以由模拟电路或者由微处理器执行的软件来实现，微处理器执行的软件执行等同的模拟操作。信号线路可以被实现为离散模拟或数字信号线路(因为离散数字信号线路具有能够处理离散信号的适当信号处理)和/或被实现为无线通信系统的元件。
[0019]当以框图来表示或指示过程时，步骤可以由一个元件或多个元件来执行。例如，编程数字信号处理器(DSP)可以完成本文中所描述的有源噪声消除系统的许多功能。过程的步骤可以一起被执行或者在不同时间被执行。执行活动的元件可以物理上是相同的或者彼此接近、或者可以是物理上分离的。一个元件可以执行多于一个框的动作。音频信号可以或者可以不被编码，并且可以以数字或模拟形式被传输。在一些情况中，常规音频信号处理设备和操作从附图中被省略。
[0020]参照附图图示了可以操作本发明的方式的非限制性示例。图1是提现所公开的发明的机动车辆发动机有源谐波(或正弦)噪声消除(“ANC”)或者有源降噪系统10的简化示意图。图1图示了本发明的一个示例。然而，本发明不限于机动车辆中的正弦噪声消除。而且，本发明可以用于被适配为降低或消除正弦噪声(其可以或可以不是谐波噪声)的系统。系统10使用自适应滤波器20，自适应滤波器20向一个或多个输出换能器14供应大体正弦降噪信号，输出换能器14具有它们的输出被引导至车厢12。换能器的输出，如车厢传递函数16所修改的，被输入换能器(例如，麦克风)18获得。车厢中的发动机噪声也由输入换能器18获得。已有的车辆发动机控制参数24被用作去往系统10的(多个)输入信号，这些输入信号与车辆发动机操作有关。示例包括RPM、扭矩、加速踏板位置和进气管绝对压力(MAP)。正弦波生成器26被输入有一个或多个这样的与车辆发动机操作有关的发动机控制信号，并且从这些控制信号中可以确定要被消除的(多个)发动机谐波。通常，发动机RPM是由正弦波生成器26使用的信号。正弦波生成器26向自适应滤波器20提供正弦波噪声降低参考信号，该正弦波噪声降低参考信号还被提供至经建模的车厢传递函数28以产生经改进的参考信号。经改进的参考信号和麦克风输出信号被相乘到一起30并且被提供作为去往自适应滤波器20的输入。
[0021]自适应滤波器20通常利用被设计为输出大体正弦降噪信号的DSP算法而被完成，该大体正弦降噪信号用于减少并且在理想情况下消除在机动车辆的特定体积中、诸如在车厢或消声器组件中的单个谐波噪声。为了消除谐波噪声，消除信号需要具有与输入换能器18的位置处的谐波噪声信号相等的幅度和频率、但是不同的相位。正弦的幅度应当束缚于换能器处的噪声并且与该噪声成比例。自适应滤波器20具有用于修改输出降噪信号的幅度和相位的滤波器系数。这些系数基于两个参数来计算一一泄露因数和适配率。自适应前馈滤波器的操作是本领域中熟知的并且在美国专利号8，306，240中被进一步描述，该专利的公开内容通过引用而结合于此。在该非限制性示例中，自适应算法是X滤波自适应算法。然而，这不是对本发明的限制，因为对于本技术领域中的技术人员而言是明显的其他自适应算法可以被使用。自适应前馈谐波噪声消除系统的操作是本技术领域中的技术人员非常了解的。
[0022]可以在DSP中完成不稳定性检测和校正功能。功能31被输入有自适应滤波器输出和作为要被消除的噪声的源的旋转设备或器械的旋转速率，在这个情况中，输入是发动机RPM。失真监测器功能32完成对由自适应滤波器20输出至换能器14的降噪信号的审核并且确定是否有任何条件已经偏离期望的频率、相位和/或幅度。任何这样的偏离指示该系统没有如所期望的或者如所要求的那样进行功能以恰当地收敛。这样的偏离有时在本文中被称为降噪信号的失真。失真检测器32可以由DSP控制功能来完成。
