通风口主动降噪工程的声学设计考虑

信息处理 声音的 声音 声学
2022-02-04 21:08:37

我正在从事“通风口的主动降噪”项目。我正在使用 NI myRIO1900、Audio Technica ATR 3350 全向麦克风和 Tevion 扬声器。我已经使用 LabVIEW 进行了编程,并且使用了 FPGA 模块。

我使用(200-500 Hz)的正弦噪声源作为测试噪声信号。

我已经在 LabVIEW 上实现了 LMS,作为初步结果,我得到了大约 8dB 的降噪效果,但这些结果在某种意义上是相当随机的。

仅在某些音量级别(如果我非常仔细地调整),会发生噪音消除,并且步长的变化不会产生任何体面的变化(我必须再次更改音量级别才能看到一些结果)。

总的来说,我得到了一些结果,但我无法控制结果。

这是我的设置 [管道长度为1米] 在此处输入图像描述

我知道我必须考虑二级路径建模和反馈建模。我实际上也完成了 FBFxLMS 的编码,但我也没有任何合理的结果。

但我的问题是如何改进我的装置的声学设计。

仅使用纸板材料模拟通风口环境有什么问题?

我在 2-3 个地方(这里是第二个答案)读到,如果没有适当的声学设计,就不可能有效地降低噪音。

引用论文

如果系统的声学设计没有优化,数字控制器可能无法充分衰减不需要的噪声。

我知道的唯一一点是使用低频噪声(<= 500Hz)将声波传播视为平面声波。我完全不知道如何改进我的声学设计的任何其他细节。

我想知道如何找到 DSP 将影响多少以及实际声学设计的限制。如果有人可以提供一些合理的资源来通过,将不胜感激。

1个回答

我一开始不确定这是否属于数字信号处理站点的范围,但后来决定它是关于做 DSP 的限制环境,所以它很切题。

你的论文(什么论文?拜托,拜托,习惯总是正确引用!)命中:

如果系统的声学设计没有优化,数字控制器可能无法充分衰减不需要的噪声。

我想你很清楚他们在说什么:你必须处理现实世界中的信号,即实际的、物理的、压力波。你通过对现实世界进行数学建模来做到这一点。

当然,这只有在您的现实“容易”到足以适合您的模型时才能成功。例如,您的 ANC 可能假定存在噪声发射器的位置和消除信号发射器的位置。它可能不涉及的是,如果声学设计不佳,噪音可能会从发射器的背面泄漏,从远处的墙壁反弹,然后以巨大的随机相移返回。

这是科学。在科学中,你试图尽可能减少不可控影响的数量,以使尽可能多的事情变得确定。

原则上,你的设计很好:纸板在吸音方面非常有效。但是,您在构建系统时并不太小心:

  • 差距。关闭它们。
  • 墙壁。使它们更厚。
  • 扬声器背面,打开以吸收和发射环境噪音。垫它们。
  • 不太确定您的“管”的底部:它是阻尼纸板还是实际上是桌子,这可能比空气更能传输平放在顶部的扬声器的功率?
  • 整个系统暴露在环境噪声中。我会拿一块大纸板,放一层绝缘层(例如聚苯乙烯泡沫塑料),把所有东西都放进去,然后用绝缘材料填满。
  • 全向真的是您在麦克风中寻找的模式吗?这一切听起来就像您希望您的噪声源麦克风具有高度指向性以仅捕获噪声,而不是您自己的发射对噪声源的影响。

然后,确保所有组件,尤其是您的传感器,工作良好:

  1. 您的麦克风(尤其是在噪声发射器前面的麦克风)可能会削波吗?
  2. 如果不是 1.,那么,您的扬声器产生的信号有多干净?也许您想尝试以不同的音量产生一些音调,并查看频谱(来自射频背景,我建议使用完全基于相关性的通道探测,但我不知道效果如何)。
  3. 验证您的型号:拔下取消扬声器。运行您的设备,并将他们产生的声音记录到文件中,以及麦克风听到的声音。根据这些文件模拟您希望消除噪音的地方的麦克风应该听到什么。对插入的扬声器执行完全相同的操作。将模拟与实际麦克风录音进行比较。