基于matlab主動降噪實驗

SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY

實驗三 主動降噪實驗

指導老師：王旭永

小組成員：吳淑標 5110209352

湯劍宏 5110209355

朱安林 5110209344

目錄

TOC \o "1-1" \h \u HYPERLINK \l _Toc27719 一、實驗目的 PAGEREF _Toc27719 1

HYPERLINK \l _Toc8281 二、實驗原理 PAGEREF _Toc8281 1

HYPERLINK \l _Toc25270 三、實驗儀器 PAGEREF _Toc25270 3

HYPERLINK \l _Toc6418 四、實驗步驟 PAGEREF _Toc6418 4

HYPERLINK \l _Toc29206 五、實驗過程 PAGEREF _Toc29206 5

HYPERLINK \l _Toc21872 六、程序代碼及解釋 PAGEREF _Toc21872 7

HYPERLINK \l _Toc30753 七、實驗數據觀察及解釋 PAGEREF _Toc30753 10

HYPERLINK \l _Toc8703 八、誤差分析 PAGEREF _Toc8703 11

HYPERLINK \l _Toc17926 九、實驗感想 PAGEREF _Toc17926 12

一、實驗目的

1. 了解噪聲的基本概念；

2. 了解工程中處理噪聲的常規方法；

3. 掌握主動降噪的基本原理與方法；

4. 通過實驗模擬主動降噪，分析降噪效果。

二、實驗原理

主動降噪(主動噪聲控制)，又稱為有源噪聲控制。早在1933年就由德國物理學家Paul Lueg提出了。其主要依據了聲波的干涉原理，來消除噪聲。主動降噪的基本原理圖如圖1所示：

圖1 主動降噪的原理

圖1 主動降噪的原理

簡單的說就是用傳感器檢測噪聲信號，通過控制系統反饋給次聲源，由次生源發出與原噪聲信號頻率相同、幅值大小相同、相位相反的聲信號，根據聲波疊加原理，達到一種降噪的效果。其邏輯程序框圖如圖2所示：

圖2 主動降噪邏輯框圖

圖2 主動降噪邏輯框圖

主動降噪，習慣上可以進行如下分類：

有源聲控制和有源力控制；

單通道有源控制和多通道有源控制；

非自適應有源控制和自適應有源控制。

對于有源噪聲控制系統而言，也可以這樣分類：

1)模擬系統和數字系統；

2)前饋控制系統和反饋控制系統；

3)單通道系統和多通道系統。

主動降噪的實現：

以單通道有源噪聲控制系統為例，這里也分非自適應有源噪聲控制系統和自適應有源噪聲控制系統。

自適應有源噪聲控制系統：

該系統一般由初級聲源、自適應控制器、次級聲源和誤差傳感器組成。其特點是控制器帶反饋，并具有自適應控制算法，控制器多為數字控制器。這種系統適用的范圍寬，相對靈活，但其結構復雜，實現難度加大，成本增加。本系統原理圖如圖3所示：

圖3

圖3 自適應有源噪聲控制系統

本實驗主要采用此種控制方式。

非自適應有源噪聲控制系統：

該系統一般由初級聲源、控制器、次級聲源和傳感器組成。其特點是控制器不帶反饋，可以是模擬控制器，也可以是數字控制器。這種系統適用的范圍有限。

影響主動降噪性能的主要因素：

初級聲源的類型與特征：

此時，最適合的噪聲源是集中參數噪聲源，最好是點噪聲源。這樣，可以使用盡可能少的次級聲源獲得最大降噪量。

2)次級聲源的位置：

一般為獲得全局空間噪聲能量的降低，在進行次級聲源的布置時，應該遵循從空間和時間上完全能夠復制初級聲場的原則，使得次級聲源稱為初級聲源的“鏡像”。

3)傳感器(誤差傳感器)的位置與個數：

對于有源降噪而言，所使用的傳感器(誤差傳感器)位置與個數是至關重要的。因為其位置是否合適，直接影響到獲取初級聲源的質量；其個數多少關系到降噪效果。

4)參考信號與質量：

參考信號能夠獲得并質量好，就可以構造性能良好的前饋控制器，因為前饋控制器相對于反饋控制器而言，結構簡單，性能易于穩定。

5)自適應算法與控制器硬件：

對于寬帶噪聲的降噪而言，好的自適應算法將扮演重要的角色。它不僅關系著控制器的復雜程度、系統穩定性。因此，一個好的自適應算法應該兼顧收斂性、魯棒性和計算量三個方面。 控制器硬件設置應該以能夠實時地、準確地完成自適應算法為目標。

三、實驗儀器

本實驗用到的實驗設備比較簡單：筆記本電腦(圖4)、揚聲器即音箱(圖5)、傳感器即麥克風(圖6)；所使用的編程軟件是Matlab，方案簡單易行。

圖5 揚聲器圖4 筆記本電腦

圖5 揚聲器

圖4 筆記本電腦

圖6 傳感器

圖6 傳感器

四、實驗步驟

1)完成各儀器能否正常工作的檢驗，

總結

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