SISTEMA DE CANCELACIÓN DE RUIDO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En esquemas de cancelación de ruido activos convencionales (ANC) el ruido de la fuente de ruido es percibido y, en respuesta al mismo, un altavoz ubicado corriente abajo es activado para producir una señal de cancelación de ruido. Un sensor de presión dinámica, tal como un micrófono, ubicado corriente abajo del altavoz percibe el ruido resultante, después de que se ha presentado la cancelación de él, y de proporcionar una señal de retroalimentación al circuito de activación de altavoz para corregir la señal de cancelación de ruido a partir de la bocina. Una complicación principal de todos estos sistemas de ruido activo es que las características de ducto son superimpuestas bajo el proceso de cancelación de ruido, el cual incluye el ruido omitido y reflejado del altavoz de cancelación de ruido hacia la fuente de ruido. Este ruido adicional será percibido por micrófono de entrada y, si no está representado apropiadamente, será conducido al sistema o inestabilidades de retroalimentación. De esta manera, como parte de la cancelación del ruido es necesario identificar y separar el ruido reflejado y generado del altavoz de control de aquel debido a la fuente de ruido en el micrófono de entrada. Otra desventaja de los esquemas de cancelación de ruido actives convencionales, son las distancias físicas acumulativas serial ente requeridas entre el sensor de ruido de entrada, el cancelador de ruido y el sensor de ruido de error. Las distancias físicas reflejan el tiempo requerido para percibir el ruido, los procesos de información, producen una señal de cancelación y perciben el resultado de la señal de cancelación con cada paso correspondiendo a un paso en tiempo, el cual requiere una distancia física adicional. La reducción de estos retrasos en tiempo, podría dar como resultado un tamaño de paquete reducido produciendo así un ANC más comercialmente atractivo. Además, los sistemas de ADNC han utilizado filtros de respuesta de impulso infinitos adaptados (IIR) para modelar la retroalimentación desde el altavoz de control hacia el micrófono de salida. Sin embargo, mediante esta estructura, los filtros IIR pueden ser propensos a problemas de estabilidad. Una mejora principal proporcionada por la presente invención es la eliminación de una estructura de filtro IIR adaptativo. Como resultado, se proporciona un sistema, el cual tiene una estructura de control estable y una mayor fuerza de sistema. La presente invención emplea des estructuras acumulativas que pueden ser utilizadas individualmente, pero de preferencia en conjunto. Un aspeerro es el uso de dos micrófonos de percepción, los cuales est n separados a una corta distancia a lo largo del duet , permitiendo así la distinción de las ondas de propagación de avance y de regreso en el ducto. El segundo aspecto es percibir directamente la velocidad del cono del altavoz de cancelación de ruido, el cual se relaciona directamente con el sonido que se está produciendo. Una señal proporcional a la velocidad del cono de un altavoz de cancelación de ruido es comparada con, y sustraída de la entrada de la bocina. Esto da como resultado una mejora dramática en la respuesta pasajera del altavoz junto con una reducción principal de retraso en grupo con resultados de laboratorio de hasta seis milisegundos . Es un objeto de esta invención producir una señal de un altavoz de cancelación de ruido que es directamente proporcional a la onda de presión acústica de propagación de avance . Es otro objeto de esta invención permitir la distinción de la onda de presión de propagación de avance, la cual se propaga desde la fuente hacia el sistema ANC y, por lo tanto elimina la necesidad de la modelación de retroalimentación . Es un objeto más de esta invención reducir el micrófono de entrada a la distancia del altavoz o longitud de plar.-a acústica requerida para el control de ruido activo relacionado con los ductos. Estos objetos, y otros, serán evidentes de aquí en adelante y se lograrán a través de la presente invención.
