舱室的有源噪声控制

　　1引言

　　舱室的降噪具有实际应用意义。例如,军用飞机、战车、舰艇和航天飞行器的舱内噪声非常高,它对乘员的听力、通话、健康和操作的影响非常不利且降低战斗力。因此要从技术上解决舱室内噪声的来源,并采用噪声控制技术。从人机环境工程观点采用自适应有源控制技术可以降低目前舱室内无法降低的低频噪声,改进乘员的健康状况和战斗力。当然也可以应用于高级轿车的座舱内的降噪。

　　有界空间的有源噪声控制从理论到技术都比管道有源噪声控制要困难得多。有界空间内噪声场是一种实际中常遇到的噪声场,它的有源消声技术具有重要的实用价值。目前人们感兴趣的主要有螺旋桨飞机舱室,汽车舱室等的有源噪声控制。有界空间内的噪声既可以由内部噪声源产生,也可以由外部噪声源通过弹性壁透射或耦合振动而产生。在这种有界空间内有源噪声控制的目的通常是降低该空间或其中某一局部区域内的噪声级。这里讨论舱室的有源噪声控制,并介绍一些较为成功的实例。

　　2有界空间内有源噪声控制方法

　　有界空间内有源噪声控制主要采用两类方法:

　　(1)采用自适应控制方法,在建立室内声场传输函数模型的基础上采用次级声源阵的最佳布置和多个误差传声器的自适应有源噪声控制;(2)将闭室内声场分成自由场和混响场。对于混响场,从闭室简正振动理论出发进行控制,用放置在房间墙角处的次级扬声器抑制整个混响声场。对于自由声场则用反相声源的声阱来短路传来的声波,在控制区内让噪声有明显的降低。对于大型闭室,声阱方法是有效的,但对于小型闭室就只能在局部区域内降低噪声。

　　3有界空间内的声场

　　有界空间内的声场具有一些特点,必须知道待消声区域内的声场分布,然后才能应用合适的次级声源产生一个“相反声场”来抵消。因此在进行有源噪声控制以前,要分析小型有界空间内的噪声场,了解次级声源的最优布置、初级声场的产生方式和闭室边界结构的物理特性等。通常对有界空间声场的分析主要用简正波理论,用直达声场、驻波场和扩散场的概念来解释。当直达声波与反相传播的反射波相互干涉形成驻波分布时,次级声源的声场也应该形成对应的驻波分布,才能实现两者的抵消。对于扩散声场,闭室内各处的声能密度是相等的,并且声波的传播在各个方向上很均匀。因此利用有源噪声控制方法只能达到“局部区域”的消声效果,即在误差传声器周围直径大约为波长十分之一的球面范围内获得1dB左右的降噪量。在有界空间的有源噪声控制研究中,一般将有界空间外围结构的内壁按刚性壁或弹性壁来处理。对于边界为弹性结构的封闭空间内的声场,它不仅与噪声源的特性和有界空间的几何特性有关,而且直接与弹性壁的振动状态有关。这种/结构)声腔耦合0不仅对次级声源的布置有重要影响,而且还决定着有源噪声控制方式的选择。