Implementation of the controller for a compound active noise-cancellation earmuff

本文用传递函数描述了复合式有源消声耳罩的系统模型,确定了模拟式消声控制器的合理阶次。对于前馈控制器和反馈控制器,均给出了成熟的电路实现方案。最后,实际设计了复合式有源消声耳罩,并实测了控制器特性和消声效果,验证了本文提出的控制器实现方法的有效性。     

有源消声耳罩控制器的实现

本文用传递函数描述了复合式有源消声耳罩的系统模型,确定了模拟式消声控制器的合理阶次,对于前馈控制器和反馈控制器,均比出了电路实现方案,最后,实际设计了复合式有源消声耳罩,并实测了控制器特性和消声效果,验证了本文提出了的控制器实现方法的有效性。     

阻抗复合消声器声学性能有限元预测方法及分析

为计算和分析具有复杂结构的阻抗复合式消声器的宽频消声性能,建立了一种高效声学有限元方法,给出了不同边界条件下的边界积分处理细节,得到有限元全局系数矩阵表达式,设计出计算程序框架以实现这些算法,其求解规模和计算速度与商业软件相比有优势。为计算阻抗复合式消声器的传递损失,通过阻抗管测量和数据拟合得到了吸声材料声学特性的经验公式。计算和测量了两通穿孔阻抗复合式消声器的传递损失,二者良好的吻合验证了声学有限元方法和计算程序的正确性。研究表明,插管长度影响消声器在中高频段的消声特性,右侧隔板上穿孔会消除共振峰,中高频消声性能随着出口管穿孔率的增加而提升。      

阵列式阻性消声器传递损失计算模型*

针对气流通道彼此独立且截面尺寸较小的直管式阻性消声器,Belov基于声波导管理论推导了其消声量计算公式,该公式不适用于气流通道彼此连通且截面尺寸较大的阵列式阻性消声器。为此,本研究提出了一种阵列式消声器消声量计算方法。将阵列式消声器划分为周期性排列的消声单元,每个消声单元包含1个吸声柱。分别参照扩张式消声器和直管阻性消声器计算消声单元的抗性部分（进、出口气流通道截面突变处）和阻性部分消声量的理论值TL1和TL2。在此基础上,采用有限元法仿真得到消声器消声量仿真值TLs,基于阻性部分消声量仿真值和理论值的比值(TLs-TL1)/TL2,拟合确定各倍频带阻性消声量修正函数Nf,即修正后的消声量理论值计算模型为TLt''=TL1+TL2·Nf。作为算例,建立了多孔吸声材料流阻率为11425 Pa·s/m2时适用于不同结构尺寸的阵列式消声器消声量计算模型。实测结果验证表明,各倍频带修正后的消声量理论值与实测值绝对误差均小于3 dB。当吸声材料的流阻率与算例中取值相差较大时,消声量计算模型需参照本研究所述方法另行建立。     

基于低频吸声超构材料的复合消声器研究*

针对管道内低频噪声难以抑制的问题，本文基于亥姆霍兹共振腔（HR）阵列吸声板和穿孔管消声器组合，设计了一种复合式宽带消声器。首先利用有限元法仿真分析传统穿孔管消声器，发现中低频消声能力较差，通过嵌入HR阵列吸声板吸收中低频噪声。采用仿真与实验的方式研究吸声板的声学性能：在400-1000 Hz频段内的平均吸声系数达到了0.88。然后对复合式消声器进行数值模拟及3D打印阻抗管实验测试对比：复合式消声器在400-1718Hz频率范围内的平均传递损失为18.15 dB ，最终实现了管道内全频带噪声有效控制。     

外力源和外声源共同作用下复杂封闭空间的有源消声

对于具有两个弹性板的复杂封闭空间，建立了在外声源和外力源以及控制电压共同作用下有源消声系统建模的新方法。长方体封闭空间耦合系数数值计算的结果，验证了这一方法的正确性。采用全局控制和局部控制方案，进行了计算机仿真，取得了良好的消声效果。该方法拓宽了利用结构声辐射进行有源消声的范围，可适用于任意形状的封闭空间。     

