用于变压器低频噪声的虚拟声屏障的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于变压器低频噪声的虚拟声屏障，包括多通道有源控制器、外围电路、两个以上的误差传声器和两个以上的控制声源，所述控制声源设置于噪声源所处的半密封式空间的开口侧，所述半密封式空间包括一个开口，相邻控制声源间的距离小于或等于最大控制频率的波长的一半，所述多通道有源控制器的参考信号为100Hz和200Hz的单频正弦波。实施本发明的用于变压器低频噪声的虚拟声屏障，可有效降低开口空间内部向外辐射的低频噪声的线谱分量，且不影响通风散热和采光，进而降低对声学器件的损坏程度。
【专利说明】用于变压器低频噪声的虚拟声屏障
【技术领域】
[0001] 本发明涉及控制【技术领域】，特别是涉及一种用于变压器低频噪声的虚拟声屏障。
【背景技术】
[0002] 交流电压装置电力变压器，主要用于输配电系统的升、降电压。电力变压的铁心中 的硅钢片在交变磁场的作用下会发生磁致伸缩，磁致伸缩使铁心随激励频率变化做周期性 振动而产生噪声。
[0003] 目前控制变压器噪声主要通过隔声、吸声等技术，但是隔声、吸声往往要在全封闭 空间内，会影响变压器的通风散热，进而易损坏变压器造成电力系统故障。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对上述控制变压器噪声的技术，会影响变压器的通风散热，进而 易损坏变压器造成电力系统故障的问题，提供一种用于变压器低频噪声的虚拟声屏障。
[0005] -种用于变压器低频噪声的虚拟声屏障，包括多通道有源控制器、外围电路、两个 以上的误差传声器和两个以上的控制声源，所述控制声源与所述误差传声器均设置于噪声 源所处的半密封式空间的开口侧，所述半密封式空间包括一个开口，相邻控制声源间的距 离小于或等于最大控制频率的波长的一半，所述误差传声器用于采集误差信号，并将误差 信号传输至所述外围电路，所述外围电路将接收的误差信号放大后传输至所述多通道有源 控制器，所述多通道有源控制器基于误差信号和参考信号进行多通道全耦合计算生成控制 信号，并将所述控制信号传输至所述外围电路，所述多通道有源控制器的参考信号为100Hz 和200Hz的单频正弦波，所述外围电路对接收的控制信号放大后输入所述控制声源，所述 控制声源以接收的控制信号对声场进行控制。
[0006] 上述用于变压器低频噪声的虚拟声屏障，误差传声器与控制声源设置于噪声源所 处的半密封式空间的开口侧，所述半密封式空间包括一个开口，相邻控制声源间的距离小 于或等于最大控制频率的波长的一半，可有效降低开口空间内部向外辐射的低频噪声的线 谱分量，且不影响通风散热和采光，进而降低对声学器件的损坏程度。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1是本发明用于变压器低频噪声的虚拟声屏障的结构示意图；
[0008] 图2是本发明用于变压器低频噪声的虚拟声屏障中控制声源的位置分布图；
[0009] 图3是本发明用于变压器低频噪声的虚拟声屏障的噪声效果测试点的分布图； [0010] 图4是本发明用于变压器低频噪声的虚拟声屏障的降噪效果示意图；
[0011] 图5是本发明噪声控制方法的流程示意图；
[0012] 图6是本发明噪声控制系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0014] 请参阅图1，图1是本发明的用于变压器低频噪声的虚拟声屏障的结构示意图。
[0015] 本实施方式的所述用于变压器低频噪声的虚拟声屏障可包括多通道有源控制器 1400、外围电路1300、两个以上的误差传声器1200和两个以上的控制声源1100,控制声源 1100和误差传声器1200均设置于噪声源所处的半密封式空间的开口侧，所述半密封式空 间包括一个开口，相邻控制声源1100间的距离小于或等于最大控制频率的波长的一半，误 差传声器1200用于采集误差信号，并将误差信号传输至外围电路1300,外围电路1300将 接收的误差信号放大后传输至多通道有源控制器1400,多通道有源控制器1400基于误差 信号和参考信号进行多通道全耦合计算生成控制信号，并所述控制信号传输至外围电路 1300,多通道有源控制器1400的参考信号为100Hz和200Hz的单频正弦波，外围电路1300 对接收的控制信号放大后输入控制声源1100,控制声源1100以接收的控制信号对声场进 行控制。
[0016] 本实施方式所述的用于变压器低频噪声的虚拟声屏障，将误差传声器与控制声源 设置于噪声源所处的半密封式空间的开口侧，所述半密封式空间包括一个开口，相邻控制 声源间的距离小于或等于最大控制频率的波长的一半，可有效降低开口空间内部向外辐射 的低频噪声的线谱分量，且不影响通风散热和采光，进而降低对声学器件的损坏程度。
[0017] 其中，对于控制声源1100,优选地为扬声器。
