专利名称：室外噪声在室内空间的抑制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于噪声污染抑制技术领域，涉及到一种室外噪声清除系统，特别是由于室外施工建设引起较大环境噪声，为保证室内拥有一个安静的空间而设计的噪声清楚系统。
背景技术：
都市的现代化，给城镇居民带来了方便和享受，但伴随而来的噪声污染，又给居民带来了麻烦和伤害。虽然国家明确规定城市的普通住宅噪声值，白天不得超过^dB,夜间不得超过45dB，但是城市中心区及繁忙马路两旁的居民楼的噪声干扰都会超过这一规定指标。要想改善这些区域居民住宅的噪声干扰，一是限制马路上交通工具的行驶，二是对居民住房内进行小环境噪声治理。很显然的是不可能限制马路上的交通工具，因此只能考虑改善居民住房内的环境。现有技术的做法一般是在窗户、门上做隔音处理，例如双层玻璃、密封处理，对于较小的室外噪声可以起到一定的抑制作用，但当噪声较大时，这种做法也无济于事，因此需要考虑找到一种适应环境噪声的抑制方法，满足居民的住房要求。众所周知，同一声源发出的声音，经过技术处理变为两路相位相反、幅度相当的声音后，再在同一空间播放，就会产生“静音”。这一理论早在1934年的美国2043416号专利上已经提出。随后在上世纪四、五十年代就有“静音机”、“飞行员耳麦”等产品问世。这些产品声音传播空间很小，而且，为了防止声音在这个小空间内反射，使两路反相声音的相位相对变化，在这个空间的四周贴满了吸音材料。这些技术措施，对一套几十平米的住房根本无法应用，何况，每个人的审美观念都不一样，房间的装修材料不可能也是良好的吸音材料。所以能在很小空间实现的技术，在大的空间内很难成功。
发明内容本实用新型的目的是为了解决在房屋空间内实现较好的隔音效果，为人们的居住环境创造一种安静的氛围的技术难题，设计了室外噪声在室内空间的抑制装置，通过对室外的噪声进行定向接收，采集室外噪声的大小，在噪声窜入口处输出与室外噪声幅度相等、 相位相反的音频信号，利用中和的思想来补偿室外噪声。本实用新型实现发明目的采用的技术方案是，室外噪声在室内空间的抑制装置， 结构中包括一个与室外噪声同步反相的反噪声源，关键是抑制装置的电路结构中包括室外噪声定向接收及处理电路、衰减控制电路、多路数字功放电路、以及设置在室内噪声窜入口处的扬声器，室外噪声定向接收及处理电路将采集到的室外环境噪声信号处理并生成反相信号发送至衰减控制电路的输入端，衰减控制电路衰减处理后输出反相噪声信号至多路数字功放电路的输入端，数字功放电路驱动扬声器输出与室外噪声反相的补偿噪声信号。以上电路的原理是室外噪声定向接收及处理电路收室外的噪声，先处理为两路相位相反的噪声信号，然后输入到噪声抑制芯片中进行抑噪，将反相的信号经衰减控制电路衰减后，输出与室外噪声幅度相等、相位相反的音频信号，进而进行噪声补偿。[0007]本实用新型的有益效果是选用成熟的抑制环境噪声芯片ZY1421、ZY1623和单指向麦克风设计的声音定向接收电路，以保证该电路中的麦克风前、后灵敏度在14dB以上， 用两套这样的电路，分别对噪声窜入的窗口外，和室内进行噪声接收，这就给整个系统提供了 ^dB以上的抑制噪声能力。设定开关控制模块电路，对室内和室外的噪声进行评定，当室内较安静、室外较嘈杂的情况下才进行补偿，设计更加合理。扬声器的位置设置在噪声窜入口处，可以有效避免噪声通过室内墙壁反射造成的相位变化。
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
