Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах

Изобретение относится к средствам защиты от акустического шума, вызванного работающими системами вентиляции в жилых помещениях и в подвижных объектах. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности гашения шума в вентиляционных системах за счет снижения интенсивности отраженного обратно в канал звука и снижения амплитуды стоячих волн между источником шума и гасящим устройством. Технический результат достигается за счет того, что устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах, содержащее размещенный в герметичном корпусе громкоговоритель, излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала перпендикулярно его оси, приемник давления, расположенный внутри вентиляционного канала вблизи излучающей поверхности громкоговорителя, электрически соединенный цепью обратной связи, включающей последовательно соединенные предварительный усилитель с электрически управляемым коэффициентом передачи, компенсатор и инвертирующий усилитель мощности, соединенный с громкоговорителем, снабжено вторым громкоговорителем, размещенным в герметичном корпусе, фазовращателем, дополнительным усилителем мощности, причем второй громкоговоритель расположен по оси вентиляционного канала вблизи первого громкоговорителя, излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала перпендикулярно его оси, вход фазовращателя электрически соединен с выходом компенсатора цепи обратной связи первого громкоговорителя, а выход фазовращателя соединен последовательно с дополнительным усилителем мощности и вторым громкоговорителем, при этом расстояние между осями громкоговорителей в корпусе составляет много меньше длины волны на верхней граничной частоте подавляемого акустического шума. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам защиты от акустического шума, вызванного работающими системами вентиляции в жилых помещениях и в подвижных объектах.

Известно устройство для активного гашения акустического шума, содержащее возбудитель акустического поля (громкоговоритель), нагруженный на среду, и соответствующий акустический приемник давления (микрофон), расположенный напротив этого громкоговорителя. Инвертирующий усилитель и компенсатор включены в цепь обратной связи, в состав которой входят и громкоговоритель и микрофон, причем выход микрофона соединен с входом предварительного усилителя с электрически управляемым коэффициентом передачи, выход предварительного усилителя соединен с входом компенсатора, выход компенсатора соединен с входом инвертирующего усилителя, к выходу которого подключен громкоговоритель, а управляющий вход предварительного усилителя соединен с выходом формирователя управляющего напряжения, вход которого соединен с выходом микрофона.

Выходное напряжение микрофона поступает одновременно на вход предварительного усилителя с электрически управляемым коэффициентом передачи и на вход формирователя управляющего напряжения, обеспечивая возможность адаптивного изменения коэффициента передачи цепи обратной связи под действием управляющего напряжения, соответствующего перепадам воздушного давления (Патент США №5848169, МПК G11K 11/00, 1998 г.).

Недостатком данного устройства является его низкая эффективность снижения шума из-за невозможности быстрой адаптации устройства при изменениях уровня шума в вентиляционных системах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству (прототипом) является устройство, содержащее размещенный в герметичном корпусе громкоговоритель, излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала перпендикулярно его оси, приемник давления, расположенный внутри вентиляционного канала вблизи излучающей поверхности громкоговорителя, электрически соединенный цепью обратной связи, включающий последовательно соединенные предварительный усилитель с электрически управляемым коэффициентом передачи, компенсатор и инвертирующий усилитель мощности, соединенный с излучателем (Патент РФ №2363992 МПК G10K 11/178, от 22.08.2008 г.).

Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность активного гашения акустических шумов вследствие того, что устройство отражает падающую на него волну обратно в канал. В вентиляционном канале образуются стоячие волны между первичным излучателем звука (вентилятор) и устройством. На резонансных частотах где с - скорость звука, l - расстояние между первичным излучателем и устройством, n=1, 2…, амплитуда стоячей волны многократно превосходит амплитуду звуковой волны в отсутствие гасящего устройства. При этом при малых потерях в канале (при отсутствии пассивных средств шумопоглощения) резонансное усиление падающей волны может быть сопоставимым с эффективностью гасящего устройства, поэтому снижение шума на резонансных частотах при применении устройства оказывается малым. В вентиляционных каналах расстояние от источника шума (вентилятора) до мест расположения гасящих устройств может составлять несколько метров, поэтому снижение эффективности гашения имеет место на большом количестве резонансных частот в рабочем частотном диапазоне, из-за чего значительная доля звуковой энергии широкополосного шумового сигнала проходит через сечение, в котором установлено устройство.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности гашения шума в вентиляционном канале за счет снижения интенсивности отраженного обратно в канал звука и снижения амплитуды стоячих волн между источником шума и гасящим устройством.