水介质管路弹性背腔微穿孔消声器的传递损失特性

为抑制水介质管路系统低频噪声,兼顾结构的紧凑性,提出弹性背腔微穿孔管路消声结构,弹性管壁为橡胶帘线复合材料,并推导了传递损失的数值解法。首先,基于Biot-Allard多孔弹性理论,将弹性微穿孔板等效为弹性多孔材料;然后,利用双尺度法建立帘布的周期性代表单元,求得其刚度矩阵;接着,基于分层理论,建立弹性管壁的多层复合材料模型,并与内部声场耦合计算,得到弹性背腔微穿孔管路消声器的传递损失。在水介质驻波管中,利用双声源法测量弹性背腔微穿孔管路消声器样机的传递损失曲线,并与扩张式管路消声器和刚性背腔微穿孔管路消声器进行对比,理论结果与试验结果吻合良好。研究表明,弹性背腔微穿孔管路消声器属于反射耗散复合式消声器,具有低频域、宽频带的消声特性。样机B2在40~300 Hz和40~1200 Hz频段内的传递损失分别为36 dB和30 dB,而相同尺寸扩张式消声器在对应频段的传递损失分别为7 dB和11 dB。      

指向性声源的自由空间有源消声

本文根据最小辐射声功率准则，推导了当初级源和次级源的声辐射均具有指向性时，次级源最优复强度的一般表达式．分析结果表明该式具有普遍性。文中最后讨论了几种典型和常见的声源结构有源消声的特点，给出了次级源最优复强度及消声前后辐射功率比的表达式。     

消声管道声学性能计算的二维等几何有限元方法及应用

将等几何有限元方法应用于消声管道的声学性能计算,使用二维等几何有限元方法求解管道截面的声学特征值,考虑了存在穿孔边界和吸声材料边界的情况,进而使用特征值计算消声管道的传递损失。对包覆式消声管道进行传递损失的计算,结果与二维有限元方法吻合较好.对圆形截面的特征值计算结果表明,在计算量相同的情况下,等几何有限元方法取得了比传统有限元方法更好的计算精度.在不同结构参数条件下对消声管道的声学性能进行计算,结果与三维数值方法吻合良好。方法能够在宽频范围内较好地预测消声管道的传递损失。      

噪声与振动控制系列产品简介(5)

隔声房(罩)、风冷机组通风消声罩隔声房（罩）在工业与民用领域得到了广泛的应用。它采用特制模块板结构,按用户要求选配隔声门。消声器、消声百叶、隔声窗等模块式结构,兼顾隔声、吸声、通风,对于特殊要求,加装隔振系统减低噪声和振动的影响。模块式风冷机组通风消声罩在保证通风量的同时有效地降低机组噪声,并可提供数十种机组的消声数据。优点：１特制连接槽性能可靠,保证整体声学性能;２．灵活组合,适应不同情况;３现场安装快捷,费用低;４日常操作、检修方便,维护性好;５拆卸方便,易于扩大、改装,不影响其声学性能。可视…     

分布式通风消声板特性研究*

在隔声板结构中,分布式内嵌大量小型消声单元,在入射声波被消声单元有效衰减的同时,气流可均匀通过整个板结构,形成一种分布式消声板结构。利用平面波理论和修正传递矩阵法,建立消声板简化模型,并预测模型传递损失。加工消声板样件,实验室内测试并验证其声学及通风性能。对比隔声测试结果与预测结果,验证修正传递矩阵法针对该结构的准确性,同时验证消声板结构的实际效果。结果显示,该分布式消声板结构具有良好的声学效果,修正传递矩阵法可应用于该结构的声学性能预测以及结构设计。     