图1是本实用新型的电路框图。图2是室内噪声接收电路或室外噪声接收电路的原理图实施例。图3是室内噪声比较电路或室外噪声比较电路的原理图实施例。图4是衰减控制电路的原理图。图5是逻辑开关电路的原理图。图6是数字功放电路的原理图。图7是室内噪声处理电路的原理图。图1中，1是室外噪声定向接收及处理电路，2是室外噪声评比电路，3是衰减控制电路，4是逻辑开关电路，5是多路数字功放电路，6是室内噪声定向接收及处理电路，7是室内噪声评比电路，8是平方根检波电路，9是开关控制模块电路。图2-图7中，R1-R42是电阻，C1-C21是电容，M是麦克风，SPU SP2是扬声器， D1-D3是二极管，Ql是场效应管，U8是噪声抑制芯片ZY1421，以上集成电路已经商业化应用，U9是噪声抑制芯片的接口集成化电路ZY1623，以上芯片的原理电路已经获国家专利权 (ZL201020233291. 6)、并申请了集成电路布图设计，UlO是数字功放芯片，U1A、U1B、U1C、 U2A、U3A、U7A、U7B是放大器，U4A、U4B、U4C是施密特触发器，U5A是与非门，U6A、U6B是电子开关。
具体实施方式
参看图1，室外噪声在室内空间的抑制装置，结构中包括一个与室外噪声同步反相的反噪声源，关键是抑制装置的电路结构中包括室外噪声定向接收及处理电路1、衰减控制电路3、多路数字功放电路5、以及设置在室内噪声窜入口处的扬声器，室外噪声定向接收及处理电路1将采集到的室外环境噪声信号处理并生成反相信号发送至衰减控制电路3 的输入端，衰减控制电路3衰减处理后输出反相噪声信号至多路数字功放电路5的输入端， 数字功放电路驱动扬声器输出与室外噪声反相的补偿噪声信号。以上电路的原理是室外噪声定向接收及处理电路1收室外的噪声，先处理为两路异相的噪声信号，然后输入到噪声抑制芯片中进行抑噪，将反相的信号经衰减控制电路3 衰减后，输出与室外噪声幅度相等、相位相反的音频信号，进而进行噪声补偿。由于室内也会产生噪声，而且有可能补偿输出的噪声远大于室内环境的容忍值， 因此将本实用新型进一步改进，抑制装置的电路结构中还包括室内噪声定向接收及处理电路6和平方根检波电路8，室内噪声定向接收及处理电路6采集室内环境噪声信号，处理并生成反相噪声信号，发送至平方根检波电路8的输入端，经检波、放大后的直流脉动信号发送至衰减控制电路3的受控端。改进的原理是根据室内噪声的大小来控制或调节反相补偿噪声的输出值，进而平衡室内的噪声。本实用新型还可以进一步改进，设定开关控制模块电路9，对室内和室外的噪声进行评定，当室内较安静、室外较嘈杂的情况下才进行补偿，设计更加合理。方案是在衰减控制电路3与多路数字功放电路5之间还设置有开关控制模块电路9，包括室内噪声评比电路 7、室外噪声评比电路2和逻辑开关电路4，室内噪声评比电路7和室外噪声评比电路2分别接收室内噪声定向接收及处理电路6与室外噪声定向接收及处理电路1发来的同相信号， 比较处理后发送至逻辑开关电路4的输入端，逻辑开关电路4逻辑处理后输出控制信号至电子开关。参看图2-图7，上述的室内噪声定向接收及处理电路6与室外噪声定向接收及处理电路1的结构相同，包括设置在室内或室外的麦克风M、平衡输入处理接口电路、噪声抑制芯片U8、U9，以及配套阻容元件，麦克风M采集的声音信号经移相处理接口电路输出两路异相的声音信号，再经噪声抑制芯片U8、U9处理后输出噪声抑制后的声音信号。上述的衰减控制电路3包括放大器U3A、场效应管Ql和配套电阻，放大器U3A同相端接收室外噪声定向接收及处理电路1发送的反相音频信号，借助场效应管Ql栅极接收的控制信号，调整增益后输出音频补偿信号。