削減入室噪音的裝置設計

張鴻志　寧 靜　郭力元（沈陽工業大學，信息科學與工程學院，遼寧　沈陽　110870）

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削減入室噪音的裝置設計

張鴻志寧 靜郭力元
（沈陽工業大學，信息科學與工程學院，遼寧沈陽110870）

摘要：隨著社會的大力發展，噪聲污染日益突出，嚴重影響著人們的身心健康。削減入室噪音的裝置通過干涉相消的原理，采用主動降噪的技術，在窗外放置采集噪聲裝置，在紗窗處放置擴音器件發射與傳入聲波反相的聲波來與噪聲相互抵消，在噪聲傳入室內的過程中大大減小噪聲，讓人們可以免受噪聲的困擾。主動降噪紗窗實現了削弱生活噪聲、交通噪聲對人們日常生活的影響，讓人們的生活質量得到了提高。

關鍵詞：主動降噪；干涉相消；去噪紗窗

1 引言

1.1 噪聲的危害

炎熱的夏天打開窗戶通風換氣才會讓人覺得舒服一些，紗窗當然是必不可少的。然而，隨之而來的噪聲往往困擾著人們。我國對城市噪音與居民健康的調查表明，地區的噪音每上升一分貝，該地區的高血壓發病率就增加3%。噪音影響人的神精系統，使人暴躁、易怒，使人的大腦興奮和抑制失去平衡，注意力不集中，記憶力減退，重者引起神精衰弱癥，還可使人的心情煩躁，反應遲鈍，工作效率下降，重者引起工傷事故。所以解決噪聲問題勢在必行。

噪音是引起聽力喪失的常見原因，事實上不只是暴露職業的工人，一般人在日常生活中都會有機會暴露在各種不同程度的噪音中，可能發生各種不同程度的聽力喪失。噪音不只是影響聽力而己，噪音也會影響心臟血管的健康，睡眠的品質，甚至胎兒的發育。

1.2 本設計的意義及應用

主動降噪紗窗研究的目標是在開窗狀態下，減少進入室內的噪聲，為人們提供了一個相對較舒適的生活和工作環境，減輕噪聲對人類生活及身心健康的干擾。主動降噪紗窗主要應用在飛機場、馬路附近等比較嘈雜的地方的居民區、養老院、學校、辦公樓、醫院和圖書館等場所。

2 主動降噪紗窗的構成及其原理

2.1 噪聲的特性

噪聲也是聲波，因此，噪聲具有以下特性：波的反射、波的疊加、波的干涉、波的衍射。

根據波的特性，波的干涉相消原理可以用來降低噪音。

聲音的頻率是用赫茲（Hz）作單位，低頻噪音是指頻率在200Hz以下的聲音。我國對于低頻噪音的聲音頻率范圍定為20Hz～200Hz，其中對人體影響較為明顯的頻率主要在3Hz～50Hz的頻率范圍內。對于人耳而言，在20Hz～200Hz范圍內是低頻，即在一秒內振動20～200次所發出無規律的聲音稱之為低頻噪音，頻率在500Hz～2kHz為中頻，而高頻則是2kHz～16kHz。本文主要消除的噪音為低頻噪音。

2.2 主動降噪技術原理

聲音的傳播是通過介質的振動來實現，在理論上，波與波之間如果呈反相則會實現抵消。主動降噪的原理在于首先要收集噪音的波形特點，然后通過內置的處理芯片運算出反相的波，再通過高還原度揚聲器相抵消。

與被動除噪方式相比，主動降噪在降低入室噪音方面具有優越性。主動降噪對于低頻噪音信號的消除有明顯的效果，最多可降低25dB～30dB的環境噪音。相比于被動降噪來說，主動降噪的效果更加智能。被動降噪屏蔽的是高頻噪聲，它更適合一些比較規則的降噪場景，通過堆積隔音材料來實現。但是對付環境復雜，且大量低頻共振噪聲就束手無策。主動降噪通過麥克風拾音，可以有效地處理復雜環境的噪音。

2.3 主動降噪紗窗構成

主動降噪紗窗根據干涉相消的原理，采用主動去噪的技術，通過語音信號采集裝置采集窗外的噪音并轉換成電信號，電信號通過反相裝置和輸出裝置在紗窗處向外播放，以此來達到降低入室噪音的目的。

2.3.1 去噪主電路

主電路是由TEA2025芯片和tda2030芯片構成，此電路的工作原理是：通過傳聲器采集室外的噪音，通過由tda2030構成的反相放大器和由TEA2025構成的功率放大器及語音信號輸出裝置將取反的噪聲信號發射出去。

2.3.2 裝置開關部分

主動降噪紗窗是在開窗時工作，在窗戶關閉時停止工作。紗窗工作開/關控制裝置由細線、滑輪、金屬薄片、彈簧、主電路電極、電源電極等組成，當窗戶開啟時，通過細線的牽引力經過滑輪使金屬薄片移動，移動到一定位置時與主電路電極、電源電極同時接觸，使電路導通，裝置工作。

2.3.3 紗窗外觀

紗窗的外觀設計為傳聲器在窗戶外側，揚聲器在窗戶內側。傳聲器與揚聲器均為圓形，且兩者放置于同一高度處，因此，從窗戶的正面方向看上去，傳聲器與揚聲器為同心圓，這樣的設計會使波的相消干涉更為準確徹底，達到更好的去噪效果。

結語

主動降噪紗窗根據干涉相消原理削減入室噪音，可實現在開窗狀態下減弱噪聲，既能保證室內通風，又能為人們提供一個安靜而舒適的生活以及工作環境，對于提高生活質量具有重要意義。

參考文獻

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中圖分類號：TM301

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