有源消声耳罩中的通信信号补偿

在有源消声罩的很多应用场所,耳罩中引入了通信信号,在提高有源消声量的同时,还要保证通信信号的清晰。本文针对有源消声耳罩的不同消声结构,分析了其中通信信号所受到的影响,对于通信信号受影响较大的消声结构,提出了相应的补偿方案,推导了补偿器的理论补偿公式,并且实际设计了消声耳罩和相应的通信信号补偿器,实测了通信信号的补偿效果,就实验结果分析了通信信号补偿方案的有效性。     

高声压级时穿孔结构非线性声学特性的研究

本文基于赵松龄等发展的小孔非线性声阻理论,导得对于驻波管中垂直入射以及行波管中旁支入射二种情况下的穿孔声学结构的非线性声阻率比表示式。文章指出,在计及非线性声阻后,穿孔吸声结构的吸声系数以及共振式消声结构的消声量都将表现出与入射声压有关。实验分别是在高声强驻波管与行波管中进行的。实验时最大入射声压级接近155dB(基准声压20μPa)。实验结果与理论预期的良好吻合。为了有利于理论的实际应用,文章也提出一些表示非线性声阻作用的临界条件。     

充水管道声分隔片消声性能研究Ⅰ.理论分析

本文对在充水管道中加入声分隔片的消声结构的消声性能进行了理论研究,用模式匹配法计算了有限和蔗声分隔片的传递损失和功率反射系数。研究结果表明,声分隔片的消声效果优于通常所采用在管壁加吸声衬怪的结构,并且其功率反射系数很小。     

充液管路系统流体声与结构声的复合有源控制

采用基于谐频自适应控制算法的有源消声与消振系统对充液管路系统突出的低频线谱噪声进行有源控制实验研究.建立了泵水循环管路实验系统,在管路中安装有源消声器对流体声进行控制,在管路出口障板上采用8×8通道有源消振系统控制结构声辐射。开展的低频线谱噪声与振动有源控制实验结果表明,在50~200 Hz频带内,通过结合有源噪声与振动控制可在多数频点取得10 dB以上的降噪效果。针对该实验系统,通过分别控制流体声和结构声分析了两者的贡献.实验结果验证了有源消声与消振系统具有较好的降噪性能,各频点处流体声与结构声占比情况不同,需要综合控制流体声与结构声才可以取得显著的降噪效果。      

充水管道声分隔片消声性能研究I.理论分析

本文对在充水管道中加入声分隔片的消声结构的消声性能进行了理论研究,用模式匹配法计算了有限长度声分隔片的传递损失和功率反射系数.研究结果表明,声分隔片的消声效果优于通常所采用在管壁加吸声衬层的结构,并且其功率反射系数很小.     

弹性结构封闭空间有源消声

本文研究了外力激励弹性结构条件下封闭空间有源消声问题。首先根据声弹性理论，提出分步代入法求解初、次级声场，然后以矩形空间为例，研究了不同介质条件下有源消声规律。结果表明：对于弹性结构封闭空间有源消声，当结构一声腔耦合较弱时，次级声源基本上只能抵消声腔模态；当结构一声腔耦合较强时，次级声源不仅能抵消声腔模态，而且对抵消与声腔模态耦合良好的结构模态辐射声也有作用。最后，以有限长圆柱封闭空间为模型，完成了结构受点力激励，腔内为空气介质和水介质条件下的单次级声源有源消声实验。验证了理论结果。     

空间有源消声实验研究

本文分别在半声室和普通房间进行有源消声实验，证明了作者以前提出的算法是收敛的，稳定的，以此算法构成的多通道有源消声系统对直达声和混响声都能进行了有效的控制。     

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。     

水下充水圆柱声腔内声场自适应有源控制实验研究

本文研究了有限长充水圆柱置于水中，外声场透射形成的腔内声场自适应有源控制实验研究，结果显示，由于圆柱结构与水介质的耦合，有源控制中的声控制方法能够较好的抵消声腔主导模态和强耦合的结构主导模态，因而能够抵消在圆柱腔内较宽频带范围的声场，实验还研究了消声频带，误差传感器布放位置及肖声区域等问题。