Технический результат достигается за счет того, что устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах, содержащее размещенный в герметичном корпусе громкоговоритель, излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала перпендикулярно его оси, приемник давления, расположенный внутри вентиляционного канала вблизи излучающей поверхности громкоговорителя, электрически соединенный цепью обратной связи, включающей последовательно соединенные предварительный усилитель с электрически управляемым коэффициентом передачи, компенсатор и инвертирующий усилитель мощности, соединенный с громкоговорителем, снабжено вторым громкоговорителем, размещенным в герметичном корпусе, фазовращателем, дополнительным усилителем мощности, причем второй громкоговоритель расположен по оси вентиляционного канала вблизи первого громкоговорителя, излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала перпендикулярно его оси, вход фазовращателя электрически соединен с выходом компенсатора цепи обратной связи первого громкоговорителя, а выход фазовращателя соединен последовательно с дополнительным усилителем мощности и вторым громкоговорителем, при этом расстояние между осями громкоговорителей в корпусе составляет много меньше длины волны на верхней граничной частоте подавляемого акустического шума.

Изобретение поясняется рисунком, на котором представлен эскиз устройства для активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах.

Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах содержит два громкоговорителя 1 и 2, установленные в вентиляционном канале 3 заподлицо в отверстиях стенки вентиляционного канала 3 перпендикулярно его оси, герметичные корпусы 4 и 5, в которых размещены громкоговорители 1 и 2, приемник давления (микрофон) 6, соединенный последовательно с предварительным усилителем 7 с электрически управляемым коэффициентом передачи, компенсатором 8 и инвертирующим усилителем мощности 9, соединенным с громкоговорителем 1, и фазовращатель 10, вход которого соединен с выходом компенсатора 8, а выход фазовращателя 10 соединен последовательно с дополнительным усилителем мощности 11 и вторым громкоговорителем 2.

Работа устройства активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах происходит следующим образом. Акустические волны, вызванные шумом вентилятора, распространяются по вентиляционному каналу 3 и достигают приемника давления (микрофона) 6. Электрическое напряжение, снимаемое с микрофона 6, усиливается предварительным усилителем 7 с электрически управляемым коэффициентом передачи и через компенсатор 8 поступает на инвертирующий усилитель мощности 9 и вход фазовращателя 10. С выхода инвертирующего усилителя мощности 9 сигнал поступает на вход громкоговорителя 1, а с выхода фазовращателя 10 сигнал поступает на усилитель мощности 11 и затем на громкоговоритель 2. Громкоговоритель 2, размещенный в герметичном корпусе 5, является отражателем звуковой волны. Громкоговоритель 1, размещенный в герметичном корпусе 4, является поглотителем звуковой волны, отраженной от громкоговорителя 2. В вентиляционном канале 3 отсутствует волна, отраженная от устройства в направлении обратном направлению распространения падающей волны. Звуковое поле в вентиляционном канале 3 между источником шума (вентилятором) и устройством является спектром бегущих волн, стоячие волны на этом участке канала отсутствуют. Таким образом, данное устройство активного гашения звука не приводит к образованию стоячих волн в вентиляционном канале и исключает усиление звука на резонансных частотах, зависящих от расстояния между источником шума (вентилятором) и громкоговорителями 1 и 2, что позволяет существенно, в несколько раз, увеличить эффективность гашения шума на этих частотах и обеспечить высокую эффективность подавления шума во всем рабочем диапазоне частот. Осевое расстояние между центрами громкоговорителей L не должно превышать четверти длины волны звука на верхней частоте рабочей полосы:

1. Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах, содержащее размещенный в герметичном корпусе громкоговоритель, излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала перпендикулярно его оси, приемник давления, расположенный внутри вентиляционного канала вблизи излучающей поверхности громкоговорителя, электрически соединенный цепью обратной связи, включающей последовательно соединенные предварительный усилитель с электрически управляемым коэффициентом передачи, компенсатор и инвертирующий усилитель мощности, соединенный с громкоговорителем, отличающееся тем, что оно снабжено вторым громкоговорителем, размещенным в герметичном корпусе, фазовращателем, дополнительным усилителем мощности, причем второй громкоговоритель расположен по оси вентиляционного канала вблизи первого громкоговорителя, излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала перпендикулярно его оси, вход фазовращателя электрически соединен с выходом компенсатора цепи обратной связи первого громкоговорителя, а выход фазовращателя соединен последовательно с дополнительным усилителем мощности и вторым громкоговорителем.

2. Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах по п. 1, отличающееся тем, что расстояние между осями громкоговорителей в корпусе составляет много меньше длины волны на верхней граничной частоте подавляемого акустического шума.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к активному шумоподавлению. Система активного шумоподавления (ANC) в транспортном средстве включает в себя процессор, запрограммированный для реализации адаптивного субполосного алгоритма управления с фильтрацией опорного сигнала, который применяет пороговые величины к трактам сигнала обратной связи ошибки и опорного сигнала так, чтобы в ответ на широкополосные негауссовы импульсные опорные сигналы, указывающие дорожный шум и детектируемые датчиками, весовые коэффициенты задавали адаптивный фильтр схождения алгоритма управления и обеспечивали возможность системе ANC частично подавлять дорожный шум посредством громкоговорителя.

