有源噪声控制报告

有源噪声控制调研报告

一、噪声即噪音。是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。噪音污染主要来源于交通运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、早市和人的大声说话等。

我们国家制定的《中华人民共和国环境噪声污染防治法》中把超过国家规定的环境噪声排放标准，并干扰他人正常生活、工作和学习的现象称为环境噪声污染。声音的分贝是声压级单位，记为dB。用于表示声音的大小。《中华人民共和国城市区域噪声标准》中则明确规定了城市五类区域的环境噪声最高限值：疗养区、高级别墅区、高级宾馆区，昼间50dB、夜间40dB；以居住、文教机关为主的区域，昼间55dB、夜间45dB；居住、商业、工业混杂区，昼间60dB、夜间50dB；工业区，昼间65dB、夜间55dB；城市中的道路交通干线道路、内河航道、铁路主、次干线两侧区域，昼间70dB、夜间55dB，（夜间指22点到次日晨6点）。

按照国家标准规定，住宅区的噪音，白天不能超过50分贝，夜间应低于45分贝，若超过这个标准，便会对人体产生危害。那么，室内环境中的噪声标准是多少呢？国家《城市区域环境噪声测量方法》中第5条4款规定，在室内进行噪声测量时，室内噪声限值低于所在区域标准值10dB。

二. 城市环境噪声的来源

现代城市中环境噪声有四种主要来源:

①交通噪声:主要指的是机动车辆、飞机、火车和轮船等交通工具在运行时发出的噪声。这些噪声的噪声源是流动的，干扰范围大。

②工业噪声:主要指工业生产劳动中产生的噪声。主要来自机器和高速运转设备。

③建筑施工噪声:主要指建筑施工现场产生的噪声。在施工中要大量使用各种动力机械，要进行挖掘、打洞、搅拌，要频繁地运输材料和构件，从而产生大量噪声。

④社会生活噪声:主要指人们在商业交易、体育比赛、游行集会、娱乐场所等各种社会活动中产生的喧闹声，以及收录机、电视机、洗衣机等各种家电的嘈杂声，这类噪声一般在80分贝以下。如洗衣机、缝纫机噪声为50--80分贝，电风扇的噪声为30～65分贝，空调机、电视机为70分贝。

三．有源噪声控制的提出

传统的控制噪声的声学措施只要有吸声、隔声、以及使用消声器等方法，这些方式统称为“无源”噪声控制，一般来说，塔门仅对中高频噪声的控制有效。

1933年，德国物理学家PaulLeug分别向德国和美国的专利局提出专利申请：名称“消除声音震荡的过程”，开创了有源噪声控制（Active Noise Control）研究的先河。

管道中的噪声由A产生，传声器M检测信号并将其转化为电信号，电信号由V放大并实现一定的相位移，然后激励L发声，图中S1、S2分别是由A和L产生的。

Leug原理图示意图

扬声器发出的声波实际上是原来声波的“镜像”，两者的叠加，使得源频率的声波在扬声器的下游获得抵消。

四．有源噪声控制原理

有源噪声控制（ANC）技术：在制定区域内人为地产生一个次级声信号，通过次级声源产生与初始生源的声波大小相等，相位相反的声波辐射，二者相互抵消，达到降噪的目的。

作用：消除低频噪声。（与人们日常生活密切相关的噪声大多以低频噪声为主，如空调、冰箱的噪声，有源噪声控制技术给出了一种新的解决办法。）基本原理：根据两列声波相消干涉或声辐射抑制的原理，在管道上游布置的前置传声器拾取噪声信号，经电信号处理馈送给管道下游的次级声源，调整次级声源的输出（大小相等、相位相反），使得在下游与原噪声信号干涉消弱，从而实现“静区”的目的。

有源噪声控制示意图

控制依据：电信号处理速度远远大于声传播的速度，电信号处理过程可以实现十分精确的反相位声压的控制。

问题点：次级声源在向下游声场辐射的同时也向上游传播，被上游传声器所接收，形成声—电—声的闭合回路，引起消声系统出现“自激现象”，即声反馈过程。因此，ANC技术的发展一度受到制约。

改进方法：1953年，美国的H.Olson发表一篇名为“电子吸声器”的文章，运用负反馈控制方法设计了有源消声装置，在对声场信息未知的情况下（即无需前置传声器）来实现有源消声控制过程。见下图。

Olson的电子吸声结构原理图

通过调节扬声器锥面的运动幅度，使得传声器处的声压起伏趋近于零。吸声腔：吸收传声器位置处的声波。

到目前为止，有源噪声控制大都沿用前馈控制与反馈控制两种基本思想。