用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障，包括多通道有源控制器、外圍電路、兩個以上的誤差傳聲器和兩個以上的控制聲源，所述控制聲源設置于噪聲源所處的半密封式空間的開口側，所述半密封式空間包括一個開口，相鄰控制聲源間的距離小于或等于最大控制頻率的波長的一半，所述多通道有源控制器的參考信號為100Hz和200Hz的單頻正弦波。實施本發明的用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障，可有效降低開口空間內部向外輻射的低頻噪聲的線譜分量，且不影響通風散熱和采光，進而降低對聲學器件的損壞程度。
【專利說明】用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障
【技術領域】
[0001] 本發明涉及控制【技術領域】，特別是涉及一種用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障。
【背景技術】
[0002] 交流電壓裝置電力變壓器，主要用于輸配電系統的升、降電壓。電力變壓的鐵心中 的硅鋼片在交變磁場的作用下會發生磁致伸縮，磁致伸縮使鐵心隨激勵頻率變化做周期性 振動而產生噪聲。
[0003] 目前控制變壓器噪聲主要通過隔聲、吸聲等技術，但是隔聲、吸聲往往要在全封閉 空間內，會影響變壓器的通風散熱，進而易損壞變壓器造成電力系統故障。
【發明內容】
[0004] 基于此，有必要針對上述控制變壓器噪聲的技術，會影響變壓器的通風散熱，進而 易損壞變壓器造成電力系統故障的問題，提供一種用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障。
[0005] -種用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障，包括多通道有源控制器、外圍電路、兩個 以上的誤差傳聲器和兩個以上的控制聲源，所述控制聲源與所述誤差傳聲器均設置于噪聲 源所處的半密封式空間的開口側，所述半密封式空間包括一個開口，相鄰控制聲源間的距 離小于或等于最大控制頻率的波長的一半，所述誤差傳聲器用于采集誤差信號，并將誤差 信號傳輸至所述外圍電路，所述外圍電路將接收的誤差信號放大后傳輸至所述多通道有源 控制器，所述多通道有源控制器基于誤差信號和參考信號進行多通道全耦合計算生成控制 信號，并將所述控制信號傳輸至所述外圍電路，所述多通道有源控制器的參考信號為100Hz 和200Hz的單頻正弦波，所述外圍電路對接收的控制信號放大后輸入所述控制聲源，所述 控制聲源以接收的控制信號對聲場進行控制。
[0006] 上述用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障，誤差傳聲器與控制聲源設置于噪聲源所 處的半密封式空間的開口側，所述半密封式空間包括一個開口，相鄰控制聲源間的距離小 于或等于最大控制頻率的波長的一半，可有效降低開口空間內部向外輻射的低頻噪聲的線 譜分量，且不影響通風散熱和采光，進而降低對聲學器件的損壞程度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發明用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障的結構示意圖；
[0008] 圖2是本發明用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障中控制聲源的位置分布圖；
[0009] 圖3是本發明用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障的噪聲效果測試點的分布圖； [0010] 圖4是本發明用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障的降噪效果示意圖；
[0011] 圖5是本發明噪聲控制方法的流程示意圖；
[0012] 圖6是本發明噪聲控制系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。
[0014] 請參閱圖1，圖1是本發明的用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障的結構示意圖。
[0015] 本實施方式的所述用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障可包括多通道有源控制器 1400、外圍電路1300、兩個以上的誤差傳聲器1200和兩個以上的控制聲源1100,控制聲源 1100和誤差傳聲器1200均設置于噪聲源所處的半密封式空間的開口側，所述半密封式空 間包括一個開口，相鄰控制聲源1100間的距離小于或等于最大控制頻率的波長的一半，誤 差傳聲器1200用于采集誤差信號，并將誤差信號傳輸至外圍電路1300,外圍電路1300將 接收的誤差信號放大后傳輸至多通道有源控制器1400,多通道有源控制器1400基于誤差 信號和參考信號進行多通道全耦合計算生成控制信號，并所述控制信號傳輸至外圍電路 1300,多通道有源控制器1400的參考信號為100Hz和200Hz的單頻正弦波，外圍電路1300 對接收的控制信號放大后輸入控制聲源1100,控制聲源1100以接收的控制信號對聲場進 行控制。
