固定系數(shù)與自適應(yīng)結(jié)合的主動(dòng)降噪耳機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

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一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

完成前饋固定系數(shù)與自適應(yīng)算法相結(jié)合的主動(dòng)降噪耳機(jī)的設(shè)計(jì)，并分析該系統(tǒng)的性能；探究在固定系數(shù)算法工作前提下，自適應(yīng)算法對(duì)耳機(jī)降噪性能的提升能力。

二、實(shí)驗(yàn)原理

圖 1 主動(dòng)降噪耳機(jī)系統(tǒng)原理框圖

如圖1所示為該主動(dòng)降噪耳機(jī)的系統(tǒng)原理框圖，其中x為輸入噪聲，d為外界到達(dá)誤差傳聲器的噪聲信號(hào)，e為誤差傳聲器接收信號(hào)，C為固定系數(shù)主動(dòng)降噪耳機(jī)控制器，W為自適應(yīng)濾波器系數(shù)，S為次級(jí)通道傳遞函數(shù)，S’為次級(jí)通道模型。

按原理圖搭建系統(tǒng)，可以同時(shí)用固定系數(shù)濾波器和自適應(yīng)濾波器兩種工作模式進(jìn)行主動(dòng)噪聲控制。

三、實(shí)驗(yàn)步驟

（1）按照?qǐng)D1搭建主動(dòng)降噪耳機(jī)系統(tǒng)；

（2）用音響模擬噪聲環(huán)境，分別播放白噪聲、粉噪聲和單頻噪聲，測(cè)試三種噪聲環(huán)境下的系統(tǒng)性能；

（3）分別在以上三種噪聲環(huán)境下，測(cè)試固定系數(shù)濾波器單獨(dú)工作和兩種濾波器同時(shí)工作情況下的主動(dòng)降噪性能，以及加入自適應(yīng)濾波器前后的噪聲抑制性能對(duì)比。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

粉噪聲環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

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圖2 粉噪聲環(huán)境下無(wú)ANC工作、固定系數(shù)濾波器工作和兩種濾波器同時(shí)工作三種模式下的噪聲功率譜

白噪聲環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

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圖3白噪聲環(huán)境下無(wú)ANC工作、固定系數(shù)濾波器工作和兩種濾波器同時(shí)工作三種模式下的噪聲功率譜

120Hz單頻噪聲環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

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圖4 120Hz單頻噪聲環(huán)境下無(wú)ANC工作、固定系數(shù)濾波器工作和兩種濾波器同時(shí)工作三種模式下的噪聲功率譜

三種噪聲環(huán)境中，不同工作模式下的降噪量對(duì)比如表1所示。

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表 1 三種噪聲環(huán)境不同工作模式下的降噪量

噪聲環(huán)境	粉噪聲	白噪聲	120Hz單頻噪聲
固定系數(shù)	10.9dB	2.9dB	15.1dB
固定和自適應(yīng)	12.6dB	4.5dB	36.9dB

從圖2-圖4和表1中可以看出，在固定系數(shù)濾波器和自適應(yīng)濾波器同時(shí)工作時(shí)獲得的降噪效果優(yōu)于固定系數(shù)濾波器單獨(dú)工作時(shí)的效果，且自適應(yīng)濾波器的加入對(duì)單頻噪聲的抑制能力提升較強(qiáng)，對(duì)白噪聲的抑制能力提升相對(duì)較弱。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是，本實(shí)驗(yàn)采用的自適應(yīng)降噪基于LMS算法，其輸出為在均方誤差標(biāo)準(zhǔn)下的最小值，因此，噪聲功率譜分布越集中，自適應(yīng)算法對(duì)噪聲的抑制效果越顯著。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

本次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了固定系數(shù)與自適應(yīng)濾波器結(jié)合的前饋主動(dòng)降噪耳機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在不同噪聲環(huán)境下均取得了不同程度的降噪效果。自適應(yīng)濾波器的加入使得主動(dòng)降噪耳機(jī)系統(tǒng)對(duì)單頻噪聲的抑制能力顯著提升，對(duì)粉噪聲的抑制能力提升較為明顯，對(duì)白噪聲的抑制能力提升相對(duì)較弱。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的固定系数与自适应结合的主动降噪耳机设计实验的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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