一种带主动降噪的通风管道装置及降噪方法
【专利摘要】一种带主动降噪的通风管道装置，包括噪声空间侧通风管道和降噪空间侧通风管道，噪声空间侧通风管道和降噪空间侧通风管道相互连通，降噪空间侧通风管道采用双层管道，分别为相互套装的内层管道和外层管道为，在内层管道和外层管道为之间形成通风夹层，噪声空间侧通风管道的边缘或内部安装至少一个噪声传感器，内层管道内部安装有电动扬声器，噪声传感器和电动扬声器分别连接在降噪控制电路上，降噪控制电路接收从噪声传感器送来的噪声信号，降噪控制电路驱动电动扬声器。由于次级声源发出的声波平面与噪声的声波平面平行，因此能得到良好的宽频噪声抑制效果，气流流通口开在噪声抵消截面附近，使得保证通风量的同时又能取得明显的噪声抑制效果。
【专利说明】
一种带主动降噪的通风管道装置及降噪方法
技术领域
[0001]本发明公开一种通风管道装置，特别是一种带主动降噪的通风管道装置及降噪方法，属于声学技术领域。
【背景技术】
[0002]通风管道是现代建筑常用的通风装置。为了能让建筑物内部获取到新鲜空气，通风管道的一端开口通常需要开设于建筑物外部的噪声空间。如何在保证获得足够的通风量的同时，又能够有效地降低或消除从噪声空间沿着通风管道传入建筑物内部的噪声，成为一个需要迫切解决的问题。
[0003]现有技术中，适用于通风管道的降噪技术主要分为被动降噪和主动降噪技术。被动降噪技术主要的方法是把通风管道设计成复杂、狭小且具有多个弯曲的管道，并在管道内敷设吸声材料，或在管道内设置吸声障板或吸声腔体，以达到降低噪声的目的。被动降噪的缺点是降噪装置体积比较大，管道弯曲和复杂造成通风阻力比较大。
[0004]主动降噪技术的原理是用利用声音干涉原理，设置一个次级声源，并使得次级声源发出的声波与初始噪声信号声压相同而相位相反，声波叠加后相干涉抵消，从而达到降低噪声的目的。主动降噪装置的优点是体积比较小，降噪频带比较宽，在低频段也能有较好的降噪效果。另外由于主动降噪引入了电路控制模块，使得次级声源的控制可以更加精准，降噪效果也可以较被动降噪明显提高。
[0005]目前已知的管道主动降噪系统多见于发动机的排气系统，例如公开号为CN94192686，发明名称为“有源消声器”的专利；申请号为CN201310036995，发明名称为“有源消声器”等的中国专利。专用于通风管道的，如公开号为CN201310184657，发明名称为“一种用于通风管路系统的有源消声器”等的中国专利。
[0006]在对管道主动降噪系统的研究和实践过程中发现:现有的管道主动降噪装置因为次级声源发出的声波跟管道噪声声波不是在同一平面上，不能刚好使得次级声源发出的声波跟管道噪声声压和频率相同而相位相反，噪声的抵消效果比较有限，且大部分只能对10Hz至500Hz的低频噪音有较好的抑制作用，而对日常生活中的宽频噪声效果较差甚至完全不能抑制。城市生活环境中的常见的噪音场景，如繁忙和马路、人员集中的市场等，都是以宽频噪声呈现的。公开号为CN94192686的专利则由于次级生源发出的声波辐射到一个开阔的声场里面，次级声源本身不可避免的也会成为一个噪声源。
【发明内容】
[0007]针对上述提到的现有技术中的主动降噪效果不好的缺点，本发明提供一种带主动降噪的通风管道装置及降噪方法，在基本不增加通风阻力的同时，能够在10Hz到8000Hz的较宽范围内得到8?15dB的噪声衰减量。
[0008]本发明条件计轴系统的技术方案是:一种带主动降噪的通风管道装置，所述的通风管道装置包括噪声空间侧通风管道和降噪空间侧通风管道，噪声空间侧通风管道和降噪空间侧通风管道相互连通，降噪空间侧通风管道采用双层管道，分别为相互套装的内层管道和外层管道，在内层管道和外层管道为之间形成通风夹层，噪声空间侧通风管道的边缘或内部安装至少一个噪声传感器，内层管道内部安装有电动扬声器，噪声传感器和电动扬声器分别连接在降噪控制电路上，降噪控制电路接收从噪声传感器送来的噪声信号，降噪控制电路驱动电动扬声器。
[0009]—种带主动降噪的通风管道的降噪方法，降噪方法为采用如上述的带主动降噪的通风管道装置，噪音传感器拾取从噪声空间侧通风管道的噪音并转变电信号，电信号通过降噪控制电路处理后，驱动电动扬声器发出次级声波，次级声波与噪声空间侧通风管道的噪声信号在降噪截面处频率相同声压相同但相位相反，使得降噪截面处的声压最小。
[0010]本发明的技术方案进一步还包括:
所述的内层管道在降噪空间一侧为密闭空间，或者经过填充足够的吸音材料吸收扬声器背面辐射的声音后开口于降噪空间，或者把开口延长并反向绕回后开口于噪声空间。
