本發(fā)明涉及噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種噪聲控制方法和系統(tǒng)以及一種隔音箱。

背景技術(shù)：

隨著對聲學(xué)元器件性能要求的提高，對其性能測試配件的技術(shù)要求也相應(yīng)提高。隔音箱是用來完成聲學(xué)元器件Noise Floor(本底噪聲)、THD(Total Harmonic Distortion，總諧波失真)等性能參數(shù)測試的主要聲學(xué)配件，隔音箱內(nèi)的背景噪聲會影響聲學(xué)元器件性能測試。

現(xiàn)有的隔音箱通常使用高密度材料作為主體結(jié)構(gòu)材料，在多層主體結(jié)構(gòu)之間填充大量的吸聲材料或者安裝動力吸振器，但這些措施不但無法降低低頻噪聲，反而因為增加了質(zhì)量導(dǎo)致隔音箱的低頻隔音效果變得更差?，F(xiàn)有的隔音箱無法滿足對頻域要求較寬的聲學(xué)元器件測試的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種噪聲控制方法和系統(tǒng)以及一種隔音箱，以解決現(xiàn)有的隔音箱對低頻噪聲的隔音效果不好的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種噪聲控制系統(tǒng)，用于在密封空間中搭建低噪聲環(huán)境，所述噪聲控制系統(tǒng)包括一個處理單元以及若干傳聲器、振動傳感器、平板揚聲器、振動驅(qū)動器；所述傳聲器、平板揚聲器和振動驅(qū)動器設(shè)置在所述密封空間的外壁，所述振動傳感器設(shè)置在所述密封空間的內(nèi)壁；

所述傳聲器用于采集聲學(xué)噪聲X1(n)；

所述振動傳感器用于采集振動噪聲X2(n)；

所述處理單元，用于根據(jù)所述傳聲器采集的聲學(xué)噪聲X1(n)，向所述平板揚聲器發(fā)送用于抵消聲學(xué)噪聲X1(n)的驅(qū)動信號H1(n)；以及用于根據(jù)所述振動傳感器采集的振動噪聲X2(n)，向所述振動驅(qū)動器發(fā)送用于抵消振動噪聲X2(n)的驅(qū)動信號H2(n)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種隔音箱，包括箱體與本發(fā)明提供的噪聲控制系統(tǒng)；

所述箱體圍成一密封空間，用于放置進行聲學(xué)性能測試的聲學(xué)元器件；

所述噪聲控制系統(tǒng)用于搭建該密封空間的低噪聲環(huán)境，檢測所述密封空間的聲學(xué)噪聲和振動噪聲，發(fā)出用于抵消所述聲學(xué)噪聲和振動噪聲的信號。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明提供了一種噪聲控制方法，用于在密封空間中搭建低噪聲環(huán)境，所述方法包括：

在所述密封空間的外壁設(shè)置若干傳聲器、平板揚聲器和振動驅(qū)動器，在所述密封空間內(nèi)壁設(shè)置若干振動傳感器；

利用所述傳聲器采集聲學(xué)噪聲X1(n)，利用所述振動傳感器采集振動噪聲X2(n)；

根據(jù)所述傳聲器采集的聲學(xué)噪聲X1(n)，向所述平板揚聲器發(fā)送驅(qū)動信號H1(n)，驅(qū)動所述平板揚聲器發(fā)出用于抵消聲學(xué)噪聲X1(n)的信號；

根據(jù)所述振動傳感器采集的振動噪聲X2(n)，向所述振動驅(qū)動器發(fā)送驅(qū)動信號H2(n)，驅(qū)動所述振動驅(qū)動器發(fā)出用于抵消振動噪聲X2(n)的信號。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明上述各實施例采用有源噪聲控制的方法，通過傳聲器和振動傳感器實時監(jiān)測密封空間中或者隔音箱內(nèi)部的聲學(xué)噪聲和振動噪聲，根據(jù)傳聲器和振動傳感器采集的噪聲信號之后，向相應(yīng)位置的平板揚聲器和振動驅(qū)動器發(fā)送相應(yīng)的驅(qū)動信號，以抵消密封空間中或者隔音箱內(nèi)的噪聲。本發(fā)明實施例提供的隔音箱與現(xiàn)有的隔音箱相比具備更好的低頻隔音性能。本實施例提供的噪聲控制方法和系統(tǒng)可用于為聲學(xué)元器件的性能測試搭建低噪聲環(huán)境。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例提供的一種噪聲控制系統(tǒng)的功能框圖；

圖2是本發(fā)明一個實施例提供的一種噪聲控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一個實施例提供的一種噪聲控制系統(tǒng)的工作流程圖；

