电脑风扇噪声主动降噪关键技术研究

摘要

随着互联网技术的飞速发展，电脑已经成为了人们日常生活和工作中不可或缺的一部分，随之而来的电脑风扇噪声也越来越受到人们的重视。传统的被动降噪方法在短时间内可以起到一定的降噪效果，但是实际中环境温度的变化、风扇上灰尘的积累、风扇的老化等均会使降噪效果逐渐变差。而主动噪声控制(Active Noise Control)可以通过自适应算法实时地响应风扇噪声特性的变化，且对于低频窄带噪声有着很好的降噪效果，故ANC技术在电脑风扇噪声的控制上将会有较大的应用前景。
　　 本文主要研究如何设计ANC系统，确立其一般的设计流程以及在设计过程中所要解决的关键问题有哪些。通过研究，ANC系统的一般设计流程为：首先分析源噪声特性，然后根据分析结果选择合适的通道特性及控制特性。其中通道特性主要包括管道的尺寸、次级通道数量、电声设备的空间分布，控制特性主要包括控制结构、控制算法、算法参数的选择、误差通道的辨识。最后根据通道特性及控制特性选择合适的硬件设备。
　　 文中主要研究了管道的设计、自适应的控制算法及自适应滤波器、传感器和扬声器的空间布置以及声通道的自适应辨识。其中管道的设计依据声波导管理论以及扬声器和误差传感器位置的优化；声通道的辨识采用可控的离线自适应辨识方法。在控制算法上本文研究了三种算法，考虑到电脑风扇噪声的特性以及管道尺寸较小，采用FbLMS算法作为ANC系统的控制算法，然后通过Matlab仿真确定算法参数对降噪效果的影响，并得到如下结论：收敛系数越大，系统收敛速度越快，但过大的收敛系数回事系统发散；滤波器长度越大，收敛速度越快，但会增加数据的吞吐量；算法对于窄带噪声有很好的降噪效果，但随着带宽的增加，降噪效果明显下降；误差通道传递函数的估计可以有一定的误差，但不宜过大，否则系统发散。
　　 最后为了验证主动消声理论与控制算法，搭建了硬件试验平台，并对模拟的正弦噪声进行降噪，取得了一定的降噪效果。