消除环境噪声的led灯和系统的制作方法_2

文档序号:9915055阅读:来源:国知局
供电,图1只示出了电源11与LED发光组件12和数字信号处理器15连接示意图。需要说明的是,模拟信号处理电路13、信号转换模块14和数字信号处理器15可以采用独立的元件,也可以将模拟信号处理电路13、信号转换模块14集成在数字信号处理器15上,这样电源11可以只和数字信号处理器15连接,通过数字信号处理器15给模拟信号处理电路13和信号转换模块14供电。
[0037]本实施例中,电源11用于为LED发光组件12、模拟信号处理电路13、信号转换模块14、数字信号处理器15、至少一个扬声器16和至少一个噪声米集模块17供电,LED发光组件用于照明,至少一个噪声采集模块17用于采集环境噪声,并将采集到的环境噪声发送给模拟信号处理电路13,模拟信号处理电路13用于对环境噪声进行放大后发送给信号转换模块14,信号转换模块14用于将放大后的环境噪声进行模数转换后发送给数字信号处理器15,数字信号处理器15用于根据模数转换后的环境噪声生成与环境噪声频率相同、幅度相同、且相位相反的消噪信号,并将消噪信号发送给信号转换模块14,信号转换模块14用于将消噪信号进行数模转换后发送给模拟信号处理电路13,模拟信号处理电路13对数模转换后的消噪信号进行放大后发送给至少一个扬声器16,至少一个扬声器16用于将放大后的消噪信号发射到空间中,以消除环境噪声。
[0038]其中,噪声采集模块17可以为麦克风,由于环境噪声频率主要集中在中低频,为使麦克风不失真地采样环境噪声,可以采用全向性、灵敏度适中且中低频频率响应曲线平滑的麦克风。模拟信号处理电路13用于对模拟信号进行放大处理,本实施例中模拟信号处理电路13分别对噪声采集模块17采集到的环境噪声和通过扬声器16发射的消噪信号进行了放大处理,但是对环境噪声和消噪信号的放大倍数不同,通常对环境噪声的放大倍数小于对消噪信号的放大倍数。信号转换模块14用于对接收到的接收到信号进行模数转换或数模转换后输出,模数转换是将模拟信号转换为数字信号,数模转换是将数字信号转换为模拟信号,由于数字信号处理器15只能对数字信号进行处理,因此,发送给数字信号处理器15的信号和从数字信号处理器15发送出去的信号都是数字。优选地,为使扬声器16无失真地输出中低频的消噪信号,可以选择最低共振频率在100HZ以内,灵敏度适中,额定功率适中,且中低频的声压频率响应曲线平滑的扬声器。麦克风和扬声器可以采用LED灯已有的麦克风和扬声器。
[0039]本实施例中,噪声采集模块17采集到的环境噪声是模拟信号,模拟信号处理电路13对环境噪声放大后发送给信号转换模块14,信号转换模块14通过模数转换将环境噪声转换为对应的数字信号,并将环境噪声对应的数字信号发送给数字信号处理器15,环境噪声对应的数字信号携带有环境噪声的特性,数字信号处理器15通过对环境噪声对应的数字信号分析得到环境噪声的频率、幅度和相位,然后,根据环境噪声的频率、幅度和相位生成与环境噪声频率相同、幅度相同、且相位相反的消噪信号,数字信号处理器15生成的消噪信号为数字信号,数字信号处理器15将消噪信号发送给信号转换模块14,信号转换模块14通过数模转换将消噪信号转换为对应的模拟信号,并将消噪信号对应的模拟信号发送给模拟信号处理电路13,模拟信号处理电路13将消噪信号对应的模拟信号放大到预设的放大倍数后,发送给扬声器16,扬声器将放大后的所述消噪信号发射到空间中,由于消噪信号和环境噪声的频率相同、幅度相同、且相位相反,两种信号在空间中叠加后,可以抵消环境噪声,从而达到降噪的目的。
[0040]图2示出了一种用于消除环境噪声的LED灯的场景示意图。如图2所示,路径I为噪声源产生的环境噪声通过空气传播到人耳经过的路径,路径2为噪声源产生的环境噪声通过空气传播到LED灯的麦克风的路径,路径3为LED灯内部对环境噪声处理的信号走向,以及生成的消噪信号的走向的示意图,路径4为扬声器将消噪信号辐射到空气中并传播到人耳的路径。这样,通过路径4传播到人耳的消噪信号和通过路径I传播到人耳的环境噪声相互抵消,形成静区,实现了环境噪声消除的目的。图2所示例子中,将模拟信号处理电路和信号转换模块集成在了数字信号处理器中。