Básicamente, una pluralidad de micrófonos de percepción separados están ubicados en, o cerca de la fuente de ruido y las señales percibidas son procesadas, de manera que solamente el componente de onda que viaja hacia adelante de la onda de sonido que se origina de la fuente de ruido, es aislado y proporcionado como una entrada al circuito de activación del altavoz de cancelación. La velocidad del cono de la bocina del altavoz de cancelación corresponde al sonido que se está produciendo por el altavoz de cancelación. Percibiendo la velocidad del cono de la bocina y comparando la velocidad percibida con la señal de activación, se pueden reducir el tiempo de respuesta y las distancias. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una representación esquemática de un sistema de cancelación de ruido de la técnica anterior. La Figura 2 es un diagrama esquemático de la estructura de cancelación de ruido de la presente invención; la Figura 3 es una vista en sección del altavoz de cancelación del disposición de la Figura 2 ; la Figura 4 es una representación esquemática del filtro de onda progresiva del dispositivc de la Figura 2; la Figura 5 es una representaci n esquemática de un filtro de aproximación de onda de presión de avance, el cual es un aspecto alternativo de la modalidad de la Figura 4;
la Figura 6 es una representación esquemática de un sistema que utiliza una implementación digital del controlador; y la Figura 7 es una representación esquemática de un sistema que utiliza una implementación análoga del controlador. La Figura 1 se basa en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 4,677,676 y 4,677,677, las cuales están representadas como un sistema de cancelación de ruido activo, utilizando un filtro de respuesta de impulso infinito adaptativo (IIR) . En lugar de tratar de cancelación el componente de sonido de retroalimentación con electrónica análoga especial y filtros, los efectos de las trayectorias de sonido tanto de avance de alimentación (micrófono de percepción hacia el altavoz) y retroalimentación (altavoz hacia micrófono de percepción), son modelados. Brevemente, al inicio, el interruptor SI es cerrado conectando la fuente de ruido blanco 10 al altavoz de cancelación 12, además de a su conexión al filtro de trayectoria de error adaptativo 14 y multiplicador 16. Los coeficientes de filtro para los filtros 14-1 y 14-2 son cero en este momento. El interruptor S2 está abierto de manera que la fuente de ruido blanco 10 está proporcionando la única entrada para el altavoz 12. El filtro 14 modela la trayectoria desde el voltaje de entrada hacia el altavoz de cancelación 12, debido a la fuente de ruido blanco 10, hacia el voltaje de salida medido por un micrófono de error 18. La salida del micrófono de error 18 y la salida del filtro 14 son suministradas al sumador 20. La salida del sumador 20 está suministrada como una entrada al multiplicador 16 y la salida del multiplicador 16 está suministrada como una segunda entrada al filtro 14. El filtro 14 es requerido para la estabilidad del sistema y, después de la identificación de la trayectoria de error, es copiado a los filtros 14-1 y 14-2 de la estructura de algoritmo de control principal. El interruptor SI está abierto y el interruptor S2 está cerrado. Los filtros adaptativos 22 y 24 ahora son identificados, mientras que el control está siendo realizado en el altavoz de cancelación 12. El funcionamiento del sistema se mide en el micrófono de error 18 y se realimenta al sistema de control vía los multiplicadores 26 y 28 para actualizar los filtros 22 y 24, respectivamente. Específicamente, con el interruptor S2 cerrado, el micrófono de percepción 30 percibe el ruido producido en el ducto 32 a través de una fuente de ruido 34, representada por un altavoz, así como desde el altavoz contra ruido o de cancelación 12 y proporciona una entrada representativa del ruido percibido a los filtres 14-1 y 22. La salida filtrada del filtro 14-1 es suministrada como una segunda entrada al multiplicador 26, cuya salida es suministrada como una segunda entrada al filtro 22. La salida del filtro 22 es suministrada al sumador 36, cuya salida es suministrada al altavoz de cancelación 12 vía el sumador 38, hacia el filtro 24 y hacia el filtro 14-2. La salida del filtro 14-2 es suministrada como una segunda entrada al multiplicador 28 y la salida del multiplicador 28 es suministrada como una segunda entrada al filtro 24. La salida del filtro 24 es suministrada como