Akustické aplikace pro IB

Akustické aplikace pro IB Ondˇrej Jiˇríˇcek [email protected]

ˇ Jandák Marek Brothánek, Vojtech

Akustické aplikace pro IB – p.1/22

Aktivní snižování hluku


Obsah Princip Historie ˇ Jednorozmerný pˇríklad ˇ Trojrozmerný pˇríklad – lokální tlumení hluku ˇ vývoje aktivního snižování hluku Hlavní smery


Princip Interference zvukových vln


Princip Interference zvukových vln Huygensuv ˚ princip ZH

ZH~ZP

oblast ticha ZS=-ZH ZS

ZP

a)

S0

S0

b)

ZP

S0

c)


Princip Interference zvukových vln Huygensuv ˚ princip Akustická vazba Vyzáˇrený akustický výkon je snížen pomocí druhého zdroje v blízkosti primárního zdroje hluku Monopól → dipól Dipól → kvadrupól


Princip Interference zvukových vln Huygensuv ˚ princip Akustická vazba ˇ Rízení módu˚ Malé uzavˇrené prostory Amplitudy módu˚ vytváˇrených primárním zdrojem hluku jsou potlaˇcovány sekundárními zdroji ˇ sekundárních zdroju˚ je klíˇcové Rozmístení


Princip Interference zvukových vln

útlum 20 dB ⇒ ϑ ≤ 4, 7◦ útlum 30 dB ⇒ ϑ ≤ 2, 8◦


Princip

15 |ψp | [dB] 20 log |ψs |

−15 dB

10

−10 dB

5

−5 (φp − φs ) [◦ ]

0

270

90

-5

∆L = 0 ∆L = +3

-10

∆L = +6 dB


Historie aktivního snižování hluku Christian Huygens 1678 Lord Rayleigh 1877


Historie aktivního snižování hluku Christian Huygens 1678 Lord Rayleigh 1877 Paul Lueg 1936


Historie aktivního snižování hluku


Historie aktivního snižování hluku Christian Huygens 1678 Lord Rayleigh 1877 Paul Lueg 1936 Olson a May 1953




Historie aktivního snižování hluku Christian Huygens 1678 Lord Rayleigh 1877 Paul Lueg 1936 Olson a May 1953


Historie aktivního snižování hluku Christian Huygens 1678 Lord Rayleigh 1877 Paul Lueg 1936 Olson a May 1953 Conover 1956




ˇ Rízení zvuku v potrubí ˇ Jednorozmerný pˇrípad λ > 1, 7d, resp. x=0 ψp (x) ψs (x)

R qp

λ > 2h x=L ψs (x)

ψs (x)

∞

qs


ˇ Rízení zvuku v potrubí x=0

x=L ψp (x) ψs (x)

R

ψs (x)

qp

ψs (x)

∞

qs

∂2 ∂t2

− c20

∂2 ∂x2

ψ=0

ψ(x, t) = Aej(ωt−kx) + Bej(ωt+kx), k = ω/c0



x=L ψp (x) ψs (x)

R

ψs (x)

qp

∞

ψs (x) qs

D/Dt = ∂/∂t + U ∂/∂x

D2 Dt2

− c20

∂2 ∂x2

ψ=0

ψ(x, t) = Aej(ωt−ωx/(c0 +U )) + Bej(ωt+ωx/(c0 −U )) .



x=L ψp (x) ψs (x)

R

ψs (x)

qp

ψs (x)

∞

qs ρ0 c0 −jkx (1 + R) pp (x) = qp e 2S

ρ0 c0 qp (1 + R) + qs ejkL + Re−jkL e−jkx , p(x) = 2S

x>L

1+R qs = −qp jkL e + Re−jkL



x=L ψp (x) ψs (x)

R

ψs (x)

qp

∞

ψs (x) qs

1+R qs = −qp jkL , −jkL e + Re c0 (2n + 1) f= , 4L

qp pro R = 1, qs = − cos(kL)

n = 0, 1, 2, . . .

⇒

qs → ∞

ρ0 c0 p(x) = qp (1 + R)e−jkx + qs e−jk(L−x) + Re−jk(L+x) , 2S 0<x

ˇ Rízení zvuku v potrubí sekundární zdroje ventilátor

referenˇcní mikrofon

x(t)

chybové mikrofony e2 (t)

y2 (t)

y1 (t)

ˇ ricí meˇ mikrofon

e1 (t)

DSP analyzátor


ˇ Rízení zvuku v potrubí 80 control-off control-on 70

60

L [dB] 50

40

30

20 0

100

200

300

400

500

f [Hz]

600

700

800

900

1000


Fˆ1 (z) x(n)

W1 (z)

Σ Cˆ11 (z) Cˆ12 (z) Cˆ21 (z) Cˆ22 (z)

y1 (n)

LMS e1 (n) e2 (n) LMS W2 (z)

y2 (n)

