Устройство для подавления шума

 

Устройство для подавления шума содержит микрофон, усилитель электрических сигналов, один или несколько вибраторов и излучающую поверхность (диффузор). Микрофон улавливает звуки шума, преобразует их в электрические сигналы, усиливаемые усилителем и, затем подаваемые на вибраторы, которые заставляют колебаться излучающую поверхность в противофазе приходящим волнам шума и, в результате интерференции, излучаемых волн с волнами шума, гасить последние. Излучающая поверхность (диффузор) имеет форму волновой поверхности приходящих волн шума, вибраторы расположены с наружной стороны этой поверхности, а микрофон с внутренней. Вибраторы меняют фазу колебания на противоположную при перемене полярности питания. Устройство может быть использовано для подавления шума, проникающего через окна в помещение снаружи и для предотвращения перехода звуковой информации из помещения наружу через окна. Обеспечено равномерное ослабление шума во всей зоне подавления. 1 ил.

Аналогами данного устройства являются "Устройства для подавления шума", зарегистрированные под номерами 349011, 356819, 590807, 832578, 836655 и др. Суть работы этих устройств заключается в том, что звуковой сигнал шума, воспринятый микрофоном, преобразуется в электрический и, после обработки, подается на динамик, который излучает звуковые волны той же частоты, но с фазой противоположной падающим на микрофон волнам.

По идее авторов, поскольку излучаемые динамиком звуковые волны противоположны по фазе звуковым волнам шума, то при одинаковой амплитуде тех и других, они должны гасить друг друга. Отличаются эти вышеупомянутые устройства лишь степенью сложности электронного оборудования, преобразующего звуковой сигнал в электрический, а затем снова в звуковой, но противоположный по фазе исходному. В качестве прототипа выбрано устройство, зарегистрированное под номером 356819.

Хотя звуковые волны шума и волны, излучаемые устройством, совпадают по частоте и, следовательно, являются когерентными, но этого недостаточно для равномерного подавления шума во всей зоне подавления. Для равномерного подавления необходимо, чтобы звуковые волны шума и волны, излучаемые устройством были не только когерентны, но чтобы при этом совпадали по форме их поверхности волнового фронта и направления их распространения. В противном случае, когерентные волны, приходя в различные точки пространства, будут иметь разные фазы и, в зависимости от разности фаз, будут в одном месте гасить друг друга, а в другом усиливать. Форма волнового фронта, излучаемого устройством, зависит от формы излучающей поверхности.

Поскольку в аналогах не ставилась задача приблизить форму волнового фронта и направления распространения излучаемых звуковых волн форме волнового фронта шума, то задача равномерного подавления шума во всей зоне подавления не могла быть решена этим устройством.

Задачей предлагаемого устройства является равномерное ослабление шума во всей зоне подавления с помощью когерентных волн, находящихся в противофазе волнам шума, имеющими то же направление и почти такую же форму волнового фронта.

Схема устройства изображена на рисунке. Работа устройства.

Звуковая волна шума попадает в микрофон 1, расположенный с внутренней стороны (со стороны зоны подавления) излучающей поверхности 2, форма которой близка форме волнового фронта проходящего через нее шума, преобразуется в электрический сигнал и после усиления усилителем 3 подается на вибраторы {4} , находящиеся на наружной стороне поверхности 2 во избежание возможного различия формы излучаемого волнового фронта с формой излучающей поверхности и расположенные симметрично относительно центра поверхности. Они удалены от центра и от края поверхности на расстояние менее X/4, (X - наименьшая длина волны в материале излучающей поверхности в спектре шума, амплитуда которой не превышает половину максимальной).

Используемые вибраторы меняют фазу колебания на противоположную при изменении полярности питания. Так как скорость распространения звука в твердых телах значительно больше чем в воздухе, то колеблющаяся поверхность излучает звуковые волны в противофазе с приходящими волнами шума с близкой по форме им поверхностью волнового фронта.

Поскольку звуковые волны, излучаемые поверхностью 2 когерентны волнам приходящего шума (и прошедших через поверхность), находятся в противофазе к ним, а формы их волновых фронтов приблизительно совпадают, то в случае их наложения (при одинаковых амплитудах) будет происходить их взаимное гашение (подавление).

Рассматриваемое устройство может быть использовано для подавления наружного шума, приникающего через наиболее слабозащищенные фрагменты коробки помещения. В этом случае поверхность фрагмента может служить излучающей поверхностью. Если же на вибратор подать переменное напряжение, то устройство может служить для предотвращения перехода звуковой информации из помещения наружу через поверхность фрагмента.

Формула изобретения

Устройство для подавления шума, содержащее микрофон, диффузора для излучения волн в противофазе волнам шума и усилитель, подключенный к микрофону, расположенному с внутренней стороны диффузора, отличающееся тем, что содержит один или несколько вибраторов, расположенных на наружной стороне диффузора со стороны приходящих волн шума, при этом усилитель имеет регулируемый коэффициент усиления и подключен к вибраторам, причем для равномерного подавления шума во всей зоне подавления диффузор имеет форму, близкую форме волнового фронта волн приходящего шума.

РИСУНКИ

Рисунок 1