una segunda entrada al sumador 36. La estructura de los filtros 14, 22 y 24 está generalmente implementada como filtros adaptativos transversales y el proceso de adaptación es implementado utilizando técnicas normales de mínimos cuadrados (LMS) . En la Figura 2, la estructura que corresponde a la estructura en la Figura 1 se le da la misma etiqueta y el número 32 generalmente designa un ducto tal como aquel descrito en la distribución del aire acondicionado. El equipo mecánico tal como compresores y ventiladores producen ruido y son colectivamente ilustrados como un altavoz 34, el cual es una fuente de ruido que produce una onda de presión de avance, Pf, la cual es proporcional al componente de avance de la velocidad de partícula acústica del sonido y está representada por una flecha en la Figura 2. En la acústica existen, principalmente, dos diferentes velocidades. La primera es la velocidad de partícula, la cual es la velocidad de nivel molecular real. La segunda es la velocidad a la cual la información se propaga, es decir, la velocidad del sonido. La primera velocidad o velocidad de_ partícula se basa en las condiciones de entrada o de fuente. La segunda velocidad, o velocidad de sonido, se basa en propiedades termodinámicas y físicas del medio de fluido. Las fuentes de ruido corriente abajo así como las características de ducto que ocasionan reflexiones, producen una onda de presión inversa, Pr, la cual también está representada por una flecha en la Figura 2. Los micrófonos 30-1 y 30-2 están ubicados en el ducto 32 corriente abajo de la fuente de ruido 34 en una relación separada con relación a la fuente de ruido 34. Ya que los micrófonos de percepción 30-1 y 30-2 están separados entre sí, con relación a la fuente de ruido 34, estos perciben las ondas de presión de avance y de reversa en tiempos diferentes y en ubicaciones diferentes en sus patrones de onda, por lo que las dos ondas de presión pueden ser distinguidas mediante procesamiento apropiado de las señales respectivas. La bocina de cancelación 13 es operada para producir un sonido para cancelar el sonido de la fuente de ruido 34. Específicamente, la bocina 13 produce una onda de presión delan-era, Pgs la cual es transmitida hacia arriba y hacia abajo -=r. el conducto 32 en relación con la bocina 13. Con referencia a la Figura 3, la bocina 13 incluye un imán permanente ?r_-= tiene un polo norte 13-1 y un polo sur 13-2. Un espacio de aire es definido entre los polos 13-1 y 13-2.
El cono de la bocina 13-3 es soportado sobre la estructura o armazón 13-5 por la suspensión del cono 13-4. Una porción 13-3A, del cono 13-3 está ubicada en el espacio de aire y sirve como un "formador" para las bobinas 13-6 y 13-7, las cuales son pegadas al formador 13-3A del cono 13-3. El formador 13-3A es esencialmente sin masa y proporciona rigidez para sujetar las bobinas 13-6 y 13-7, las cuales son movibles con él. Una corriente eléctrica alternante es aplicada a la bobina 13-6, provoca el movimiento dentro del campo magnético en este espacio de aire y lleva al cono 13-3 en su movimiento, lo cual resulta en la generación de ruido/sonido. El movimiento de la bobina 13-6 también provoca el movimiento de la bobina 13-7, provocando la inducción de un voltaje en la bobina 13-7 con el voltaje inducido que es proporcional a la velocidad del cono 13-3 y las bobinas 13-6 y 13-7, las cuales están moviéndose como una unidad. El micrófono de error 18 está ubicado en el conducto 32, separado de la bocina 13 y sobre el lado opuesto de la bocina 13 a partir de la fuente de ruido 34. Los micrófonos de percepción 30-1 y 30-2, la bocina 13 y el micrófono de error 1S están conectados a través de un sis ema de circuitos y coactúan para percibir el ruido, cancelar el ruido percibido y corregir la cancelación. El filtro de cnda progresiva (P F) 40 está conectado a los micrófonos de percepción 30-1 y 30-2 y, como mejor se muestra en la Ficrura 4, se distingue la onda de presión de avance, Pf, de la onda de presión de regreso, Pr. En esta implementación, los efectos del flujo son abandonados y los micrófonos 30-1 y 30- 2 tienen las mismas sensibilidades de ganancia. El ruido percibido mediante los micrófonos de percepción 30-1 y 30-2 son suministrados como primeras entradas al sumador 44 y tiempo de retrasado 45, respectivamente. El retraso de avance
46 proporciona un retraso de tiempo T , donde t= L y L es c la distancia de separación de los micrófonos 30-1 y 30-2, y c es la velocidad del sonido en el ducto 32, como una segunda entrada al retraso de tiempo 45. El retraso 45 proporciona una segunda entrada al sumador 44. La salida del sumador 44 es suministrada como una primera entrada al sumador 48. La salida del sumador 48 representa la onda de presión de avance Pf, y es suministrada vía el interruptor S2 hacia los filtros 14-1 y 22 y suministrada como una primera entrada al retraso de tiempo 50 en el circuito de retroalimentación. El retraso de retroalimentación 52, que tiene un retraso de tiempo de 2 T , proporciona una segunda entrada al retraso 50. Un término de pérdida de 0.95 aparece en el circuito de retroalimentación como el bloque 54, el cual recibe una entrada del retraso 50 y suministra una segunda entrada al sumador 48. Esta pequeña fuga en el circuito de retroalimentación controla la estabilidad del filtro 40 y mantiene la ganancia del filtro en sus polos dentro de los límites razonables. Este valor fue arbitrariamente fijado en 0.95, sin embargo, cualquier valor entre 0.9 y 0.99 puede ser elegido sin una apreciable pérdida en la exactitud. En la Figura 2, los filtros 22 y 14-1 reciben la salida de P F 40, que representa P¿ en el micrófono 30-1, como una entrada. El filtro 14-1, el cual es copiado del filtro 14, como se describió anteriormente con respecto a la Figura 1, proporciona una primera entrada al multiplicador 26 y una señal de salida del micrófono de error 18 es proporcionada como una segunda entrada al multiplicador 26. La salida del multiplicador 26 es proporcionada como una segunda entrada al filtro 22. El filtro 22 tiene una salida que representa la onda de presión de avance corregida, la cual es suministrada vía el sumador 38 al sumador 41 como una primera entrada. La salida del filtro 22 representa el retraso de tiempo desde el micrófono 30-1 hacia el altavoz de cancelación 13, y cualquier anomalía asociada con la respuesta de frecuencia del altavoz 13. La salida del sumador 38, la cual representa la fuerza de activación para la bocina 13 y cualesquiera correcciones de ganancia que pueden ser requeridas, debido a los efectos del sistema, es suministrada a la bocina 13 vía el sumador 41. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 3, la energía suministrada a la bovina 13-6 vía el sumador 41 ocasiona su movimiento y el movimiento del cono integral 13-3, el cual produce el sonido. La bobina 13-7 se mueve con el mismo y el movimiento de la bobina 13-7 en el hueco de aire entre el polo 13-1 y el polo 13-2 induce un voltaje en la bobina 13-7, el cual está relacionado con el movimiento/velocidad de la bobina 13-7. Ya que la bobina 13-7 se mueve como una unidad con el cono 13-3 y la bobina 13-6, el voltaje inducido por el movimiento de la bobina 13-7 es una indicación directa de la velocidad de movimiento del cono 13-3 y, por lo tanto, el sonido que se está produciendo por la bocina 13, ya que la velocidad del cono 13-3 es directamente proporcional a la onda de presión de avance de la bocina (pfc) provocado por su movimiento. El voltaje inducido en la bobina 13-7 es percibido, se hace pasar a través de un paso de ganancia de retroalimentación 42 como ganancia K, y es suministrado como una segunda entrada al sumador 41, corrigiendo así la señal de activación para la bocina 13 que responde a la operación real de la bocina 13. En comparación con las Figuras 1 y 2, se observará que el dispositivo de la Figura 2 elimina los filtros 14-2 y 24 y el multiplicador 28 y el sumador 36. Regresando ahora a la Figura 5, el filtro de onda progresivo 40, PWF, de la Figura 4 puede ser remplazado por un filtro de aproximación de onda de presión de avance 100. El ruido percibido por el micrófono de percepción 30-1 es suministrado como una primera entrada al sumador 101 y como una entrada al divisor 102. El ruido percibido por el micrófono de percepción 30-2 es suministrado como una segunda entrada al sumador 101. La salida del sumador 101 es suministrada al integrador 103, el cual suministra una entrada al divisor 104. Las salidas de los divisores 104 y 102 son suministradas como primera y segunda entradas, respectivamente, al sumador 105, el cual tiene una salida P . La modalidad del P F 40 descrita en la Figura 4 se reduce a aquella en la Figura 5, cuando L< ?