圖4是本發(fā)明一個實施例提供的一種隔音箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明一個實施例提供的一種噪聲控制方法的流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思是：采用有源噪聲控制的方法，通過有源噪聲的動態(tài)控制，降低隔音箱內(nèi)低頻的環(huán)境噪聲，改善隔音箱內(nèi)部的聲學(xué)噪聲環(huán)境。

實施例一

圖1是本發(fā)明一個實施例提供的一種噪聲控制系統(tǒng)的功能框圖，圖2是本發(fā)明一個實施例提供的一種噪聲控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合圖1與圖2，為了能夠在密封空間中搭建低噪聲環(huán)境，實現(xiàn)對該密封空間內(nèi)噪聲的動態(tài)控制，本實施例提供了一種基于LMS(Least Mean Square，最小均方)算法的自適應(yīng)多通道的噪聲控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個處理單元110、若干平板揚聲器140和振動驅(qū)動器150作為次級聲源和次級振動源、以及若干傳聲器120和振動傳感器130作為誤差傳感器。傳聲器120、平板揚聲器140和振動驅(qū)動器150設(shè)置在密封空間的外壁，振動傳感器設(shè)置在密封空間的內(nèi)壁。

傳聲器120用于采集聲學(xué)噪聲，振動傳感器130用于采集振動噪聲。處理單元110根據(jù)傳聲器120采集的聲學(xué)噪聲，向平板揚聲器140發(fā)送驅(qū)動信號，驅(qū)動平板揚聲器140發(fā)出用于抵消密封空間中聲學(xué)噪聲的信號；并且，處理單元110還根據(jù)振動傳感器130采集的振動噪聲，向振動驅(qū)動器150發(fā)送驅(qū)動信號，驅(qū)動振動驅(qū)動器150發(fā)出用于抵消密封空間中振動噪聲的信號。

本實施例中，處理單元110為DSP(Digital Signal Processor，數(shù)字信號處理器)，包括第一輸入端、第二輸入端和第一輸出端；

每一個傳聲器120和振動傳感器130分別通過多路前置放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器并行連接到DSP的第一輸入端。傳聲器120和振動傳感器130采集的聲學(xué)噪聲信號和振動噪聲信號放大之后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳輸至DSP。每一個平板揚聲器140和振動驅(qū)動器150分別通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器和功率放大器并行連接到DSP的第一輸出端，DSP輸出的驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成模擬信號之后經(jīng)過功率放大器放大傳輸至揚聲器140和振動驅(qū)動器150，以驅(qū)動揚聲器140和振動驅(qū)動器150工作。

DSP的第二輸入端用于輸入預(yù)先設(shè)定的密封空間的期望噪聲值，可以通過一個輸入終端向DSP輸入期望噪聲值。

設(shè)定變量和參量：

X1(n)為傳聲器輸入變量矩陣＝[x₁₁(n),x₁₂(n),x₁₃(n)……x_1j(n)]；

X2(n)為振動傳感器輸入變量矩陣＝[x₂₁(n),x₂₂(n),x₂₃(n)……x_2j(n)]；

W1(n)為次級聲源權(quán)值向量矩陣＝[w₁₁(n),w₁₂(n),w₁₃(n)……w_1j(n)]；

W2(n)為次級振動源權(quán)值向量矩陣＝[w₂₁(n),w₂₂(n),w₂₃(n)……w_2j(n)]；

H1(n)為次級聲源驅(qū)動信號矩陣＝[h₁₁(n),h₁₂(n),h₁₃(n)……h(huán)_1j(n)]；

H2(n)為次級振動源驅(qū)動信號矩陣＝[h₂₁(n),h₂₂(n),h₂₃(n)……h(huán)_2j(n)]；

e1(n)為聲學(xué)噪聲偏差；

e2(n)為振動噪聲偏差；

d(n)為期望噪聲值；

y(n)為隔音箱內(nèi)實際噪聲；

η為學(xué)習(xí)速率；

n為迭代次數(shù)。

圖3是本發(fā)明一個實施例提供的一種噪聲控制系統(tǒng)的工作流程圖，如圖3所示，首先通過一個輸入終端向DSP輸入期望噪聲值d(n)。傳聲器120和振動傳感器130采集初始狀態(tài)的輸入量X1(0)和X2(0)，DSP根據(jù)LMA算法計算W1(1)和W2(1)：

e1(n)＝d(n)-X1(n)

e2(n)＝d(n)-X2(n)

W1(n+1)＝W1(n)-ηX1(n)e1(n)

W2(n+1)＝W2(n)-ηX2(n)e2(n)

初始狀態(tài)W1(0)＝0，W2(0)＝0。

計算完成后，DSP根據(jù)計算得到的W1(n)和W2(n)生成次級聲源和次級振動源的驅(qū)動信號H1(n)和H2(n)：

H1(n)＝X1^T(n)W1(n)