[0016] 本實施方式所述的用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障，將誤差傳聲器與控制聲源 設置于噪聲源所處的半密封式空間的開口側，所述半密封式空間包括一個開口，相鄰控制 聲源間的距離小于或等于最大控制頻率的波長的一半，可有效降低開口空間內部向外輻射 的低頻噪聲的線譜分量，且不影響通風散熱和采光，進而降低對聲學器件的損壞程度。
[0017] 其中，對于控制聲源1100,優選地為揚聲器。
[0018] 噪聲源為變壓器，可由揚聲器使用100HZ和200Hz單頻正弦波模擬變壓器噪聲中 100Hz和200Hz線譜分量。
[0019] 優選地，誤差傳聲器1200采集的誤差信號是實際聲壓，在控制聲源1100對噪聲源 發出的聲音信號控制前，誤差傳聲器1200采集的誤差信號為噪聲源發出的初始噪聲，1100 對噪聲源發出的聲音信號控制后，誤差傳聲器1200采集的誤差信號為噪聲源發出的初始 噪聲信號和控制聲源1100輸出的聲音信號。
[0020] 在一個實施例中，各個控制聲源1100均勻分布在所述半密封式空間的開口側，可 通過測量所述半密封式空間的開口側的開口寬度W和開口高度L，根據控制聲源1100的間 隔范圍（可根據噪聲抑制需要預設）確定控制聲源110的數目和位置，控制聲源的間隔不 超過最高控制頻率的1/2波長。
[0021] 優選地，最高控制頻率的頻率為200Hz。
[0022] 如圖2所示，開口面的開口寬度1. 583m，開口高度3. 208m，待控制的噪聲頻率最高 為200Hz，其對應的1/2波長為0. 85m，故實際布放控制聲源時其間隔不超過0. 85m，開口寬 度除以0. 85m可得到水平方向需要3個控制聲源，開口高度除以0. 85m得到垂直方向需要 5個控制聲源1100,故確定控制聲源1100的個數為15個。可在開口側設置15個控制聲源 1100,15個誤差傳聲器1200,誤差傳聲器1200與控制聲源1100的距離為20cm。
[0023] 優選地，可在開口側前方設置如圖3所示的5個噪聲測試點（測點1至測點5)， 5個測點距開口的距離分別為lm、3m、5m、8m、10m左右，高度均為1. 2m左右。對圖1所示的 虛擬聲屏障控制前后的聲場進行測試。結果如圖4所示，可發現100Hz降噪量均在15dB以 上，最大可達21. 3dB，200Hz降噪量最小為7. 7dB，最大達到14. 4dB。
[0024] 進一步地，若具體實施時揚聲器的尺寸為23cmX23cmX18cm，可選取虛擬聲屏障 4個頂點處的控制聲源1100距開口面上下兩邊的距離為0. 165m，距開口左右兩邊的距離為 0· 160m，相鄰控制聲源1100水平方向間隔為0· 6315m，垂直方向間隔為0· 7195m。
[0025] 對于誤差傳聲器1200,可正對控制聲源1100的發聲面（聲音輸出面）布放。
[0026] 優選地，誤差傳聲器1200的數目與控制聲源1100的數目相同。
[0027] 進一步地，誤差傳聲器1200與控制聲源1100間的距離可為20cm。
[0028] 對于外圍電路1300,包括對聲音信號進行放大的電路，放大倍數可根據需要預設， 如放大20倍。
[0029] 對于多通道有源控制器1400,可包括15通道有源控制器。
[0030] 優選地，多通道有源控制器1400可包括參考信號為100Hz和200Hz單頻正弦波的 多通道有源控制器。采用15通道全耦合控制，標準FxLMS算法，采樣率fs = 2000Hz，濾波 器階數N = 88,控制前用白噪聲進行離線建模，保存次級通道傳遞函數的值供更新時調用。
[0031] 本發明可為位于開口空間中的變壓器提供一種用于抑制變壓器噪聲的噪聲控制 方法，將離散的揚聲器放置在噪聲傳播路徑上構成虛擬聲屏障，分別用100H Z、200HZ單頻 正弦波模擬變壓器噪聲中的100Hz、200Hz線譜分量，有效控制變壓器噪聲中100Hz、200Hz 分量的同時不影響光線和空氣的流通。
[0032] 請參閱圖5,圖5是本發明的噪聲控制方法的流程示意圖。
[0033] 本實施方式的所述噪聲控制方法，優選地與以上所述的虛擬聲屏障對應，可包括 以下步驟：
[0034] 步驟101，通過各個誤差傳聲器1200采集誤差信號，其中，誤差傳聲器1200和控制 聲源1100均設置于噪聲源所處的半密封式空間的開口側，所述半密封式空間包括一個開 口，相鄰控制聲源1100間的距離小于或等于最大控制頻率的波長的一半。
[0035] 步驟102,根據預設的放大倍數對采集的誤差信號進行放大。
[0036] 步驟103,以100Hz和200Hz的單頻正弦波為參考信號，對放大后的誤差信號進行 多通道耦合控制，生成控制信號。
[0037] 步驟104,根據所述預設的放大倍數對所述控制信號進行放大。
[0038] 步驟105,將放大后的控制信號作為控制聲源1100的控制信號，輸出聲音信號。
[0039] 本實施方式所述的噪聲控制方法，通過誤差傳聲器米集控制聲源的聲音信號，所 述控制聲源設置于噪聲源所處的半密封式空間的開口側，所述半密封式空間包括一個開 口，相鄰控制聲源間的水平距離小于或等于最高控制頻率的波長的一半，再通過對采集的 誤差信號和參考信號進行多通道全耦合計算生成控制信號，作為控制聲源的聲音控制信號 而控制聲音信號的輸出，可有效降低開口空間內部向外輻射的低頻噪聲的線譜分量，且不 影響通風散熱和采光，進而降低對聲學器件的損壞程度。
