日益嚴(yán)重的噪聲污染問題影響著人們的日常工作和生活，有源噪聲控制技術(shù)能夠有效降低低頻噪聲，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于有源降噪耳機(jī)、汽車和飛機(jī)機(jī)艙降噪等方面。有源頭靠是有源噪聲控制的一個(gè)重要應(yīng)用，能夠減少誤差傳聲器周圍的低頻干擾。然而，大多數(shù)情況下傳聲器無法安裝在人耳處，且其降噪性能容易受到聲學(xué)通道響應(yīng)變化的影響。

對(duì)此，中科院噪聲與振動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生張澤強(qiáng)與其導(dǎo)師楊軍研究員、吳鳴研究員等人提出了一種結(jié)合虛擬傳聲器方法和可調(diào)式頭靠結(jié)構(gòu)的多通道反饋有源噪聲控制系統(tǒng)，并且驗(yàn)證了三種虛擬傳感方法（輔助濾波器方法、遠(yuǎn)程傳聲器方法和虛擬傳聲器方法）在不同條件下的適用性。

相關(guān)研究成果在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊 Applied Sciences 。

虛擬傳感方法可以將降噪目標(biāo)從遠(yuǎn)處的傳聲器轉(zhuǎn)移到人耳處。影響虛擬傳感算法性能的主要因素是次級(jí)聲場(chǎng)與初級(jí)聲場(chǎng)的變化。研究人員提出的可調(diào)式頭靠結(jié)構(gòu)，將用于抵消噪聲的次級(jí)揚(yáng)聲器和相應(yīng)的監(jiān)測(cè)誤差傳聲器作為一個(gè)整體移動(dòng)，進(jìn)而確保了在人頭移動(dòng)和切換用戶時(shí)可以通過調(diào)節(jié)措施使次級(jí)聲場(chǎng)保持近似一致。虛擬傳聲器方法緩解了初級(jí)聲場(chǎng)變化對(duì)性能的影響，適用于混響時(shí)間較短的低頻噪聲場(chǎng)中。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種新結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)于以往傳統(tǒng)的有源頭靠結(jié)構(gòu)。研究人員驗(yàn)證了三種虛擬傳感算法在不同條件下的適用性，證實(shí)了當(dāng)初級(jí)源變化（包括噪聲特性、位置和數(shù)量）并且受限于實(shí)際應(yīng)用無法重新測(cè)量任何傳遞函數(shù)時(shí)，虛擬傳聲器方法的性能最為穩(wěn)定。該有源噪聲控制系統(tǒng)可用于設(shè)計(jì)有源降噪頭靠，從而緩解在高噪聲環(huán)境下人們所受到的干擾。

本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（No.11804365）資助。

圖1 可調(diào)式頭靠結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模型 (圖/中科院聲學(xué)所)

圖2 初級(jí)源變化時(shí)不同虛擬傳感算法的性能 (圖/中科院聲學(xué)所)

關(guān)鍵詞：

有源噪聲控制；有源頭靠；可調(diào)式結(jié)構(gòu)；虛擬傳聲器方法；虛擬傳感方法

參考文獻(xiàn)：

ZHANG Zeqiang, WU Ming, GONG Chen, YIN Lan, YANG Jun. Adjustable Structure for Feedback Active Headrest System Using the Virtual Microphone Method. Applied Sciences. 2021; 11(11):5033. DOI: 10.3390/app11115033

論文連接：

https://www.mdpi.com/2076-3417/11/11/5033