主動降噪系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及降噪技術領域，具體而言，涉及一種主動降噪系統。
【背景技術】
[0002]目前，噪聲污染成為很多技術發展的關鍵制約因素嗎，噪聲污染越來越受到人們重視，以列車為例。
[0003]隨著列車速度的提升，很多在低速可以忽略的問題顯得越來越明顯，嚴重制約著列車速度的提高。普通列車的動態環境以機械、電氣作用為主，而高速列車的動態環境以氣動左右為主，由此帶來的最大限制莫過于氣動噪聲。高速鐵路發展的環保問題主要就是噪聲問題，氣動噪聲與速度的六次方成正比，隨著列車的速度增加，氣動噪聲成為主要來源。過大的氣動噪聲將產生環境污染，影響乘客的乘坐舒適度和鐵路沿線人員的正常生活，嚴重的能使乘客產生頭暈、耳鳴、嘔吐等不良的生理反應。過大氣動噪聲還能引起列車設備和鐵路沿線建筑物的疲勞損壞。高速列車的噪聲超標已成為限制列車速度提升的主要因素，嚴重制約高速鐵路的發展。
[0004]鐵路噪聲分為車外噪聲和車內噪聲。
[0005]鐵路車外噪聲主要由輪軌噪聲、牽引噪聲和氣動噪聲等組成。鐵路噪聲源決定于列車具體的運行形式，列車速度對噪聲輻射有重要影響:在低速區主要以牽引噪聲，輪軌噪聲占一定比例。隨著列車速度提高，輪軌噪聲對總噪聲貢獻量超過牽引噪聲，占主導地位，氣動噪聲占一定比例。隨著列車速度的進一步提高，氣動噪聲逐漸增加，超過牽引噪聲和輪軌噪聲總量。
[0006]牽引噪聲主要來源于牽引電機噪聲、冷卻系統的風扇等噪聲。
[0007]輪軌噪聲依賴于車輪和軌道表面的質量，可以分為三類:輪軌相互作用，激勵車輪和鐵軌振動，產生振動輻射，然后兩者的振動輻射合成的滾動噪聲；由于車輪或軌面不連續而產生的沖擊噪聲；過曲線時橫向激勵引起橫向力產生摩擦而引起的嘯叫噪聲。
[0008]當列車速度大于250km/h后，車外波動的風速轉化為波動的壓力，這些壓力使結構表面產生隨時間變化的振動而引發的噪聲稱為氣動噪聲。氣動噪聲主要分布在:列車頭部、尾部及車體表面由于紊流而產生的噪聲；受電弓裝置，車廂間的連接部位和百葉窗，轉向架及空調裝置在高速運動時，各種桿件引起的非穩態氣流而在表面產生氣動噪聲。由于受電弓噪聲和車底零部件噪聲時對總噪聲貢獻最大的兩個噪聲源，因此高速列車通常采用低噪聲受電弓和更有效、合適角度的噪聲隔離板，在轉向架兩側安裝圍板，并在其內側進行有效的吸聲處理。
[0009]鐵路車內噪聲是各種設備噪聲和外部入射聲的集成。設備噪聲主要有空調、風機、空氣壓縮機、主變壓器、主變流器等引起的噪聲。外部入射聲有輪軌噪聲、氣動噪聲。此外，列車高速運行時，車外的脈動壓力也是車內噪聲的誘因。車身表面產生的巨大的脈動壓力，通過門窗等部位的縫隙、孔隙直接傳播到車內而產生的噪聲。或者車身表面的脈動壓力引起車身壁板、車窗等振動，以振動輻射形式傳入車內而產生的噪聲。前一種稱為滲漏噪聲，后一種稱為穿透噪聲。
[0010]當前列車降噪技術絕大部分都為被動降噪方式，通過優化列車零部件的形狀和使用新材料等方式，通過吸聲、消聲來降低噪聲。然而被動降噪方式只能在一定程度上降低噪聲，隨著列車速度的提升，氣動噪聲越來越來大，被動降噪方式難以消除氣動噪聲的影響。
