[發明專利]一種主動降噪系統及方法

有效

• 申請號: 201410181467.0
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN105025419B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 崔天昊;程曉斌;楊軍;吳鳴;孫紅靈;安峰巖;李新;田靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04R3/04
• 分類號: H04R3/04
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司11318
• 代理人: 楊小蓉

1.一種主動降噪系統，其特征在于，所述主動降噪系統包含：位于長方體內部平行布放的數字信號處理板(5)、模擬信號采集與輸出板(4)、若干電源模塊；所述長方體的左面上設置輸入接口(6)、輸出接口(7)、信號地接口(9)、外殼地接口(10)、電源插頭(13)、電源保險(12)和電源開關(11)；

所述模擬信號采集與輸出板包含兩路模擬AD與兩路模擬DA，并與主動降噪系統的輸入接口(6)和輸出接口(7)連接，所述輸入接口(6)用于輸入從聲音換能器產生的模擬電信號，所述輸出接口用于向外部電子設備輸出主動降噪系統產生的降噪模擬信號；所述模擬信號采集與輸出板用于對采集的聲信號進行數模轉換處理，產生數字信號；

所述數字信號處理板(5)與模擬信號采集與輸出板平行布放，且兩個板子的兩端通過插針相連接，并通過另一個插針與網絡通信接口連接；且所述數字信號處理模塊，用于分析噪聲信號的特征，將噪聲信號劃分為主要噪聲源和次要噪聲源；

其中，所述數字信號處理板(5)包含：數字濾波器模塊和信號補償處理模塊；

所述數字濾波器模塊包含若干數字濾波器，所有數字濾波器同時并行處理多路不同頻帶的信號，進而保留頻帶內的信號，衰減頻帶外的信號，保障整個通頻帶的頻響平穩；

所述信號補償處理模塊，用于將采集到的模擬信號進行模數變換，再基于模數變換得到的數字信號獲得信號的強度信息，最后再分析信號數值與時間的關系得到信號相位的信息；通過對多路濾波器產生的信號進行強度與相位的對比，進而得到主、次噪聲的分析結果；最后根據主要噪聲信號產生反向疊加信號。

2.根據權利要求1所述的主動降噪系統，其特征在于，所述的主動降噪系統的各個模塊和單元布放于一個長方體內；

所述長方體的上表面為散熱外殼(3)，且該散熱外殼(3)與所述模擬信號采集與輸出板平行放置，且該散熱外殼(3)左半部分設置一個凸塊，所述凸塊為純鋁材料，且該凸塊與所述模擬信號采集與輸出板上表面相接觸，進而起到將機殼內部的熱量傳導到即可外部的作用；

所述長方體下表面上放置若干電源模塊；

所述信號地接口(9)與外殼地接口(10)分別用于設備間信號共地與外殼屏蔽接地；

電源插頭13連接外部電源。

3.根據權利要求1所述的主動降噪系統，其特征在于，所述長方體的左面上還設置電源保險(12)和電源開關(11)；

所述電源保險(12)用于外部電源的過流保護；所述電源開關(11)控制主動降噪系統的開關工作。

4.根據權利要求1所述的主動降噪系統，其特征在于，所述數字信號處理板基于OMAPL137的嵌入式系統和FPGA芯片，且該板設有兩個標準串口和一個10M/100M網口。

5.根據權利要求1所述的主動降噪系統，其特征在于，所述模擬信號采集與輸出板(4)包含：

兩個16bit且采樣率4M/s的AD輸入通道；

兩個16bit的DA輸出通道；

且輸入接口(6)能夠根據需要設置成電壓輸入或者電流輸入模式。

6.根據權利要求1所述的主動降噪系統，其特征在于，

所述數字信號處理板(5)與模擬信號采集與輸出板(4)通過兩個分別為120針的PC104接插件連接，并通過8個連接銅柱固定在散熱外殼上(3)上。

7.一種主動降噪方法，所述方法包含：

步驟101)聲傳感器采集聲信號或者振動信號，將采集的聲信號轉換為電信號；

步驟102)將轉換的電信號進行數字信號處理，通過對數字信號的分析，包括通過數字濾波得到信號的頻譜分布，通過數值的大小分析得到信號的強度分布，進而根據頻率與強度區分出主要噪聲源與次要噪聲源，然后根據主要噪聲信號的特征，通過數模變換模塊產生一個反向疊加模擬信號，該疊加信號頻率與噪聲信號相同，相位相反，強度相等，進行反向降噪；

其中，主要噪聲的特征包含：信號的頻率和強度；

所述步驟101)之前還包含：

通過若干路數字濾波器對噪聲信號在不同頻帶進行濾波，從中分析得出信號的強度和信號的相位變化信息；

將得出的信號強度及相位變化信息進行統一對比，進而獲得所有噪聲信號中噪聲作用最大的信號，同時記錄所有噪聲信號的數據并進行概率統計，進而判斷未來一段時間內，各個噪聲信號出現的概率；

采用上述統計信息，對產生的噪聲進行降噪處理。