/8, en donde k es el número de onda acústica, L es la distancia de separación entre los micrófonos 30-1 y 30-2, y = la longitud de onda acústica . Antes de proseguir con la descripción de las modalidades de las Figuras 6 y 7, observe que su mecanismo servocomún (retroalimentación) en el altavoz 112 y el amplificador de potencia 113. El servomecanismo proporciona una señal de retroalirr.entación que es proporcional a la velocidad del cono del altavoz a través de la etapa de ganancia de retroalimentación 114, que tiene una ganancia K. La señal de retroalimenración de señal puede ser obtenida a través de una variedad re mecanismos tales como la provisión de una bobina sobre el :;no, como en la Figura 3, la cual se mueve con respecto al imán del altavoz 112 con el fin de producir una señal indirativa del movimiento del cono y de esta manera del sonidc que está siendo generado por el altavoz 112. La ganancia de retroalimentación, K no es conocida y podría haber sido predeterminada antes de iniciar el control. Esta ganancia puede ser dependiente del altavoz, y en general, puede ser del orden de 100. Además, el amplificador de potencia 113 se asume que tiene una función de transferencia de potencia unitaria. El amplificador de potencia 113 es esencialmente un amplificador de corriente que suministra corriente de administración al altavoz 112 para el accionamiento requerido. Una diferencia principal entre las modalidades de las Figuras 6 y 7 de aquellas de las Figuras 2-4, es que el micrófono 130-2 es utilizado tanto en el filtro P 132 como el sensor de error, eiendo colocado directamente sobre el altavoz de control 112. Alternativamente, si se desea, también puede ser ubicado corriente abajo del altavoz de control 112. La fuente de ruido indicada 134 puede estar ya sea, encendida o apagada durante las Etapas 1 y 2. Se asume que la fuente de ruido 134 está encendida durante la Etapa 3. Si esta apagada, el sistema ANC será esencialmente inoperativo. Para iniciar la calibración del altavoz 112, el interruptor S3 se cierra, les interruptores S4 (sólo Figura 6) y S5 se abren y la fuente de ruido 134 se enciende. La fuente de ruido blanco 110 (amplitud constante, distribución de frecuencia de banda ancha) suministra una señal al Filtro de Corrección de Altavoz (estructura de Respuesta de Impulso Finita adaptativa (FIR) 116, Hc, multiplicador 129, y Filtro de Respuesta de Velocidad de Altavoz Deseado, 117, HD en el bloque o circuito de corrección adaptativo del altavoz 190. El circuito 190 tiene la función de calcular el filtro de corrección requerido 116, Hc, para la respuesta de velocidad del altavoz después de una respuesta deseada, HD del filtro 117. La salida del filtro de corrección Hc 116 es suministrada como una entrada hacia el servoaltavoz vía el interruptor cerrado S3 y el sumador 138. La servosalida (es decir, la salida del cono del altavoz antes la ganancia, K) es realimentada al sumador 128 negada y sumada con la salida del filtro de respuesta de velocidad 117. Esta señal representa una señal de error y es la desviación de la velocidad de cono de altavoz real de la velocidad de cono de altavoz deseada. La señal de error es combinada en una forma de mínimos cuadrados, LMS, con la señal de entrada del generador de ruido 110. Específicamente, la señal del sumador 128 es multiplicada por una señal de entrada del generador de ruido 110 en el multiplicador 129 y una constante pequeña (no mostrada) , generalmente denominada como un parámetro de convergencia, la cual es típicamente de 0.1% de la potencia de entrada. El proceso continúa hasta que se reduce la señal de error a un valor pequeño predeterminado. Después de la convergencia, el filtro Hc 116 es copiado al filtro 116-1 del controlador FIR 192 o 192', como se indica, y el filtro 116-2 de la identificación de planta C 194 (sólo Figura 6). Los /controladores FIR 192 y 192' producen señales que reducen al mínimo la presión del sonido en el micrófono o sensor 130-2. La identificación o circuito de planta C 194 es el ircuito de identificación de trayectoria de error adaptativa, cuya función es identificar la función de transferencia C, que define la trayectoria del voltaje de entrada al filtro 116-2, hacia el voltaje de salida del micrófono o sensor 130-2. Para iniciar la identificación de la planta C en el bloque o circuito del filtro de identificación de trayectoria de error adaptativo 194 de la Figura 6, el interruptor S4 se cierra, los interruptores S3 y Sc y la fuente de sonido blanco 110 se enciende. La fuente de ruido 110 suministra una señal al filtro C adaptativo 140, el cual es un Filtro Transversal (estructural FIR adaptativa) de la planta de error (trayectoria del voltaje de entrada al servoaltavoz hacia