RU2545462C2 - Система активного шумоподавления с ультразвуковым излучателем - Google Patents
Система активного шумоподавления с ультразвуковым излучателем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2545462C2 RU2545462C2 RU2013128621/28A RU2013128621A RU2545462C2 RU 2545462 C2 RU2545462 C2 RU 2545462C2 RU 2013128621/28 A RU2013128621/28 A RU 2013128621/28A RU 2013128621 A RU2013128621 A RU 2013128621A RU 2545462 C2 RU2545462 C2 RU 2545462C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- noise reduction
- ultrasonic
- emitter
- signal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
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. При этом генератор и смеситель расположены между устройством обработки сигнала и цифроаналоговым преобразователем, а усилитель мощности своим входом соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, выход усилителя соединен с пьезоэлектрическим преобразователем, выход преобразователя соединен со входом акустического фильтра. Технический результат - расширение спектра излучаемых частот. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к средствам защиты от акустических шумов различного происхождения и может использоваться в производственных и жилых помещениях, а также на открытой местности.
Известны устройства для активного подавления шумов (см., например, патенты: RU №2115960, МПК G10K 11/16, опубликован 20.07.1998 г.; US №5848169, МПК: G11K 11/00, опубликован 08.12.1998 г.), суть работы которых заключается в том, что звуковой сигнал шума, воспринятый микрофоном, преобразуют в электрический и после обработки подают на динамик, который излучает звуковые волны той же частоты, но с фазой, противоположной падающим на микрофон волнам.
Основным и принципиальным недостатком данных устройств является их ограниченность излучения по диапазону частот, так как используемые в них акустические системы (динамики) по своему строению являются резонансными колебательными системами и не позволяют воспроизводить широкополосный сигнал сколько-нибудь достоверно. Определенная масса и размеры компонентов таких систем не позволяют равноценно воспроизводить на одном динамике сигналы из разного частотного диапазона, порождая фазовые и амплитудные искажения на краю отведенного частотного диапазона. Использование же нескольких динамиков, излучающих в разных частотных диапазонах, требует использования фильтров и не позволяет при суммировании получить форму сигнала, достаточную для качественного шумоподавления в широком частотном диапазоне.
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.
Кроме того, излучение динамиками сформированного для подавления шумов сигнала происходит с задержкой порядка 10-3 с (скорость излучения акустической системой низкочастотной составляющей сигнала). В результате возникает необходимость разнесения микрофона и динамика на расстояние порядка 0,5 м (такое расстояние успевает пройти шумовая волна за время излучения динамиками сигнала шумоподавления). Однако характеристики самой шумовой волны в новом месте будут уже другими и, соответственно, излучаемый сигнал не будет эффективным для ее подавления (вследствие отсутствия когерентности).
Попытки устранения данных недостатков сделаны при разработке устройств активного шумоподавления (см., патент RU: №2363992, МПК G10K 11/178, опубликован 10.08.2009 г.; №2411592, МПК G10K 11/178, опубликован 10.02.2011 г.), содержащих основной и контрольный микрофоны, устройства преобразования и обработки полученных сигналов, устройство формирования сигнала шумоподавления и не менее одного динамика, излучающего сформированный сигнал.
Наличие в вышеописанных устройствах контрольного микрофона позволяет несколько скорректировать фазовые сдвиги, возникающие вследствие временной задержки излучения между шумовым сигналом и сигналом шумоподавления. Однако применение данных устройств возможно только в ограниченном объеме пространства, прилегающем к точке излучения.
Известна система направленного звука Audio SPOTLIGHT (http://www.holosonics.com/products.html), содержащая генератор высокочастотного (ультразвукового) излучения (звуковой проектор) и микроконтроллер, формирующий предыскажения в излучаемый сигнал.
В данной системе генерируемое высокочастотное излучение предварительно модулируется заданным сигналом звукового диапазона и затем, направленно распространяясь в пространстве, возбуждает в окружающем воздухе данный сигнал модуляции, позволяя слышать его в зоне распространения несущей волны.
Принципиально описанная система может быть использована для активного шумоподавления, однако ее возможности жестко ограничены «конусом» распространения несущей волны, а ее применение, требующее ультразвуковых сигналов большой мощности, является вредным для человека и энергозатратным в эксплуатации.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является система активного шумоподавления (см. патент US №5535283, МПК G10K 11/178, опубликован 09.07.1996 г.), содержащая расположенный на пути распространения шумовой волны микрофон, аналого-цифровой преобразователь, устройство обработки полученного сигнала, цифроаналоговый преобразователь с фильтром высоких частот и излучатель.
