固定系數與自適應結合的主動降噪耳機設計實驗

?

一、實驗目的

完成前饋固定系數與自適應算法相結合的主動降噪耳機的設計，并分析該系統的性能；探究在固定系數算法工作前提下，自適應算法對耳機降噪性能的提升能力。

二、實驗原理

圖 1 主動降噪耳機系統原理框圖

如圖1所示為該主動降噪耳機的系統原理框圖，其中x為輸入噪聲，d為外界到達誤差傳聲器的噪聲信號，e為誤差傳聲器接收信號，C為固定系數主動降噪耳機控制器，W為自適應濾波器系數，S為次級通道傳遞函數，S’為次級通道模型。

按原理圖搭建系統，可以同時用固定系數濾波器和自適應濾波器兩種工作模式進行主動噪聲控制。

三、實驗步驟

（1）按照圖1搭建主動降噪耳機系統；

（2）用音響模擬噪聲環境，分別播放白噪聲、粉噪聲和單頻噪聲，測試三種噪聲環境下的系統性能；

（3）分別在以上三種噪聲環境下，測試固定系數濾波器單獨工作和兩種濾波器同時工作情況下的主動降噪性能，以及加入自適應濾波器前后的噪聲抑制性能對比。

四、實驗結果分析

粉噪聲環境下的實驗結果如圖2所示。

?

圖2 粉噪聲環境下無ANC工作、固定系數濾波器工作和兩種濾波器同時工作三種模式下的噪聲功率譜

白噪聲環境下的實驗結果如圖3所示。

?

圖3白噪聲環境下無ANC工作、固定系數濾波器工作和兩種濾波器同時工作三種模式下的噪聲功率譜

120Hz單頻噪聲環境下的實驗結果如圖4所示。

?

圖4 120Hz單頻噪聲環境下無ANC工作、固定系數濾波器工作和兩種濾波器同時工作三種模式下的噪聲功率譜

三種噪聲環境中，不同工作模式下的降噪量對比如表1所示。

?

表 1 三種噪聲環境不同工作模式下的降噪量

噪聲環境	粉噪聲	白噪聲	120Hz單頻噪聲
固定系數	10.9dB	2.9dB	15.1dB
固定和自適應	12.6dB	4.5dB	36.9dB

從圖2-圖4和表1中可以看出，在固定系數濾波器和自適應濾波器同時工作時獲得的降噪效果優于固定系數濾波器單獨工作時的效果，且自適應濾波器的加入對單頻噪聲的抑制能力提升較強，對白噪聲的抑制能力提升相對較弱。產生這種現象的原因是，本實驗采用的自適應降噪基于LMS算法，其輸出為在均方誤差標準下的最小值，因此，噪聲功率譜分布越集中，自適應算法對噪聲的抑制效果越顯著。

五、實驗結論

本次實驗實現了固定系數與自適應濾波器結合的前饋主動降噪耳機系統的設計，在不同噪聲環境下均取得了不同程度的降噪效果。自適應濾波器的加入使得主動降噪耳機系統對單頻噪聲的抑制能力顯著提升，對粉噪聲的抑制能力提升較為明顯，對白噪聲的抑制能力提升相對較弱。

總結

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內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。