Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных каналах Российский патент 2019 года по МПК G10K11/00 

Описание патента на изобретение RU2702252C1

Изобретение относится к средствам защиты от акустического шума, вызванного работающими системами вентиляции в жилых помещениях и в подвижных объектах.

Известно устройство для активного гашения акустического шума, содержащее возбудитель акустического поля (громкоговоритель), нагруженный на среду, и соответствующий акустический приемник давления (микрофон), расположенный напротив этого громкоговорителя. Инвертирующий усилитель и компенсатор включены в цепь обратной связи, в состав которой входят и громкоговоритель и микрофон, причем выход микрофона соединен с входом предварительного усилителя с электрически управляемым коэффициентом передачи, выход предварительного усилителя соединен с входом компенсатора, выход компенсатора соединен с входом инвертирующего усилителя, к выходу которого подключен громкоговоритель, а управляющий вход предварительного усилителя соединен с выходом формирователя управляющего напряжения, вход которого соединен с выходом микрофона.

Выходное напряжение микрофона поступает одновременно на вход предварительного усилителя с электрически управляемым коэффициентом передачи и на вход формирователя управляющего напряжения, обеспечивая возможность адаптивного изменения коэффициента передачи цепи обратной связи под действием управляющего напряжения, соответствующего перепадам воздушного давления (Патент США №5848169, МПК: G11K 11/00, 1998 г.). Недостатком данного устройства является его низкая эффективность снижения шума из-за невозможности быстрой адаптации устройства при изменениях уровня шума в вентиляционных системах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству (прототипом) является устройство, содержащее размещенный в герметичном корпусе громкоговоритель, излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала перпендикулярно его оси, приемник давления, расположенный внутри вентиляционного канала вблизи излучающей поверхности громкоговорителя, электрически соединенный цепью обратной связи, включающий последовательно соединенные предварительный усилитель с электрически управляемым коэффициентом передачи, компенсатор и инвертирующий усилитель мощности, соединенный с излучателем (Патент РФ №2363992 МПК G10K 11/178 от 22.08.2008 г.).

Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность активного гашения акустических шумов, особенно при его установке в выходном сечении системы вентиляции.

Устройство для активного гашения является излучателем вторичного звукового поля, который формирует звуковую волну, инвертированную по амплитуде и фазе по отношению к падающей (первичной) за сечением, в котором установлено устройство.

В вентиляционном канале перед громкоговорителем образуются стоячие звуковые волны, образованные первичным и вторичным звуковыми полями.

Размещенный в герметичном корпусе громкоговоритель в прототипе является излучателем монопольного типа и эквивалентен «мягкой» границе, т.е. коэффициент отражения звуковых волн по давлению близок к (-1). Вблизи громкоговорителя со стороны падающей (первичной) звуковой волны образуется узел стоячей волны, что существенно снижает уровень полезного сигнала на управляющем микрофоне (примерно в с/4πfL раз, где f - частота, L - расстояние между микрофоном и громкоговорителем, с - скорость звука, по отношению к уровню звукового давления в падающей волне). При наличии шумовых помех в канале это приводит к снижению соотношения сигнал/шум на микрофоне, большим отклонениям управляющего сигнала от оптимального значения и, как следствие, снижению эффективности гашения шума.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности гашения шума в вентиляционном канале за счет повышения отношения «сигнал-шум» при измерении результирующего действия шума вентиляционной системы и сигнала громкоговорителя.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для активного гашения акустических шумов в вентиляционных каналах, содержащем размещенный в корпусе громкоговоритель, излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала перпендикулярно его оси, приемник давления, расположенный внутри корпуса громкоговорителя вблизи излучающей поверхности громкоговорителя, электрически соединенный цепью обратной связи, включающей последовательно соединенные предварительный усилитель с электрически управляемым коэффициентом передачи, компенсатор и инвертирующий усилитель мощности, соединенный с громкоговорителем, причем корпус громкоговорителя выполнен с круглым отверстием, расположенным по оси вентиляционного канала вблизи громкоговорителя, и совпадающим с отверстием стенки вентиляционного канала, при этом диаметры отверстий в корпусе громкоговорителя и вентиляционного канала выполнены одинаковыми, а расстояния между осями громкоговорителя и отверстия в корпусе не превосходят одной шестой длины волны на верхней граничной частоте подавляемого акустического шума.

Изобретение поясняется рисунком, на котором представлен эскиз устройства для активного гашения акустических шумов в вентиляционных каналах.

Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах содержит громкоговоритель 1, установленный в вентиляционном канале 2 заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала 2 перпендикулярно его оси, корпус 3 с круглым отверстием 4, совпадающим с отверстием стенки вентиляционного канала 2, приемник давления (микрофон) 5, соединенный последовательно с предварительным усилителем 6 с электрически управляемым коэффициентом передачи, компенсатором 7 и инвертирующим усилителем мощности 8, соединенным с громкоговорителем 1.