[0011 ]所述的噪声空间侧通风管道、内层管道和外层管道同轴设置。
[0012]所述的噪声空间侧通风管道在与内层管道连接处沿管道周向留有缺口，通过缺口使得噪声空间侧通风管道内部空间与通风夹层连通。
[0013]所述的噪声空间侧通风管道、内层管道和外层管道的横截面分布为圆形或椭圆形、方形或其他异形。
[0014]本发明的有益效果是:由于本发明中，次级声源发出的声波平面与噪声的声波平面平行，因此能得到良好的宽频噪声抑制效果，又通过把气流流通口开在噪声抵消截面附近的一个小范围内，使得保证通风量的同时又能取得明显的噪声抑制效果。
[0015]下面将结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
【附图说明】
[0016]图1是本发明种带主动降噪的通风管道装置的侧剖面结构示意图。
[0017]图2是本发明种带主动降噪的通风管道装置的正面结构示意图。
[0018]图3是本发明种带主动降噪的通风管道装置的背面结构示意图。
[0019 ]图中，1-噪声空间侧管道开口，2-噪声传感器，3-降噪截面，4-噪声空间侧通风管道，5-隔板，6-降噪截面开口，7_电动扬声器，8-降噪空间通风口，9_扬声器后腔封闭板，10-扬声器后腔，11-内层管道，12-外层管道，13-降噪控制电路。
【具体实施方式】
[0020]本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
[0021]本发明为一种带主动降噪的通风管道装置，其在基本不增加通风阻力的同时，能够在10Hz到8000hz的较宽范围内得到8?15dB的噪声衰减量。
[0022]请参考图1和图2，本发明中的一种带主动降噪的通风管道装置，主要包括:噪声空间侧通风管道4和降噪空间侧通风管道，噪声空间侧通风管道4和降噪空间侧通风管道相互连通，本实施例中，降噪空间侧通风管道采用双层管道，别为内层管道11和外层管道12，在内层管道11和外层管道12之间形成通风夹层，降噪空间侧通风管道开口处设有降噪空间通风口8。本实施例中，在噪声空间侧通风管道4的边缘或内部安装至少一个噪声传感器2，噪声传感器2为I个或多个能将噪声转变为电信号的传感器(如:麦克风等)，传感器安装在管道的管道边缘或管道内，内层管道11内部安装有电动扬声器7，噪声传感器2和电动扬声器7分别连接在降噪控制电路13上，降噪控制电路13接收从噪声传感器2送来的噪声信号，做相位、幅度、延时等处理后送出电信号驱动电动扬声器7发声，从而达到主动降噪的效果。本实施例中，内层管道11在降噪空间一侧，位于电动扬声器7和扬声器后腔封闭板9之间的空间可以是密闭的，为扬声器后腔10，或者经过填充足够的吸音材料吸收扬声器背面辐射的声音后开口于降噪空间，也可以把开口延长并反向绕回并开口于噪声空间。电动扬声器7受降噪控制电路13的驱动，发出次级声波，与沿着噪声空间侧通风管道4进来的噪声在降噪截面3(降噪截面3为噪声空间侧通风管道4和内层管道11的缺口处的中间位置所在的截面)处刚好频率和声压相同但相位相反，使得在降噪截面3处附近的区域声压最小。
[0023]本实施例中，噪声空间侧通风管道4、内层管道11和外层管道12的横截面为圆形或椭圆形、方形等其他异形的管道，并同轴设置，噪声空间侧通风管道4的开口朝向噪声空间，内层管道11和外层管道12之间的夹层开口朝向降噪空间。
[0024]本实施例中，噪声空间侧通风管道4和内层管道11不直接相连，而是在噪声截面3为中心处有一开口，使得噪声空间侧通风管道4内部空间与降噪空间通风口 8连通。本实施例中，噪声空间侧通风管道4和内层管道11在降噪截面3附近沿管道周向留有缺口，为降噪截面开口 6，通过降噪截面开口 6使得噪声空间侧通风管道4内部空间与降噪空间通风口 8连通。
[0025]下面将以具体实例对本发明作进一步说明。