Изобретение относится к активному шумоподавлению. Система активного шумоподавления (ANC) в транспортном средстве включает в себя процессор, запрограммированный для реализации адаптивного субполосного алгоритма управления с фильтрацией опорного сигнала, который применяет пороговые величины к трактам сигнала обратной связи ошибки и опорного сигнала так, чтобы в ответ на широкополосные негауссовы импульсные опорные сигналы, указывающие дорожный шум и детектируемые датчиками, весовые коэффициенты задавали адаптивный фильтр схождения алгоритма управления и обеспечивали возможность системе ANC частично подавлять дорожный шум посредством громкоговорителя.

Изобретение относится к компенсации шумовых помех у устройства (1) громкой связи в автомобиле. Техническим результатом является повышение скорости индивидуальной для транспортного средства компенсации возмущающих воздействий устройства громкой связи.

Изобретение относится к акустике, в частности к устройствам активного шумоподавления. Устройство содержит опорные датчики, громкоговоритель, микрофон, процессор, гребенку фильтров, средство вычисления минимальной среднеквадратичной ошибки, блока быстрого преобразования Фурье, блока наложения спектров, блока обратного преобразования Фурье, адаптивного фильтра.

Изобретение относится к акустическому метаматериалу, содержащему ячейки для цифровой обработки входящего звукового волнового сигнала и для генерирования соответствующего ответного звукового волнового сигнала в зависимости от частоты и фазы входящего звукового волнового сигнала для генерирования общего ответного звукового волнового сигнала, который при комбинировании с входящим звуковым волновым сигналом модифицирует входящий звуковой волновой сигнал.

Изобретение относится к области технических средств обеспечения акустической безопасности окружающей среды за счет подавления (уменьшения) шумовых излучений, производимых производственно-технологическим и инженерно-техническим оборудованием, представленным, в частности, насосной, компрессорной станциями, энергетическими установками (двигателями внутреннего сгорания, дизель-генераторными установками), системами вентиляции и кондиционирования воздуха, электрическими машинами (электродвигателями, электротрансформаторами), смонтированным внутри шумогенерирующих (шумоактивных) технических помещений (строительных зданий).

Изобретение относится к обработке аудиосигнала и, в частности, к устройству и способу для улучшения воспринимаемого качества воспроизведения звука путем объединения активного шумоподавления и компенсации воспринимаемого шума, например, путем улучшения воспринимаемого качества воспроизведения звука через головные телефоны.

Изобретение относится к средствам активного гашения вибраций для компенсации (гашения) вибраций фундаментных конструкций, возбуждаемых роторными машинами и механизмами.

Изобретение относится к демпфированию механических колебаний, в частности к средствам активного гашения вибраций. Устройство содержит датчики периода вращения валов механизмов, равное число компенсирующих источников и контрольных приемников, установленных на фундаментной конструкции, электронный тракт системы гашения, состоящий из анализатора, дискретного интегратора, синтезатора, формирователя экспоненциальных функций, измерителя периода.

Изобретение относится к области акустики, в частности к системам шумоподавления. Система активного шумоподавления с ультразвуковым излучателем состоит из микрофона, аналого-цифрового преобразователя, устройства обработки полученного сигнала, цифроаналогового преобразователя, ультразвукового излучателя, генератора высокочастотного излучения со смесителем, широкополосного усилителя, акустического фильтра.

Изобретение относится к средствам защиты от акустического шума, вызванного работающими системами вентиляции в жилых помещениях и в подвижных объектах. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности гашения шума в вентиляционных системах за счет снижения интенсивности отраженного обратно в канал звука и снижения амплитуды стоячих волн между источником шума и гасящим устройством. Технический результат достигается за счет того, что устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах, содержащее размещенный в герметичном корпусе громкоговоритель, излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала перпендикулярно его оси, приемник давления, расположенный внутри вентиляционного канала вблизи излучающей поверхности громкоговорителя, электрически соединенный цепью обратной связи, включающей последовательно соединенные предварительный усилитель с электрически управляемым коэффициентом передачи, компенсатор и инвертирующий усилитель мощности, соединенный с громкоговорителем, снабжено вторым громкоговорителем, размещенным в герметичном корпусе, фазовращателем, дополнительным усилителем мощности, причем второй громкоговоритель расположен по оси вентиляционного канала вблизи первого громкоговорителя, излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала перпендикулярно его оси, вход фазовращателя электрически соединен с выходом компенсатора цепи обратной связи первого громкоговорителя, а выход фазовращателя соединен последовательно с дополнительным усилителем мощности и вторым громкоговорителем, при этом расстояние между осями громкоговорителей в корпусе составляет много меньше длины волны на верхней граничной частоте подавляемого акустического шума. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх