Устройство для подавления шума

 

Союз Советских

Социанистическик

Респубпмк по832578

Ф Ф с

gi= —(61 ) Дополнительное к BR . санд-BV (22) Заявлено 240779 (21) 2801113/28-10 с присое чиненне&А эапвкч ¹. (23) Приор лтет ()пу ликован ь g -,38 1 В@плетень Но 1 с

gq < „З

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытн и (Щ УДК 621.317 (088.8) Дата опубликования описания 2305,81 (72) Авторы изобретения

P.Ñ.Oâñåïÿ и Э.A:Äàñòàêÿê

К 2:, Армянский научно-исследсвательскйй институт строительства и архитектур (71) Заявитель (54 ) уСТРО ИСTBО для i— ОдАрП,НИН,р,;;;А

Изобретение относится к приборо= строению и может быть использовано при подавлении шума.

Известно устройство для подавления шума, включающее микрофон, усилитель звуковой частоты, избирательный фильтр, схему сложения, фазовращатели, линию задержки, усилитель мощности и громкоговоритель f1) .

К недостаткам этого устройства можно отнести отсутствие автоматизации подавления шума и сравнительно йизкую степень его подавления.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для подавления шума, содержащее соединенные датчик, предварительный усилитель, первый фильтр, фаэовращатель, регулятор амплитуды, усилитель мощности и громкоговоритель ; а также второй фильтр, четыре схемы И, блок контроля знака приращения корректируемого параметра, схему сложения, линию задержки, модулятор, генератор импульсных сигналов, выпрямитель и микрофон f2) .

Недостаток этого устройства состоит в недостаточно высокой степени подавления шума, амплитуда и фаза спектральных составляющих которого изменяется зо времени по случайному закону.

Цель изобретения — повышение степеки подавления шума, амплитуда и фаза спектральных составляющих которого изменяется во времени по случайному закону.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для подавления шума, содержащее соединенные последовательно датчик.. предварительный усилитель,. первый фильтр, фазовращатель, регулятор амплитуды, усилитель мощности и громкоговоритель, а также второй фильтр, четыре схемы

И, блок контроля знака приращения корректируемого параметра, схему сложения,- линию задержки, модулятор, генератор импульсных сигналов, выпря @ митель и микрофон, снабжено блоком выбора корректируемого параметра, блоком индикации минимум и двумя детекторна», причем второй вход фазовращателя подключен к выходу первой схемы И, третий его вход подключен к выходу второй схемы И, второй вход регулятора амплитуды подключен к выходу третьей схемы И, третий .его вход подключен к выходу четверЗО той схемы И, первые входы первой и

832578 третьей схем И соединены с первым выходом блока контроля знака приращения корректируемого параметра, второй вход которого соединен с первым .входом второй и четвертой схем И, вторые входы первой и второй схем И соединены с первым выходом блока вы.бора корректируемого параметра, вто7 рой выход которого =сединен со вторыми входами третьей и четвертой схем И, вход блока выбора корректируемого параметра соединен с выходом блока ийдикации минимума, первый вход которого соединен со входом блока контроля знака приращения корректируемого параметра и с выходом схемы сложения,,первый вход которой соединен со вторым входом блока индикации минимума, и через линию задержки и первый детектор — с выходом модулятора и одновременно через второй детектор со вторым входом схемы сложения, пер- 2О вый же вход модулятора соединен с генератором импульсных сигналов, а второй его вход через выпрямитель и второй фильтр подключен к микрофону.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1, например пьезоэлектрического типа, выход которого через предварительный усилитель 2 и первый фильтр 3 соединен с первым входом фаэовращателя 4, выход которого подключен к первому входу регулятора 5 амплитуды, а выход регулятора 5 амплитуды через усилитель 6 мощности соединен с громкоговорителем 7, второй вход фазовращателя 4 соединен с выходом первой схемы

И 8, третий вход фаэовращателя 4 сое- . динен с выходом второй схемы И 9, второй вход регулятора 5 амплитуды с выходом третьей схемы И 10, третий 40 вход регулятора 5 амплитуды соединен с выходом четвертой схемы И 11, при этом первые входы гервой 8 и третьей

