Электроакустические методы снижения шума в каналах

0
Просмотров: 497

Примерно с 1980 г за рубежом появились методы снижения шума, в частно­сти, в каналах вентиляционных систем, основанные на методах электроакусти­ки. Этому способствовало развитие средств акустических измерений, таких как спектральный анализ, появление миниатюрных микрофонов, развитие микро­процессорной техники и т. п.

Рассмотрим простейший случай электроакустического подавления звука в ка­нале. Для отрезка прямого воздуховода, по которому распространяются поток воздуха со средней скоростью V и плоская звуковая волна р0 фикси­рованной частоты. В случае прямоугольного поперечного сечения воздуховода плоская волна будет существовать на низких частотах, вплоть до f = 2*c / a, Гц (где с — скорость звука в воздухе, м/с; а — максимальный поперечный размер воздуховода).

В случае круглого поперечного сечения воздуховода плоская волна будет существовать на низких частотах, вплоть до f = 0,586*с /d (где d – диаметр воздуховода).

Для вентиляционных задач скорости течения воздуха таковы. что не важно, совпадает ли направление течения воздуха с направлением распространения звука или нет. Главное, чтобы скорость движения воздуха в канале быта невелика и не оказывала влияния на микрофон, предназначенный для измерения шума в канале. Обтекание микрофона генерирует турбулентный шум в том же ди­апазоне частот, что и полезный акустический сигнал, при сопоставимых уровнях. Поэтому скорости потока в канале в месте установки измерительного микрофона должны быть 3—5 м/с.

Система электроакустического подавления звуки работает следующим обра­зом. Звуковое давление попадает на регулирующий микрофон, преобразуется в электрический сигнал и подается в систему обработки и управ­ления, где вырабатывается такая же по амплитуде и частоте звуковая волна рr как исходная р0, но в противофазе ей. Излучение компенсирующей волны про­изводится громкоговорителем, установленным на стенке канала. Сложение двух противофазных волн с одинаковыми амплитудой и частотой должно привести к взаимной ликвидации волн, т.е. контрольный микрофон должен показать отсутствие звука на выходе канала. Рассмотренная схема явля­ется условной, предназначенной для понимания основных принципов работы электроакустических систем подавления шума в каналах. Следует иметь в виду, что в противоположном направлении по каналу взаимного уничтожения звуко­вых сигналов не будет, а наоборот, следует ожидать усиления шума примерно в два раза. Поэтому, если требуется не увеличивать уровни шума в обратном на­правлении, необходимо установить глушитель шума одного из рассмотренных выше типов.

В реальной ситуации такая схема работать не будет. Действующая схема гораз­до сложнее и требует учета присутствия потока воздуха, направлений распростра­нения звука, частотных свойств подавляемого шума. Следует также учитывать амплитудно- и фазово-частотные характеристики микрофонов и громкоговори­телей, а также некоторые особенности распространения звука в каналах. Кроме того, для размещения и обеспечения работы схемы необходим относительно большой отрезок прямого воздуховода, примерно 5—7 калибров. Система обра­ботки может быть аналоговой, цифровой или аналого-цифровой. С помощью та­ких систем можно практически получить уменьшение шума на дискретной часто­те или в узкой полосе частот до 20 дБ, или в полосе шириной до трех октав уменьшение может составлять до 10 дБ.

Еще один вариант электроакустической системы снижения шума в воздухо­воде. Если имеется некий воздуховод, оканчи­вающийся тупиком, то от этого конца воздуховода возможны отражения звука (например, идущего от вентилятора, расположенного на другом конце). На опре­деленных частотах возможны усиления звука в виде стоячих волн. Уменьшить влияние отраженного звука можно, например, применив концевой звукопоглотитель. в виде слоя звукопоглощающего материала (толщиной около ¼ харак­терной длины волны). Поскольку на низких частотах слой материала может быть очень толстым, в таких случаях возможно применение электроакустических звукопоглощающих устройств. В торце воздуховода устанавли­вается громкоговоритель. Зад­няя строил громкоговорителя закрывается слоем звукопогло­щающего материала) чтобы уменьшить излучение в окружа­ющее пространство. Перед гром­коговорителем организуется не­которая полость, отгороженная от воздуховода пористым мате­риалом с определенной звуко­проницаемостью (может быть стенка с отверстием). Парад зву­копоглощающей конструкцией устанавливается измерительный микрофон, способный отдать падающую волну от отраженной. Система управления работает таким образом, чтобы минимизировать звуковое давление в отраженной волне за счет амлитудно-частотной и фазово-частотной корректирующих функций излучения громкогово­рителя, т. е. громкоговоритель «втягивает» звук в себя. Таким образом в определенном диапазоне частот может быть минимизировано отражение звуковых волн.

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите своё имя

*