Работа устройства активного гашения акустических шумов в вентиляционных каналах происходит следующим образом. Акустические волны, вызванные шумом вентилятора, распространяются по вентиляционному каналу 2 и через отверстие 4 и излучающую поверхность громкоговорителя 1 достигают приемника давления (микрофона) 5. Электрическое напряжение, снимаемое с микрофона 5, усиливается предварительным усилителем 6 с электрически управляемым коэффициентом передачи и через компенсатор 7 поступает на инвертирующий усилитель мощности 8, соединенный с громкоговорителем 1. Громкоговоритель 1, размещенный в герметичном корпусе 3 с круглым отверстием 4 является излучателем дипольного типа и акустически эквивалентен жесткой границе, т.е. коэффициент отражения звуковых волн по давлению близок к +1. Вблизи устройства со стороны падающей (первичной) звуковой волны образуется пучность стоячей волны, что увеличивает уровень звукового давления на управляющем микрофоне 5 на 6 дБ по отношению к уровню звукового давления в падающей волне. При этом расстояния между осями громкоговорителя и отверстия в корпусе составляют много меньше длины волны на верхней граничной частоте подавляемого акустического шума. Увеличение уровня звукового давления на микрофоне 5 на 6 дБ дает возможность увеличить отношение «сигнал-шум» в два раза и, тем самым, повысить точность управляющего сигнала на громкоговорителе 1. Размещение микрофона внутри корпуса 3 обеспечивает уменьшение воздействия на него помехи - пульсаций давления турбулентного потока в воздуховоде. Таким образом, данное устройство активного гашения звука существенно, в несколько раз увеличить динамический диапазон управления системы гашения шума, что позволяет расширить полосу подавляемых колебаний и тем самым повысить эффективность снижения шума.

Похожие патенты RU2702252C1

название год авторы номер документа
Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах 2019
  • Гладилин Алексей Викторович
  • Канев Николай Георгиевич
  • Миронов Михаил Арсеньевич
  • Смагин Дмитрий Анатольевич
RU2709606C1
СПОСОБ АКТИВНОГО ГАШЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ШУМА 2008
  • Гладилин Алексей Викторович
  • Догадов Альберт Алексеевич
  • Миронов Михаил Арсеньевич
RU2368017C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВНОГО ГАШЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ШУМА ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ 2008
  • Гладилин Алексей Викторович
  • Догадов Альберт Алексеевич
  • Миронов Михаил Арсеньевич
RU2363992C1
Акустическая система 2020
  • Болоненко Сергей Алексеевич
  • Болоненко Илья Сергеевич
RU2756167C1
АДАПТИВНЫЙ СПОСОБ АКТИВНОГО ГАШЕНИЯ ШУМА В САЛОНЕ АВТОМОБИЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2021
  • Громов Павел Романович
  • Китаев Валерий Борисович
  • Лебедев Андрей Вадимович
  • Манаков Сергей Александрович
RU2763309C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО КОМПЛЕКСНОГО СНИЖЕНИЯ ШУМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2003
  • Васильев Андрей Витальевич
RU2275520C2
СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПРИЕМА ЗВУКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКА 1992
  • Фредерик Зюрше[Fr]
RU2096928C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ЗВУКА, ПРОИЗВОДИМОГО ПЛАМЕНЕМ 1994
  • Уильям Гринхолф
RU2115221C1
СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2004
  • Ефремов Владимир Анатольевич
RU2344479C2
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ШУМОВЫХ ВОЛН 1998
  • Норрис Элвуд Дж.
RU2188613C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 702 252 C1

Реферат патента 2019 года Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных каналах

Изобретение относится к средствам защиты от акустического шума, вызванного работающими системами вентиляции в жилых помещениях и в подвижных объектах. Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных каналах содержит размещенный в корпусе (3) громкоговоритель (1), излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии (4) стенки вентиляционного канала (2) перпендикулярно его оси, приемник давления (5), расположенный вблизи излучающей поверхности громкоговорителя (1), электрически соединенный цепью обратной связи, включающей последовательно соединенные предварительный усилитель (6) с электрически управляемым коэффициентом передачи, компенсатор (7) и инвертирующий усилитель мощности (8), соединенный с громкоговорителем (1). При этом диаметры отверстий в корпусе громкоговорителя и вентиляционного канала выполнены одинаковыми, а приемник давления (5) расположен внутри корпуса (3) громкоговорителя (1). Обеспечивается повышение эффективности гашения шума в вентиляционном канале за счет повышения отношения «сигнал-шум» при измерении результирующего действия шума вентиляционной системы и сигнала громкоговорителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 702 252 C1

1. Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных каналах, содержащее размещенный в корпусе громкоговоритель, излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии стенки вентиляционного канала перпендикулярно его оси, приемник давления, расположенный вблизи излучающей поверхности громкоговорителя, электрически соединенный цепью обратной связи, включающей последовательно соединенные предварительный усилитель с электрически управляемым коэффициентом передачи, компенсатор и инвертирующий усилитель мощности, соединенный с громкоговорителем, отличающееся тем, что корпус громкоговорителя выполнен с круглым отверстием, расположенным по оси вентиляционного канала вблизи громкоговорителя, и совпадающее с отверстием стенки вентиляционного канала, при этом диаметры отверстий в корпусе громкоговорителя и вентиляционного канала выполнены одинаковыми, а приемник давления расположен внутри корпуса громкоговорителя.

2. Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных каналах по п. 1, отличающееся тем, что расстояние между осями громкоговорителя и отверстия в корпусе не превосходит одной шестой длины волны на верхней граничной частоте подавляемого акустического шума.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2702252C1

RU 2014122507 A, 10.12.2015
Приспособление для суммирования отрезков прямых линий 1923
  • Иванцов Г.П.
SU2010A1
Приспособление для суммирования отрезков прямых линий 1923
  • Иванцов Г.П.
SU2010A1
Пресс для выдавливания из деревянных дисков заготовок для ниточных катушек 1923
  • Григорьев П.Н.
SU2007A1

RU 2 702 252 C1

Авторы

Гладилин Алексей Викторович

Канев Николай Георгиевич

Миронов Михаил Арсеньевич

Смагин Дмитрий Анатольевич

Даты

2019-10-07Публикация

2018-08-28Подача