一种能量比调控的有源噪声控制算法*

在前馈有源噪声控制系统中,建模信号与控制信号相互影响,建模信号的引入会导致系统降噪性能变差。为了减小建模信号的影响,提出一种基于能量比调控的次级通道在线建模有源噪声控制算法。利用控制过程与建模过程的误差能量比构造步长调控函数,分别调节控制过程与建模过程的步长值,从而减弱两者的相互影响。在次级通道建模过程中,对建模步长值采取分段调控的方法,并通过建模步长值的变化来调节建模信号,从而提升系统降噪性能。仿真结果表明,对于低频噪声信号的有源噪声控制,相比已有算法,提出的算法能获得较快的建模收敛速度和较高的降噪量。     

参量阵扬声器在管道噪声控制中的研究*

为了解决管道有源噪声控制中声反馈造成的系统复杂度和计算量的增加,文中引入参量阵扬声器作为次级声源,利用其强指向性减小控制系统的声反馈。为了验证该方法可行性,本文分别在直管和L管中,对600 Hz单频噪声和频率范围为500 Hz~1000 Hz的窄带噪声进行了管道有源噪声控制,同时测量了参量阵扬声器的管内声场和降噪范围。结果表明,参量阵扬声器声反馈小,在没有声反馈补偿的条件下对单频噪声的降噪效果基本达到了声反馈补偿条件下普通扬声器的降噪效果,对窄带噪声的降噪效果稍差。此外,通过测量管道声场和降噪量,确定了参量阵扬声器的降噪区域为误差传感器下游整个管道,降噪面积为管道整个截面。这说明参量阵扬声器作为次级声源降低了系统的复杂度和算法的计算量,并取得了较好的降噪效果。     

一种基于虚拟传感的无需误差传声器的自适应有源降噪方法*

该文基于虚拟传感技术引入了一种用于耳机的无需误差传声器的自适应有源降噪方法。该算法仅使用一个参考传声器实现了一种前馈和反馈自适应算法结合的有源降噪算法,提高了有源降噪稳定性,简化了耳机硬件结构。利用DSP平台实现了该文提出的方案,并通过实验验证了其良好的降噪性能和实用价值。     

管道噪声的自适应抵消及其计算机模拟

本文提出一种采用自适应抵消的管道噪声有源降噪系统，自适应滤波器为有限冲激响应的横向结构，系统中采用了辅助滤波器和补偿滤波器，它们保证了最小均方算法的正确收敛，消除了声反馈效应，计算机模拟证实了该系统的可行性，通过对具有不同物理参数的管道的计算机模拟，得到了这些参数的变化对总降噪量的影响，这些参数包括温度、气流速度、管内的吸声情形、次级声源的Q值及次级声源到检测传声器的距离，模拟的结果有助于实际管道有源降噪的系统的设计。     

无次级通道建模有源噪声控制算法的实验研究

以管道中有源噪声控制为实验平台,基于ADSP21161N数字信号处理评估板实现了本文作者早先提出的不需要次级通道建模的基于LMS方法的四方向搜索型有源控制算法,并给出了该算法在实际应用中收敛系数的选取原则。针对单频和多频噪声的实验结果表明,前人两方向搜索型有源控制算法在大部分频率上都能收敛,但在次级通道相位为±90°的频率不能收敛,而本文作者所提出的四方向变收敛系数搜索型算法,在所有频率都能快速收敛。     

虚拟传声器在有源抗噪声护听器的应用

考察了虚拟传声器应用于有源抗噪声护听器的稳定性和降噪性能。理论上分析了虚拟传声器算法的稳定性,并通过引入反馈控制器和设计次级通道模型使得算法在不同护听器佩戴方式下都保持稳定,获得高噪声衰减和高稳定性。实验结果证实了虚拟传声器的应用可以在耳道口获得更高的窄带噪声衰减,而且所采取的措施可以保证护听器在不同佩戴状态下都能稳定。      

调节水床效应的双梯度有源噪声控制自适应算法*

为了使自适应反馈有源噪声控制系统能够兼顾水床效应,通过约束次级信号的能量以调节噪声放大,设计了一种双梯度算法。当次级信号满足约束,算法沿着最小化误差信号能量的梯度方向迭代,反之,则沿着最小化次级信号能量的方向迭代。在有源降噪耳机实例中的对比结果表明,该算法能调节噪声放大并保持较大的降噪带宽,且运算量没有显著增加。     