H2(n)＝X2^T(n)W2(n)

DSP向相應(yīng)位置的平板揚聲器140發(fā)送驅(qū)動信號H1(n)，向相應(yīng)位置的振動驅(qū)動器150發(fā)送驅(qū)動信號H2(n)。揚聲器140和振動驅(qū)動器150抵消原有的聲學(xué)噪聲X1(n)和震動噪聲X2(n)之后，傳聲器120和振動傳感器130會采集到新的輸入量X1(1)和X2(1)，從而可以計算出新的聲學(xué)噪聲偏差e1(n)和振動噪聲偏差e2(n)。若聲學(xué)噪聲偏差e1(n)大于預(yù)先設(shè)定的閾值limit1，則根據(jù)LMS算法更新權(quán)值向量矩陣W1(n)；若振動噪聲偏差e2(n)大于預(yù)先設(shè)定的閾值limit2，則根據(jù)LMS算法更新權(quán)值向量矩陣W2(n)，從而調(diào)整驅(qū)動信號H1(n)和H2(n)，進一步降低該密封空間中殘留的噪聲。然后重復(fù)上述過程直至e1(n)小于limit1且e2(n)小于limit2后，則認為該密封空間內(nèi)部達到了期望狀態(tài)。

優(yōu)選地，本實施例中DSP還包括第二輸出端，DSP的第二輸出端連接外部的顯示終端。該噪聲控制系統(tǒng)中的傳聲器120和振動傳感器130除了作為誤差傳感器使用之外，還用于監(jiān)控該密封空間中的噪聲，通過傳聲器120和振動傳感器130測量的該密封空間中的噪聲環(huán)境可以在顯示終端上實時顯示出來，從而實現(xiàn)對該密封空間中的噪聲環(huán)境的實時監(jiān)測。

本實施例提供的噪聲控制系統(tǒng)可用于為聲學(xué)元器件的性能測試搭建低噪聲環(huán)境，特別適用于隔音箱。

實施例二

圖4是本發(fā)明一個實施例提供的一種隔音箱的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，本實施例提供的隔音箱包括上述實施例一提供的噪聲控制系統(tǒng)，隔音箱的箱體圍成一密封空間，用于放置進行聲學(xué)性能測試的聲學(xué)元器件。上述實施例一提供的噪聲控制系統(tǒng)用于搭建該密封空間的低噪聲環(huán)境，檢測密封空間的聲學(xué)噪聲和振動噪聲，并發(fā)出用于抵消聲學(xué)噪聲和振動噪聲的信號。

本實施例中，隔音箱的箱體包括外箱體410和內(nèi)箱體420。內(nèi)箱體420通過若干減震墊430支撐嵌套在外箱體410內(nèi)，減振墊430能夠有效消除外箱體410物理振動對內(nèi)箱體420的影響。減振墊430的材質(zhì)和型號可根據(jù)內(nèi)箱體420的質(zhì)量確定。外箱體410和內(nèi)箱體420均圍成一密封空間，待測試的聲學(xué)元器件放置在內(nèi)箱體420形成的密封空間中。

振動傳感器440設(shè)置在內(nèi)箱體420的內(nèi)表面，用于采集隔音箱內(nèi)的振動噪聲信號；平板揚聲器470設(shè)置在外箱體410的內(nèi)表面，用于采集隔音箱內(nèi)的聲學(xué)噪聲信號；傳聲器450和振動驅(qū)動器460設(shè)置在內(nèi)箱體420的外表面，用于接收相應(yīng)的驅(qū)動信號，通過有源噪聲控制的方式改善隔音箱內(nèi)部的振動噪聲和聲學(xué)噪聲。平板揚聲器470發(fā)出的聲音信號抵消了外箱體410和內(nèi)箱體420之間的間隙中的聲學(xué)噪聲，使外部的聲學(xué)噪聲不會繼續(xù)傳播到內(nèi)箱體。減振墊430消除外箱體410的部分物理振動之后，內(nèi)箱體420外表面上的振動驅(qū)動器460發(fā)出振動抵消剩余的機械振動，從而使內(nèi)箱體420內(nèi)表面上的振動傳感器440檢測到的振動噪聲小于期望值。

本實施例中，外箱體410和內(nèi)箱體420的同一側(cè)面分別設(shè)置有外箱體門480和內(nèi)箱體門490，通過開關(guān)外箱體門480和內(nèi)箱體門490可以取放待測聲學(xué)元器件。除外箱體門480和內(nèi)箱體門490之外，盡量避外箱體410和內(nèi)箱體420上有空洞或者縫隙，外箱體門480和內(nèi)箱體門490關(guān)閉后，外箱體410和內(nèi)箱體420均圍成一密封空間。外箱體410、內(nèi)箱體420、外箱體門480、內(nèi)箱體門490采用同種高密度金屬材料，可以使用鋼或者銅等材料。