[0011]1933年德國物理學家Paul Leug最先提出主動降噪方法，根據波的干涉原理，用一列聲波和和原有的噪聲聲波發生干涉相消，其中兩列聲波的幅值、頻率相同，同時相位差180°。目前在進行研究的主動降噪技術主要有前饋降噪、反饋降噪和多通道降噪。前饋降噪技術通過傳感器采集噪聲源處的信號，控制器再根據傳感器采集的信號而發出一列與噪聲特性相反的聲音進行降噪，然而前饋降噪技術只采集噪聲源處的噪聲信號，未采集聽眾區的噪聲信號，因而并不知道降噪的效果；反饋降噪技術通過傳感器采集聽眾區的噪聲信號，控制器根據傳感器采集的信號而發出一列與噪聲特性相反的聲音進行降噪，然而反饋降噪只是根據聽眾區的噪聲信號進行降噪，有一定的滯后性；多通道降噪技術系統過于復雜，成本過高，也影響它的應用。
【發明內容】
[0012]本實用新型的主要目的在于提供一種主動降噪系統，以解決現有技術中的噪聲污染問題。
[0013]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種主動降噪系統，包括用于采集噪聲源的聲音信號的初級噪聲采集單元、用于采集聽眾區的聲音信號的次級噪聲采集單元、用于發出抵消噪聲源的聲音信號的次級聲源和用于處理初級噪聲采集單元和次級噪聲采集單元的聲音信號的控制器，初級噪聲采集單元安裝于噪聲源處或噪聲源的噪聲的傳播通道上，次級噪聲采集單元安裝于聽眾區的靠近噪聲源的一側，次級聲源安裝于初級噪聲采集單元和次級噪聲采集單元之間，控制器分別與初級噪聲采集單元、次級噪聲采集單元和次級聲源電連接。
[0014]進一步地，控制器包括用于聲音信號處理的主控芯片和用于進行聲音信號濾波的濾波器，濾波器、次級聲源與主控芯片電連接，初級噪聲采集單元和次級噪聲采集單元分別與濾波器電連接。
[0015]進一步地，主控芯片為DSP芯片。
[0016]進一步地，濾波器為自適應濾波器。
[0017]進一步地，次級聲源與主控芯片之間、初級噪聲采集單元與濾波器之間、次級噪聲采集單元與濾波器之間通過以太網連接。
[0018]應用本實用新型的技術方案，主動降噪系統包括用于采集噪聲源的聲音信號的初級噪聲采集單元、用于采集聽眾區的聲音信號的次級噪聲采集單元、用于發出抵消噪聲源的聲音信號的次級聲源和用于處理初級噪聲采集單元和次級噪聲采集單元的聲音信號的控制器，初級噪聲采集單元安裝于噪聲源處或噪聲源的噪聲的傳播通道上，次級噪聲采集單元安裝于聽眾區的靠近噪聲源的一側，次級聲源安裝于初級噪聲采集單元和次級噪聲采集單元之間，控制器分別與初級噪聲采集單元、次級噪聲采集單元和次級聲源電連接。由于設置有初級噪聲采集單元和次級噪聲采集單元，初級噪聲采集單元采集噪聲源的聲音信號，次級噪聲采集單元采集聽眾區的聲音信號，控制器計算處理二者的信號再發出抵消噪聲的聲音信號，即采用前饋降噪技術和反饋降噪技術相結合的方式，將兩種降噪技術的優勢進行集合，從而彌補前饋降噪技術沒有采集聽眾區的聲音和反饋降噪技術滯后性的缺點，進而有效減小噪聲污染。
【附圖說明】
[0019]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1示出了本實用新型的主動降噪系統部件連接結構示意圖。
[0021]其中，上述附圖包括以下附圖標記:
[0022]10、初級噪聲采集單元；20、次級噪聲采集單元；30、次級聲源；40、控制器；41、主控芯片；42、濾波器；50、噪聲源；60、聽眾區。
【具體實施方式】
[0023]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0024]應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
[0025]為解決現有技術中的噪聲污染問題，本實用新型提供了一種主動降噪系統。
[0026]如圖1所示，主動降噪系統包括用于采集噪聲源50的聲音信號的初級噪聲采集單元1