[0026]在本实施例中，所述隔板5为建筑物墙壁，噪声空间侧通风管道4开口朝向室外，夕卜层管道12开口朝向室内。噪声空间侧通风管道4的形状和截面积与降噪空间侧的内层管道11的形状和截面积相等，采用直径为4cm的圆形管道，降噪空间侧的内层管道11直径也是4cm。本发明涉及的装置各节点通风面积相同时，降噪空间侧的外层管道12直径是内层管道4直径的(1 + )倍，约为1.414倍;降噪截面开口 6和降噪空间通风口 8之间的宽度为内层管道11直径的1/4，即lcm。在噪声空间侧通风管道4的截面积足够大的情况下，降噪截面开口宽度增大，通风量增大，但降噪效果越差;降噪截面开口宽度减小，降噪效果变好，但通风量变小。实践证明，降噪截面开口为0.5?1.0cm左右时，降噪效果较好。以圆形管道且降噪截面开口宽度为Icm为例，可以算出噪声空间侧通风管道4和内层管道11的直径为4cm，外层管道12直径5.656cm。电动扬声器7采用市场上常见的4cm 口径的全频段扁平扬声器。此时单个管道的直径较小，通风量有限，可以采用多个管道并排设置的方法加大通风量，或者把管道尺寸和扬声器尺寸加大。
[0027]噪声空间和降噪空间由能够隔音的隔板5隔离开，在噪音空间和降噪空间之间用圆形或其他异形管道连接。管道4在噪音空间一端的开口 I为无阻隔的敞开口。电动扬声器7后腔封闭腔，以隔离次级噪声。扬声器后腔也可经过填充足够的吸音材料吸收扬声器背面辐射的声音后开口于降噪空间，或通过反向弯曲管道通到噪声空间作为次级噪声的出口。在管道内靠近噪声空间的一端管装有噪声传感器2，管道靠近降噪空间的一端设置有电动扬声器7。噪音传感器2拾取从噪声空间传入管道的噪音并转变电信号，电信号通过降噪控制电路13做相位、幅度、延时等处理后，驱动电动扬声器7发出次级声波，次级声波与传入管道的噪声信号在降噪截面3处频率相同声压相同但相位相反，使得降噪截面3处的声压最小。在降噪截面3处对应的管道壁上设有降噪截面开口 6，降噪截面开口 6形成的旁支通道的另一端降噪空间通风口 8开设于降噪空间，用于提供通风通路。
[0028]本发明技术方案由于使用了电动扬声器7发出次级声波并在降噪截面3处形成声压最小的截面，并在此截面上设置降噪截面开口 6，使得在噪声空间和降噪空间之间既可以保持通风又可以大大降低从噪声空间通过通风管道传递到降噪空间的噪声。对比使用迂回管道的降噪装置，本装置管道结构风道比较简单，通风阻力小。对比使用抽气、吸气式降噪装置，本装置在无电源时只影响降噪，不影响通风，还可以双向通风。
[0029]由于本发明中，次级声源发出的声波平面与噪声的声波平面平行，因此能得到良好的宽频噪声抑制效果，又通过把气流流通口开在噪声抵消截面附近的一个小范围内，使得保证通风量的同时又能取得明显的噪声抑制效果。
【主权项】
1.一种带主动降噪的通风管道装置，其特征是:所述的通风管道装置包括噪声空间侧通风管道(4)和降噪空间侧通风管道，噪声空间侧通风管道(4)和降噪空间侧通风管道相互连通，降噪空间侧通风管道采用双层管道，分别为相互套装的内层管道(11)和外层管道(12)，在内层管道(11)和外层管道(12)为之间形成通风夹层，噪声空间侧通风管道(4)的边缘或内部安装至少一个噪声传感器(2)，内层管道(11)内部安装有电动扬声器(7)，噪声传感器(2)和电动扬声器(7)分别连接在降噪控制电路(13)上，降噪控制电路(13)接收从噪声传感器(2)送来的噪声信号，降噪控制电路(13)驱动电动扬声器(7)。2.根据权利要求1所述的带主动降噪的通风管道装置，其特征是:所述的内层管道(11)在降噪空间一侧为密闭空间，或者经过填充足够的吸音材料吸收扬声器背面辐射的声音后开口于降噪空间，或者把开口延长并反向绕回后开口于噪声空间。3.根据权利要求1所述的带主动降噪的通风管道装置，其特征是:所述的噪声空间侧通风管道(4)、内层管道(11)和外层管道(12)同轴设置。4.根据权利要求1所述的带主动降噪的通风管道装置，其特征是:所述的噪声空间侧通风管道(4)在与内层管道(11)连接处沿管道周向留有缺口，通过缺口使得噪声空间侧通风管道(4)内部空间与通风夹层连通。5.根据权利要求1所述的带主动降噪的通风管道装置，其特征是:所述的噪声空间侧通风管道(4)、内层管道(11)和外层管道(12)的横截面分布为圆形或椭圆形、方形或其他异形。6.—种带主动降噪的通风管道的降噪方法，其特征是:所述的降噪方法为采用如权利要求I所述的带主动降噪的通风管道装置，噪音传感器(2)拾取从噪声空间侧通风管道(4)的噪音并转变电信号，电信号通过降噪控制电路(13)处理后，驱动电动扬声器(7)发出次级声波，次级声波与噪声空间侧通风管道(4)的噪声信号在降噪截面(3)处频率相同声压相同但相位相反，使得降噪截面(3)处的声压最小。
【文档编号】F16L55/033GK105927816SQ201610357737
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】徐敏锋
【申请人】徐敏锋