引言

噪聲問題影響著人們的日常生活，特別是在高噪聲環境下，人的生理和心理健康都會受到損害。傳統的噪聲控制手段為被動噪聲控制，也稱無源噪聲控制，例如吸聲、隔聲等。被動的方法對于中高頻噪聲比較有效。另外一種噪聲控制的方法為主動噪聲控制，也稱有源噪聲控制，通過波的干涉原理進行噪聲信號抵消。有源噪聲控制主要針對低頻噪聲。

1.有源噪聲控制系統

如圖1所示的有源噪聲控制系統。初級揚聲器產生初級聲場，人為產生的用于抵消的噪聲稱為次級噪聲。產生次級噪聲的是次級聲源。利用參考麥克風（傳聲器）拾取參考信號，誤差麥克風拾取誤差信號。控制器通過參考信號和誤差信號不斷地調整控制器參數，從而改變自適應控制器的輸出，以產生抵消信號。如果系統只存在一個次級聲源和一個誤差傳感器，則系統為單通道系統；如果包含兩個以上的次級源和誤差傳感器，則系統稱為多通道系統。控制器的硬件一般分為模擬和數字兩種。與自適應信號處理相比，有源噪聲控制系統多出了次級通路，即由控制器輸出到誤差傳感器輸入之間的傳遞函數。由于次級通路的存在，一些在自適應信號處理中發生的現象在這里又發生了改變。

2. 前饋與反饋

如圖1中所示的系統，需要有參考麥克風拾取參考信號，該系統為前饋系統。在某些情況下，不方便獲得參考信號時，可以采用反饋系統，不需要參考信號。相對于反饋系統來說，前饋系統穩定性好，容易實現。

一個自適應的反饋系統如圖2所示，僅需要一個誤差傳感器和一個次級聲源，控制器的構造也比較簡單。如果次級通路的頻率響應平坦，且無附加相移，則可以在無限寬的頻率范圍內設置控制器的增益。然而通常，反饋控制器在某些關鍵頻率或較窄的頻率范圍內使得傳遞函數滿足穩定性和因果性的要求，而無法在較寬的頻帶范圍內滿足這些要求。

3.次級通路建模

如上文所示，次級通路建模是區別自適應信號處理和自適應有源控制的內容。要完成有源噪聲控制，就必須得到次級通路的傳遞函數，可以說，次級通路傳遞函數的獲取是實現有源控制算法的前提（當然，也有一些算法不需要提前獲取次級通路的傳遞函數）。次級通路包含三個部分：聲傳遞通路、傳感作動裝置（揚聲器、傳聲器）和電子線路。自適應建模原理與自適應濾波原理相同，分為離線建模和在線建模兩種。如果次級通路基本保持不變，則可以使用離線建模；如果次級通路變化很大，則最好采用在線建模。
通常離線建模的方法為附加白噪聲法。先使次級聲源發出隨機噪聲，改噪聲信號作為建模濾波器的輸入，誤差傳感器接收到的信號作為建模濾波器的期望信號。根據LMS算法可以獲得FIR橫向濾波器作為次級通路的建模濾波器。

4.有源噪聲控制應用

有源護耳器是應用有源控制技術最為成功的案例，主要原因在于降噪空間狹小，需要的次級聲源個數小（通常一只耳罩只配備一個揚聲器），目前采用的模擬式控制器的構造簡單、成本低廉；對于飛機艙室，雖然要求的降噪空間大，但由于螺旋槳飛機艙內噪聲屬于低頻線譜噪聲（主要包括的螺旋槳噪聲基波和頭幾階諧波），艙內聲場本質上是由低階聲模態主導的駐波聲場，僅需有限個數的次級聲源就可以實現全空間降噪。與有源護耳器相比，飛機艙內噪聲有源控制系統屬于多通道系統，控制器的軟件和硬件要復雜得多，系統的自身成本和維護成本要高得多，但與飛機的總體造價相比，這種系統的成本就在可以承受的范圍內了。轎車車廂內的有源噪聲控制，其降噪空間、技術難度、系統的復雜度和可接受的成本均介于前兩者之間，這使得人們在選擇是否要采用有源控制技術上陷于兩難，因而市場上安裝有源控制系統的汽車并不多。

5.結語

有源噪聲控制的生命力在于工程應用，這也推進著控制算法的改進與發展。以上內容來自陳克安《有源噪聲控制》（國防工業出版社，第2版）。如果您想了解更多關于有源噪聲控制的內容，請參考主動噪聲控制

總結

以上是生活随笔為你收集整理的有源噪声控制概述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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