10 схем H соединены с первым выходом блока 12 контроля знака приращения корректируемого параметра, второй выход которого соединен с первыми входами второй 9 и четвертой 11 схем

И, вторые входы первой 8 и второй 9 схем И соединены с первым выходом блока 13 выбора корректируемого параметра, второй выход которого соединен со вторыми входами. третьей 10 и четвертой 11 схем И, вход блока выбора корректируемого параметра соединен с выходом блока 14 индикации минимума, первый вход которого соединен со входом блока 12 контроля знака приращения и корректируемого параметра и с выходом схемы 15 сложения, первый вход которой соединен со вторым вхо- Щ дом блока 14 индикации минимума и, через линию 16 задержки и первый детектор 17, с выходом модулятора 18,. при этом, выход модулятора 18 через. второй детектор 19 соединен также со б5 вторым входом схемы 15 сложения, первый вход модулятора 18 соединен с генератором 20 импульсных сигналов, второй вход модулятора 18 через выпрямитель 21, второй фильтр 22 соединен с микрофоном 23.

Устройство работает следующим образом.

Компенсирующий сигнал, спектральный состав которого идентичен спектральному составу подавляемого шума, формируется датчиком 1, например пьезоэлементом или микрофоном.

Сигнал с выхода датчика 1 через предварительный усилитель 2, первый фильтр 3 поступает на первый вход фазовращателя 4, с выхода которого сигнал далее поступает на первый вход регулятора 5 амплитуды. С выхода регулятора 5 амплитуды сигнал через усилитель б мощности поступает на громкоговоритель 7. Громкоговоритель 7 возбуждает звуковые волны, которые компенсируют звуковое поле источника шума, не указанного на чертеже. Подавление шума достигается автоматической амплитудой и фазовой регулировкой компенсирующего сигнала.

В начальный момент работы устройства устанавливаются положительные уровни сигнала (постоянный сигнал) на первом выходе блока 12 контроля знака приращения корректируемого параметра и первом выходе блока 13 выбора корректируемого параметра что позволяет формировать на выходе первой схемы И 8 разрешающий уровень сигнала. На третьем же входе фазовращателя 4, а также на втором и третьем входах регулятора 5 амплитуды отсутствуют разрешающие уровни сигнала. Формирование разрешающего уровня на соответствующем входе фаэовращателя 4 и регулятора 5 амплитуды позволяет плавно изменять фазу или амплитуду компенсирующего сигнала в том или ином направлении.

Формирование разрешающего уровня сигнала на втором входе фазовращателя 4 и регулятора амплитуды позволяет изменять соответственно фазу и амплитуду компенсирующего сигнала в определенном направлении, условно назовем это направление положительным. Формирование же разрешающего уровня на третьем входе фазовращате-! ля 4 и регулятора 5 позволяет изменять фазу и амплитуду компенсирующего сигнала в противоположном, отри, цательном, направлении.

Так как в начальный момент работы устройства формируется разрешающий уровень только на втором входе фазовращателя 4, то производится плавное изменение фазы компенсирующего сигнала в положительном направлении.

Это изменение приводит к увеличению или уменьшению амплитуды суммарного

83257 8

20

35

60

65 сигнала от источника шума и громкоговорителя 7, воспринимаемого микрофоном 23. Указанное изменение воспринимается также модулятором 18, на второй вход которого поступает сигнал с выхода микрофона через вто рой фильтр 22, выпрямитель 21. На первый же вход модулятора 18 поступает сигнал с генератора 20 импульсных сигналов. Генератор 20 формирует через определенное время одиночные прямоугольные двухполупериодные импульсы (один полупериод — положительный, другой — отрицательный). Это время равно времени распространения звуковой волны от громкоговорителя 7 до микрофона 23 и времени, в течение которого производится анализ поступившего на микрофон звукового сигнала и выдается соответствующий сигнал на вторые или третьи выходы фазовращателя 4. или регулятора 5 амплитуды.

При формировании импульсного сигнала генератором 20 формируется сначала положительный полупериод, потом отрицательный.

