Экспериментальное исследование широкополосного алгоритма активного гашения звука с быстрой адаптацией в частотной области

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложен способ построения системы активного гашения на основе алгоритма с процедурой поблочной адаптации в частотной области. Предложенный способ отличается высокой скоростью сходимости, а также возможностью реализации вычислительной части системы на ЭВМ общего назначения. Представлены результаты имитационного моделирования и экспериментального исследования эффективности предложенной системы активного гашения на созданном макете. Показано, что, используя описанный в работе способ построения системы активного гашения, удалось достичь уровня подавления до 20 дБ на экспериментальном макете и до 28 дБ на имитационной модели. Отдельное внимание уделено архитектуре экспериментального макета и используемым программным средствам.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Львов

Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: lvov@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46

В. А. Карасева

Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Email: lvov@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46

А. А. Родионов

Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Email: lvov@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46

A. Г. Окунев

Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Email: lvov@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46

Список литературы

  1. Васильев А.В. Опыт исследования и снижения низкочастотного шума энергетических установок // Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Под ред. Иванова Н.И. СПб.: Институт акустических конструкций, 2021. С. 30–39.
  2. Hirose S., Kajikawa Y. Effectiveness of Headrest ANC System with Virtual Sensing Technique for Factory Noise // Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC), Kuala Lumpur, Malaysia, 2017. P. 464–468. https://doi.org/10.1109/APSIPA.2017.8282076
  3. Васильев А.В. Перспективы использования активной компенсации для снижения низкочастотного шума и вибрации в условиях производства // Безопасность труда в промышленности. 2004. № 10. С. 47–51.
  4. Wen S., Nguyen D.H., Wang M. and Gan W.S. Design and Evaluation of Active Noise Control on Machinery Noise // Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC), Tokyo, Japan, 2021. P. 1180–1186.
  5. Sharma M.K., Vig R. Server Noise: Health Hazard and its Reduction Using Active Noise Control // Recent Advances in Engineering and Computational Sciences (RAECS), Chandigarh, India, 2014. P. 1–5. https://doi.org/10.1109/RAECS.2014.6799628
  6. Cheng-Yuan Chang, Chia-Tseng Chuang, Sen M. Kuo, Chia-Hao Lin. Multi-functional active noise control system on headrest of airplane seat // Mechanical Systems and Signal Processing. 2022. V. 167. P. A. 108552. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2021.108552
  7. Казаков Л.И. Резонансный звукопоглотитель воздушного шума // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 5. С. 475–481.
  8. Бобровницкий Ю.И., Томилина Т.М. Поглощение звука и метаматериалы (обзор) // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 5. С. 517–525.
  9. Denenberg J.N. Anti-noise // IEEE Potentials, April 1992. V. 11. № 2. P. 36–40. https://doi.org/10.1109/45.127730
  10. Малюжинец Г.Д. Нестационарные задачи дифракции для волнового уравнения с финитной правой частью // Тр. Акустического института. 1971. № 15. С. 124–139.
  11. Фикс И.Ш., Коротин П.И., Потапов О.А., Фикс Г.Е. Экспериментальные исследования компенсации звукового поля на дискретных частотах // Акуст журн. 2016. Т. 62. № 2. С. 208–215. https://doi.org/10.7868/S0320791916020052
  12. Elliott S.J. Signal Processing for Active Control. London, UK, Academic Press, 2001. P 511. https://doi.org/10.1016/B978-012237085-4/50012-0
  13. Kuo S.M., Morgan D.R. Active noise control: a tutorial review // Proc. IEEE. 1999. V. 87. № 6. P. 943–975. https://doi.org/10.1109/5.763310
  14. Мальцев А.А., Масленников Р.О., Хоряев А.В., Черепенников В.В. Адаптивные системы активного гашения шума и вибраций // Акуст. журн. 2005. Т. 51. № 2. С. 242–258.
  15. Королев И.А., Лепендин В.П., Мальцев А.А., Черепенников В.В. Исследование адаптивной системы активного гашения узкополосного акустического поля в прямоугольном бассейне // Изв. вузов. Радиофизика. 1987. Т. 30. № 1. С. 70–77.
  16. Королев И.А., Мальцев А.А., Черепенников В.В. Исследование адаптивной системы активного гашения двухмодового акустического поля в замкнутом воздушном объеме // Изв. вузов. Радиофизика. 1988. Т. 31. № 9. С. 1141–1143.
  17. Арзамасов С.Н., Мальцев А.А. Адаптивный алгоритм активной компенсации широкополосного случайного поля // Изв. вузов. Радиофизика. 1985. Т. 28. № 8. С. 1008
  18. Ross C.E An algorithm for designing a broadband active sound control system // J. Sound Vibration. 1982. V. 80. P. 373–380.
  19. Elliott S.J. and Nelson EA. Algorithm for multichannel LMS adaptive filtering // Electronics Letters. 1985. V. 21. P. 979–981.
  20. Фикс И.Ш., Фикс Г.Е. Предельные возможности активного гашения звуковых гармонических сигналов // Изв. РАН. Сер. физич. 2018. Т. 82. № 5. 601–606. https://doi.org/10.7868/S0367676518050162
  21. Tang X.L., Lee C.M. Time–frequency-domain filtered-x LMS algorithm for active noise control // J. Sound Vibration. 2012. V. 331. № 23. P. 5002–5011. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2012.07.009
  22. Kuo S.M., Yenduri R.K., Gupta A. Frequency-domain delayless active sound quality control algorithm // J. Sound Vibration. 2008. V. 318. № 4-5. P. 715–724. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2008.04.029
  23. Petersen K.B., Pedersen M.S. The Matrix Cookbook. Version: November 15, 2012. https://math.uwaterloo.ca/~hwolkowi/matrixcookbook.pdf
  24. Karaseva V.A., Lvov A.V., Rodionov A.A. Frequency-Domain Wideband Acoustic Noise Cancellation System // J. Applied Mathematics and Physics. 2023. V. 11. № 8. P. 2523–2532. https://doi.org/10.4236/jamp.2023.118163
  25. Львов А.В., Карасева В.А., Потапов О.А., Соков А.М. Адаптивная система активного гашения акустического широкополосного излучения с динамической калибровкой // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 3. С. 357–366. https://doi.org/10.31857/S0320791922100148

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структурная схема системы активного гашения.

Скачать (105KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Взаимное расположение элементов системы активного гашения.

Скачать (137KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Уровни подавления на контрольных приемниках имитационной модели.

Скачать (82KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сравнение скорости сходимости и уровня подавления для алгоритма FxLMS и алгоритма поблочной адаптации в частотной области.

Скачать (133KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Макет системы активного шумоподавления.

Скачать (307KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Спектральная плотность мощности исходного и остаточного сигналов.

Скачать (79KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Уровень подавления на контрольных приемниках.

Скачать (77KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».