用于开口声辐射控制的虚拟声屏障实现 方法及机理研究*

建筑物通常留有开口以便人员物料的进出及室内的自然通风采光,但这些开口也是噪声传播的途径。传统被动噪声控制方法需要将开口封闭,且对低频噪声的控制效果不好,故引入有源噪声控制技术降低室内声源通过开口的声辐射。基于惠更斯原理,均布开口的次级源和误差传声器构成的平面型虚拟声屏障可以实现对开口声辐射的有效控制,数值仿真和实验已证明其有效性。将次级源安装在开口边界更有利于保留开口的功能且方便实际安装,但这样的单层边界虚拟声屏障降噪效果存在上限,仅能在低频段实现全局控制。和单层边界次级源相比,双层边界次级源可显著提高降噪量和有效降噪频率上限。该文回顾了开口声辐射有源控制的相关工作,并讨论了未来可能的研究方向。     

几种管道有源降噪器控制系统频率响应函数的确定

管道有源降噪器的控制系统根据传声器检测到的噪声信号,经过加工处理,产生激励次级声源的信号,使其产生的声波在下游与原来的噪声相抵消。控制系统应具备的频率响应函数取决于次级声源及检测传声器的配置,及其本身的频率响应。本文推导了在常用的几种不同次级声源和检测传声器配置下,所需的控制系统的频率响应函数;并介绍了一种测量传声器及扬声器在管道中的频率响应的方法。它们为控制系统的设计提供了依据。     

有源头靠中一种分布式虚拟传声器优化方法

有源降噪头靠系统中,远程虚拟传声器技术能够解决控制点处与误差传声器处降噪量不匹配的问题。在实际应用中,多通道虚拟传声器技术存在收敛速度慢和运算复杂度高等问题。针对这个问题,本文通过重新设计远程虚拟传声技术的离线优化过程,提出一种分布式远程虚拟传声器技术优化方法。该方法将虚拟次级通路矩阵作对角化限制,同时对观测传递函数矩阵进行联合寻优,以实现一种分布式的更新算法。有源降噪头靠实验结果表明,所提算法能够有效降低远程虚拟传声器技术算法的运算复杂度,并且提升了算法的收敛速度。     

基于脉冲声分离的刚性球散射声控制

提出了一种基于脉冲声的三维空间中刚性球散射声分离方法,并利用前馈、固定系数控制方式对分离出的散射声进行有源控制,抑制散射声强度,实现了刚性球散射体在观测点处“声学不可见”。该方法利用脉冲信号作为初级噪声,通过有无刚性球时传声器采集脉冲信号的差值确定散射声大小,实现散射声与声源直达声的分离。对分离出的散射声进行多通道有源控制以验证该文所提分离方法及控制系统的有效性。实验结果表明,700~1000 Hz范围内,有源控制开启后,双通道散射声的平均降噪量大于5 dB,多通道散射声的平均降噪量大于8 dB,且误差传声器处采集的残余声场与无刚性球时采集的初级声场信号波形基本一致,实现了刚性球散射体在误差传声器处“声学不可见”。此外,参考传声器布放位置的选取问题也在该文做了详细讨论。     

军用运输机机舱有源消声实验系统的设计与实现

为验证有源消声技术在军用运输机机舱低频噪声消除方面的有效性,设计和实现了一套机舱有源消声实验系统。采用“激振器+舱壁板”方式实现了飞机螺旋桨对机舱诱导噪声的声源模拟,设计了基于前馈控制结构的自适应有源噪声控制系统,构建了基于FX-LMS算法的自适应消声控制器,采用监测麦克风组对舱内空间的消声效果进行监测。实验结果验证了自适应有源噪声控制技术在军用飞机舱室消声降噪领域的有效性,并表明初、次级声源间距对自适应有源消声系统的消声效果具有重要的影响。     

次级声源优化布放的局部空间有源降噪

针对区域有源降噪问题,为获得更优降噪效果,根据实际次级通路传递函数,提出次级声源优化布放的有源控制系统并详细比较了两种次级声源优化布放算法与次级声源均匀布放的实际降噪效果。应用的第一种次级声源优化算法是l2范数约束的约束匹配追踪算法,第二种次级声源优化算法是l1范数约束的稀疏正则化方法。在全消声室中利用扬声器线阵进行多通道有源降噪实验研究,实验结果表明,在200~1000 Hz,次级声源优化布放的控制系统的平均降噪量比次级声源均匀布放的控制系统的平均降噪量多5 dB左右;在1100~1900 Hz,次级声源优化布放的控制系统的平均降噪量比次级声源均匀布放的控制系统的平均降噪量多11~13 dB左右,次级声源优化布放的控制系统的降噪量分布更加均匀且次级声源输出能量更小。此外,两种优化算法中,稀疏正则化方法的降噪效果更佳。     

