[發明專利]一種響度控制有源消聲系統及其方法

無效

• 申請號: 201310578369.6
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103648066A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 姜順明;夏嵐
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H04R1/22
• 分類號: H04R1/22
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及有源消聲技術，特別是一種響度控制有源消聲系統及其方法。

背景技術

無源噪聲控制通過聲學材料或聲學結構與聲波相互作用耗掉聲能而降噪，對高頻噪聲有較好控制效果，但對低頻噪聲效果不理想，并且所采用的聲學材料（結構）的質量、體積較大，增加了被控對象的質量、體積和成本。有源消聲是一種引入次級源發出振幅相同、相位相反的聲波來抵消原有噪聲的技術。與無源噪聲控制相比，有源消聲具有控制頻帶寬、低頻控制效果好、重量輕、控制針對性強的優點。

傳統有源消聲的系統目標是使得誤差傳聲器測得的某個或若干個位置的聲壓平方和最小。但聲壓大小與人耳對聲音感受不完全一致，聲壓級更小的聲音可能比另一聲壓級大些聲音聽起來更響更不舒適，其原因是聽覺形成是一個帶主觀性的、復雜的生理與心理過程，聲壓級僅顯示聲音在物理學意義的強弱，不能反映更多的聽覺特性。

當前噪聲控制的一個新趨勢是控制理念正從單一的降噪轉向改善聲音的聽覺舒適性，為相關人員提供一個聽覺舒適的聲環境。對于商業化程度高的機電產品，甚至能夠針對不同消費群體的聽覺偏好，提供具有相應聽覺特性的產品，提高該產品的市場吸引力和競爭力。國際上從上世紀九十年代開始引入聲品質的概念來研究噪聲控制問題。聲品質可從主觀和客觀兩方面表述人對聲音的感受，與聲壓級相比，對聲音的描述更全面、更真實，能體現出聲音的多維屬性。

隨著聲品質概念的提出和有源消聲技術的發展，已有研究探討將有源消聲用于改善噪聲的聽覺舒適性。

Scheuren等將有源消聲安裝于一輛汽車，進行聲品質主觀評價和心理聲學參數的客觀評價，得到的結論是聲壓級和響度都有明顯減小，尖銳度略有上升，但總體的主觀評價得分比原車增加（Scheuren?J,et?al.Active?noise?control?and?sound?quality?design?in?motor?vehicles.SAE?1999-01-1846.）。

Gonzaleza等在7.35m×4.16m×2.59m的長方體房間進行了雙通道有源消聲實驗，比較了控制前后的響度、尖銳度、粗糙度以及音色等心理聲學參數，還進行了聽覺舒適性主觀評價實驗，結論是大多數情況下聽覺舒適性與響度的減小直接相關，聽覺效果的改善除了與降噪水平有很大關系，與控制前后的噪聲頻譜特性也有關系（Gonzaleza?A,et?al.Sound?quality?of?low-frequency?and?car?engine?noises?after?active?noise?control.Journal?of?sound?and?vibration,2003,265:663–679.）。

但是，Scheuren等和Gonzaleza等采用的是傳統的聲壓最小化為目標的有源消聲系統，研究的是有源消聲對聽覺舒適性影響的問題，聲品質模型和心理聲學參數只作為控制效果的一個評價依據，有源消聲系統本身沒有考慮聽覺特性。

客觀量化描述聲品質的心理聲學參數主要有響度、尖銳度、粗糙度、波動度和聲調，其中響度是基本參數，多數情形下它對聲品質的影響最大。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種可以加強對人耳敏感頻段的消聲作用，與傳統的聲壓控制有源消聲相比，具有更好的主觀聽覺效果的響度控制有源消聲系統及其方法。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：一種響度控制有源消聲系統，包括I個次級源、J個傳聲器、參考信號傳感器、最小均方算法模塊、傳聲通道模型和響度濾波器，其特征在于所述的參考信號傳感器分別連接在響度濾波器和I個次級源上，所述的響度濾波器連接在傳聲通道模型上，所述的傳聲通道模型連接在最小均方算法模塊上，所述的J個傳聲器通過響度濾波器連接在最小均方算法模塊上。

所述的響度濾波器的頻率特性具有等響曲線倒置形狀，所述的響度濾波器以1000Hz聲音的幅值為基準，頻率f處的相對幅值β的算式其中，L_N為選定等響曲線的響度級，L_f和L1000分別為該曲線上頻率f和1000Hz處的聲壓級，p_f為L_f對應的聲壓，p₁₀₀₀為L₁₀₀₀對應的聲壓，p₀為參考聲壓，p₀=2×10-5Pa。

一種響度控制有源消聲方法，步驟包括：

1）通過參考信號傳感器檢測噪聲源得到參考信號x(n)，其中n為時間序列之后執行步驟2）；