建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統(tǒng)設(shè)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(shè)計一種新的建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統(tǒng)，抑制建筑施工產(chǎn)生的高分貝噪聲，避免影響當(dāng)?shù)鼐用裆睢p害施工場地管理人員的聽力。該系統(tǒng)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(yīng)濾波算法，去除噪聲信號中干擾因子并通過數(shù)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(zhǔn)確計算次級通道傳遞函數(shù)，再設(shè)定抑制噪聲指令，疊加噪聲控制信號與噪聲信號，實現(xiàn)有源振動抑噪。經(jīng)驗證，某建筑施工場地降噪前噪聲最大分貝高達(dá)79 dB，使用該系統(tǒng)后，噪聲分貝數(shù)值降低到27～32 dB之間。實驗不僅驗證了該系統(tǒng)的有效性，還驗證了系統(tǒng)具有較高的降噪量與降噪速度優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞： 建筑施工; 有源振動;? 噪聲抑制; 噪聲信號采集; 指令設(shè)定; 信號疊加

中圖分類號： TN753.9?34; TP301.6? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(chuàng)造的次級聲信號來抑制噪聲 [1]。在創(chuàng)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(dá)到抑制噪聲的目的[2]。通常情況下，使用吸聲材料或隔聲結(jié)構(gòu)等聲學(xué)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(dá)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(dá)到最高、體積較好、控制簡單。對此，本文設(shè)計新的建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統(tǒng)，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(tǒng)

1.1? 系統(tǒng)硬件設(shè)計

建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統(tǒng)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(shù)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(shè)定抑制噪聲指令，通過平滑濾波與變換后控制揚(yáng)聲器S，讓噪聲控制信號與噪聲信號疊加，實現(xiàn)有源振動抑噪[4]。建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

1） 數(shù)控放大器

數(shù)控放大器中包含了計算放大器與模擬開關(guān)，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(shù)變換，模擬開關(guān)用于變換放大器的反饋電阻，調(diào)整電路增益，電路增益的數(shù)字設(shè)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(tǒng)里信號處理器使用ADSP?2111芯片，具有16位頂點(diǎn)，整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

ADSP?211芯片設(shè)計結(jié)構(gòu)為哈佛樣式，片里設(shè)定1條程序總線、2條數(shù)據(jù)總線、2條地址總線與1條DMA總線，分離式程序總線與數(shù)據(jù)總線不僅能夠?qū)崟r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(shè)定抑制噪聲指令與數(shù)據(jù)，實時性較好，且信號處理器比單片機(jī)速度快，具有一定優(yōu)勢[5]。ADSP?2111使用流水線處理，能夠提高噪聲抑制指令的執(zhí)行效率[6?7]。

3? 結(jié)? 論

有源降噪技術(shù)是當(dāng)前噪聲控制領(lǐng)域中新型高效的技術(shù)，基于社會需求與應(yīng)用前景，本文設(shè)計建筑施工有源振動噪聲主動抑制系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，本文系統(tǒng)在降低建筑施工有源噪聲方面效果良好，并且同對比系統(tǒng)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(yōu)勢，且步長值隨系統(tǒng)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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