针对电音噪声的有源隔声窗研究

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生活中,像广场舞音乐这样的电音噪声对临街住户的生活和健康产生了很大影响。目前对室外电音噪声的控制主要是禁止产生噪声的活动,但这样的方式是缺乏现实性的,会给人们的社会活动造成很大的干扰。噪声主要是从窗户进入室内,有学者从无源噪声控制的角度研究隔声窗的吸声材料和物理结构,但对低频噪声的降噪效果不明显。为解决这一问题,本文在交错式隔声窗中引入有源噪声控制系统,研究了有源隔声窗针对电音噪声的控制方法及效果。本文首先针对电音噪声的特点建立了简化的有源隔声窗声场模型。通过对室外电音噪声测量和分析,运用一维管道声波理论,提出将三维声波简化为平面声波并求得隔声窗内的截止频率1143.2Hz。当电音噪声频率小于导管截止频率时,即可以将电音噪声声波看作为正入射的平面波,在隔声中传播的声波看作沿Z轴传播的平面波。此时采用有源噪声控制所受到的干扰最小、效果最好。随后对有源隔声窗的控制系统进行了设计和仿真。本文选择了单通道前馈控制系统作为控制方式,自适应算法为FxLMS算法。通过Matlab仿真,该系统对200Hz的正弦波加随机噪声的混合噪声起到了降噪效果;并对比分析了不同的滤波器长度、收敛系数、初级声源频率对算法性能的影响。最后搭建针对电音噪声的有源隔声窗物理实验平台,完成了控制系统硬件设计和软件设计,选用DSP芯片作为有源控制系统控制器,采用C语言进行软件设计。通过有源隔声窗噪声控制实验,在实际环境中对电音噪声能达到7.7dB的平均降噪量。然后分别对参考传感器和初级声源距离对降噪量的影响、误差传感器与次级声源距离对降噪量的影响进行实验验证,发现当参考传感器逐渐远离进风口的时候,降噪量越来越大,之后再加大参考传感器到初级声源的距离,系统降噪声压值逐渐降低;误差传感器到次级声源距离的逐渐变大,有源隔声窗对电音噪声的降噪值逐渐减少。
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