正弦噪聲的參考自適應(yīng)濾波器輸出信號(hào)幅度進(jìn)行比較。該方法還可以進(jìn)一步包括基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷來(lái)估計(jì)正弦噪聲的幅度，以及改變參考水平以使得它自動(dòng)地匹配當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)操作水平。
[0012]在另一個(gè)方面，一種用于操作有源降噪系統(tǒng)的方法，有源降噪系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為在機(jī)動(dòng)車輛車廂中降低從機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)或螺槳軸發(fā)源的諧波噪聲，其中存在與要被降低的諧波噪聲的頻率有關(guān)的有源降噪系統(tǒng)輸入信號(hào)，并且其中有源降噪系統(tǒng)包括輸出大體正弦降噪信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)自適應(yīng)濾波器，該大體正弦降噪信號(hào)被用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)換能器，使得它們的輸出被引導(dǎo)以用于降低諧波噪聲，其中自適應(yīng)濾波器使用如下的系數(shù)，系數(shù)基于自適應(yīng)濾波器的泄露因數(shù)和適配率中的一個(gè)或者多個(gè)、用以修改輸入信號(hào)的幅度和相位中的一個(gè)或多個(gè)，該方法包括:檢測(cè)降噪信號(hào)的失真，其中失真至少部分基于降噪信號(hào)的頻率與正弦噪聲的頻率之間的差異，并且其中通過(guò)將降噪信號(hào)的過(guò)零率與正弦噪聲的過(guò)零率進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)失真；以及基于檢測(cè)到的失真來(lái)改變自適應(yīng)濾波器的泄露因數(shù)和適配率中的一個(gè)或者多個(gè)的值，以便改變降噪信號(hào)?？梢栽跁r(shí)間窗中比較過(guò)零率，其中該窗的時(shí)段是可變的并且基于要被降低的頻率。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是機(jī)動(dòng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)諧波消除系統(tǒng)的示意性框圖。
[0014]圖2描繪了降噪信號(hào)和可以在其中確定該信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)的窗。
[0015]圖3圖示了根據(jù)諧波頻率的過(guò)零率的示例。
[0016]圖4是針對(duì)如下的諧波能量與頻率的繪圖:基線諧波噪聲、同一噪聲但是具有有源噪聲消除系統(tǒng)被打開(但是失真檢測(cè)和參數(shù)控制未被打開)、以及相同有源噪聲消除系統(tǒng)被打開并且具有失真檢測(cè)和校正。
[0017]圖5是針對(duì)如下的諧波能量與頻率的另一個(gè)繪圖:具有有源噪聲消除系統(tǒng)被關(guān)閉的基線諧波噪聲、具有有源噪聲消除系統(tǒng)被打開的噪聲以及具有相同有源噪聲消除系統(tǒng)被打開并且失真對(duì)抗措施被打開的噪聲。
【具體實(shí)施方式】
[0018]附圖中的圖1的實(shí)施例被示出并且被描述為框圖中的離散單元。這些單元可以被實(shí)現(xiàn)為模擬電路或數(shù)字電路中的一個(gè)或者多個(gè)。備選地或附加地，它們可以利用一個(gè)或多個(gè)微處理器執(zhí)行的軟件指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件指令可以包括數(shù)字信號(hào)處理指令。操作可