一种响度控制有源消声系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种响度控制有源消声系统及其方法，其中系统包括I个次级源、J个传声器、参考信号传感器、最小均方算法模块、传声通道模型和响度滤波器，其特征在于所述的参考信号传感器分别连接在响度滤波器和I个次级源上，所述的响度滤波器连接在传声通道模型上，所述的传声通道模型连接在最小均方算法模块上，所述的J个传声器通过响度滤波器连接在最小均方算法模块上。本发明可适度放大误差传感信号中人耳敏感频率成分，以及衰减不敏感成分，使系统加大对敏感成分的消声作用，能改善有源消声的听觉主观舒适性。
【专利说明】一种响度控制有源消声系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有源消声技术，特别是一种响度控制有源消声系统及其方法。
【背景技术】
[0002]无源噪声控制通过声学材料或声学结构与声波相互作用耗掉声能而降噪，对高频噪声有较好控制效果，但对低频噪声效果不理想，并且所采用的声学材料(结构)的质量、体积较大，增加了被控对象的质量、体积和成本。有源消声是一种引入次级源发出振幅相同、相位相反的声波来抵消原有噪声的技术。与无源噪声控制相比，有源消声具有控制频带宽、低频控制效果好、重量轻、控制针对性强的优点。
[0003]传统有源消声的系统目标是使得误差传声器测得的某个或若干个位置的声压平方和最小。但声压大小与人耳对声音感受不完全一致，声压级更小的声音可能比另一声压级大些声音听起来更响更不舒适，其原因是听觉形成是一个带主观性的、复杂的生理与心理过程，声压级仅显示声音在物理学意义的强弱，不能反映更多的听觉特性。
[0004]当前噪声控制的一个新趋势是控制理念正从单一的降噪转向改善声音的听觉舒适性，为相关人员提供一个听觉舒适的声环境。对于商业化程度高的机电产品，甚至能够针对不同消费群体的听觉偏好，提供具有相应听觉特性的产品，提高该产品的市场吸引力和竞争力。国际上从上世纪九十年代开始引入声品质的概念来研究噪声控制问题。声品质可从主观和客观两方面表述人对声音的感受，与声压级相比，对声音的描述更全面、更真实，能体现出声音的多维属性。
[0005]随着声品质概念的提出和有源消声技术的发展，已有研究探讨将有源消声用于改善噪声的听觉舒适性。
[0006]Scheuren等将有源消声安装于一辆汽车，进行声品质主观评价和心理声学参数的客观评价，得到的结论是声压级和响度都有明显减小，尖锐度略有上升，但总体的主观评价得分比原车增加(Scheuren J, et al.Active noise control and sound quality designin motor vehicles.SAE 1999-01-1846.)。
[0007]Gonzaleza等在7.35mX4.16mX 2.59m的长方体房间进行了双通道有源消声实验，比较了控制前后的响度、尖锐度、粗糙度以及音色等心理声学参数，还进行了听觉舒适性主观评价实验，结论是大多数情况下听觉舒适性与响度的减小直接相关，听觉效果的改善除了与降噪水平有很大关系，与控制前后的噪声频谱特性也有关系(Gonzaleza A, etal.Sound quality of low-frequency and car engine noises after active noisecontrol.Journal of sound and vibration, 2003，265:663 - 679.X
[0008]但是,Scheuren等和Gonzaleza等采用的是传统的声压最小化为目标的有源消声系统，研究的是有源消声对听觉舒适性影响的问题，声品质模型和心理声学参数只作为控制效果的一个评价依据，有源消声系统本身没有考虑听觉特性。
[0009]客观量化描述声品质的心理声学参数主要有响度、尖锐度、粗糙度、波动度和声调，其中响度是基本参数，多数情形下它对声品质的影响最大。
【发明内容】
[0010]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可以加强对人耳敏感频段的消声作用，与传统的声压控制有源消声相比，具有更好的主观听觉效果的响度控制有源消声系统及其方法。
[0011]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案:一种响度控制有源消声系统，包括I个次级源、J个传声器、参考信号传感器、最小均方算法模块、传声通道模型和响度滤波器，其特征在于所述的参考信号传感器分别连接在响度滤波器和I个次级源上，所述的响度滤波器连接在传声通道模型上，所述的传声通道模型连接在最小均方算法模块上，所述的J个传声器通过响度滤波器连接在最小均方算法模块上。
[0012]所述的响度滤波器的频率特性具有等响曲线倒置形状，所述的响度滤波器以
1000Hz声音的幅值为基准，频率f处的相对幅值β的算式
【权利要求】
1.一种响度控制有源消声系统，包括I个次级源、J个传声器、参考信号传感器、最小均方算法模块、传声通道模型和响度滤波器，其特征在于所述的参考信号传感器分别连接在响度滤波器和I个次级源上，所述的响度滤波器连接在传声通道模型上，所述的传声通道模型连接在最小均方算法模块上，所述的J个传声器通过响度滤波器连接在最小均方算法模块上。
2.根据权利要求1所述的一种响度控制有源消声系统，其特征在于所述的响度滤波器的频率特性具有等响曲线倒置形状，所述的响度滤波器以1000Hz声音的幅值为基准，频率f处的相对幅值β的算式
3.一种响度控制有源消声方法，其特征在于步骤包括: 1)通过参考信号传感器检测噪声源得到参考信号X(η)，其中η为时间序列之后执行步骤2)； 2)所述的参考信号χ(η)经过响度滤波器滤波，滤波后的信号又分为IXJ路，每个信号分别经相应的传声通道模型模块&，其中i为I至I的整数，j为I至J的整数S力第i个次级源到第j个传声器的传声通道模型，X (η)经响度滤波器和^滤波后得到rai j (η)，这些信号又分为I组、每组J个后，分别输入I个最小均方算法模块；同时，所述的J个传声器检测得到J个声压误差信号，每个声压误差信号都经过一个响度滤波器滤波得到J个响度误差信号，所述的J个响度误差信号分别输入I个最小均方算法模块，之后执行步骤3)； 3)所述的最小均方算法模块根据权系数迭代算法+= Wi(H)-也人―』》分
y=i别实时更新I个控制器权系数，其中，μ为收敛系数，Wdn+l)和1(11)分别为n+l和η时刻的第i个控制器权系数，eaJ(n)为第j个响度误差信号，之后执行步骤4)； 4)步骤I)中所述的参考信号X(η)分为I路，每路χ(η)信号经I个控制器权系数模块处理，得到I个次级源控制信号，之后执行步骤5)； 5)所述的I个次级源控制信号输入I个次级源，通过传声器发出相应次级声消减噪声源。
【文档编号】H04R1/22GK103648066SQ201310578369
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】姜顺明, 夏岚 申请人:江苏大学