Устройство для защиты от воздушного шума Советский патент 1990 года по МПК G10K11/175 

+ х,Г tfnp.n+V cose+(„ (2п+1);

(fnp.c + ЧК4 c°se-«- tp сГч,„ )ч.( q),- d . (2п4-1)7;

пр,л- f fl, (2п-М ),

. лО

- + ) + (,) + (2n+l)tr,

CV«М б,54

COS е

Изобретение относится к электроакустике и может быть использовано для активного подавления акустического шума на рабочем месте оператора. Целью изобретения является расширение области шумоподавления. На боковых поверхностях 11, 12, 44 звукоизолирующего кожуха, окружающего голову оператора с трех сторон, расположены электроды 14-16 емкостного датчика. Изменение положения головы оператора вызывает изменение емкости датчика, которое через управляющую схему регулирует фазовую задержку фазовращателей 7 и 8, включенных в цепи компенсации. 2 ил.

.п;

,л - постоянные фазовые сдвиги в правом и левом каналах компенсации без учета фазовых сдвигов, обеспечиваемых регулируемыми фазовращателями 7 и 8о Необходимые фазовые сдвиги регулируем1,1х фазовращателей 7 и 8 при компенсации в указанных точках осу- ществляются первым и вторым каналами преобразования, так Что имеются еледующие соотношения - уравнения преоб- разовагмя;

t - вл в,1 . cos6-k4 t g coss;

I

ФйЛ

г - С. -(г созв+Л1; -и )

, -с/

0, (Ujj,,cos6-k 7 ko с,„ COSO+

., )k Cu; cose-n -k; k, tf,cos e-jtcuj,) ±лл

q Jj cos0+ tf,..cos0 + c/ 4 ,n ;

Jiu-L, , b Л Ix

cos б

tl - ,3i.

34 COS Q

45

,,ь(,.и;)

UBI . Rpt

совв

COS б

+d Ue, td,) -k .l- + IblJl M

CO3 Q

-cP(U6-;,,)

..

cos 0

где и 81 UeV

/i;,,o (),

, Ua/

llA

cos 0

+ (/ lf

1Л

5 О

5

-n

5

0

5

/1{,д 0 () - постоянные положительное и отрицательное напряжения на выходах соответственно фильтров 22 и 23 низких частот при положении головы оператора в точках А и В,, а также в точках А и k.,k , /- соответственно коэффициент передачи по управляющему напряжению фазовращателей 7 и 8 и коэффициент передачи по второму и - третьему входам сумматоров 26 и 27;

k , , k , - коэффициент преобразования для правой и левой частей дифферен- циального датчика; UB, + йЛ

Uj i t установочные напряжения на третьих входах сумматоров 26 и 27;

±/ЗсГр,+ части указанных установочных напряжений, необходимые для выбора рабочих точек регулируемых фазовращателей 7 и 8.

Указанные цепочки форьшрования сигналов выделяют, усиливают и ограничивают звуковой сигнал из спектра частот первичного шума, частота (jJ. которого удовлетворяет соотношениям

I sine-uJ i;

при 0 90, де о( - разность фаз прямоугольных сигналов с выходов усилите- лей-формирователей 30 и 31, поступающих на первый и второй входы фазового компаратора;

Н - расстояние между микрофонами 1 и 2;

С - скорость звука в возду-

. - хе, м/с о

Фазовый компаратор составлен, например, из последовательно соединенных фазового детектора и двух- входового сумматора. Выходной сигнал фазового детектора меняет свой знак на противоположный при изменена фаз одного из входных сигналов на 180, а величина напряжения U-s выбирается равной ифд /..т Выходной сигнал фазового компаратора подается на вход вычислительного блока, определяющего

J

cos 9 имеют место соотношения

величииз cos в и

при этом

kti-Ji j gj.Q gj.

e

,- kQ-sin 6Sk,

UgblX. ,- иф„-1 4,- как sin при малых в ,

lo

Ti -П Г,

Uвьrx. 9

4V

kici-l-)

ke созб;

1

cos

3

де .Jenxti

Ь(,ГХ4

1 BitK 43 )

напряжения на выходе соответственно фазового компаратора, квад- ратора 41 , сум- - матора 42, делительного устройства 43;

t 11 коэффициенты передачи фазового компаратора и квадратора 41

При этом Ug, , и.,,,з Ьт ри k,, -- -

4

4-1

Ч

Указанные напряжения с первого и второго выходов вычислительного блока поступают на вторые входы множительных устройств 24 и 25 через двухпозициошше переключатели 38 и 39,