В известной системе акустический шум улавливается микрофоном, после чего преобразуется в цифровой код при помощи аналого-цифрового преобразователя. Полученные данные корректируются в устройстве обработки сигнала (вносятся предыскажения, производятся фазовые сдвиги и т.п.) и далее подаются в цифроаналоговый преобразователь. Полученный в результате преобразования аналоговый сигнал на выходе проходит через фильтр высоких частот, в котором отсекается его высокочастотная составляющая, излучается и, складываясь с шумовой волной, гасит ее.
Вышеописанная система позволяет достаточно эффективно производить шумоподавление в среднечастотной области звукового спектра (приблизительно от 100 до 6000 Гц). Однако за пределами обозначенного частотного диапазона также возникают фазовые и амплитудные искажения, вследствие чего с ее помощью невозможно подавлять шумы в области высоких и низких частот.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение прибора, способного обеспечивать эффективное шумоподавление во всем диапазоне звуковых частот в заданном объеме.
Техническим результатом изобретения является возможность качественного шумоподавления в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц в области до 10 м3.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что система активного шумоподавления с ультразвуковым излучателем, состоящая из расположенного на пути распространения шумовой волны микрофона, аналого-цифрового преобразователя, устройства обработки полученного сигнала, цифро-аналогового преобразователя и излучателя, дополнительно содержит генератор высокочастотного излучения и смеситель, расположенные в системе между устройством обработки сигнала и цифро-аналоговым преобразователем, широкополосный усилитель мощности, расположенный последовательно за цифроаналоговым преобразователем и акустический фильтр ультразвуковых частот, расположенный после излучателя, при этом излучатель в системе является ультразвуковым.
В качестве ультразвукового излучателя в системе может быть использован пьезоизлучатель.
Изобретение поясняется рисунком, на котором представлена схема системы активного шумоподавления с ультразвуковым излучателем.
Система активного шумоподавления содержит микрофон 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, устройство 3 обработки сигнала, генератор 4 высокочастотного излучения со смесителем 5, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 6, усилитель мощности 7, ультразвуковой излучатель 8 и акустический фильтр 9 сверхвысоких частот.
Система работает следующим образом.
Акустический шум звукового диапазона (от 15 до 25000 Гц) улавливается микрофоном 1 и преобразуется в цифровой код при помощи аналого-цифрового устройства 2, данные цифрового кода поступают в устройство 3 обработки сигнала, в котором исходные сигналы обрабатываются (производится частотная коррекция электронного тракта, вносятся предыскажения, необходимые для последующего сложения с шумовым сигналом), и после заданного интервала задержки подаются на смеситель 5. В смесителе подготовленными сигналами модулируются высокочастотные импульсы диапазона 250-350 кГц, поступающие от генератора 4. Далее промодулированные импульсы подаются в цифроаналоговый преобразователь 6. При этом устройство обработки сигнала в реальном времени производит управление работой генератора 4 и подстраивает характеристики генерируемых импульсов. Высокочастотный аналоговый сигнал с выхода ЦАП поступает на широкополосный усилитель мощности 7, где он усиливается до необходимого уровня и далее излучается ультразвуковым излучателем 8 в виде акустического сигнала. Акустический фильтр сверхвысоких частот 9 ограничивает выход ультразвуковой составляющей (несущую волну) и пропускает в окружающее пространство звуковую составляющую (волну модуляции), полностью соответствующую шумовому акустическому сигналу и воспроизводимую противофазно к нему.
При этом, поскольку скорость излучения акустического сигнала ультразвуковым излучателем (например, пьезоизлучателем) существенно выше, чем у резонансных динамических акустических систем, и составляет порядка 10-5 с, расстояние между микрофоном и излучателем можно минимизировать, что дополнительно улучшает качество шумоподавления и расширяет объем пространства, в котором оно производится.
Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечивать высококачественное шумоподавление во всем диапазоне звуковых частот в заданном объеме.
Claims (2)
1. Система активного шумоподавления с ультразвуковым излучателем, состоящая из расположенного на пути распространения шумовой волны микрофона, аналого-цифрового преобразователя, устройства обработки полученного сигнала, цифроаналогового преобразователя и излучателя, отличающаяся тем, что дополнительно содержит генератор высокочастотного излучения и смеситель, расположенные в системе между устройством обработки сигнала и цифроаналоговым преобразователем, широкополосный усилитель мощности, расположенный последовательно за цифроаналоговым преобразователем, и акустический фильтр ультразвуковых частот, расположенный после излучателя, а излучатель в системе является ультразвуковым.