虚拟声屏障在变压器低频降噪中的实验研究

针对开口房间内的变压器,在开口处布放若干扬声器和误差传声器构成虚拟声屏障,实验研究了虚拟声屏障对通过开口向外辐射的低频线谱噪声的控制效果。将15个次级源近似均匀分布在面积为2 m′ 2.7 m的开口面上,左右间距约58.5 cm、上下间距45-65 cm,15个误差传声器分别位于对应的次级源正前方1 m,系统采用自适应谐波降噪算法。结果表明：虚拟声屏障系统在误差点100 Hz、200 Hz和300 Hz的平均降噪量分别达到12.7 dB、19.9 dB和22.2 dB,虚拟声屏障对100 Hz、200 Hz、300 Hz线谱噪声的控制效果与单层封闭窗户相当,且内部合成参考信号,无需外接参考传声器。采用虚拟声屏障对开口房间内的变压器降噪的好处是实现室内外的自然通风,便于变压器的散热。     

次级源近场和管壁弹性对充液管路有源消声性能的影响EI北大核心CSCD

建立了含次级源结构的充液直管有源消声系统数值模型,重点分析了声激励下次级源近场和管壁弹性对有源消声性能的影响。结果表明:次级源近场为非均匀声场,误差点位于该区域时部分频点控制效果较差甚至放大,而处于声场均匀区域时可使降噪量提高10 dB以上,增加误差点数量可使绝大多数频点的降噪量提高5 dB以上;管壁弹性使次级源与管壁间的耦合较强,非对称分布的次级源容易激起管壁振动,导致降噪谷值的出现,采用对称分布的次级源可显著提升控制效果;增加次级源数量能够提高系统的有源无源复合控制效果,但使得管内声场变得复杂,多次级源模型的有源消声效果随频率升高而有所降低。     

基于变结构技术的噪声有源自校正控制

研究有源噪声控制（ＡＮＣ）问题，给出了有源噪声控制问题的一般模型。研究表明，采用前馈和反馈技术的有源噪声控制分别与控制理论中的干扰可测和干扰不可测的自适应控制相对应。提出了一种基于滑模变结构技术的噪声有源自适应控制方法，可以处理所有模型参数均未知的有源噪声控制问题，给出了一种未知模型参数的在线自适应学习算法。证明了闭环控制系统在Ｌｙａｐｕｎｏｖ意义下的稳定性。仿真结果表明，基于滑模变结构技术的噪声有源自适应控制是一种非常有效的控制方法。     

有源声屏障中误差传感器的位置优化

有源声屏障利用有源控制系统提高声屏障低频段的降噪效果。有源控制系统中误差传感器的位置对整个系统的降噪效果有较大的影响。通过数值模拟和实验研究误差传感器的位置优化问题,得出了有源控制系统中误差传感器摆放位置的两条结论:(1)所介绍的三种摆放中,误差传感器的位置在次级声源的正上方时,有源控制系统在屏障后方声影区引入的新增插入损失最好,特别是对于距离屏障较远的区域;(2)当误差传感器的位置在次级声源的正上方时,误差传感器与次级声源间的距离存在一个最优距离使得屏障后方声影区的衍射声得到最好的降低。     

一种改进的选频有源噪声控制算法

提出了一种改进的选频有源噪声控制(FSFANC)算法。 一个FSFANC系统通过在信号输入通道中引入选频滤波器(FSF)选择一根待消除的谱线进行处理,多个FSFANC系统可以独立并行工作。本算法采用只含两个系数的有限冲击响应(FIR)结构对次级通道、初级通道、选频滤波器、控制滤波器等有关模块进行建模。理论分析和实验结果表明,当FSF中心频率一定时,即便噪声谱线频率与其有几赫兹的偏差系统也依然保持稳定。本算法结构简单,计算量小,收敛速度快,稳定性高,克服了现有FSFANC算法对频率偏差要求过于严格的限制。     

一种数字有源降噪耳机控制器设计方法

为了得到一种作用于低频宽带噪声的有源降噪耳机,采用固定系数的数字控制器实施降噪,并提出了一种前反馈混合的控制器设计方法。比较了前馈及混合两种控制模式下对低频宽带噪声的控制效果;进一步提出了一种综合优化方法,改善噪声不同角度入射下的降噪性能。仿真和基于DSP平台的实验表明,提出的方法对多方向入射的20～1500 Hz低频宽带噪声均具有较好控制效果。     

一种有源头靠系统中虚拟传声器技术的改进方法

对人头移动导致有源头靠降噪效果下降的问题进行了理论分析,得到了残余噪声的预测表达式,提出了一种通过设计次级通道模型改进虚拟传声器技术性能的方法。分析表明,人耳位置处降噪量取决于虚拟传声器方法中采用的次级通道模型与人头移动到不同位置处的真实次级通道之间的匹配程度。通过设计合理的次级通道模型,可有效扩大人耳获得有效降噪量的人头允许移动范围。仿真分析和实验结果验证了该方法的有效性。