Устройство для защиты от воздушного шума

 

Изобретение относится к электроакустике и может быть использовано для активного подавления акустического шума на рабочем месте оператора. Целью изобретения является расширение области шумоподавления. На боковых поверхностях 11, 12, 44 звукоизолирующего кожуха, окружающего голову оператора с трех сторон, расположены электроды 14-16 емкостного датчика. Изменение положения головы оператора вызывает изменение емкости датчика, которое через управляющую схему регулирует фазовую задержку фазовращателей 7 и 8, включенных в цепи компенсации. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gy) g G 0 1 К 1 1 /00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2I) 44362I4j24-!О (22) 03.06.88 (46) 07.10.90. Бюл, Р 37 (75) А.В. Самсонов, А,E; Кобылянский и В,П, Сергеев (53) 621,317(088.8) (56) Патент ФРГ Р 3411494, кл. G 10 К Ilj16, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ OT ВОЗДУШНОГО ШУИА (57) Изобретение относится к. электроакустике и может быть использовано для активного подавлен я акустическаÄÄSUÄ 1597694 А 1 го шума на рабочем месте оператора.

Целью изобретения является расширение области шумоподавления. На боковых поверхностях 1 I,12 и ч4 звукоизолирующего кожуха, окружающего голову оператора с трех сторон, расположены электроды 14-16 емкостного датчика.

Изменение положения головы оператора вызывает изменение емкости датчика, которое через управляющую схему регулирует фазовую задержку фаэовращателей 7 и 8, включенных в цепи компенсации. 2 ил, 04

15976

Изобретение относится к электроакустической технике и может быть использовано для активного подавления (гашения) на рабочем месте опе5 ратора производственного механизма акустического поля, создаваемого источниками шума.

Цель изобретения — расширение области шумоподавления. 10

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для защиты от воздушного шума; на фиг. 2 — схема распространения акустического сигнала.

Устройство содержит правый и ле- 15 вый каналы компенсации, составленные, соответственно, из последовательно соединенных приемников l.и 2 звука, усилителей 3 и 4, фильтров 5 и 6, регулируемых фазовращателей 7 и 8 и 20 излучателей 9 и 10 звука, установленных на соответствующих боковых плас" костях 11 è 12 звукоизолирующего полукожуха, окружающего .голову оператора с трех сторон, блок определения по-.5 ложения головы оператора, включающий в себя источник 13 стабильного пере", менного напряжения, подключенный через . конденсатор С к общему электроду дифференциального датчика 14, правый электрод 15 которого включен в цепь отрицательной обратной связи для положительных полуволн, а левый электрод 16 — в цепь отрицательной обратной связи для отрицательных полуволн усилителя 17 переменного напряжения.

При этом выход указанного усилителя подключен к аноду диода 18, катод которого подключен к правому электроду 15 и одновременно к катоду диода 40

19, анод которого соединен с левым электродом 16. Нагрузкой усилителя 17 является, соответственно, для положительной и отрицательной полуволн резисторы 20 и 21, сигналы напряже- 45 ния с которых подаются через сглаживающие фильтры 22 и 23 низких частот на первые входы множительных устройств

24 и 25, выходы которых соединены с первыми входами трехвходовых сумма- 50 торов 26 и 27, выходы которых являются, соответственно, выходами первого и второго каналов преобразования и подключены к управляющим входам ре-. гулируемых фазовращателей 7 и 8 пра55 вых каналов компенсации воздушного шума. Входы первой и второй цепочек формирования сигналов, состоящих из последовательно соединенных узкопо-. лосного фильтра 28 и 29 и усилителяформирователя 30 и 31, соединены, соответственно, с выходом усилителя 3 правого канала компенсации и выходом усилителя левого канала 4 компенсации, при этом выход первой указанной цепочки подключен одновременно к первому входу фазового компаратора 32 и первому входу элемента И 33, выход

7 которого соединен с входом R триггера 34 типа RS и через одновибратор 35 с вторым входом элемента И 36, а выход второй указанной цепочки подключен одновременно к второму входу фазового компаратора 32 и первому входу элемента И 36, выход которого соединен с входом S триггера 34 и через одновибратор 37 с вторым входом элемента И 33, прямой и инверсный выходы триггера 34 подключены к управляющим входам двухпозиционпых ключей 38 и 39.

