一种用于窗户的消噪装置及方法与流程

2021-01-28 14:01:31|

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本发明涉及消噪技术领域，尤其涉及一种用于窗户的消噪装置及方法。

背景技术：

噪声作为城市中的主要污染之一，存在于城市的各个角落，影响乃至危害到人们的学习、工作和生活。当前生活中存在大量噪声，如发动机声音，鼓风机噪声，工地各种机械噪声等，楼房里的住户只能通过关闭窗户来减小噪声，但是窗户一直关着也影响了住户的生活。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种用于窗户的消噪装置及方法，其能够通过发出消噪声波抵消环境噪声，在不关闭窗户的情况下减小了噪声，从而不影响人们的正常生活。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的一种用于窗户的消噪装置，包括控制器以及设置在窗户外侧的声音检测模块、第一声波发生器、第二声波发生器，所述控制器分别与声音检测模块、第一声波发生器和第二声波发生器电连接。

在本方案中，声音检测模块检测窗户外侧的声音，判断窗户外是否存在低频噪声或高频噪声，如果存在低频噪声，则第一声波发生器发出对应的低频消噪声波抵消低频噪声，如果存在高频噪声，则第二声波发生器发出对应的高频消噪声波抵消高频噪声。

作为优选，所述控制器包括中央处理单元和分频器，所述分频器与声音检测模块电连接，所述中央处理单元分别与分频器、第一声波发生器和第二声波发生器电连接。

分频器用于将声音检测模块检测到的窗户外的声音分解为低频分量信号和高频分量信号。

作为优选，所述分频器包括正极输入接口、负极输入接口、电容c1、电容c2、电容c3、电感l1、电感l2、电感l3、高频输出接口、低频输出接口，所述正极输入接口与声音检测模块的正极输出端电连接，所述负极输入接口与声音检测模块的负极输出端电连接，正极输入接口与电容c1第一端、电感l2第一端电连接，电容c1第二端与电容c2第一端、电感l1第一端电连接，电容c2第二端与高频输出接口正极电连接，电感l2第二端与电感l3第一端、电容c3第一端电连接，电感l3第二端与低频输出接口正极电连接，负极输入接口与电感l1第二端、高频输出接口负极、电容c3第二端、低频输出接口负极电连接，所述高频输出接口、低频输出接口分别与中央处理单元电连接。

作为优选，所述一种用于窗户的消噪装置还包括声音定位模块、用于带动第一声波发生器转动的第一电动云台、用于带动第二声波发生器转动的第二电动云台，所述控制器分别与声音定位模块、第一电动云台、第二电动云台电连接。

声音定位模块用于定位噪声源的位置，第一电动云台可带动第一声波发生器转动到朝向噪声源的位置，第二电动云台可带动第二声波发生器转动到朝向噪声源的位置。

本发明的一种消噪方法，用于上述的一种用于窗户的消噪装置，包括以下步骤：

s1：声音检测模块检测窗户外部的声音信号，并将其输入到分频器，分频器将声音信号分解为低频分量信号和高频分量信号，并发送到中央处理单元；

s2：中央处理单元判断低频分量信号是否≥设定值d1，如果是则执行步骤s3，判断高频分量信号是否≥设定值d2，如果是则执行步骤s4；

s3：中央处理单元对低频分量信号进行处理，取得对应的低频消噪声波，第一声波发生器发射该低频消噪声波；

s4：中央处理单元对高频分量信号进行处理，取得对应的高频消噪声波，第二声波发生器发射该高频消噪声波。

在本方案中，低频分量信号≥设定值d1，则中央处理单元判断其为低频噪声，高频分量信号≥设定值d2，则中央处理单元判断其为高频噪声。d1＝d2＝50db。

作为优选，所述步骤s3中取得对应的低频消噪声波的方法包括以下步骤：

m1：将低频分量信号输入到低频噪声钳制模型：

其中，ra(t)为低频分量信号，t为时间，为ra(t)对时间的n阶微分，n≥1且n的取值取决于当且仅当时刻的微分阶数，l2为电感l2的电感值，l3为电感l3的电感值，dis(t)为扰动信号，m为dis(t)的强度，

ξ(t)为均值为0、方差为0.25的白噪声，

m2：调节m值，获取不同m值对应的gl(t)曲线，找出均值最小的gl(t)曲线，该均值最小的gl(t)曲线对应的m值记为m1，将m1*dis(t)作为对应的低频消噪声波。

作为优选，所述步骤s4中取得对应的高频消噪声波的方法包括以下步骤：

n1：将高频分量信号输入到高频噪声钳制模型：

其中，rb(t)为高频分量信号，t为时间，为rb(t)对时间的n阶微分，n≥1且n的取值取决于当且仅当时刻的微分阶数，c1为电容c1的电容值，c2为电容c2的电容值，dis(t)为扰动信号，n为dis(t)的强度，