[0023]有效降噪信号的一个属性是它的频率，其需要匹配正被消除的正弦信号的频率。在发动机谐波噪声消除的情况中，噪声的频率可以根据经由发动机控制参数24接收的发动机RPM信号来确定。如果降噪信号的频率与正被消除的谐波噪声的频率不匹配，那么该噪声不能够被消除。失真检测器32能够比较两种频率、或者与这些频率有关的信号或者值，以便检测失真。
[0024]检测自适应滤波器输出失真的一种方法是监测输出信号的过零率。由于失真检测器在这个非限制性示例中由DSP代码来完成，采用了过零检测的数字方法。然而，过零检测是本领域中熟知的，并且可以取而代之使用其他数字或模拟手段。由于过零检测是本领域中熟知的，在本文中将不进一步描述。
[0025]为了过零率检测器实时地监测输出信号，最好在预定时间段或者时间“窗”内监测过零率。图2示出了正弦波形68和这样的窗69的表示。该窗应当在过零处开始和结束。窗的时段被选择以提供快速检测失真的需要与允许噪声消除系统在它的正常操作期间恰当地收敛。由该窗覆盖的时间跨度可以是固定的或者被做成可变的。如果是可变的，它可以是要被消除的频率的函数。因而在窗的时段内接收到足够数据，这些数据例如由于每秒存在较少的过零点而处于低频率，那么窗时段可能需要在较高频率处比它需要的长度更长。窗的时段最好被选择以给系统足够的时间在正常操作中收敛、但是足够短以使得在产生不想要的可听见声音(例如，噪声违像)之前可以检测和解决分散。在系统正在收敛时，过零率可能不等于所期望的比率，因而在系统正在收敛时检测过零率可能过早地触发对抗措施，在这种情况中这可能对系统的性能产生消极影响。
[0026]在窗的时段期间测量到的过零率与来自正弦波生成器26的信号的过零率进行比较以确定过零率是否对于该谐波频率是所期望的。所测量的过零率与理想比率的偏差可以指示噪声消除系统正存在困难的收敛或者已经发生不稳定性。该系统可能存在困难的收敛或者可能变得不稳定的原因包括如下的问题，诸如传递函数路径中不好的声学响应，真实的传递函数路径与由自适应滤波器使用的预定的经建模的传递函数估计的偏差，以及来自在接近于正被消除的噪声的频率的频率处的谐波能量的干扰(有时被称为“水床型效应”，这是本领域中熟知的)。由失真检测器32确定的过零率因此可以提供一种能够用于在自适应滤波器被部署之前指示自适应滤波器的调谐期间的问题区域的工具。偏差还可以用作数据，该数据能够被用于确定是否存在跨频率区域的比所期望的偏差更大的偏差可以指示在其中ANC系统正被使用的特定车辆模型需要被重新审计以使得可以重新调谐自适应滤波器。
[0027]本公开内容的一个目标是要检测不稳定情况。另一个目标是防止不稳定情况产生可听见的噪声违像。如以上所描述的，不稳定条件的一个指示是与理想情况的过零偏差。如果针对这样的偏差使用严格裕度，因为过零率在正常发动机操作中的改变，单单依靠过零率可能导致对失真的错误指示。因此，噪声消除系统的性能可能被不必要地降低。由于分散可能导致高扬声器输出幅度，高扬声器输出幅度可以是对失真的第二级度量。因此，与高扬声器输出耦合的过零率中的轻微偏差应当比过零率单独的偏差更高地与分散相关。
[0028]不稳定性检测和校正功能31可以用于检测高扬声器输出水平。这可以通过使用失真检测器32来完成，以比较降噪信号幅度和参考幅度水平。参考幅度水平将可能在自适应滤波器被调谐的时间处是预定的。例如，参考幅度水平可以是对于消除在最大发动机负荷处的谐波噪声是有效的自适应滤波器输出信号幅度(如在系统被调谐的时间处被确