Фазовый компаратор может быть выполнен на основе фазового детектора 32 и двухвходового сумматора 40. Выход фазового компаратора соединен с,входом вычислительного блока, состоящего из последовательно соединенных квадратов 41, двухвходового сумматора 42 и делительного устройства 43, причем выход сумматора 42 соединен с входом ключа 38, а выход делителя 43 — с входом ключа 38, а выход делителя 43 с входом ключа 39. Первые выходы ключей 38 и 39 подключены к второму входу умножителя 24, а вторые выходы указанных ключей - к второму входу умножителя 25. Общий 14, правый 15 и . левый 16 электроды дифференциального датчика выполнены в виде проводящих .пластин, закрепленных с внутренней стороны полукожуха на его плоскостях, при этом боковые плоскости 11 и 12 шарнирно закреплены на несущей плоскости 44 так, чтобы соответствующие шарниры 45 и 46 имели воэможность фиксировать необходимый угол раскрытия плоскостей 11 и 12 кожуха. Несущая плоскость 44 может закрепляться на

:спинке рабочего кресла оператора О (фиг.2а).

Устройство работает следующим образом.

Воздушный шум воспринимается микрофонами 1 и 2 правого и левого каналов компенсации, преобразуется в них в электрический сигнал и, проходя через последовательно соединенные уси1597604

40 изменение фазового расстояния между излучателем 10 и левым ухом оператора;

5 о лители 3 и 4, фильтры 5 и 6 и регу- стненное в правом и лелируемые фазовращатели 7 и 8, посту— вом каналах компенсации, пает на входы излучателей 9 и IO зну- а также между иэлучатека, воспроизводящих акустический сиг- лями 9 и 10 и точканал,который, будучи наложенным на пер5

" Вг

2. вичный шумовой сигнал, обеспечивает Таким образом, при указанном переего компенсацию с определенной сте- мещении головы оператора правый и пенью подавления. При этом зона по- левый каналы компенсации должны обесдавления располагается в области ле- 10 печить следую(Ш е фаэовые сдвиги: ного Л и правого П ушей оператора 0

У м"= п +(1+7)i„° обращенных в сторону соответствующих излучателей звука. При смещении голо- (= Ц +(1+(()(1(1 П (n вы.оператора 0 ухо оператора выходит

Данные фазовые сдвиги автоматичесума приводя. к 15 ичению шумоо лучения, йа фиг.2 ки устананливаются с помощью емкостприведена схема распространения перного дифференциального датчика с вичного шумового сигнала и звукового изменяющимися диэлектрическими свойгн а компенсации от правого и ствами ° составленного из электродов

14-16 и подключенного в разделенные цепи отрицательной обратной снязи

Д я некоторой частоты ы. находя- ДлЯ положительной и отРицательной (У щейся в полосе пропускания фильтров полуволн усилителя 17 переменного то5 и 6 условие компенсации при нахож- ка. ПРи этом имеют место следУющие денни головы оператора н точках 25

А .и В, имеет вид „ + (Ä((=-(2п+1)7(° э где С„,, С „ — емкости соответственg + ((1 (2п+1)((, h В1 но правой и левой частей дифференциального где у, ф, (((,,ц,— фаэовые сдвиги со- датчика; ответственно в::pаном и левом каналах k компенсации и от излучателей 9 и 10

1 1 до точек А и В ких частот усредняющих

При перемещении головы оператора фильтров — по постоянвнутрь полукожуха в точки А и В 35 ному напряжению; условие компенсации имеет вид U И вЂ” положит ел — положительное напря-;: г „ +, -(4+ ч„+ å,.)+(v„,- Р ч,„)= жение на резисторе 20