上述的多路数字功放电路5由一组数字功放电路组成，每一个数字功放电路包括数字功放芯片UlO和周围配套阻、容元件，数字功放芯片UlO的信号输入端接收衰减控制电路3输出的反相噪声信号，放大后发送至两个扬声器SP1、SP2。上述的平方根检波电路8包括由放大器U7B和电阻组成的一级放大电路、由二极管D3、电容C21组成的检波电路、以及由放大器U7A和配套电阻组成的二级放大电路，放大器U7B的同相端接收室内噪声定向接收及处理电路6输出的反相信号，同相放大、检波、直流放大后输出直流脉动信号至衰减控制电路3的输入端。上述的室内噪声评比电路7和室外噪声评比电路2 —致，包括由放大器UlA和配套阻、容元件组成的放大电路，由二极管D2、电容、电阻组成的检波电路，由放大器U1B、放大器UlC和配套电阻组成的两级直流放大电路，以及由比较器U2A和配套电阻组成的电压比较电路，室内噪声评比电路7接收和室外噪声评比电路2分别接收室内噪声定向接收及处理电路6和室外噪声定向接收及处理电路1输出的同相信号，放大、检波、再放大、比较处理后输出电压信号至逻辑开关电路4的输入端。上述的逻辑开关电路4包括与非门TOA、两个电子开关U6A、U6B和配套的三个触发器U4A、U4B、U4C，与非门U5A接收室内噪声评比电路7和室外噪声评比电路2发来的比较信号，处理后输出控制信号至两个电子开关TOA、TOB。上述的扬声器是矩形平面扬声器。本实用新型在具体实施时，在室内和室外分别设置麦克风，并在室内的噪声窜入口处设置平面扬声器，室内噪声定向接收及处理电路6与室外噪声定向接收及处理电路1 实时接收噪声信号，通过室内噪声评比电路7和室外噪声评比电路2进行噪声评定，只有当室内噪声较小，室外噪声较大时，才开启电子开关U6A、TOB，输出噪声补偿信号；如果室内
6噪声较大时，例如室内正在谈话、开会、或娱乐活动等，则无需进行噪声抑制，具体比较时的标准噪声可以根据需要人为设定，使整个系统更加合理化。
权利要求1.室外噪声在室内空间的抑制装置，结构中包括一个与室外噪声同步反相的反噪声源，其特征在于抑制装置的电路结构中包括室外噪声定向接收及处理电路(1)、衰减控制电路(3)、多路数字功放电路(5)、以及设置在室内噪声窜入口处的扬声器，室外噪声定向接收及处理电路(1)将采集到的室外环境噪声信号处理并生成反相信号发送至衰减控制电路(3)的输入端，衰减控制电路(3)衰减处理后输出反相噪声信号至多路数字功放电路 (5)的输入端，数字功放电路驱动扬声器输出与室外噪声反相的补偿噪声信号。
2.根据权利要求1所述的室外噪声在室内空间的抑制装置，其特征在于抑制装置的电路结构中还包括室内噪声定向接收及处理电路(6)和平方根检波电路(8)，室内噪声定向接收及处理电路(6)采集室内环境噪声信号，处理并生成反相噪声信号，发送至平方根检波电路(8)的输入端，经检波、放大后的直流脉动信号发送至衰减控制电路(3)的受控端。
3.根据权利要求2所述的室外噪声在室内空间的抑制装置，其特征在于在衰减控制电路⑶与多路数字功放电路(5)之间还设置有开关控制模块电路(9)，包括室内噪声评比电路(7)、室外噪声评比电路⑵和逻辑开关电路G)，室内噪声评比电路(7)和室外噪声评比电路( 分别接收室内噪声定向接收及处理电路(6)与室外噪声定向接收及处理电路 ⑴发来的同相信号，比较处理后发送至逻辑开关电路⑷的输入端，逻辑开关电路⑷逻辑处理后输出控制信号至电子开关。
