小空间有源降噪系统研究

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1、中图分类号：TN911.7论文编号：102870318-SX031学科分类号：080402硕士学位论文小空间有源降噪系统研究研究生姓名邓帅博学科、专业测试计量技术及仪器研究方向主动噪声控制指导教师刘剑讲师南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonActiveNoiseReductionSysteminSmallSpaceATh

2、esisinInstrumentScienceandTechnologyEngineeringbyDengShuaiboAdvisedbyLecturerLiuJianSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空

3、航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士论文摘要噪声污染作为世界范围内四个主要环境问题之一，会对人们的正常生活和工作产生不同程度的影响。针对该问题，通常利用隔音耳罩阻隔声波传播路径，实现人耳和耳罩腔体之间的小范围降噪，可称为小空间降噪。传统物理隔音方式对高频噪声有良好降噪效果，但对于700Hz以下低频段降噪效果有限。有源

4、噪声控制(ActiveNoiseControl-ANC)技术通过发出反噪声与原噪声干涉相消，实现对低频噪声的良好降噪效果。本文以隔音耳罩为实验平台，引入模拟式和数字式两种降噪方案，旨在研究有源降噪技术在小空间范围的应用方法，分析并讨论降噪效果。本文完成的主要工作包括：首先针对模拟式和数字式两种降噪方案，分别研究了模拟式有源降噪的基本原理、常见拓扑结构、数字式有源降噪相关的自适应滤波器原理和FXLMS自适应滤波算法。接着研究以AS3415芯片为代表的模拟式主动降噪方案分析该主动降噪芯片的硬件结构，降噪原理，原型机声学性能测试步骤和反馈

5、滤波器网络的设计与仿真。通过AS3415演示板和普通头戴式耳机为实验平台进行降噪效果测试，得到模拟降噪方案对700Hz以下频率噪声有一定降噪效果，100Hz附近降噪量达到10dB。然后针对数字有源降噪方案，引入基于滤波-X最小均方(Filter-XLeastMeanSquare-FXLMS)算法的前馈式有源降噪技术，将仿真验证的数字滤波算法移植到ARM嵌入式平台。同时设计相关硬件电路，最终实现有源噪声控制。应用了数字式降噪算法的普通音乐耳机相比被动隔音方法，对200Hz单频噪声提高24dB降噪量，对100-1000Hz粉红噪声提高1

6、2.2dB降噪量。当被动降噪平台改为专业隔音耳罩时，相比被动隔音降噪，针对100Hz单频噪声提高27dB降噪量，100-1000Hz粉红噪声提高8dB降噪量。引入被动降噪模型对原算法改进后，宽带粉红噪声降噪量从8dB提高到12dB，增加了4dB降噪效果。本文系统论述了模拟和数字两种主动降噪方案的降噪原理、系统结构和具体实现步骤，为设计一款通用性强、主动降噪性能优异的有源降噪耳罩提供参考。关键词：主动噪声控制，降噪耳罩，AS3415，STM32控制器，FXLMS算法I小空间有源降噪系统研究ABSTRACTAsoneofthefourm

7、ajorenvironmentalproblemsintheworld,noisepollutionaffectspeople'snormallifeandworkinvaryingdegrees.Fornoisepollution,thesoundproofearmuffsaregenerallyusedtoblockthesoundwavepathtoachievenoisereductioninthesmallspacebetweenthehumanearandtheearmuffcavity,whichcanbecalled

8、smallspacenoisereduction.Thetraditionalphysicalnoisereductionmethodhasagoodnoisereductioneffectonhigh-frequencynoise,