управляемые сигналами блока определения падения первичной звуковой волны, ,с помощью которого определяется на-. правление падающей первичной волны воздушного шума - знак разности фаз прямоугольных сигналов усилителей-формирователей 30 и 3. Выходное напря- же1ше и. пропорционально 1о/|, что позволяет всякий раз определять величины cos 0 и л с помощью вычислиCOS &

тельного блока, однако ввод коррек1

10

15

20

25

30

35

40

45

тирующего множителя cos б и

cos 0

в первый или второй каналы преобразования определяется знаком о(. Для этого прямоугольный сигнал известной часто- ты с выхода первой и второй цепочек формирования сигналов через дифферент цирующие цепочки поступает на пер- вый и второй входы блока определения падения звуковой волны первичного шума - на первые входы элементов И 33 и 36, Дифференцирующие цепочки выделяют положительные фронты соответствующих сигналов, причем в исходном положении на выходах одновибраторов 35 и 37 имеется напряжение логической 1, Пришедишй первым во времени сигнал проходит на выход элемента И 33 (36), запускает одновибрато- ры 35 и 37, длительность нулевого импульса которого равна

50

,

55

и блокирует по второму входу соответствующий элемент 36 (33), запрещая прохождение на его выход импульса запуска одноБибратора 37 (25), при этом триггер 34 RS-типа устанавливается в О или 1, обеспечивая через соот- |ветствующие ключи 38 и 39 подачу на ;вторые входы множительных устройств |напряжений, пропорциональных корректирующим множителям: при О на прямом выходе триггера 34 (-случай I) - первый выход вычислительного блока (вы- |ход сумматора 42) подключается через ;ключ 38 к второму входу множителя 25, выход вычислительного блока (выход делителя 43) подключается через ключ 39 к второму входу множителя 24; при 1 на .прямом выходе триг- , гера 34 указанные выходы вычисли- тельного блока через соответствующие ключи подключаются, содтветственно, к второму входу множителя 24 и к второму входу множителя 25,

Устройство для защиты от воздушного шума обеспечивает компенсацию пер11

Iвичного воздушного шума не только I при движениях головы оператора вперед-назад, но и при отклонениях головы вправо-влевоо Например, при от- клонешш вправо увеличивается емкост правой части дифференциального датчика и уменьшается емкость его левой части, что приводит к уменьшению на- и увеличению напряжепряжения и,

1ГИЯ ( ( и , соответственно, к уменьшению управляющего напряжения на выходе сумматора 26 первого канала преобразования и увеличению управляющег. напряжения на выходе сумматора второго канала В результате происходят дополнительная задержка сигнала в правом канале компенсации и уменьшение задержки в левом канале компенсации. При этом предложенное устройство не обеспечивает 100% компенсации первичного воздушного шума при возможных отклонениях головы оператора О, однако оно позволяет улучшить указанную компенсацию в cTeneim, определяемой реальной диаграммой направленности излучателей 9 и 10, углом разворота боковых сторон 1 и 2 полукожуха и т„д„, в пространственной области подавления шума путем слежения за смещением головы оператора 0. При этом лучшие результаты достигаются в случае использования набора - гирлянды излучателей, поскольку в этом случае пространственное компенсирующее звуковое поле точнее учитывает конфигурацию звукового поля первичного шума.

Формула изобрете

н и я

Устройство дпя заиупы от воздушного шума, содержащее правый и левый каналы создания компенсирующего акусра, сглаживающего фильтра низких частот, множительного устройства и сумматора, имеющего три взвешенных входа, последовательно соединенные квадратор, двухвходовый сумматор и делительное устройство, первый и вт рой элементы И,первый и второй одно вибраторы,К8-триггер,две цепочки фо Q мирования сигнала последовательно с диненных узкополосного фильтра и ус . лителя-формирователя, фазовый компа ратор, первый и второй двухпозицион ные ключи, первый, и второй регулиру мые фазовращатели и емкостный диффе ренциальный датчик с изменяющимися диэлектрическими свойствами, при эт выход источника стабильного перемен - ного напряжения через конденсатор 2Q подключен к общему электроду емкост ного дифференциального датчика, пра вый электрод которого соединен с вх дом первого канала преобразования, а левый электрод - с входом второго 25 канала преобразования, выход сглаживающего фильтра соединен с вторым вх дом сумматора, выход каждого канала преобразования соединен с управляющим входом, соответствующего регулиру 3Q кого фазовращателя, вход которого со динен с выходом соответствующего фильтра, а выход - с соответствующим излучателем звука, выходы двухвходо- воро сумматора и длительного уст- 2 ройства соединены соответственнос входом первого двухпозиционного ключа и с входом второго двухпозиционно го ключа, первые выходы указанных ключей с вторым входом мно 4Q жительного устройства первого канала преобразователя, а вторые входы - с вторым входом множительного устройст ва второго канала преобразования, вх первой цепочки формироваш я сигнала