1л 1((11 1((и отрицательHoe р,„+(2п+1)(Ф жение на резисторе z(, 1 n+ (щ= М+ «n+ 4 )+ ((ь,+ +

Перемещение головы оператора пригде д, (— фазовые сдвиги первично- ноД т к изменению емкости пРавой и

1((i n го шумового сигнала меж- левой частей дифференЦиального гат45

1 у т()чками А и А а чика, преобРазуе сЯ в элек PическH между точками В и В 1 сигнал постоянного тока положительд q = ной и отрицательной полярностей и с

=(p — („ — измене ие фазового рас- выходов фильтров 22 и 23 низких час1 между излучатео по с упаенаворыевходыаче50

У лем 9 и правым ухом опе Реэ соответствУющие множительные Устратора; ройстна 24 и 25 — на первые входы (1 (Л трехвходовых взвешенных сумматоров 26

8(н и 27, выходы которых, соответствующие

55 первому и второму каналам преобразования, формируют напряжения управ1 пения для регулируемых фазовращате/л((l(v(i Чл лей 7 и 8, устанавливающих необходи— фазовые сдвиги соответ- мые фазовые соотношения в правом и

1597604 .левом каналах компенсации. При этом на третьи входы указанных сумматоров подаются напряжения Н и Н, с помощью которых устанавливается рабочая точка для рег улируемых фазовращателей 7 и 8. Значение 4 для правого и левого каналов компенсации устанавливаются посредством коэффициентов передачи второго и третьего входов соответственно сумматоров 25 и 27„

Фазовые расстояния Ч1 точками А, и А, а такж ми В и В, HGxopHT из с

iA; (л3; 1О. С и л С Л

В общем случае для достаточно малых углов !О(ЪО фазовые расстояния (p и (приблизительно равны

1псоя 0 = q cos 6;

InI

1п С In

« <11 1 А и

0 1Л С соя 6 сояд

I П Л1 (Чп и+

Ч.+

А

1 (ар.л +

1л между Уравнения компенсации соответсте между точка- венно для точек А, и Аg, В, и l32 имеоотношений ют вид

Ча и+ ц ф соя6+qn, (2п+1)1

ЧФоа соЯО+ an+ в )+(41 d 91я ) 4,в+(2п+1)7II; о

+ц + А „, )+(g,— g q ) gi +(2п+1)fi (,„-о (1„-0)—

k k

35 м о

=Uв 1 cos8.k = (P<>< cosg

К, (Ов, cos8+AJ -U, ) Я(Ueipcose k11 o Vfncoso+

+,В,, — O Uq",, +л„) =1,(и, „cos8-

i1

1.г о %1псоя 6 ("61 в 2)* л1

UI, Ц в 9 — tc

cos 8 9" cos 8

-k (- — "-, -tu +U )=

U 5.2 . cos В,2

< о„

Ъ - соя 9 cos Q

А

А

2. м

1 о 111 ц д э

НВ + II

45 Ц, „ + дД „ — установочные напряже( ния на третьих входах сумматоров 26 и 27;

+ д /„, + д Ф - части указанных установочных напряжений, необходимые для выбора рабочих точек регулируемых фазовращателей 7 и 8.

Указанные цепочки формирования сигналов выделяют, усиливают и ограничивают звуковой сигнал из спектра частот первичного шума, частота Ы .

1 котороГо удовлетворяет соотношениям в,м

50 где

/ PIII где Мер а, 4 n p, n — постоянные фаз овы е сдви ги в правом к левом каналах компенсации .без учета фазовых сдвигов, обеспечиваемых регулируемыми фазовращателями 7 и 3. Необходимые фазовые сдвиги регулируемых фазовращателей 7 и 8 при компенсации в указанных точках осу" ществляются первым и вторым каналами преобразования, так что имеются сле", дующие соотношения — уравнения преобразования:

- 1 116,2 + U si + л)54 cos8 соз 8 — д (Н"„-U,)+.,в„1О -" <

Чфв„ + In + g<

cos О cos8

U+ =U Ф/

=n (1„=0), Uвi =UB!