[0040] 其中，對于步驟102和步驟104,對誤差信號和控制信號進行放大的優選地為以上 所述的外圍電路1300。
[0041] 對于步驟103,對誤差信號進行多通道全耦合控制的優選地為以上所述的多通道 全奉禹合控制器1400。
[0042] 在一個實施例中，所述對放大后的誤差信號進行多通道全耦合控制的步驟包括以 下步驟：
[0043] 使用白噪聲對所述放大后的誤差信號進行離線建模。
[0044] 分別以100Hz和200Hz單頻正弦波為參考信號對建模后的誤差信號的100Hz和 200Hz線譜分量進行模擬。
[0045] 通過FxLMS算法對模擬后的誤差信號進行全耦合控制。
[0046] 請參閱圖6,圖6是本發明的噪聲控制系統的結構示意圖。
[0047] 本實施方式的所述的噪聲控制系統，優選地與以上所述的虛擬聲屏障對應，可包 括采集模塊100、第一放大模塊200、耦合控制模塊300、第二放大模塊400和輸出控制模塊 500,其中：
[0048] 采集模塊100,用于通過各個誤差傳聲器1200采集誤差信號，其中，誤差傳聲器 1200和控制聲源1100均設置于噪聲源所處的半密封式空間的開口側，所述半密封式空間 包括一個開口，相鄰控制聲源1100間的距離小于或等于最大控制頻率的波長的一半；
[0049] 第一放大模塊200,用于根據預設的放大倍數對采集的誤差信號進行放大。
[0050] 耦合控制模塊300,用于對放大后的誤差信號進行多通道耦合控制，生成控制信 號。
[0051] 第二放大模塊400，用于根據所述預設的放大倍數對所述控制信號進行放大。
[0052] 輸出控制模塊500,用于以100Hz和200Hz的單頻正弦波為參考信號，將放大后的 控制信號作為所述控制聲源1100的控制信號，控制輸出聲音信號。
[0053] 本實施方式所述的噪聲控制系統，通過誤差傳聲器米集控制聲源的聲音信號，所 述控制聲源設置于噪聲源所處的半密封式空間的開口側，所述半密封式空間包括一個開 口，相鄰控制聲源間的水平距離小于或等于最高控制頻率的波長的一半，再通過對采集的 誤差信號和參考信號進行多通道全耦合計算生成控制信號，作為控制聲源的聲音控制信號 而控制聲音信號的輸出，可有效降低開口空間內部向外輻射的低頻噪聲的線譜分量，且不 影響通風散熱和采光，進而降低對聲學器件的損壞程度。
[0054] 其中，對于第一放大模塊200和第二放大模塊400,優選地可包括以上所述的外圍 電路1300,對誤差信號和控制信號進行放大。
[0055] 對于耦合控制模塊300,優選地可包括以上所述的多通道全耦合控制器1400,對 誤差信號進行多通道全耦合控制。
[0056] 在一個實施例中，耦合控制模塊300還可用于：
[0057] 使用白噪聲對所述放大后的誤差信號進行離線建模。
[0058] 分別以100Hz和200Hz的單頻正弦波為參考信號對建模后的誤差信號的100Hz和 200Hz線譜分量進行模擬。
[0059] 通過FxLMS算法對模擬后的誤差信號進行全耦合控制。
[0060] 以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保 護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1. 一種用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障，其特征在于，包括多通道有源控制器、夕卜 圍電路、兩個以上的誤差傳聲器和兩個以上的控制聲源，所述控制聲源和所述誤差傳聲器 均設置于噪聲源所處的半密封式空間的開口側，所述半密封式空間包括一個開口，相鄰控 制聲源間的距離小于或等于最大控制頻率的波長的一半，所述誤差傳聲器用于采集誤差信 號，并將誤差信號傳輸至所述外圍電路，所述外圍電路將接收的誤差信號放大后傳輸至所 述多通道有源控制器，所述多通道有源控制器基于誤差信號和參考信號進行多通道全耦合 計算生成控制信號，并將所述控制信號傳輸至所述外圍電路，所述多通道有源控制器的參 考信號為100Hz和200Hz的單頻正弦波，所述外圍電路對接收的控制信號放大后輸入所述 控制聲源，所述控制聲源以接收的控制信號對聲場進行控制。
2. 根據權利要求1所述的用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障，其特征在于，所述多通 道有源控制器包括15通道有源控制器。
3. 根據權利要求1所述的用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障，其特征在于，所述誤差 傳聲器的數目與所述控制聲源的數目相同。
4. 根據權利要求1所述的用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障，其特征在于，相鄰控制 聲源間的水平方向間隔為〇. 6315m、垂直方向間隔為0. 7195m。
5. 根據權利要求1至4中任意一項所述的用于變壓器低頻噪聲的虛擬聲屏障，其特征 在于，所述誤差傳聲器與所述控制聲源間的距離為20cm。
【文檔編號】G10K11/16GK104103267SQ201410277150
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】王淑萍, 王素文, 張松光, 文衍廣, 郭曙光, 陳鴻適, 陶建成, 陳志偉, 李寧榮 申請人:廣東電網公司汕頭供電局, 南京大學