4.根据权利要求3所述的室外噪声在室内空间的抑制装置，其特征在于所述的室内噪声定向接收及处理电路(6)与室外噪声定向接收及处理电路(1)的结构相同，包括设置在室内或室外的麦克风(M)、平衡输入处理接口电路、噪声抑制芯片(U8、U9)，以及配套阻容元件，麦克风(M)采集的声音信号经移相处理接口电路输出两路异相的声音信号，再经噪声抑制芯片(U8、U9)处理后输出噪声抑制后的声音信号。
5.根据权利要求1或2所述的室外噪声在室内空间的抑制装置，其特征在于所述的衰减控制电路C3)包括放大器(U3A)、场效应管Oil)和配套电阻，放大器(U3A)同相端接收室外噪声定向接收及处理电路(1)发送的反相音频信号，借助场效应管Oil)栅极接收的控制信号，调整增益后输出音频补偿信号。
6.根据权利要求1或2所述的室外噪声在室内空间的抑制装置，其特征在于所述的多路数字功放电路(5)由一组数字功放电路组成，每一个数字功放电路包括数字功放芯片 (UlO)和周围配套阻、容元件，数字功放芯片(UlO)的信号输入端接收衰减控制电路(3)输出的反相噪声信号，放大后发送至两个扬声器(SP1、SP2)。
7.根据权利要求2所述的室外噪声在室内空间的抑制装置，其特征在于所述的平方根检波电路(8)包括由放大器(U7B)和电阻组成的一级放大电路、由二极管(D3)、电容(C21)组成的检波电路、以及由放大器(U7A)和配套电阻组成的二级放大电路，放大器 (U7B)的同相端接收室内噪声定向接收及处理电路(6)输出的反相信号，同相放大、检波、 直流放大后输出直流脉动信号至衰减控制电路(3)的输入端。
8.根据权利要求3所述的室外噪声在室内空间的抑制装置，其特征在于所述的室内噪声评比电路(7)和室外噪声评比电路(2) —致，包括由放大器(UlA)和配套阻、容元件组成的放大电路，由二极管(D2)、电容、电阻组成的检波电路，由放大器(U1B)、放大器(UlC) 和配套电阻组成的两级直流放大电路，以及由比较器(U2A)和配套电阻组成的电压比较电路，室内噪声评比电路(7)和室外噪声评比电路(2)分别接收室内噪声定向接收及处理电路(6)和室外噪声定向接收及处理电路⑴输出的同相信号，放大、检波、再放大、比较处理后输出电压信号至逻辑开关电路的输入端。
9.根据权利要求3所述的室外噪声在室内空间的抑制装置其特征在于所述的逻辑开关电路⑷包括与非门(U5A)、两个电子开关(TOA、U6B)和配套的三个触发器(U4A、U4B、 U4C)，与非门(TOA)接收室内噪声评比电路(7)和室外噪声评比电路(2)发来的比较信号， 处理后输出控制信号至两个电子开关(U6A、U6B)。
10.根据权利要求1所述的室外噪声在室内空间的抑制装置其特征在于所述的扬声器是矩形平面扬声器。
专利摘要室外噪声在室内空间的抑制装置，解决在房屋空间内实现较好的隔音效果，为人们的居住环境创造一种安静的氛围的技术难题，结构中包括一个与室外噪声同步反相的反噪声源，关键是抑制装置的电路结构中包括室外噪声定向接收及处理电路、衰减控制电路、多路数字功放电路、以及设置在室内噪声窜入口处的扬声器，室外噪声定向接收及处理电路将采集到的室外环境噪声信号处理并生成反相信号发送至衰减控制电路的输入端，衰减控制电路衰减处理后输出反相噪声信号至多路数字功放电路的输入端，数字功放电路驱动扬声器输出与室外噪声反相的补偿噪声信号。本实用新型能够使整个系统提供了28dB以上的抑制噪声能力。
文档编号E04B1/99GK201943215SQ201020685129
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者徐忠义, 徐海波 申请人:深圳市中资源科技发展有限公司