I постоянные положительное и отрицательное напряжения на выходах соответственно фильтров 22 и 23 низких частот при положении головы оператора в точках А и В,, а так1 же в точках А2 и В соответственно коэффициент передачи по управляющему напряжению фазовращателей 7 и 8 и коэффициент передачи по второму и третьему входам сумматоров 26 и 27; коэффициент преобразования для правой и левой частей дифферениального атчика

1597604 10

Н

g = — sin 6.& с

1ь,/ (18011 при 0 =90 где (— разность фаз прямоугольных сигналов с выходов усилителей-формирователей 30 и 31, поступающих на первый и второй входы фазового компаратора;

Н вЂ” расстояние между микрофона— ми 1 и 2;

С вЂ” скорость звука в воэдуXP. М/С, Фазовый компаратор составлен, например, из последовательно соединенных фазового детектора и двухвходового сумматора. Выходной сигнал фазового детектора меняет свой знак на противоположный при изменении фазы одного иэ входных сигналов на 180, а величина напряжения U выбирается равной Uy< t<, Выходной сигнал фазового компаратора подается на вход вычислительного блока, определяю цего

1 величины cos В и при этом

cos 9

30

1 2 ь 2 2 1

UtIÄÄ. 4tk 4t U4 „=k 4 I k s. sE n |9=k„I k в 8

35 1 k в соэ9 ьы . ь k k ЬОЬ

Ь В

40 имеют место соотношения ! к- Н

U =k 116 — -- — — sin 9 =k sing

Фц Фк C 8 так как sin 9 = g при малых О

U ttt tx.4I 1 8

Uttt,tx 41 4- 2 - 41- В(!!

О !

20 управляемые сигналами блока определения падения первичной звуковой волны,, с помощью которого определяется на-. правление падающей первичной волны воздушного шума — знак разности фаз прямоугольных сигналов усилителей-формирователей 30 и 31, Выходное напряжение U<„ пропорционально fa что позволяет всякий раз определять вели1 чины cos О и — с помощью вычислиcos ю тельного блока, однако ввод корректирующего множителя cos 8 и .1

cos 8 в первый или второй каналы преобразования определяется знаком Ы. Для этого прямоугольный сигнал известной частоты с выхода первой и второй цепочек формирования сигналов через дифференцирующие цепочки поступает на первый и второй входы блока определения падения звуковой волны первичного шума — на первые входы элементов

И 33 и 36, Цифференцирующие цепочки выделяют положительные фронты соответствующих сигналов, причем в исходном положении на выходах одновибраторов

35 и 37 имеется напряжение логичес11 Il к ои 1 . Пришедший первым во времени сигнал проходит на выход элемента

И 3 3 (3 6 ), запускает однови б р ат оры 35 и 37, длительность нулевого имГ пульса которого равна и блоки) ° ! рует по второму входу соответству-ющий элемент 36 (33), запрещая прохождение на его выход импульса запуска одновибратора 37 (25), при этом триггер 34 RS-типа устанавливается

II 11 11 11 в 0 или 1, обеспечивая через соотU Фк ° 11ttt,>x etI

П 6,„ 4 — напряжения на выходе соЬьtx4 ответственно фазового компаратора, квадратора 41, сумматора 4?, делительного устройства 43; — коэффициенты передачи фtI ь 44 фазового компаратора и квадратора 41, 1

При этом U66tx 42-cos 9, U5 при 1 4t В

Укаэанные напряжения с первого и второго выходов вычислительного блока поступают на вторые входы множительных устройств 24 и 25 через двухпоэиционные переключатели 38 и 39, ответствующие ключи 38 и 39 подачу на . вторые входы множительных устройств

,напряжений, пропорциональных корректируют!им множителям: при 0"1 на прямом выходе триггера 34 (-случай 1) — первый выход вычислительного блока (вы ход сумматора 42) подключается через ключ 38 к второму входу множителя 25, 50 в орой выход вычислительного блока (выход делителя 43) подключается чеpcs ключ 39 к второму входу множителя 24; при "1" на прямом выходе триг, гера 34 указанные выходы вычисли\ тельного блока через соответствующие ключи подключаются, соответственно, к второму входу множителя ?4 и к второму входу множителя 25.

