基于DSP的有源降噪系統分析與研究

在科技迅猛發(fā)展的今天，人們在享受現代科技給人類(lèi)帶來(lái)的種種便利之時(shí)，也面臨著(zhù)日益嚴重的污染問(wèn)題，在這些污染中，噪聲是直接危害人們身心健康的污染源之一。在工業(yè)生產(chǎn)、公共交通、宇航、通訊等人類(lèi)生活的各方面均存在噪聲污染，在某些場(chǎng)合則十分惡劣。調研發(fā)現履帶車(chē)輛艙室內各頻率噪聲大約為100 dB~120 dB,對乘員的聽(tīng)力、健康、通話(huà)、操作極為不利。因此，降低車(chē)輛艙室內的噪聲,將會(huì )明顯改善操作人員的健康狀況和提高戰斗力。本文針對坦克艙室內的噪聲進(jìn)行了有源降噪系統的研究。

1 有源降噪的原理

任何一個(gè)聲學(xué)系統包括聲源、傳播途徑和受者3個(gè)環(huán)節，控制噪聲應從這三方面進(jìn)行。傳統的無(wú)源噪聲控制在中高頻取得了較好的降噪效果,但對于低頻噪聲，因無(wú)源材料的聲衰減特性隨頻率的降低而變差，要取得良好的降噪效果，就要增加材料的體積和重量，會(huì )使工程實(shí)施趨于龐大化，甚至難于實(shí)現。隨著(zhù)高速數字信號處理技術(shù)的發(fā)展，體積小、便于設計和控制的有源噪聲控制方法，能在低頻段實(shí)現較好的降噪效果[1]。

有源噪聲控制是根據2個(gè)聲波相消性干涉或聲波輻射抑制的原理，通過(guò)人為地制造1個(gè)控制聲源(次級聲源)，使其發(fā)出的聲音與原來(lái)的噪聲源(初級聲源)輻射噪聲大小相等、相位相反，使兩者作用結果互相抵消，從而達到降噪的目的[2]。依據此降噪原理，提出了由1個(gè)初級聲源和1個(gè)次級聲源所組成單極子兩源系統的降噪模型。其示意圖如圖1所示。

圖中，P為初級聲源,MIC1為噪聲傳感器,用于采集對象P的信息。S為輸出控制的揚聲器及次級聲源,MIC2為誤差傳感器,采集誤差信息。設P產(chǎn)生的源聲場(chǎng)為：