ξ(t)为均值为0、方差为0.25的白噪声；

n2：调节n值，获取不同n值对应的gh(t)曲线，找出均值最小的gh(t)曲线，该均值最小的gh(t)曲线对应的n值记为n2，将n2*dis(t)作为对应的高频消噪声波。

作为优选，所述步骤s3还包括以下步骤：声音定位模块检测低频分量信号对应的声音位置，第一声波发生器将低频消噪声波朝向该声音位置发射。

作为优选，所述步骤s4还包括以下步骤：声音定位模块检测高频分量信号对应的声音位置，第二声波发生器将高频消噪声波朝向该声音位置发射。

本发明的有益效果是：能够通过发出消噪声波抵消环境噪声，在不关闭窗户的情况下减小了噪声，从而不影响人们的正常生活。

附图说明

图1是实施例的电路连接框图；

图2是分频器的电路图；

图3是不同m值对应的gl(t)曲线示意图；

图4是消噪效果示意图。

图中：1、中央处理单元，2、分频器，3、声音检测模块，4、第一声波发生器，5、第二声波发生器，6、正极输入接口，7、负极输入接口，8、高频输出接口，9、低频输出接口，10、声音定位模块，11、第一电动云台，12、第二电动云台。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施的一种用于窗户的消噪装置，如图1、图2所示，包括控制器以及设置在窗户外侧的声音检测模块3、第一声波发生器4、第二声波发生器5、声音定位模块10、用于带动第一声波发生器4转动的第一电动云台11、用于带动第二声波发生器5转动的第二电动云台12，控制器包括中央处理单元1和分频器2，分频器2与声音检测模块3电连接，中央处理单元1分别与分频器2、第一声波发生器4、第二声波发生器5、声音定位模块10、第一电动云台11、第二电动云台电12电连接。

分频器2包括正极输入接口6、负极输入接口7、电容c1、电容c2、电容c3、电感l1、电感l2、电感l3、高频输出接口8、低频输出接口9，正极输入接口6与声音检测模块3的正极输出端电连接，负极输入接口7与声音检测模块3的负极输出端电连接，正极输入接口6与电容c1第一端、电感l2第一端电连接，电容c1第二端与电容c2第一端、电感l1第一端电连接，电容c2第二端与高频输出接口8正极电连接，电感l2第二端与电感l3第一端、电容c3第一端电连接，电感l3第二端与低频输出接口9正极电连接，负极输入接口7与电感l1第二端、高频输出接口负极8、电容c3第二端、低频输出接口9负极电连接。

在本方案中，声音检测模块检测窗户外侧的声音，并将其输入到分频器，分频器将声音信号分解为低频分量信号和高频分量信号，并发送到中央处理单元，如果低频分量信号≥50db，则判断存在低频噪声，如果高频分量信号≥50db，则判断存在高频噪声。

如果存在低频噪声，声音定位模块定位噪声源的位置，第一电动云台可带动第一声波发生器转动到朝向噪声源的位置，第一声波发生器发出对应的低频消噪声波抵消低频噪声；如果存在高频噪声，声音定位模块定位噪声源的位置，第二电动云台可带动第二声波发生器转动到朝向噪声源的位置，第二声波发生器发出对应的高频消噪声波抵消高频噪声。

本实施例的一种消噪方法，用于上述的一种用于窗户的消噪装置，包括以下步骤：

s1：声音检测模块检测窗户外部的声音信号，并将其输入到分频器，分频器将声音信号分解为低频分量信号和高频分量信号，并发送到中央处理单元；

s2：中央处理单元判断低频分量信号是否≥50db，如果是则执行步骤s3，判断高频分量信号是否≥50db，如果是则执行步骤s4；

s3：中央处理单元对低频分量信号进行处理，取得对应的低频消噪声波，声音定位模块检测低频分量信号对应的声音位置，第一声波发生器将低频消噪声波朝向该声音位置发射；

s4：中央处理单元对高频分量信号进行处理，取得对应的高频消噪声波，声音定位模块检测高频分量信号对应的声音位置，第二声波发生器将高频消噪声波朝向该声音位置发射。

步骤s3中取得对应的低频消噪声波的方法包括以下步骤：

m1：将低频分量信号输入到低频噪声钳制模型：

ξ(t)为均值为0、方差为0.25的白噪声，

m2：调节m值，获取不同m值对应的gl(t)曲线，找出均值最小的gl(t)曲线，该均值最小的gl(t)曲线对应的m值记为m1，将m1*dis(t)作为对应的低频消噪声波。

不同m值对应的gl(t)曲线，如图3所示。

步骤s4中取得对应的高频消噪声波的方法包括以下步骤：

n1：将高频分量信号输入到高频噪声钳制模型：