Устройство для защиты от воздушного шума обеспечивает компенсацию пер1597604

i вичного воздушного шума не только при движениях головы оператора впе1 ред-назад, но и при отклонениях головы вправо-влево. Например, при отклонении вправо увеличивается емкость правой части дифференциального датчика и уменьшается емкость его левой части, что приводит к уменьшению напряжения П и увеличению напряжеЬ,г ния 1Б 1и, соответственно, к уменьР шению управляющего напряжения на выходе сумматора 26 первого канала преобразования и увеличению управляющего напряжения на выходе сумматора второго канала. В результате происходят дополнительная задержка сигнала в правом канале компенсации и уменьше-. ние задержки в левом канале компенсации, При этом предложенное устройство не обеспечивает 100% компенсации первичного воздушного шума при возможных отклонениях головы оператора О, однако оно позволяет улучшить указанную компенсацию в степени, оп- 25 ределяемой реальной диаграммой направленности излучателей 9 и 10, углом разворота боковых сторон l1 и 12 полукожуха и т.д., н пространственной области подавления шума путем слежения за смещением головы оператора О.

При этом лучшие результаты достигаются в случае использования набора— гирлянды излучателей, поскольку в этом случае пространственное компенсирующее звуковое поле точнее учиты"

35 вает конфигурацию звукового поля первичного шума..

Фо р мул а и з о бр е т ения

Устройство для защиты от воздушного шума, содержащее правый и левый каналы создания компенсирующего акустического поля, каждый из которых со- 45 держит последовательно соединенные приемник звука, усилитель и фильтр, а также излучатель звука, установленный на соответствующей боковой плоскости двойного звукоизолирующего полукожуха, окружающего голову оператора с трех сторон, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области шумоподавления, оно содержит источник стабильного переменного напряжения, конденсатор, первый и второй каналы преобразования, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных усилителя, детектора, сглаживающего фильтра низких частот, множительного устройства и сумматора, имеюц1его три взвешенных входа, последовательно соединенные квадратор, двухвходовый сумматор и делительное устройство, первый и второй элементы И,первый и второй одновибраторы,RS-триггер,две цепочки формирования сигнала последовательно соединенных узкополосного фильтра и уси" лителя-формирователя, фазовый компа" ратор, первый и второй днухпозиционные ключи, первый.и второй регулируемые фазовращатели и емкостный диффе-. ренциальный датчик с изменяющимися диэлектрическими свойствами, при этом выход источника стабильного переменного напряжения через конденсатор подключен к общему электроду емкостного дифференциального датчика, правый электроц которого соединен с вхо-. дом первого канала преобразования, а левый электрод — с входом второго канала поеобразования, выход сглаживающего фильтра соединен с вторым входом сумматора, выход каждого канала преобразования соединен с управляющим входом, соответствующего регулируемого фазовращателя, вход которого соединен с выходом соответствующего фильтра, а выход — с соответствующим излучателем звука, выходы двухвходовото сумматора и длительного устройства соединены соответственно с входом первого двухпоэиционного ключа и с входом второго двухпоэиционного ключа, первые выходы указанных ключей соединены с вторым входом множительного устройства первого канала преобразователя, а вторые входы — с вторым входом множительного устройства второго канала преобразования, вход первой цепочки формирования сигнала соединен с выходом усилителя правого канала, а выход — с первым входом фазового компаратора и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом R триггера RS и через первый одновибратор — с вторым входом второго элемента И, вход второй цепочки формирования сигнала соединен с выходом усилителя левого канала, а выход — с вторым входом фазового компаратора, выход которого подключен к входу квадратора, и первым входом второго элемента И., выход которого соединен с входом S триггера типа RS и через второй одновибра1