[0041]需要说明的是,噪声采集模块17采集到的环境噪声中可能存在消噪信号,环境噪声中的消噪信号会对环境噪声的消除产生误差,因此,在图1所示LED灯的基础上,可选的LED灯还可以包括回音抑制模块,回音抑制模块分别与噪声采集模块以及模拟信号处理电路的第一端连接,用于对噪声采集模块采集到的环境噪声中的消噪信号进行抑制。由于LED灯已知自己的生成的消噪信号的频率、幅度和相位,因此,可以根据消噪信号的频率、幅度和相位滤除消噪信号,从而达到抑制环境噪声中的消噪信号的目的。
[0042]可选的,在图1所示LED灯的基础上,LED灯还可以包括稳定性判断模块,稳定性判断模块分别与噪声采集模块以及模拟信号处理电路的第一端连接,用于判断噪声采集模块采集到的环境噪声是否是稳定噪声,当判断出环境噪声是稳定噪声时,将环境噪声发送给模拟信号处理电路,已对稳定的环境噪声进行消噪处理,当判断出环境噪声不是稳定噪声时,不将环境噪声发送给模拟信号处理电路,即不对非稳定的环境噪声进行消噪处理。这主要是由于非稳定的噪声通常具有突发性且持续时间很短,需要LED灯运算处理速度很快,才能及时响应,处理这样的噪声,会大大增加LED灯的运算负担,因此本发明中通过增加稳定性判断模块多环境噪声的稳定性进行判断,对非稳定的噪声源不进行消噪处理,可以减轻LED灯的运算负担。非稳定的噪声例如为室外的汽车鸣笛声。
[0043]需要说明的时,LED灯还可以包括回音抑制模块和稳定性判断模块,此时,回音抑制模块的第一端与噪声采集模块17连接,回音抑制模块的第二端与稳定性判断模块的第一端连接,稳定性判断模块的第二端与模拟信号处理电路的第一端连接,即对噪声采集模块17的环境噪声先通过回音抑制模块抑制消噪信号后,再通过稳定性判断模块判断环境噪声是否为稳定噪声。
[0044]进一步的,LED灯还可以包括无线通信模块,无线通信模块与数字信号处理器15连接,该LED灯通过无线通信模块与其他LED灯建立连接,然后接收消除环境噪声系统中的其他LED灯发送的第一消噪反馈信号,第一消噪反馈信号中包括LED灯消噪后的环境噪声的频率、幅度和相位,第一消噪反馈信号是其他LED在确定LED灯消噪后的环境噪声不满足预设的降噪要求时向LED灯发送的。相应的,数字信号处理器15还用于根据消噪后的环境噪声的频率、幅度和相位调整消噪信号的频率、幅度和相位中的任意一个或其组合。LED灯在辐射消噪信号后,其他LED灯也会采集环境噪声,其他LED等采集的环境噪声是经过该LED灯消噪后的环境噪声,其他LED会判断给LED灯消噪后的环境噪声是否满足预设的降噪要求,该预设的降噪要求例如为消噪后的环境噪声的幅度,当LED灯消噪后的环境噪声不满足预设的降噪要求时,其他LED灯会向该LED灯发送第一消噪反馈信号,该LED灯接收到第一消噪信号后,会调整消噪信号的频率、幅度和相位中的任意一个参数或其组合。可选地,无线通信模块包括但不限于无线保真(WIreless-Fidelity,简称WiFi)模块、蓝牙模块、Zigbee模块、2G/3G/4G模块等。
[0045]进一步的,无线通信模块还用于接收其他LED灯消噪后的环境噪声,数字信号处理器15还用于判断其他LED灯消噪后的环境噪声是否满足预设的降噪要求,当所其他LED灯消噪后的环境噪声不满足预设的降噪要求,则根据其他LED灯消噪后的环境噪声生成第二消噪反馈信号,第二消噪反馈信号中包括其他LED灯消噪后的环境噪声的频率、幅度和相位,以便于其他LED灯根据第二消噪反馈信号调整自己的消噪信号。
[0046]本发明实施例二提供一种消除环境噪声的LED灯,本实施例的LED灯,在实施例一所示LED灯的基础上,模拟信号处理电路13包括:至少一个第一放大模块和至少一个第二放大模块,信号转换模块14包括:至少一个模数转换器(analog to digital converter,简称ADC)和至少一个数模转换器(digital to analog converter,简称DAC),其中,第一放大模块的个数、模数转换器的个数均与噪声采集模块的个数相同,第二放大模块的个数、数模转换器的个数均与扬声器的个数相同,每个第一放大模块的第一端连接一个噪声采集模块,每个第一放大模块的第二端分别与一个模数转换器的第一端连接,每个模数转换器的第二端分别与数字信号处理器的第一端连接,数字信号处理器的第二端分别与每个数模转换器的第一端连接,每个数模转换器的第
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