建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統設計

曾思文

摘? 要： 針對綠色建筑施工過程中的有源噪聲問題，設計一種新的建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統，抑制建筑施工產生的高分貝噪聲，避免影響當地居民生活、損害施工場地管理人員的聽力。該系統通過傳聲器MIC1和MIC2采集建筑施工有源振動噪聲信號后，采用LMS自適應濾波算法，去除噪聲信號中干擾因子并通過數控放大器放大，將放大后的噪聲信號傳輸至信號處理器中，先采用基于梯度下降的次級通道在線建模有源噪聲控制方案，準確計算次級通道傳遞函數，再設定抑制噪聲指令，疊加噪聲控制信號與噪聲信號，實現有源振動抑噪。經驗證，某建筑施工場地降噪前噪聲最大分貝高達79 dB，使用該系統后，噪聲分貝數值降低到27～32 dB之間。實驗不僅驗證了該系統的有效性，還驗證了系統具有較高的降噪量與降噪速度優勢。

關鍵詞： 建筑施工; 有源振動;? 噪聲抑制; 噪聲信號采集; 指令設定; 信號疊加

中圖分類號： TN753.9?34; TP301.6? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 1004?373X（2019）16?0018?04

有源振動噪聲控制（Active Noise Control， ANC）表示通過人為、有目的性創造的次級聲信號來抑制噪聲 [1]。在創造的抵消聲波（次級聲源）衍生后，通過2個聲波相消性干擾或者輻射抑制的形式，和被抵消聲源（初級聲源）的聲波輻射相互作用相互抵消，最終達到抑制噪聲的目的[2]。通常情況下，使用吸聲材料或隔聲結構等聲學抑制方法簡稱無源法，該方法僅能抑制高頻噪聲，面對低頻噪聲時，無源材料的聲衰減性能受到頻率影響，收斂速度較慢，降噪量較小，想要達到較好的抑噪性能，必須增大材料的厚度與容重，不僅成本較高，實際抑制實施過程也較為困難[3]。但是有源法可對低頻噪聲較好的抑制，消聲量達到最高、體積較好、控制簡單。對此，本文設計新的建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統，以此克服無源振動噪聲主控抑制法的弊端，提高降噪效率和降噪量。

1? 建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統

1.1? 系統硬件設計

建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統里傳聲器MIC1和MIC2用于獲取建筑施工中的有源噪聲信號，采集信號后通過數控放大器放大，把放大后的噪聲信號傳輸至信號處理器分析后設定抑制噪聲指令，通過平滑濾波與變換后控制揚聲器S，讓噪聲控制信號與噪聲信號疊加，實現有源振動抑噪[4]。建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統原理圖如圖1所示。

1） 數控放大器

數控放大器中包含了計算放大器與模擬開關，圖2為其電路原理圖。計算放大器可將建筑施工中的噪聲信號放大，實行防折疊濾波和模/數變換，模擬開關用于變換放大器的反饋電阻，調整電路增益，電路增益的數字設置范圍為[1，256]倍。圖中，E表示電阻;[ω]表示電壓。

2） 信號處理器

建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統里信號處理器使用ADSP?2111芯片，具有16位頂點，整體結構如圖3所示。

ADSP?211芯片設計結構為哈佛樣式，片里設定1條程序總線、2條數據總線、2條地址總線與1條DMA總線，分離式程序總線與數據總線不僅能夠實時提取抑制噪聲指令程序與操作程序，還能在一個周期里同步設定抑制噪聲指令與數據，實時性較好，且信號處理器比單片機速度快，具有一定優勢[5]。ADSP?2111使用流水線處理，能夠提高噪聲抑制指令的執行效率[6?7]。

3? 結? 論

有源降噪技術是當前噪聲控制領域中新型高效的技術，基于社會需求與應用前景，本文設計建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統。實驗結果表明，本文系統在降低建筑施工有源噪聲方面效果良好，并且同對比系統相比，降噪過程收斂速度快，降噪量與降噪速度都占有一定優勢，且步長值隨系統需求實行變動，靈活性高，可為建筑施工有源降噪工程化提供價值參考。

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