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噪音处理公司介绍噪音控制技术及其应用

来源:http://www.tjnoise.cn/news114994.html发布时间:2017/2/21 0:00:00

噪音处理公司为您详细介绍控制噪音的主要技术及其应用。

在工业生产过程中,随着大量大型工业设备,如引擎、送风机、风扇、变压器、真空泵、空气压缩机等的使用,噪声污染越来越突出。这些噪声对长期近距离接触设备的工作人员不利,对其生理和心理健康带来严重危害,听力下降,易于疲劳,注意力下降,生产效率降低;同时,强烈的噪声会导致机器、设备和某些工业结构的声疲劳,长期作用将缩减其使用寿命,甚至导致事故的发生。现代大都市,高密度建筑迅速增长,交通设施不断增加,为了降低成本,人们越来越趋向于采用更加轻型的材料用于建筑和交通设施,导致人们在日常生活工作环境中更易受各种噪声的干扰。在科学研究和医疗工作中使用的仪器和器械都可能产生某些特定的噪声,这些噪声将对科学实验、医疗诊断或患者带来干扰。  

噪声不仅仅存在空气中,对某些特定的水下设施,尤其是军事武器装备,水下噪声的消除和控制十分重要。此外,噪声与振动紧密相关,交通运输、制造业以及众多家用电器产生的机械振动是另一种相关类型的噪声,同样给人们的生活和工作带来困扰。   

1 噪声控制技术   

传统的噪声控制技术是通过噪声声波与声学材料或声学结构的相互作用消耗声能,从而达到降低噪声的目的,属于无源或被动式控制方法,称之为无源噪声控制或被动噪声控制(Passive Noise Control—PNC )。PNC技术主要包括吸声处理、屏蔽隔声处理、设置声屏障、使用消声器、振动隔离、阻尼减振,等等。PNC方法具有良好的高频性能,能够在宽范围内对高频噪声进行很好的降噪。但是,被动消声装置难以用于控制低频噪声,除非不计任何代价将装置制造得足够大以适应噪声波长。当被动消声装置的尺寸(如体长或者衬里厚度)小于声波波长时,装置对该波长噪声的抑制能力很低。因此,若将被动消声系统用于控制低频噪声,被动系统一般体积庞大,价格昂贵,而且难以安装。许多使用被动消声器来消噪的空气处理系统都有令人讨厌的低频隆隆声。另外,在对管道噪声进行消除时,如果管道中存在气流,被动消声器会产生一个幅值可观的、不期望的背压,这将不利于噪声消除。      

同样,对于振动问题,也存在传统意义上的被动振动控制技术。与噪声控制类似,对于低频振动产生的低频噪声,通过被动振动控制方法抑制噪声,其有效性和经济性受到很大的制约。  

为了克服PNC技术存在的问题,主动噪声控制(Active Noise Control - ANC )技术备受关注。ANC是利用声波的相消干涉原理(如图1所示),通过引入电声装置产生额外的噪声源(次级噪声、反噪声)与不希望的原始噪声(初级噪声、目标噪声)进行叠加,从而达到降低或者抑制噪声的目的。由于引入了新的噪声源,ANC又常被称为有源噪声控制。显然,要充分抵消初级噪声,次级噪声幅值必须与初级噪声幅值相同,而相位相反。因此,ANC方法对原始噪声的抑制能力,取决于控制器产生的次级噪声其幅值和相位的精度。

与被动消声系统相比,ANC系统具有体积小、压降低(在大型的空气声学系统中涉及能量的节省以及良好的低频性能等特点。ANC系统能够有效抑制低频噪声,弥补了传统PNC方法的不足,是传统PNC系统的有力补充。一般来说,ANC系统适用于控制低频谐波噪声,在这方面,ANC系统在价格和性能上的优越性远胜于PNC系统。在某些情况下,ANC系统更适用于控制宽带低频噪声和音频范围内的噪声,尤其是要求消声器的压降尽可能小或者对大型排气设备噪声进行控制的情况下。  

社会和经济的发展导致噪声污染日益突出,电子技术和自适应滤波技术的快速发展使得ANC技术能够在噪声控制中发挥重要作用;加上主动噪声控制器存在很大的改进空间,ANC技术备受关注。   

2 ANC的一般应用       

ANC实时性要求高,受制于电子技术发展水平,ANC在中、高频噪声控制方面受到很大制约。ANC主要用于控制低频噪声(一般低于500 Hz,因为低频噪声声波短,采用较低的采样率即可实现噪声的实时控制。低频噪声广泛存在各种设备和装置中,按声学系统的几何尺寸分类,空气中传播的噪声大致可以分为四类。     

管道噪声 一维管道或者用于供暖(heating、通风(ventilating、空调(air conditioning )(这三类系统统称为HVAC系统)、排气等的管道系统内的噪声。在HVAC系统中,管道是噪声传递的主要路径,在管道中即可将噪声降低,而不需要在噪声源头内部进行。另外,在HVAC系统管道中急速移动的空气流在管道转角会引起扰动并产生很大的随机噪声,ANC能够有效地应用于这种场合。HVAC系统管道噪声的主动消声不仅能够降低低频噪声,而且能够减轻驱动风扇的负载高达40%。利用ANC技术抑制通风管道中风扇噪声的研究,于上个世纪八、九十年代己经广泛开展}s-ion。管道噪声的消除不仅对那些需要低噪声的场合,如医院或者音乐大厅具有重要意义,而且对办公大楼、会议室、教室及客厅等都有重要价值。相比传统被动消声器,ANC的突出优势在于消除低频噪声时不受流量限制,相当于极大地节约了能源。ANC应用于这些场合的另一个好处是控制器轻便,并且可以置于管道内不受管道放置的限制。有关ANC的研究,很大一部分是指向管道噪声的控制,原因在于管道在工业应用中广泛存在,且相关研究的实验平台易于搭建。

室内噪声 封闭空间内噪声。封闭空间内噪声的主动控制是从上个世纪八十年代开始才明显地引起人们的兴趣。当时的客运交通工具,如飞机和汽车,发动机材料的发展导致强度和质量比的增加,也导致燃油经济性的发展,但也使发动机推进系统噪声增大。然而乘客并不希望现代技术的发展会导致任何生理舒适性的降低,相反希望舒适性也会一起增加。这样,结构声学家企图利用增加结构质量来降低噪声己不可能,众多研究者把ANC看成一种控制低频噪声的可能方法,而不必使这些运输工具增加质量,从而使得客运交通工具成为ANC研究的对象之一。对于封闭空间内噪声的主动控制,反噪声源的设计取决于原始噪声源在室内还是室外。如果噪声源在室内,那么,反消噪声源可以置于目标噪声源附近,这种情形需要特别注意反噪声源对传声器产生的声反馈。如果原始噪声源在室外,这种情形下,室内噪声要复杂得多。如直升机驾驶舱内的噪声主要由外部螺旋桨旋转引起,虽然声场只是由几个频率的声音引起,但驾驶舱内的声场分布可能十分复杂,ANC有能力将这几个主要频率的噪声降低至背景噪声能量级别。类似的控制汽车内噪声的应用系统研究也有很多。




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