гл: гг ;„ -- L- --- - - -oZTc™-™™:-„

держит последовательно соединенные приемник звука, усилитель и фильтр, а также излучатель звука, установленный на соответствующей боковой плос- кости двойного звукоизолирующего полукожуха, окружающего голову. one-. ратрра с трех сторон, отличаю50

канала, а выход - с первым входом фа зового компаратора и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом R триггера RS и через первый одновибратор - с вторым входом второго элемента И, вход второй цепочки формирования сигнала соединён.с выходом усилителя левого

канала, а выход - с первым входом фа зового компаратора и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом R триггера RS и че рез первый одновибратор - с вторым входом второго элемента И, вход второй цепочки формирования сигнала соединён.с выходом усилителя левого

канала;

, а выход - с вторым входом

фазового компаратора, выход которого

щ е е с я тем, что, с целью расширения области шумоподавления, оно содержит источник стабильного переменного напряжения, конденсатор, первый 55 полключрм и- и второй каналы преобразования, каж- ным Гопо «адратора, и пер- дый из которых состоит из последова- котоппг ° ° ° элемента И, выход

тально соединенных усилителя, детекто- Лтипа кГ

ра типа Rb и через второй однНвибра597604 12

ра, сглаживающего фильтра низких частот, множительного устройства и сумматора, имеющего три взвешенных входа, последовательно соединенные квадратор, двухвходовый сумматор и делительное устройство, первый и второй элементы И,первый и второй одно- вибраторы,К8-триггер,две цепочки фор- Q мирования сигнала последовательно соединенных узкополосного фильтра и уси- . лителя-формирователя, фазовый компаратор, первый и второй двухпозицион- ные ключи, первый, и второй регулируе- мые фазовращатели и емкостный диффе-: ренциальный датчик с изменяющимися диэлектрическими свойствами, при этом выход источника стабильного перемен- - ного напряжения через конденсатор 2Q подключен к общему электроду емкостного дифференциального датчика, правый электрод которого соединен с вхо-. дом первого канала преобразования, а левый электрод - с входом второго 25 канала преобразования, выход сглаживающего фильтра соединен с вторым входом сумматора, выход каждого канала преобразования соединен с управляющим входом, соответствующего регулируе- 3Q кого фазовращателя, вход которого соединен с выходом соответствующего фильтра, а выход - с соответствующим излучателем звука, выходы двухвходо- воро сумматора и длительного уст- 2 ройства соединены соответственнос входом первого двухпозиционного ключа и с входом второго двухпозиционного ключа, первые выходы указанных ключей с вторым входом мно- 4Q жительного устройства первого канала преобразователя, а вторые входы - с вторым входом множительного устройства второго канала преобразования, вход первой цепочки формироваш я сигнала

- - -oZTc™-™™:-„

- -oZTc™-™™:-„

канала, а выход - с первым входом фазового компаратора и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом R триггера RS и через первый одновибратор - с вторым входом второго элемента И, вход второй цепочки формирования сигнала соединён.с выходом усилителя левого

канала;

, а выход - с вторым входом

фазового компаратора, выход которого

полключрм и- ным Гопо «адратора, и пер- котоппг ° ° ° элемента И, выход

13

тор - с вторым входом первого элемента И, прямой и инверсный выходы триггера типа RS соединены соответ- ственно.с управляющими входами перво- го и второго двухпозиционного ключа, третьи входы сумматоров соединены с выходами регулируемых источников

0414

напряжения, а электроды емкостного дифференциального датчика выполнены в виде проводящих пластин, закрепленных с внутренней стороны на плоскостях двойного звукоизолирующего полукожуха. . . .

Фиг.2