1 597604

14

Составитель, С. Юдин редактор А, Коз ориз Техред М. Ходанич . Корректор M. Кучерявая

Заказ 3043 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прИ ГКИТ СЧСР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 тор — с вторым входом первого элемента И, прямой и инверсный выходы триггера типа RS соединены соответственно с управляющими входами первого и второго двухпозиционного ключа, третьи входы сумматоров соединены с выходами регулируемых источников напряжения, а электроды емкостного ди Аеренциального датчика выполнены в виде проводящих пластин, закрепленных с внутренней стороны на плоскостях двойного звукоизолирующего полукожуха.

Устройство для защиты от воздушного шума Устройство для защиты от воздушного шума Устройство для защиты от воздушного шума Устройство для защиты от воздушного шума Устройство для защиты от воздушного шума Устройство для защиты от воздушного шума Устройство для защиты от воздушного шума 

 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области акустики, в частности к средствам уменьшения уровня храпа. Способ предполагает определение звуковой модели храпа, прогнозирование уровня возможного храпа в зависимости от разработанной модели храпа, формирование звука поддельного храпа для заполнения промежутков в звуковой модели храпа. В результате обеспечивается сглаживание уровня звука храпа. Устройство содержит микрофон, блок обработки данных, обеспечивающий анализ и предсказание амплитуды храпа, громкоговоритель, механизм активного управления шумом, в состав которого входит адаптивный фильтр, соединенный с блоком обработки данных. Также в состав устройства входят средство изменения положения челюсти пользователя и средство рассеяния звука. Технический результат - снижение раздражающего действия храпа, обеспечение комфортности и повышение эффективности отдыха пользователя. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, предназначенным для предотвращения храпа человека с учетом вредного воздействия храпа и повышения комфортности сна. Устройство для предотвращения храпа содержит микрофон (1), коммутатор (6), первый (5) и второй (11) блоки преобразования, блок хранения информации (12), блок опознавания сигнала (13), излучатель звука (10). Первый блок преобразования сигналов (5) соединен с коммутатором (6), который своими выходами соединен с блоком хранения информации (12) и с блоком опознавания сигналов (13). Блок опознавания сигналов (13) соединен с блоком хранения информации (12), который соединен со вторым блоком преобразования (11), соединенным с излучателем звука (10). Блок управления (8) снабжен таймером (9), а блок питания (7) подключен к основным блокам устройства. Устройство дополнительно снабжено компаратором (3) с регулируемым уровнем срабатывания и реле (4). Микрофон (1) снабжен усилителем звука (2) и связан через усилитель звука (2) с компаратором (3), который выполнен с возможностью подачи сигнала на реле (4). Второй выход усилителя (2) через реле (4) соединен с первым блоком преобразования сигналов (5). Коммутатор (6) одним из своих выходов соединен с блоком управления (8). Достигается повышения надежности устройства. 1 ил.

Изобретение относится к акустике, в частности к системам для маскирования звука. Система содержит микрофоны, спектроанализатор для определения мощностных характеристик звука и пространственный анализатор для определения характеристик направленности воспринятого звука, представляющих направление падения на человека, генератор для генерации маскирующего звука под комбинированным управлением мощностных характеристик и пространственных характеристик для маскирования звука. Система сконфигурирована для маскирования излучаемого в направлении человека звука, в которой подсистема обработки сигнала содержит пространственный анализатор для определения характеристик направленности, причем пространственный анализатор предназначен для определения характеристик направленности на основе определения количественного представления по меньшей мере одной из интерауральной временной разности и интерауральной разности по уровню. Технический результат – повышение эффективности маскирования звука. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электроакустике и может быть использовано для активного подавления акустического шума на рабочем месте оператора

Наверх