削减入室噪音的装置设计

张鸿志　宁 静　郭力元（沈阳工业大学，信息科学与工程学院，辽宁　沈阳　110870）



削减入室噪音的装置设计

张鸿志宁 静郭力元
（沈阳工业大学，信息科学与工程学院，辽宁沈阳110870）

摘要：随着社会的大力发展，噪声污染日益突出，严重影响着人们的身心健康。削减入室噪音的装置通过干涉相消的原理，采用主动降噪的技术，在窗外放置采集噪声装置，在纱窗处放置扩音器件发射与传入声波反相的声波来与噪声相互抵消，在噪声传入室内的过程中大大减小噪声，让人们可以免受噪声的困扰。主动降噪纱窗实现了削弱生活噪声、交通噪声对人们日常生活的影响，让人们的生活质量得到了提高。

关键词：主动降噪；干涉相消；去噪纱窗

1 引言

1.1 噪声的危害

炎热的夏天打开窗户通风换气才会让人觉得舒服一些，纱窗当然是必不可少的。然而，随之而来的噪声往往困扰着人们。我国对城市噪音与居民健康的调查表明，地区的噪音每上升一分贝，该地区的高血压发病率就增加3%。噪音影响人的神精系统，使人暴躁、易怒，使人的大脑兴奋和抑制失去平衡，注意力不集中，记忆力减退，重者引起神精衰弱症，还可使人的心情烦躁，反应迟钝，工作效率下降，重者引起工伤事故。所以解决噪声问题势在必行。

噪音是引起听力丧失的常见原因，事实上不只是暴露职业的工人，一般人在日常生活中都会有机会暴露在各种不同程度的噪音中，可能发生各种不同程度的听力丧失。噪音不只是影响听力而己，噪音也会影响心脏血管的健康，睡眠的品质，甚至胎儿的发育。

1.2 本设计的意义及应用

主动降噪纱窗研究的目标是在开窗状态下，减少进入室内的噪声，为人们提供了一个相对较舒适的生活和工作环境，减轻噪声对人类生活及身心健康的干扰。主动降噪纱窗主要应用在飞机场、马路附近等比较嘈杂的地方的居民区、养老院、学校、办公楼、医院和图书馆等场所。

2 主动降噪纱窗的构成及其原理

2.1 噪声的特性

噪声也是声波，因此，噪声具有以下特性：波的反射、波的叠加、波的干涉、波的衍射。

根据波的特性，波的干涉相消原理可以用来降低噪音。

声音的频率是用赫兹（Hz）作单位，低频噪音是指频率在200Hz以下的声音。我国对于低频噪音的声音频率范围定为20Hz～200Hz，其中对人体影响较为明显的频率主要在3Hz～50Hz的频率范围内。对于人耳而言，在20Hz～200Hz范围内是低频，即在一秒内振动20～200次所发出无规律的声音称之为低频噪音，频率在500Hz～2kHz为中频，而高频则是2kHz～16kHz。本文主要消除的噪音为低频噪音。

2.2 主动降噪技术原理

声音的传播是通过介质的振动来实现，在理论上，波与波之间如果呈反相则会实现抵消。主动降噪的原理在于首先要收集噪音的波形特点，然后通过内置的处理芯片运算出反相的波，再通过高还原度扬声器相抵消。

与被动除噪方式相比，主动降噪在降低入室噪音方面具有优越性。主动降噪对于低频噪音信号的消除有明显的效果，最多可降低25dB～30dB的环境噪音。相比于被动降噪来说，主动降噪的效果更加智能。被动降噪屏蔽的是高频噪声，它更适合一些比较规则的降噪场景，通过堆积隔音材料来实现。但是对付环境复杂，且大量低频共振噪声就束手无策。主动降噪通过麦克风拾音，可以有效地处理复杂环境的噪音。

2.3 主动降噪纱窗构成

主动降噪纱窗根据干涉相消的原理，采用主动去噪的技术，通过语音信号采集装置采集窗外的噪音并转换成电信号，电信号通过反相装置和输出装置在纱窗处向外播放，以此来达到降低入室噪音的目的。

2.3.1 去噪主电路

主电路是由TEA2025芯片和tda2030芯片构成，此电路的工作原理是：通过传声器采集室外的噪音，通过由tda2030构成的反相放大器和由TEA2025构成的功率放大器及语音信号输出装置将取反的噪声信号发射出去。

2.3.2 装置开关部分

主动降噪纱窗是在开窗时工作，在窗户关闭时停止工作。纱窗工作开/关控制装置由细线、滑轮、金属薄片、弹簧、主电路电极、电源电极等组成，当窗户开启时，通过细线的牵引力经过滑轮使金属薄片移动，移动到一定位置时与主电路电极、电源电极同时接触，使电路导通，装置工作。

2.3.3 纱窗外观

纱窗的外观设计为传声器在窗户外侧，扬声器在窗户内侧。传声器与扬声器均为圆形，且两者放置于同一高度处，因此，从窗户的正面方向看上去，传声器与扬声器为同心圆，这样的设计会使波的相消干涉更为准确彻底，达到更好的去噪效果。

结语

主动降噪纱窗根据干涉相消原理削减入室噪音，可实现在开窗状态下减弱噪声，既能保证室内通风，又能为人们提供一个安静而舒适的生活以及工作环境，对于提高生活质量具有重要意义。

参考文献

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中图分类号：TM301

文献标识码：A