[發明專利]一種基于波形反饋的主動降噪系統及方法

在審

• 申請號: 201910043898.3
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109741728A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 樊啟高;張鵬松;談震錁;朱一昕;冒宇航;高嬡嬌;程大維
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G10K11/178
• 分類號: G10K11/178
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

1.一種基于波形反饋的主動降噪系統，其特征在于，包括：外置的麥克風、降噪電路、次級聲波產生裝置、揚聲器和電源模塊；

所述麥克風與所述降噪電路連接，所述麥克風將采集的噪聲聲波傳輸給所述降噪電路的輸入端；

所述降噪電路包括濾波器、放大器和移相器；所述濾波器用于濾除高頻噪聲，所述放大器用于增大噪聲衰減程度，提高信噪比，所述移相器用于對濾波放大后的噪音的相位進行調整；

所述次級聲波產生裝置的輸入端與所述降噪電路的輸出端連接，所述次級聲波產生裝置用于根據所述降噪電路經過濾波、放大、移相后得到的聲波信號參數產生等幅等頻反相的目標聲波；

所述次級聲波產生裝置與所述揚聲器連接，所述揚聲器在所述次級聲波產生裝置的驅動下播放所述目標聲波；

所述電源模塊與所述麥克風、所述降噪電路、所述次級聲波產生裝置和所述揚聲器連接，用于為系統供電。

2.根據權利要求1所述的基于波形反饋的主動降噪系統，其特征在于，還包括：分析模塊；所述麥克風與所述分析模塊連接，所述分析模塊用于顯示所述麥克風采集的噪聲聲波供后續分析。

3.根據權利要求1所述的基于波形反饋的主動降噪系統，其特征在于，還包括：分貝計和反饋模塊；

所述分貝計用于記錄噪聲聲波的音量；

所述反饋模塊與所述分貝計連接，所述反饋模塊用于根據所述分貝計的測量結果與理想值的差距進行反饋消噪。

4.根據權利要求1所述的基于波形反饋的主動降噪系統，其特征在于，所述濾波器包括電容和電感。

5.根據權利要求1所述的基于波形反饋的主動降噪系統，其特征在于，所述揚聲器的安裝位置根據現場試驗測量確定。

6.根據權利要求1所述的基于波形反饋的主動降噪系統，其特征在于，所述麥克風為動圈麥克風。

7.根據權利要求1所述的基于波形反饋的主動降噪系統，其特征在于，所述揚聲器為半球形，包裹住所述主動降噪系統的電路。

8.一種基于波形反饋的主動降噪方法，其特征在于，應用于如權利要求1至7任一所述的基于波形反饋的主動降噪系統中，所述方法包括：

在系統中預裝麥克風、降噪電路、次級聲波產生裝置、揚聲器；

測試前，記錄車間當前音量，將系統開關開啟，完成設備的初始化；

測試時，將系統安裝在車間的天花板上，通過外置的麥克風采集環境的噪聲聲波，記錄當前車間內的音量；

通過降噪電路對采集的噪聲聲波進行濾波、放大和移相，確定出等幅等頻反相的目標聲波的聲波信號參數；

通過所述次級聲波產生裝置根據所述聲波信號參數向揚聲器傳達對應指令；

在所述揚聲器接收到所述對應指令后，按時產生與噪聲聲波大小相等方向相反的目標聲波，使得所述目標聲波與噪聲聲波相抵消；

測試結束時，將系統開關關閉，測量車間內的音量，計算系統的降噪效果。

9.根據權利要求8所述的基于波形反饋的主動降噪方法，其特征在于，目標聲波輸出為：y(n)＝w^T(n)x(n)，其中，y(n)為實際輸出，w^T(n)為權系數的轉置，x(n)為輸入向量；

誤差信號：e(n)＝d(n)-y(n)，其中，e(n)為偏差，d(n)為期望輸出；

權系數更新：w(n+1)＝w(n)+βe(n)x(n)，其中，β為學習速率。

10.根據權利要求8所述的基于波形反饋的主動降噪方法，其特征在于，所述計算系統的降噪效果，包括：

實時采集降噪之后的車間音量，調整所述揚聲器的位置；

根據車間音量的變化，找出降噪效果最好時對應的揚聲器的目標位置；將所述揚聲器安裝在所述目標位置，播放目標聲波進行消噪。