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 1/4 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.
