曾思文

摘? 要： 針對(duì)綠色建筑施工過(guò)程中的有源噪聲問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種新的建筑施工有源振動(dòng)噪聲主動(dòng)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?、損害施工場(chǎng)地管理人員的聽(tīng)力。該系統(tǒng)通過(guò)傳聲器MIC1和MIC2采集建筑施工有源振動(dòng)噪聲信號(hào)后，采用LMS自適應(yīng)濾波算法，去除噪聲信號(hào)中干擾因子并通過(guò)數(shù)控放大器放大，將放大后的噪聲信號(hào)傳輸至信號(hào)處理器中，先采用基于梯度下降的次級(jí)通道在線建模有源噪聲控制方案，準(zhǔn)確計(jì)算次級(jí)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(hào)與噪聲信號(hào)，實(shí)現(xiàn)有源振動(dòng)抑噪。經(jīng)驗(yàn)證，某建筑施工場(chǎng)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(shí)驗(yàn)不僅驗(yàn)證了該系統(tǒng)的有效性，還驗(yàn)證了系統(tǒng)具有較高的降噪量與降噪速度優(yōu)勢(shì)。

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

中圖分類號(hào)： TN753.9?34; TP301.6? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2019）16?0018?04

有源振動(dòng)噪聲控制（Active Noise Control， ANC）表示通過(guò)人為、有目的性創(chuàng)造的次級(jí)聲信號(hào)來(lái)抑制噪聲 [1]。在創(chuàng)造的抵消聲波（次級(jí)聲源）衍生后，通過(guò)2個(gè)聲波相消性干擾或者輻射抑制的形式，和被抵消聲源（初級(jí)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(jiǎn)稱無(wú)源法，該方法僅能抑制高頻噪聲，面對(duì)低頻噪聲時(shí)，無(wú)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(shí)際抑制實(shí)施過(guò)程也較為困難[3]。但是有源法可對(duì)低頻噪聲較好的抑制，消聲量達(dá)到最高、體積較好、控制簡(jiǎn)單。對(duì)此，本文設(shè)計(jì)新的建筑施工有源振動(dòng)噪聲主動(dòng)抑制系統(tǒng)，以此克服無(wú)源振動(dòng)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(dòng)噪聲主動(dòng)抑制系統(tǒng)

1.1? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

建筑施工有源振動(dòng)噪聲主動(dòng)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(hào)，采集信號(hào)后通過(guò)數(shù)控放大器放大，把放大后的噪聲信號(hào)傳輸至信號(hào)處理器分析后設(shè)定抑制噪聲指令，通過(guò)平滑濾波與變換后控制揚(yáng)聲器S，讓噪聲控制信號(hào)與噪聲信號(hào)疊加，實(shí)現(xiàn)有源振動(dòng)抑噪[4]。建筑施工有源振動(dòng)噪聲主動(dòng)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(jì)算放大器與模擬開(kāi)關(guān)，圖2為其電路原理圖。計(jì)算放大器可將建筑施工中的噪聲信號(hào)放大，實(shí)行防折疊濾波和模/數(shù)變換，模擬開(kāi)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(hào)處理器

建筑施工有源振動(dòng)噪聲主動(dòng)抑制系統(tǒng)里信號(hào)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(jì)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(shí)提取抑制噪聲指令程序與操作程序，還能在一個(gè)周期里同步設(shè)定抑制噪聲指令與數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)性較好，且信號(hào)處理器比單片機(jī)速度快，具有一定優(yōu)勢(shì)[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(huì)需求與應(yīng)用前景，本文設(shè)計(jì)建筑施工有源振動(dòng)噪聲主動(dòng)抑制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)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(duì)比系統(tǒng)相比，降噪過(guò)程收斂速度快，降噪量與降噪速度都占有一定優(yōu)勢(shì)，且步長(zhǎng)值隨系統(tǒng)需求實(shí)行變動(dòng)，靈活性高，可為建筑施工有源降噪工程化提供價(jià)值參考。

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