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抗噪声源时滞引起的尖峰噪声的研究

卢萍  
【摘要】:噪声污染越来越受到人们的重视。目前控制噪声最常用的方法是吸声、隔声、隔振、阻尼减振及使用消声器等,这些被动噪声控制的方法对高频噪声抑制很有效,但对低频噪声的控制效果并不好。但是在如今的城市噪声组成中,低频噪声所占分量日益增大,而且是最难处理的。有源噪声控制(Active Noise Control,ANC)技术在低频声控制方面优点明显,近些年来,人们对其进行了大量的研究,在理论研究方面已相当成熟,但在实际应用方面进展较为缓慢。通常很多声学专家花费大量时间和精力研究出对某一种噪声环境有较好应用的方法,换一种噪声环境降噪效果却不好或是完全不适用,应用推广一直存在很多问题。有源噪声控制的应用已经成为当前噪声控制研究的难点和热点问题。本文从实际应用出发,研究由抗噪声源时滞引起的尖峰噪声的抑制方法,分析研究了有源噪声控制技术应用中的一个潜在问题。 论文介绍了低频噪声与尖峰噪声的影响,论述了有源噪声控制的发展历程、国内外研究现状、基本原理、基本思想及基本过程等,分析了有源噪声控制过程中延时主要存在的环节并说明延时无法避免的事实,论证了尖峰噪声声压幅值很大及尖峰噪声能量不容忽视的事实。仿真部分应用MATLAB,用有源噪声控制技术处理随机低频噪声信号,噪声频率范围设定为20~500Hz。有源噪声控制技术的一大关键是实时性,研究过程中首先模拟实时条件下的有源消声,实时条件的理想消声效果反映了用此原理的可行性,然后利用同样的原理增加模拟时滞,分别仿真分析周期信号不同模拟时滞和非周期信号不同模拟时滞、不同模拟频率的消声效果,也体现出只要存在时滞尖峰噪声的产生不可避免及反映出尖峰噪声的产生条件。针对尖峰噪声的产生条件提出一种抑制尖峰的模糊控制的方法,最后用数字仿真验证模糊控制抑制尖峰噪声的效果,并且搭建简单物理硬件实验验证有源噪声控制的降噪效果和抗噪声源时滞会引起尖峰噪声。 仿真和试验结论如下:有源噪声控制过程中时延无法避免,实时条件无法达到,抗噪声源时滞会影响降噪效果,会有比原噪声信号幅值还大的噪声信号即尖峰噪声产生,尖峰噪声是产生于原噪声信号与抗噪声信号相位相同点位或时刻,在有源噪声控制中利用模糊控制加入幅值相位比较环节可以有效抑制尖峰噪声。


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