基于DSP的有源降噪系統(tǒng)分析與研究

在科技迅猛發(fā)展的今天，人們?cè)谙硎墁F(xiàn)代科技給人類帶來的種種便利之時(shí)，也面臨著日益嚴(yán)重的污染問題，在這些污染中，噪聲是直接危害人們身心健康的污染源之一。在工業(yè)生產(chǎn)、公共交通、宇航、通訊等人類生活的各方面均存在噪聲污染，在某些場(chǎng)合則十分惡劣。調(diào)研發(fā)現(xiàn)履帶車輛艙室內(nèi)各頻率噪聲大約為100 dB~120 dB,對(duì)乘員的聽力、健康、通話、操作極為不利。因此，降低車輛艙室內(nèi)的噪聲,將會(huì)明顯改善操作人員的健康狀況和提高戰(zhàn)斗力。本文針對(duì)坦克艙室內(nèi)的噪聲進(jìn)行了有源降噪系統(tǒng)的研究。

1 有源降噪的原理

任何一個(gè)聲學(xué)系統(tǒng)包括聲源、傳播途徑和受者3個(gè)環(huán)節(jié)，控制噪聲應(yīng)從這三方面進(jìn)行。傳統(tǒng)的無源噪聲控制在中高頻取得了較好的降噪效果,但對(duì)于低頻噪聲，因無源材料的聲衰減特性隨頻率的降低而變差，要取得良好的降噪效果，就要增加材料的體積和重量，會(huì)使工程實(shí)施趨于龐大化，甚至難于實(shí)現(xiàn)。隨著高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，體積小、便于設(shè)計(jì)和控制的有源噪聲控制方法，能在低頻段實(shí)現(xiàn)較好的降噪效果[1]。

有源噪聲控制是根據(jù)2個(gè)聲波相消性干涉或聲波輻射抑制的原理，通過人為地制造1個(gè)控制聲源(次級(jí)聲源)，使其發(fā)出的聲音與原來的噪聲源(初級(jí)聲源)輻射噪聲大小相等、相位相反，使兩者作用結(jié)果互相抵消，從而達(dá)到降噪的目的[2]。依據(jù)此降噪原理，提出了由1個(gè)初級(jí)聲源和1個(gè)次級(jí)聲源所組成單極子兩源系統(tǒng)的降噪模型。其示意圖如圖1所示。

圖中，P為初級(jí)聲源,MIC1為噪聲傳感器,用于采集對(duì)象P的信息。S為輸出控制的揚(yáng)聲器及次級(jí)聲源,MIC2為誤差傳感器,采集誤差信息。設(shè)P產(chǎn)生的源聲場(chǎng)為：