本實施例提供的隔音箱采用有源噪聲控制的方法，通過傳聲器和振動傳感器實時監(jiān)測隔音箱內(nèi)部的聲學(xué)噪聲和振動噪聲，DSP分析傳聲器和振動傳感器采集的噪聲信號之后，向相應(yīng)位置的平板揚聲器和振動驅(qū)動器發(fā)送相應(yīng)的驅(qū)動信號，以抵消隔音箱內(nèi)的噪聲。DSP通過進一步分析殘留的噪聲，逐步調(diào)整發(fā)送給平板揚聲器和振動驅(qū)動器的驅(qū)動信號，直至殘留的噪聲小于期望的噪聲，與現(xiàn)有的隔音箱相比具備更好的低頻隔音性能。經(jīng)測試，本實施例提供的隔音箱比現(xiàn)有的隔音箱內(nèi)部環(huán)境噪聲低10dB至20dB，可廣泛應(yīng)用于聲學(xué)元器件的低噪聲環(huán)境測試。

實施例三

圖5是本發(fā)明一個實施例提供的一種噪聲控制方法的流程圖，如圖5所示，本實施例提供的噪聲控制方法用于在密封空間中搭建低噪聲環(huán)境，該方法包括：

步驟S510：在密封空間的外壁設(shè)置若干傳聲器、平板揚聲器和振動驅(qū)動器，在密封空間內(nèi)壁設(shè)置若干振動傳感器。

步驟S520：利用傳聲器采集聲學(xué)噪聲X1(n)，利用振動傳感器采集振動噪聲X2(n)。之后分別執(zhí)行步驟S530和步驟S540。

步驟S530：根據(jù)傳聲器采集的聲學(xué)噪聲X1(n)，向平板揚聲器發(fā)送驅(qū)動信號H1(n)，驅(qū)動平板揚聲器發(fā)出用于抵消聲學(xué)噪聲X1(n)的信號。

步驟S540：根據(jù)振動傳感器采集的振動噪聲X2(n)，向振動驅(qū)動器發(fā)送驅(qū)動信號H2(n)，驅(qū)動振動驅(qū)動器發(fā)出用于抵消振動噪聲X2(n)的信號。

優(yōu)選地，步驟S530中“根據(jù)傳聲器采集的聲學(xué)噪聲X1(n)，向平板揚聲器發(fā)送驅(qū)動信號H1(n)”，具體包括：向平板揚聲器發(fā)送驅(qū)動信號H1(n)＝X1^T(n)W1(n)，當(dāng)聲學(xué)噪聲X1(n)大于預(yù)先設(shè)定的第一閾值時，根據(jù)LMS算法更新權(quán)值向量矩陣W1(n)：W1(n+1)＝W1(n)-ηX1(n)e1(n)

步驟S540中“根據(jù)振動傳感器采集的振動噪聲X2(n)，向振動驅(qū)動器發(fā)送驅(qū)動信號H2(n)”具體包括：向振動驅(qū)動器發(fā)送驅(qū)動信號H2(n)＝X2^T(n)W2(n)，當(dāng)振動噪聲X2(n)大于預(yù)先設(shè)定的第二閾值時，根據(jù)LMS算法更新權(quán)值向量矩陣W2(n)：W2(n+1)＝W2(n)-ηX2(n)e2(n)。

其中，W1(n)、W2(n)為權(quán)值向量矩陣，初始值W1(0)＝0，W2(0)＝0；e1(n)＝d(n)-X1(n)，e2(n)＝d(n)-X2(n)，d(n)為預(yù)先設(shè)定的密封空間的期望噪聲值，η為學(xué)習(xí)速率。

進一步優(yōu)選地，本實施例提供的控制噪聲方法還包括步驟S550：向外部的顯示終端發(fā)送傳聲器采集的聲學(xué)噪聲X1(n)和振動傳感器采集的振動噪聲X2(n)，通過該顯示終端實時顯示該密封空間中的噪聲值，從而實現(xiàn)對該密封空間中的噪聲環(huán)境的實時監(jiān)測。

本實施例提供的噪聲控制方法可用于為聲學(xué)元器件的性能測試搭建低噪聲環(huán)境，例如利用本實施例提供的噪聲控制方法可以制作具備更好低頻隔音性能的隔音箱。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，在本發(fā)明的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實施例的基礎(chǔ)上進行其他的改進或變形。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的具體描述只是更好的解釋本發(fā)明的目的，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。