2. Система активного шумоподавления с ультразвуковым излучателем по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ультразвукового излучателя использован пьезоизлучатель.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128621/28A RU2545462C2 (ru) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Система активного шумоподавления с ультразвуковым излучателем |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128621/28A RU2545462C2 (ru) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Система активного шумоподавления с ультразвуковым излучателем |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013128621A RU2013128621A (ru) | 2014-12-27 |
RU2545462C2 true RU2545462C2 (ru) | 2015-03-27 |
Family
ID=53278570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013128621/28A RU2545462C2 (ru) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Система активного шумоподавления с ультразвуковым излучателем |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2545462C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU179556U1 (ru) * | 2017-05-11 | 2018-05-17 | Андрей Александрович Травков | Система активного шумоподавления |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5535283A (en) * | 1992-12-28 | 1996-07-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Active noise attenuating device |
US5899977A (en) * | 1996-07-08 | 1999-05-04 | Sony Corporation | Acoustic signal processing apparatus wherein pre-set acoustic characteristics are added to input voice signals |
RU2363992C1 (ru) * | 2008-08-22 | 2009-08-10 | Алексей Викторович Гладилин | Устройство для активного гашения акустического шума вентиляционных систем |
US20100260360A1 (en) * | 2009-04-14 | 2010-10-14 | Strubwerks Llc | Systems, methods, and apparatus for calibrating speakers for three-dimensional acoustical reproduction |
-
2013
- 2013-06-24 RU RU2013128621/28A patent/RU2545462C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5535283A (en) * | 1992-12-28 | 1996-07-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Active noise attenuating device |
US5899977A (en) * | 1996-07-08 | 1999-05-04 | Sony Corporation | Acoustic signal processing apparatus wherein pre-set acoustic characteristics are added to input voice signals |
RU2363992C1 (ru) * | 2008-08-22 | 2009-08-10 | Алексей Викторович Гладилин | Устройство для активного гашения акустического шума вентиляционных систем |
US20100260360A1 (en) * | 2009-04-14 | 2010-10-14 | Strubwerks Llc | Systems, methods, and apparatus for calibrating speakers for three-dimensional acoustical reproduction |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU179556U1 (ru) * | 2017-05-11 | 2018-05-17 | Андрей Александрович Травков | Система активного шумоподавления |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013128621A (ru) | 2014-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6274497B2 (ja) | パラメトリックスピーカ | |
JP5570870B2 (ja) | サウンドフォーカシング装置、サウンドフォーカシング方法及び電子装置 | |
RU2569914C2 (ru) | Возбуждение параметрических громкоговорителей | |
US11044023B2 (en) | Parametric array system | |
CN110784799B (zh) | 一种声音定向传输方法及*** | |
Olszewski et al. | Steerable highly directional audio beam loudspeaker. | |
RU2545462C2 (ru) | Система активного шумоподавления с ультразвуковым излучателем | |
CN105681975A (zh) | 消除环境噪声的led灯和*** | |
TW201344677A (zh) | 噪音抑制裝置 | |
RU135176U1 (ru) | Система активного шумоподавления с ультразвуковым излучателем | |
JP2009046236A (ja) | マンコンベア用のポスト | |
WO2021090482A1 (ja) | 音場生成装置、音場生成方法、及び音場生成プログラム | |
JP7168193B2 (ja) | ヘッドホン | |
Matsui et al. | Multiple audio spots design based on separating emission of carrier and sideband waves | |
CN110138458B (zh) | 一种声波远程定向聚束发射实现方法 | |
Geng et al. | Virtual bass enhancement based on harmonics control using missing fundamental in parametric array loudspeaker | |
RU2709606C1 (ru) | Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах | |
JP4785647B2 (ja) | 超指向性音響装置 | |
JPS62102290A (ja) | 騒音低減装置 | |
JP2020057984A (ja) | パラメトリックスピーカ及び信号処理装置 | |
TWI538526B (zh) | 指向性揚聲裝置與產生指向性聲波的方法 | |
JP4522121B2 (ja) | 超指向性スピーカ用変調器 | |
JP4341851B1 (ja) | スピーカ装置 | |
RU2368017C1 (ru) | Способ активного гашения акустического шума | |
RU2211491C2 (ru) | Способ передачи сообщений любой физической природы, например, способ звуковоспроизведения и система для его осуществления (варианты), способ пространственного активного понижения уровня сигналов любой физической природы (варианты) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170625 |