虚拟仪器环境下前馈自适应噪声主动控制方法研究

摘要

随着工业发展,噪声干扰成为一个越来越突出的问题。减小和抑制噪声在军事和民用上都有巨大的价值。噪声主动控制技术是近年来研究的一个热点问题,它克服了传统被动降噪技术带来的设备庞大、笨重、造价高、主要对高频噪声有降噪效果而对低频噪声无效等诸多缺点,能够对低频噪声起到很好的控制效果,目前已经展现出了巨大的应用价值。
　　 本文以信号处理中的自适应滤波理论为基础,详细研究了噪声主动控制的系统构成、基本原理和算法。在国内首次使用虚拟仪器领域最成功的开发平台-LabVIEW开发出噪声主动控制的常用算法,用于噪声主动控制的算法仿真及进一步开发。
　　 本文对FX-LMS算法及其性能指标进行了详细的研究,同时给出了改进算法,用于改善FX-LMS算法的不足。作者还推导了能够用于双通道的主动降噪的FX-LMS算法,用LabVIEW搭建该算法进行仿真,得出仿真结果。此外,使用近些年来较为流行的小波变换,将其与自适应滤波理论相结合,并应用到噪声主动控制领域,使得降噪控制效果更加显著。
　　 鉴于噪声主动控制只在误差传感器附近形成有源静区的缺点,作者将虚拟传声器理论引入到噪声主动控制中,进一步扩大了噪声主动控制的应用范围。最后,作者结合噪声主动控制的自适应算法和现有设备,分析了以LabVIEW为开发平台进行噪声主动控制物理实现所需要考虑的一些问题,并根据现有设备,进行了一些噪声主动控制的验证性实验,取得了较好的效果。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 论文研究的背景和目的

1.2 噪声主动控制发展历程和研究现状

1.3 本文主要工作内容

第二章 噪声主动控制系统构成、原理和自适应算法

2.1 噪声主动控制系统的组成

2.1.1 前馈噪声主动控制系统

2.1.2 反馈噪声主动控制系统

2.1.3 混合系统及其他分类

2.2 噪声主动控制的原理

2.2.1 本文所用到的声学理论

2.2.2 噪声主动控制的声学原理

2.3 维纳滤波和自适应滤波理论

2.3.1 维纳滤波器

2.3.2 自适应滤波器

2.4 自适应算法

第三章 自适应噪声主动控制算法开发及仿真

3.1 仿真平台LabVIEW介绍

3.2 次级通路辨识

3.2.1 使用LabVIEW设计自适应算法及其优势

3.2.2 使用自适应算法进行次级通路辨识

3.3 FX-LMS算法及LabVIEW仿真

3.3.1 算法的引入及推导

3.3.2 实验仿真及仿真结果分析

3.4 FX-NLMS算法及LabVIEW仿真

3.5 噪声主动控制中的冲击性噪声问题

3.6 噪声主动控制中的声反馈问题

3.7 实际环境噪声主动控制仿真

3.8 双通道噪声主动控制系统仿真

3.8.1 系统组成及算法推导

3.8.2 双道噪声主动控制的LabVIEW仿真

第四章 小波变换在噪声主动控制中的应用

4.1 小波变换的基本概念

4.2 多分辨率分析及MALLAT快速算法

4.3 基于小波变换的自适应算法

4.4 基于小波的自适应算法仿真

第五章 噪声主动控制中的虚拟传声技术

5.1 虚拟传声技术在噪声主动控制中的作用

5.2 虚拟传声预测算法

5.3 虚拟传声预测算法的LabVIEW仿真

第六章 噪声主动控制实验

6.1 自适应噪声主动控制物理实现需要考虑的问题

6.2 噪声主动控制验证性实验

6.3 某款主动降噪耳机降噪性能实验

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文