В модуляторе 18 производится модуляция импульсного сигнала генератора

20 постоянным сигналом, поступающим с выхода выпрямителя 21 и соответствующим амплитуде суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23. При плавном изменении уровня постоянного сигнала на втором входе модулятора

18 изменяется амплитуда импульсного сигнала на выходе модулятора 18. При уменьшении уровня сигнала на выходе выпрямителя 21 амплитуда положительного полупериода одиночного импульсноro сигнала на выходе модулятора 18 больше амплитуды отрицательного полупериода, при плавном же увеличении уровня постоянного сигнала на выходе выпрямителя 21 амплитуда положительного полупериода меньше отрицательного. При прохождении уровня выходного сигнала в ыпрямителя 21 через минимум или максимум своего изменения амплитуды полупериодов импульсного сигнала на выходе модулятора 13 равны, сравнением полупериоцов импульсного сигнала на выходе модулятора 18 можно выявить знак приращения амплитуды суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23, а также, точки максимума или минимума изменения указанной амплитуды суммарного сигнала.

Выявление знака приращения амплитуды суммарного звукового сигнала, возбуждаемого источником шума и громкоговорителем 7, дает возможность определить направление изменения фазы и амплитуды компенсирующего сигнала для уменьшения амплитуды суммарного сигнала.

Отличить же точки минимума от точки максимума лишь сравнением положительного полупериода выходного сигнала модулятора 18 отрицательным невозможно. Для выявления точки минимума необходимо также зафиксировать следующие области изменения амплитуды суммарного сигнала при изменении фазы или амплитуды компенсирующего сигнала. До прохождения точки минимума (при измерении амплитуды или фазы компенсирующего сигнала) амплитуда суммарного сигнала, возбуждаемого громкоговорителем и источником шума, уменьшается ° При прохождении точки минимума почти нет изменения суммарной амплитуды, после прохождения точки минимума амплитуда суммарного сигнала возрастает ° Следовательно, фиксируя последовательно уменьшение суммарной амплитуды, отсутствие иэменения и увеличение суммарной амплитуды, можно выявить точку минимума.

Фиксация этих-областей изменения амплитуды суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23, производится в результате анализа полупериодов выходного сигнала модулятора 18: амплитуда положительного полупериода больше амплитуды отрицательного полупериода — уменьшение амплитуды суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23, амплитуда положительного полупериода равна амплитуде отрицательного полупериода — отсутствие уменьшения (область минимума); амплитуда положительного полупериода меньше амплитуды отрицательного полупериода — увеличение амплитуды суммарно" го сигнала.

Для сравнения положительного полупериода выходного сигнала модулятора .18 с отрицательным выхода модулятора 18 положительный полупериод через первый детектор 17, линию 16 задержки поступает на первый вход схемы 15 сложения, на второй вход которого поступает отрицательный полупериод с выхода модулятора через детектор

19. Линия 16 задержки необходима для того, чтобы положительный полупериод выходного. сигнала модулятора 18 совпал во времени с отрицательным полупериодом того же сигнала. Эти два полупериода складываются в схеме

15 сложения. Ясли на выходе схемы 15 сложения формируется положительный сигнал, то зто означает, что амплиту:да суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23, уменьшается. Если формируется отрицательный сигнал, то амплитуда суммарного сигнала увеличивается. При отсутствии,же сигнала на выходе схемы 15 сложения с формированием положительного и отрицательного полупериодов на первом и втором входах схемы 15 сложения амплитуда суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23, проходит через указанный максимум или минимум.

Для определения соответствующего направления изменения фазы компенсирующего сигнала, позволяющего умень832578 шить амплитуду суммарного сигнала, с выхода схемы 15 сложения сигнал додается на вход блока 12 контроля знака приращения корректируемого параметра. PipH помощи блока контроля знака приращения корректируемого парамет за определяется направление изменения фазы или .- ..члитуды компенсирующего сигнала (в данном случае фазы).