Fˆ2 (z) Akustické aplikace pro IB – p.7/22

0.06 measured by MLSSA IIR model 0.04

c11 (n), cˆ11 (n) 0.02

0

-0.02

-0.04

-0.06 50

100

150 n

200

250

300


0.06 measured by MLSSA IIR model 0.04

f1 (n), fˆ1 (n) 0.02

0

-0.02

-0.04

-0.06 50

100

150 n

200

250

300


Aktivní systémy v 3D – Zóny ticha p(x) =

V

Qvol (y)G(x|y)dV + [G(x|y)∇y p(y)−p(y)∇y G(x|y)]·ndS V

jωρ0 q exp(−jk|x − y|) p(x) = 4π|x − y|

y/λ 1 0,5

0

y/λ zóna ticha

2

zs 0,5

zp 1

1,5 x/λ

zóny ticha

4

0

zs 2

zp 4

6

x/λ


Aktivní systémy v 3D – Zóny ticha


Aktivní systémy v 3D – Zóny ticha 1. konfigurace analyzátor primární zdroj ˇ rená meˇ oblast e2 (t) e1 (t)

x(t) DSP

2. konfigurace y1 (t)

y2 (t)

Gen. Akustické aplikace pro IB – p.10/22

Aktivní systémy v 3D – Zóny ticha

K x(n)

Fˆk (z)

K

yk (n)

Wk (z)

Σ

K Cˆi (z) xi (n) K ×M

LMS

em (n) M


Aktivní systémy v 3D – Zóny ticha 70 control-off control-on 65

60

55

L [dB] 50 45

40

35

30 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

f [Hz]


Aktivní systémy v 3D – Zóny ticha 70 control-off control-on 65

60

55

L [dB] 50

45

40

35 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

f [Hz]


160 Hz 50

20,00 12,00

40

4,000

y [cm]

-4,000

30

-12,00 -20,00

20

L [dB]

10

0

10

20

x [cm]

30

40

50


500 Hz 50

20,00 12,00

40

4,000

y [cm]

-4,000

30

-12,00 -20,00

20

L [dB]

10

0

10

20

x [cm]

30

40

50


650 Hz 20,00

50

12,00 40

4,000

y [cm]

-4,000

30

-12,00 -20,00

20

L [dB]

10

0

10

20

x [cm]

30

40

50


900 Hz 50

20,00 12,00

40

4,000

y [cm]

-4,000

30

-12,00 -20,00

20

L [dB]

10

0

10

20

x [cm]

30

40

50


160 Hz 20,00

50

12,00 40

4,000

y [cm]

-4,000

30

-12,00 -20,00

20

L [dB]

10

0

10

20

x [cm]

30

40

50


500 Hz 20,00

50

12,00 40

4,000

y [cm]

-4,000

30

-12,00 -20,00

20

L [dB]

10

0

10

20

x [cm]

30

40

50


650 Hz 20,00

50

12,00 40

4,000

y [cm]

-4,000

30

-12,00 -20,00

20

L [dB]

10

0

10

20

x [cm]

30

40

50


900 Hz 20,00

50

12,00 40

4,000

y [cm]

-4,000

30

-12,00 -20,00

20

L [dB]

10

0

10

20

x [cm]

30

40

50


Hlavní aplikace Potrubí - klimatizace, výfuky Vniˇrní hluk automobilu˚ Vnitˇrní hluk letadel a vrtulníku˚ Tlumení hluku ventilátoru˚ Tlumení hluku transformátoru˚ Aktivní protihlukové bariéry Aktivní úprava vnitˇrní akustiky Aktivní absorbéry Aktivní úprava doby dozvuku Aktivní chrániˇce sluchu ˇ nosné konstrukce ...) Tlumení kmitání (budovy, lode, Akustické aplikace pro IB – p.19/22

Aktivní metody Výhody Úˇcinné na nízkých frekvencích ˇ Malé rozmery Hygienicky nezávadné


Aktivní metody Výhody Úˇcinné na nízkých frekvencích ˇ Malé rozmery Hygienicky nezávadné Nevýhody Nutná údržba Cena za poˇrízení a provoz Nevhodné pro vysoké frekvence ˇ Jen pro nekteré typy zdroju˚


Pasivní metody Výhody Pˇri vhodné konstrukci velmi trvanlivé Obvykle nevyžaduje údržbu ˇ materiálu˚ a variant Velký výber Nevýhody Malá úˇcinnost na nízkých frekvencích Prostoroveˇ nároˇcné Úˇcinnost je omezena fyzikálními vlastnostmi použitých materiálu˚ Hygienické problémy


Hlavní smˇery vývoje ˇ ce pro aktivní ˇrízení zvuku i vibrací Meniˇ ˇ Vývoj stabilnejších algoritmu˚ Hledání nových aplikací Protihlukové bariéry Extrémní podmínky (letecké motory, nelineární akustika) Aktivní snižování vibrací a kmitání Pˇrechod ke komerˇcnímu využití Aktivní a hybridní tlumiˇce hluku v potrubích Aktivní úprava doby dozvuku Aktivní chrániˇce sluchu Aktivní tlumení náprav vozidel ...


Akustické aplikace pro IB

Recommend Documents