[0018] 噪声源为变压器，可由扬声器使用100HZ和200Hz单频正弦波模拟变压器噪声中 100Hz和200Hz线谱分量。
[0019] 优选地，误差传声器1200采集的误差信号是实际声压，在控制声源1100对噪声源 发出的声音信号控制前，误差传声器1200采集的误差信号为噪声源发出的初始噪声，1100 对噪声源发出的声音信号控制后，误差传声器1200采集的误差信号为噪声源发出的初始 噪声信号和控制声源1100输出的声音信号。
[0020] 在一个实施例中，各个控制声源1100均匀分布在所述半密封式空间的开口侧，可 通过测量所述半密封式空间的开口侧的开口宽度W和开口高度L，根据控制声源1100的间 隔范围（可根据噪声抑制需要预设）确定控制声源110的数目和位置，控制声源的间隔不 超过最高控制频率的1/2波长。
[0021] 优选地，最高控制频率的频率为200Hz。
[0022] 如图2所示，开口面的开口宽度1. 583m，开口高度3. 208m，待控制的噪声频率最高 为200Hz，其对应的1/2波长为0. 85m，故实际布放控制声源时其间隔不超过0. 85m，开口宽 度除以0. 85m可得到水平方向需要3个控制声源，开口高度除以0. 85m得到垂直方向需要 5个控制声源1100,故确定控制声源1100的个数为15个。可在开口侧设置15个控制声源 1100,15个误差传声器1200,误差传声器1200与控制声源1100的距离为20cm。
[0023] 优选地，可在开口侧前方设置如图3所示的5个噪声测试点（测点1至测点5)， 5个测点距开口的距离分别为lm、3m、5m、8m、10m左右，高度均为1. 2m左右。对图1所示的 虚拟声屏障控制前后的声场进行测试。结果如图4所示，可发现100Hz降噪量均在15dB以 上，最大可达21. 3dB，200Hz降噪量最小为7. 7dB，最大达到14. 4dB。
[0024] 进一步地，若具体实施时扬声器的尺寸为23cmX23cmX18cm，可选取虚拟声屏障 4个顶点处的控制声源1100距开口面上下两边的距离为0. 165m，距开口左右两边的距离为 0· 160m，相邻控制声源1100水平方向间隔为0· 6315m，垂直方向间隔为0· 7195m。
[0025] 对于误差传声器1200,可正对控制声源1100的发声面（声音输出面）布放。
[0026] 优选地，误差传声器1200的数目与控制声源1100的数目相同。
[0027] 进一步地，误差传声器1200与控制声源1100间的距离可为20cm。
[0028] 对于外围电路1300,包括对声音信号进行放大的电路，放大倍数可根据需要预设， 如放大20倍。
[0029] 对于多通道有源控制器1400,可包括15通道有源控制器。
[0030] 优选地，多通道有源控制器1400可包括参考信号为100Hz和200Hz单频正弦波的 多通道有源控制器。采用15通道全耦合控制，标准FxLMS算法，采样率fs = 2000Hz，滤波 器阶数N = 88,控制前用白噪声进行离线建模，保存次级通道传递函数的值供更新时调用。
[0031] 本发明可为位于开口空间中的变压器提供一种用于抑制变压器噪声的噪声控制 方法，将离散的扬声器放置在噪声传播路径上构成虚拟声屏障，分别用100H Z、200HZ单频 正弦波模拟变压器噪声中的100Hz、200Hz线谱分量，有效控制变压器噪声中100Hz、200Hz 分量的同时不影响光线和空气的流通。
[0032] 请参阅图5,图5是本发明的噪声控制方法的流程示意图。
[0033] 本实施方式的所述噪声控制方法，优选地与以上所述的虚拟声屏障对应，可包括 以下步骤：
[0034] 步骤101，通过各个误差传声器1200采集误差信号，其中，误差传声器1200和控制 声源1100均设置于噪声源所处的半密封式空间的开口侧，所述半密封式空间包括一个开 口，相邻控制声源1100间的距离小于或等于最大控制频率的波长的一半。
[0035] 步骤102,根据预设的放大倍数对采集的误差信号进行放大。
[0036] 步骤103,以100Hz和200Hz的单频正弦波为参考信号，对放大后的误差信号进行 多通道耦合控制，生成控制信号。
[0037] 步骤104,根据所述预设的放大倍数对所述控制信号进行放大。
[0038] 步骤105,将放大后的控制信号作为控制声源1100的控制信号，输出声音信号。
[0039] 本实施方式所述的噪声控制方法，通过误差传声器米集控制声源的声音信号，所 述控制声源设置于噪声源所处的半密封式空间的开口侧，所述半密封式空间包括一个开 口，相邻控制声源间的水平距离小于或等于最高控制频率的波长的一半，再通过对采集的 误差信号和参考信号进行多通道全耦合计算生成控制信号，作为控制声源的声音控制信号 而控制声音信号的输出，可有效降低开口空间内部向外辐射的低频噪声的线谱分量，且不 影响通风散热和采光，进而降低对声学器件的损坏程度。
