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。     

基于双传声器的蓝牙耳机降噪算法

用于免提通信设备的语音增强算法一直是研究的热点问题,而算法处理结果的音质问题近年来也备受关注。针对基于双传声器降噪的蓝牙耳机系统,将常用多通道传声器降噪算法归纳为基于相干函数法和基于空间预分离法这两大类进行分析和比较。基于相干函数法利用两个通道间信号的相干函数对含噪信号滤波达到降噪目的,而基于空间预分离法利用空间特性从含噪信号中分离出噪声参考信号来消除噪声。分析基于降噪量、语音音质和综合性能三个指标,从约束语音损伤的角度分析最优解的形式,并对比两类算法的实际性能。结果表明选择合适的算法可权衡降噪量与语音损伤,达到较好的综合性能。     

低频无规入射声场通过矩形板入射到闭空间的隔声量──Ⅰ．理论部分

运用模态耦合方法，本文计算了低频无规入射声场通过矩形薄板入射到矩形闭空间的隔声量。在计算时，考虑了三种无规入射声场的模型：（１）单频无规入射声场为空间分布的随机过程；（２）单频无规入射声场中每点为δ函数，点点互不相关；（３）单频无规入射场是从各个方向以相同振幅和随机相位入射的平面波的迭加。对这三种模型，推导了其隔声量计算公式，并进行了计算机模拟，给出了所研究系统的无规入射声场频响。     

利用时变全通滤波器减小扩声系统中的梳状滤波失真

根据人耳对声音信号相位不敏感的原理，采用时变全通滤波器，随机化每个声源输入信号的相位，从而减小声源输出信号之间的相关性，进而减小由于相关产生干涉而带来的梳状滤波失真。数值计算和实验结果均表明用时变全通滤波器随机化声源输入信号的相位能够有效地减小扩声系统中的梳状滤波失真。     

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。     

两端开口空间的声场研究

研究了两端开口空间中声压分布同封闭空间和长空间中的不同,比较传统赛宾公式、改进赛宾公式和声线法对这种空间的估计准确度,同时对其中出现非指数衰变曲线进行讨论,分析其产生的原因、影响因素和规律.文中使用声线法进行数值计算,并且通过实验来和数值结果比较,验证结论.研究表明:两端开口空间中的稳态声压分布与封闭宅间和长空间明显不同,混响时间的计算不能再使用传统赛宾公式,声线追踪法无法完全准确地估计稳态声压;其中出现非指数衰变曲线的原因经分析为空间内各不同活跃度的小区域之间的声能量耦合造成,而能否被观察到取决于能否满足耦合空间理论中对于双斜率衰变曲线出现的要求,直观上只要观察点和声源距离相差不远,并且不都在空间中央便可观察到明显的双斜率衰变曲线.     

耦合空间中不同衰变类型声场的边界研究

在耦合空间中,除了传统的指数衰变形式,通常还存在其它两种不同类型的声衰变方式,一种开始时衰变很快后来衰变速度降低,另一种相反,每一种衰变的形式在耦合空间中都占据一定的区域.目前的一般观点是:系统的物理边界,如两子空间之间的隔墙和耦合口,是空间中两类不同声场的边界.通过数值模拟和实验验证,发现这种物理边界划分并不能准确区分具有不同特性的声场.本文中给出了这两种不同特性声场之间的边界,发现这边界并不处在通常人们认为的隔墙之类的物理边界上,而是越过物理分隔进入相对更为活跃的子空间中.这种侵入的程度取决于两子空间自身混响之间的差异,差异愈大侵入得愈多.     

有源噪声控制在隔声罩中应用的初步实验研究

本文以对液压泵降噪为例,对有源噪声控制系统在隔声罩中的应用进行了初步的实验研究。噪声的低频段由有源噪声控制系统降低,中高频段由隔声罩降低,从而发挥了有源噪声控制和隔声罩各自的优点。附加了有源系统后的隔声罩使液压泵的噪声从112.4dB降到了80.0dB,整个系统的降噪量达到了32dB。其中有源噪声控制系统采用了6个次级控制源,在600Hz以下频段新增13dB的插入损失。     

一种基于声矢量传感器阵的宽带源二维波达方向估计算法

提出一种基于声矢量传感器阵的宽带源二维波达方向估计算法,在宽带相干源条件下实现了二维波达方向估计参数的自动配对。克服了通常声矢量传感器阵波达方向估计中存在的谱峰搜索和参数配对问题。分析表明:该算法能够可靠判定目标源的个数,具有较高的估计精度;不受目标波达方向角度间存在兼并(入射源含有相同的方位角或俯仰角)的影响;当存在阵列误差时,算法的稳健性好。     

应用于有源声辐射控制的一种组合次级声源

在分析多通道单极子次级源控制系统的基础上,提出一种幅度调节型组合次级声源,这种组合源由两个单极子声源构成,单极子声源的间距远小于声波的波长。文中就组合次级源在自由场中对不同初级声源辐射噪声的控制进行理论分析和实验验证,并与同等条件下的单极子次级源控制系统的降噪性能进行了比较分析。数值计算和实验结果均表明,对于不同的初级声场,在次级通道数相同的情况下,组合次级源控制系统可以得到比单极子次级源控制系统高的降噪量。