矩形空腔噪声主动控制的研究

    ０　概述

    结构振动产生的噪声，以前用次级声源来进行有源噪声控制需要许多次级声源，而用控制结构振动的方法控制低、中频的结构声辐射，即结构声有源控制（ＡＳＡＣ），可以不采用次级声源，直接将控制力加于结构，使辐射声能量最小。这种控制方法的特点是用较少的控制激励器就能实现有效控制。因此，由有源噪声控制和有源振动控制形成的结构声有源振动控制技术，是控制结构振动辐射噪声的一种更有效的方法［１］。

    结构声振动有源控制是针对２类问题提出的。对于全空间消声，采用有源噪声控制比较困难，而采用控制噪声辐射体的方法降低结构辐射的声功率，可以达到全空间消声目的。对于飞机座舱、轮船客舱、汽车车内空腔等封闭空间，用有源振动控制方法控制弹性壁板的振动可以减少噪声的传入。

    本文以铝板和木板构成的三维空腔为例研究了噪声的主动控制问题，铝板空腔１面为铝板，其余５面为木板，然后通过压电作动片进行多输入、多输出空腔噪声的主动控制试验设计和控制策略研究，并进行了主动控制的试验。试验结果表明降噪效果较好。

    １　系统总体设计

    在有源噪声控制感兴趣的低频范围内，只要通过改变板的振速分布，抑制前几阶结构振动模态，便能取得显著的降噪效果。基于这样的思路，设计了利用压电作动片进行结构声噪声主动控制的试验装置，如图１所示。其中的三维闭合空间是由１面铝板和５面木板组成，铝板及木板边界条件均为固支，用螺钉固定，箱子下面垫有弹性胶垫作为支撑。将扬声器固定在铝板上方，扬声器发出信号激励铝板振动，铝板的振动引起结构噪声辐射进闭合三维空间内部。在铝板上布置两路压电加速度传感器，检测铝板的振动，它的信号经电荷放大器后，通过数采卡ＡＤ端口进入计算机控制系统，经过计算机分析发出的控制信号，通过数采卡ＤＡ端口发出，控制信号经过压电陶瓷专用放大器后给压电作动片，用来控制铝板的振动，进而控制空腔内部的噪声。空腔中安装麦克风，监视主动控制效果。试验系统采用ｘＰＣ／Ｔａｒｇｅｔ系统，进行实时控制试验。试验仪器及设备见表１，铝板和压电陶瓷作动片的材料属性及几何尺寸见表２，铝板和木板构成的三维空腔内腔体积为０．１２５ｍ３。

    扬声器信号由计算机发出，经扬声器功率放大器产生声波激励铝板，扬声器信号功率调节到激起板振动为止，由于ＮＩ　ＰＣＩ－６０２４Ｅ只有两路ＤＡ输出，而这两路ＤＡ输出用来驱动压电陶瓷作动片，故扬声器信号通过ＮＩ－６２５１的ＤＡ端口输出，其中扬声器驱动信号由ＬＡＢＶＩＥＷ产生。