В начале работы фаза компенсирующего сигнала изменяется в положительном направлении. Блок 12 контроля знака приращения корректируемого параметра запоминает направление изменения фазы компенсирующего сигнала и при .поступлении импульсного сигнала на его вход с выхода схемы 15 сложения на первом или втором выходах блока 12 формируется соответствующий уровень для изменения фазы компенсирующего сигнала в положительном или 2О отрицательном направлениях. При поступлении положительного уровня импульсного сигнала (что означает уменьшение амплитуды суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23) на вход блока контроля знака приращения корректируемого параметра сохраняется установленный в начале работы устройства полительный уровень . сигнала на первом выходе блока 12 и производится дальнейшее изменение фазы корректируемого сигнала в положительном направлении. При поступлении отрицательного уровня импульсного сигнала (т.е. при увеличении амплитуды суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23) в блоке 12 производится сравнение положительного уровня на его 1-ервом выходе с отрицательным уровнем импульсного сигнала, поступающего с выхода схемы 15 40 сложения. При этом формируется положит-:.л=:ный уровень сигнала (уровни на пер-:;о:: и втором выходах блока 12 сохраня;отся до следующего прихода импульсного сигнала на его вход) на втором выходе и нулевой уровень на первом выхо;.-.:,е блока 12. Положительный уровен;:., со второго выхода поступает на первый вход второй схемы И 9, на второй вход которого поступает положительный уровень сигнала с первого выхода блока 12 корректируемого парамет„:"a. При этом на выходе второй схемл И 9. формируется разрешающий уровень, который позволяет изменять фазу компенсирующего сигнала в отрицательном направлении. На выходе же первой схемы И 8 формируется нулевой уровень сигнала, который не позволяет изменять Фазу в положительном направлении. 0

Изменение фазы компенсирующего сигнала в отрицательном направлении приводит к уменьшению амплитуды суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23. Зто изменение фазы про- g5 изводится до выявления минимума амплитуды суммарного сигнала, воспроизводимого микрофоном 23. Контроль знака направления изменения фазы производится через каждый период времени, равный времени формирования сигналов генератором 20.

Изобретение позволяет автоматически подавлять шум, амплитуда и фаза спектральных составляющих которого изменяются во времени по случайному закону.

Формула изобретения

Устройство для подавления шума, содержащее соединенные последовательно датчик, предварительный усилитель, первый фильтр, фазовращатель, регулятор амплитуды, усилитель мощности и громкоговоритель, а также второй фильтр, через схемы И, блок контроля знака приращения корректируемого параметра, схему сложения, линию задержки, модулятор, генератор импульсных сигналов, выпрямитель и микрофон, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени подавления шума, амплитуда и фаза спектральных составляющих которого изменятся во времени по случайному закону, оно снабжено блоком выбора корректируемого параметра, блоком индикации минимума и двумя детекторами, причем второй вход фаэовращателя подключен к выходу первой схемы И, третий его вход подключен к выходу второй схемы И, второй вход регулятора амплитуды подключен к выходу третьей схемы И, третий его вход подключен к выходу четвертой схемы И, первые входы первой и третьей схем И соединены с первым выходом блока контроля знака приращения корректируемого параметра, второй вход которого соединен с первыми входами второй и четвертой схем И, вторые входы первой и второй схем И соединены с первым выходом блока выбора корректируемого параметра, второй выход которого соединен со вторыми входами третьей и четвертой схем И, вход блока выбора корректируемого параметра соединен с выходом лока индикации минимума, первый рход которого соединен со входом блока контроля знака приращения корректируемого параметра и с выходом схемы сложения, первый вход которой соединен ао вторым входом блока индикации минимума, и через линию задержки и первый детектор — с выходом модулятора и одновременно через второй детектор — сО входом схемы сложения, первый же вход модулятора соединен с генератором импульсных сигналов, а второй его вход через выпрямитель

832578

Составитель В.Мусаэлян

Редактор С.Патрушева Техред С. Мигунова корректор С.Щомак

Заказ 3336/38 Тираж 406 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4. и второй фильтр подключен к микрофону.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 590807 кл. Я 10 К 11/00, 1977.

2. Ken ity Kido, Senehi Onoda.

Automatic Control of Acoustic Noise

Emitted from power Transformer by

Synthetiñ Directiwity Sei Repts.

Reo.)nst. Tohokyc Univ,. Ву Е1ес.

Commun, 1971, 23, 3-4, 97-110 (прототип).