[0040] 其中，对于步骤102和步骤104,对误差信号和控制信号进行放大的优选地为以上 所述的外围电路1300。
[0041] 对于步骤103,对误差信号进行多通道全耦合控制的优选地为以上所述的多通道 全奉禹合控制器1400。
[0042] 在一个实施例中，所述对放大后的误差信号进行多通道全耦合控制的步骤包括以 下步骤：
[0043] 使用白噪声对所述放大后的误差信号进行离线建模。
[0044] 分别以100Hz和200Hz单频正弦波为参考信号对建模后的误差信号的100Hz和 200Hz线谱分量进行模拟。
[0045] 通过FxLMS算法对模拟后的误差信号进行全耦合控制。
[0046] 请参阅图6,图6是本发明的噪声控制系统的结构示意图。
[0047] 本实施方式的所述的噪声控制系统，优选地与以上所述的虚拟声屏障对应，可包 括采集模块100、第一放大模块200、耦合控制模块300、第二放大模块400和输出控制模块 500,其中：
[0048] 采集模块100,用于通过各个误差传声器1200采集误差信号，其中，误差传声器 1200和控制声源1100均设置于噪声源所处的半密封式空间的开口侧，所述半密封式空间 包括一个开口，相邻控制声源1100间的距离小于或等于最大控制频率的波长的一半；
[0049] 第一放大模块200,用于根据预设的放大倍数对采集的误差信号进行放大。
[0050] 耦合控制模块300,用于对放大后的误差信号进行多通道耦合控制，生成控制信 号。
[0051] 第二放大模块400，用于根据所述预设的放大倍数对所述控制信号进行放大。
[0052] 输出控制模块500,用于以100Hz和200Hz的单频正弦波为参考信号，将放大后的 控制信号作为所述控制声源1100的控制信号，控制输出声音信号。
[0053] 本实施方式所述的噪声控制系统，通过误差传声器米集控制声源的声音信号，所 述控制声源设置于噪声源所处的半密封式空间的开口侧，所述半密封式空间包括一个开 口，相邻控制声源间的水平距离小于或等于最高控制频率的波长的一半，再通过对采集的 误差信号和参考信号进行多通道全耦合计算生成控制信号，作为控制声源的声音控制信号 而控制声音信号的输出，可有效降低开口空间内部向外辐射的低频噪声的线谱分量，且不 影响通风散热和采光，进而降低对声学器件的损坏程度。
[0054] 其中，对于第一放大模块200和第二放大模块400,优选地可包括以上所述的外围 电路1300,对误差信号和控制信号进行放大。
[0055] 对于耦合控制模块300,优选地可包括以上所述的多通道全耦合控制器1400,对 误差信号进行多通道全耦合控制。
[0056] 在一个实施例中，耦合控制模块300还可用于：
[0057] 使用白噪声对所述放大后的误差信号进行离线建模。
[0058] 分别以100Hz和200Hz的单频正弦波为参考信号对建模后的误差信号的100Hz和 200Hz线谱分量进行模拟。
[0059] 通过FxLMS算法对模拟后的误差信号进行全耦合控制。
[0060] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1. 一种用于变压器低频噪声的虚拟声屏障，其特征在于，包括多通道有源控制器、夕卜 围电路、两个以上的误差传声器和两个以上的控制声源，所述控制声源和所述误差传声器 均设置于噪声源所处的半密封式空间的开口侧，所述半密封式空间包括一个开口，相邻控 制声源间的距离小于或等于最大控制频率的波长的一半，所述误差传声器用于采集误差信 号，并将误差信号传输至所述外围电路，所述外围电路将接收的误差信号放大后传输至所 述多通道有源控制器，所述多通道有源控制器基于误差信号和参考信号进行多通道全耦合 计算生成控制信号，并将所述控制信号传输至所述外围电路，所述多通道有源控制器的参 考信号为100Hz和200Hz的单频正弦波，所述外围电路对接收的控制信号放大后输入所述 控制声源，所述控制声源以接收的控制信号对声场进行控制。
2. 根据权利要求1所述的用于变压器低频噪声的虚拟声屏障，其特征在于，所述多通 道有源控制器包括15通道有源控制器。
3. 根据权利要求1所述的用于变压器低频噪声的虚拟声屏障，其特征在于，所述误差 传声器的数目与所述控制声源的数目相同。
4. 根据权利要求1所述的用于变压器低频噪声的虚拟声屏障，其特征在于，相邻控制 声源间的水平方向间隔为〇. 6315m、垂直方向间隔为0. 7195m。
5. 根据权利要求1至4中任意一项所述的用于变压器低频噪声的虚拟声屏障，其特征 在于，所述误差传声器与所述控制声源间的距离为20cm。
【文档编号】G10K11/16GK104103267SQ201410277150
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】王淑萍, 王素文, 张松光, 文衍广, 郭曙光, 陈鸿适, 陶建成, 陈志伟, 李宁荣 申请人:广东电网公司汕头供电局, 南京大学