[發(fā)明專利]一種基于虛擬誤差傳感的風機有源噪聲控制系統及方法

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• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112927672A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設計）人: 代海;張亞洲;黨晨;李鑫;玉昊昕
• 申請（專利權）人: 西安艾科特聲學科技有限公司
• 主分類號: G10K11/178
• 分類號: G10K11/178
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 劉桐

本發(fā)明公開了一種基于虛擬誤差傳感的風機有源噪聲控制系統及方法，系統包括：有源控制器和與有源控制器相連接的次級聲源、物理誤差傳聲器、虛擬誤差傳感、轉速參考信號、噪聲參考信號；還建立有風機模型以及與風機模型連接的管道，多個所述物理誤差傳聲器安裝于風機上，所述風機上均勻分布多個虛擬傳感位置，次級聲源設置于風機以及管道上。本發(fā)明采用虛擬誤差傳感技術有效解決了目標區(qū)域的傳聲器安裝問題；本發(fā)明的噪聲控制區(qū)域為風機內部，物理誤差傳聲器和虛擬傳感的位置以環(huán)繞方式布放在控制區(qū)域附近，空間布局合理，為控制目標提供準確的輸入信號；本發(fā)明從噪聲源頭和傳輸過程均進行噪聲控制，優(yōu)化風機噪聲環(huán)境，提高產品整體性能。

技術領域

本發(fā)明涉及風機有源噪聲控制技術領域，更具體地說是基于虛擬誤差傳感的風機有源噪聲控制系統及方法。

背景技術

風機是對氣體壓縮和氣體輸送的機械簡稱，一般風機的結構包括機殼和內部結構。機殼一般連接的是管道，而管道是風機壓縮或輸送氣體的必要結構；風機內部結構主要包含葉輪片、支架、聯軸器、傳動系統、動力系統等。風機應用領域廣泛，常見的比如冶金，電力，船舶，城市軌道交通，室內通風換氣系統等。以氣體為介質，能將機械能傳遞給氣體，提高氣體的壓力并抽吸或壓送氣體的機械稱為風機。

隨著引進技術的不斷消化與完善，近年來中國風機行業(yè)已研制一系列高效新型風機，風機的產品性能越來越成熟，產品質量越來越高，但是在風機大力發(fā)展的同時，除了追求高效率，高質量，噪聲問題也愈來愈凸出。目前風機多采用傳統的無源噪聲控制技術(被動噪聲控制技術)，主要通過材料隔聲，結構聲學優(yōu)化等傳統方式進行降噪。一方面受到被動噪聲控制技術的限制，無法有效的控制低頻噪聲，另一方面被動噪聲控制技術通常會對產品本身的結構和設計進行改動，這對于已經量產或者定型的產品將造成很大的成本損失。

通過有源噪聲控制技術對風機進行噪聲優(yōu)化，可有效避免以上被動降噪所帶來的問題，但有源噪聲控制技術需要拾取降噪區(qū)域的噪聲信號，而風機的內部結構使得電聲器件(誤差傳聲器)的安裝受到極大的限制。為了解決無源和有源噪聲控制技術共同存在的問題，本發(fā)明提出基于虛擬誤差傳感的有源噪聲控制系統對風機進行噪聲優(yōu)化，既避免了成本損失，也解決了無法安裝誤差傳聲器的限制。

發(fā)明內容

有源噪聲控制是一種利用次級聲源產生與噪聲幅度相同而相位相反的聲波以抵消噪聲的技術，然而在實際中，由于風機機殼內部結構條件的限制，直接安裝誤差傳聲器是不現實和很難實現的，而且在長期工作過程中會產生器件的老化和易損，因此采用基于虛擬傳感技術的風機有源噪聲控制系統，用虛擬誤差傳聲器(無實物，根據需求確定虛擬誤差傳感的位置)代替物理誤差傳聲器(實際的傳聲器)，主要目的是將物理誤差傳聲器處(距離降噪區(qū)域比較遠)的“靜區(qū)”轉移到虛擬誤差傳聲器處(降噪區(qū)域)。

為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種基于虛擬誤差傳感的風機有源噪聲控制系統，包括：有源控制器和與有源控制器相連接的次級聲源、物理誤差傳聲器、虛擬誤差傳感、轉速參考信號、噪聲參考信號，還建立有風機模型以及與風機模型連接的管道，多個所述物理誤差傳聲器安裝于風機上，所述風機上均勻分布多個虛擬傳感位置，次級聲源設置于風機以及管道上。

所述有源控制器：主要作用接收物理誤差傳感器拾取到的輸入信號，首先對信號進行預處理，計算出物理誤差傳聲器到虛擬傳感位置處的傳遞函數，通過傳遞函數估算出虛擬誤差傳感位置的信號估計值，然后控制器將虛擬傳感處的信號作為輸入信號，通過系統自適應算法計算出次級聲源的輸出信號，得到與噪聲信號相等相位相反的次級噪聲信號，達到“以聲消聲”的目的，實現對目標區(qū)域的噪聲控制；

所述次級聲源：主要用于回放有源控制器生成的次級噪聲信號；

所述物理誤差傳聲器：主要通過物理誤差傳聲器拾取到的初級通路建模信號來計算其聲傳遞函數，然后再通過聲傳遞函數對虛擬誤差傳感位置處的信號進行估值，得到有源控制器的控制輸入信號；