Активные методы снижения шума

АКТИВНЫЕ МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ШУМА

И.Г.Борцов

ФГБОУ ВО «Чувашский государственный

университет имени И.Н. Ульянова» г. Чебоксары

Аннотация: В данной работе речь ведется о способах АКШ (Активного Контроля Шума). Примерами систем АКШ служат различные типы систем привычного быта с попыткой внедрения в них системы шумоподавления: Гарнитуры, АКШ в системе воздуховода и общем шумоподавлении с использованием адаптивного алгоритма.

Ключевые слова: шумоподавление, активное шумоподавление.

ACTIVE NOISE CONTROL METHODS

Abstract: This paper discusses about the methods of ANC (Active Noise Control). Examples of ANC systems are various types of systems of habitual life with an attempt to introduce noise suppression in them: Headsets, ANC in the duct system and general noise reduction using an adaptive algorithm.

Key words: noise control, active noise control.

Идея активного контроля шума является довольно старой и принадлежит Lueg чей патент был опубликован в 1933 году Дальнейшее теоретическое развитие было сделано Нельсоном и Элиотом [1], С. Хансеном [2]. Основная проблема в активном контроле шума заключается в том, чтобы точно дублировать исходное звуковое поле с использованием вторичных,  так называемымых источников анти-шума.

В приложениях активного контроля шума (АКШ) отменяющий сигнал генерируется в электронном виде и вводится в систему с помощью преобразователей, такого как громкоговоритель, которые преобразуют электрический сигнал в звук. Канал управления, как правило, включает в себя опорный датчик, датчик ошибок, предварительный усилитель, цифровой контроллер, усилитель мощности и громкоговоритель шумоподавления.

1. Система АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ ШУМА : ОСНОВЫ И АЛГОРИТМЫ

Есть два основных типа активной обратной связи системы управления и снижения шума. Принципиальная схема для обеих систем представлена ​​на рис. 1. Система Предуправления содержит Контрольный микрофон, микрофон отклонения, динамик и адаптивный электронный контроллер. Система обратной связи обычно состоит из микрофона отклонения, динамик шумоподавления и электронного контроллера.

[pic 1]

Системы АКШ могут быть классифицированы как узкополосные и широкополосные в зависимости от того, какой шум должен быть заглушен: тональный, случайный или случайная узкая полоса.

В МСО (Минимальная среднеквадратичная ошибка) адаптивный алгоритм в настоящее время является «рабочей лошадкой» всех коммерческих приложений АКШ благодаря своей эффективности затрат. Здесь мы кратко рассмотрим алгоритм FxLMS, ​​который больше подходит для активного контроля шума с помощью электроакустических средств. Более подробно о цифровой обработке сигналов (DSP) алгоритмах для активного контроля шума может быть найдено в [3]. Рассмотрим ядро ​​алгоритма FxLMS. Принципиальная схема алгоритма FxLMS изображена на рис. 2.

[pic 2]

Рис. 2. Блок-схема FxLMS

х (n) - опорный сигнал от опорного микрофона, е (n) - сигнал ошибки от микрофона ошибки, d (n) - сигнал первичного возмущения шума, х '(n) – отфильтрованный опорный сигнал, y (n) – отменяющий сигнал, у’(n) –отфильтрованный сигнал отмены, Р (z) - первичный акустический путь от опорного до микрофона ошибки микрофона,   S (z) - вторичный путь от выхода контроллера к точке суммирования, S’ ( z) – предполагаемый вторичный путь, полученный при моделировании в автономном режиме, W (z) - отклик фильтра Винера

Роль опорного датчика заключается в том, чтобы получить точный сигнал, который должен быть отменен, или получить чистый сигнал упомянутого источника шума. Роль датчика ошибки заключается в отправке сигнала контроллеру и мониторинга остаточного звукового давления и настройки контроллера для достижения оптимальных результатов. Оптимальная функция частотной характеристики адаптивного фильтра может быть выражена в виде:

 ,                                                                                                                    (1)[pic 3]

...