el voltaje de salida del micrófono 130-2) y el multiplicador LMS 141. La fuente de ruido blanco 110 directamente alimenta la entrara al servoaltavoz vía el .interruptor cerrado S4 , filtro corrección 116-2, sumador 138 y amplificador de potencia 113, que excita al ducto 32 con energía de sonido vía el altavoz 112. Esta señal acústica es percibida por el micrófono JL1D-2, negada y sumada en el sumador 142 con la salida del filtro 140 produciendo una señal de error. La señal de error es combinada en el multiplicador 141 en -una forma LMS (parámetro de convergencia, no mostrado) con la salida del generador de ruido 110. Este proceso continúa hasta que la señal de error es reducida a un valor pequeño, predeterminado. Después de la convergencia, el filtro C 140 es copiado al filtro 140-1 del controlador FIR o bloque o circuito de control de ruido activo digital adaptativo 192, como se indica. Para iniciar el controlador FIR o circuito de filtro de control 192 de la Figura 6, y 192' de la Figura 7, el interruptor S5 está cerrado y los interruptores S3 y S4 (Figura 6 solamente) están abiertos y la fuente de ruido blanco 110 está apagada. Antes de cerrar el interruptor S5, el ruido de la fuente de ruido 134 es propagado hacia el ducto 32 hacia los micrófonos 130-1 y 130-2, y el altavoz 112. El ducto 32 actúa como una guía de onda acústica ya que la energía acústica dominante en el ducto 32 se propaga como ondas planas, acústicas (misma presión acústica en cualquier secrión transversal del ducto). En el altavoz 112, la energía acústica asociada con la fuente de ruido 134, responde a la varración en la impedancia normal del ducto causada por la presencia del altavoz 112 (es decir, el altavoz tiene diferentes propiedades de masa, rigidez y amortiguamiento que aquellas del ducto) . Algo de la energía acústica en el altavoz 112 es reflejada de regreso corriente arriba hacia la fuente de ruido 134, algo es transmitida hacia el ducto 32 y el resto es disipada como calor a través del movimiento del diafragma del altavoz. En cualquier discontinuidad del ducto corriente abajo, por ejemplo, una ramificación o terminación, ocurre una interacción similar de la reflexión, transmisión y disipación de la energía de sonido. A partir de la descripción física dada aquí, se puede ver que el campo de sonido, o presión acústica P, en el ducto, puede ser descrita como dos ondas acústicas planas, que viajan en una dirección de avance, Pf y de regreso, Pr en el ducto. Matemáticamente, las siguientes ecuaciones completamente describen la presión acústica de onda plana, P, y la velocidad de partícula acústica, U, en cualquier punto en el ducto en donde x, es la coordenada de ducto longitudinal, j es -J -1, k es el número de onda acústica, p es la densidad media del ducto, c es la velocidad media del ducto del sonido y los subíndices f y r designan lae direcciones de avance y de regreso, respectivamente :
P = P, - e-Jl' x + Pr - e*j k' u = Uf • <T'í j - U, e*j* x Pf P pe pe
Las constantes en la ecuación arzerior son definidas por,
donde : M = Número de Mach y a (M) = Factor de Atenuación. Nótese que la presión de avance Pf, y las ondas de velocidad de partícula acústica, Uf, están en fase (tienen el mismo signo) y la presión de regreso, Pr, y la onda de velocidad de partícula acústica, Ur, están contra la fase
(signo negativo) . La presión acústica total es una cantidad escalar, es decir, no tiene ninguna dirección aparente asociada con la misma, solamente magnitud. En contraste, la velocidad acústica, U, es una cantidad de vector, y por definición tiene tanto dirección como magnitud. La dirección x positiva fue elegida arbitrariamente para ser representada por ondas que se propagan en una forma de izquierda a derecha en el ducto 32, nótese que el signo negativo en la onda de velocidad de regreso, Ur, refleja esto. El último objetivo de un sistema ANC es cancelar todo el ruido que se propaga hacia el receptor. En la mayoría de los casos, esto puede realizarse en algún punto ubicado corriente abajo del sistema ANC. Para estos casos, el único componente ofensor del ruido que será cancelado es aquel de la energía asociada con el componente de avance de la propagación de onda. Ya que toda la energía que se propaga en una dirección inversa en el ducto se asume que es provocada por un componente reflejado de la onda de avance (no asumiendo la fuente corriente abajo) en el mismo punto en el ducto, el componente de onda reflejada podría ser reflejada a cero en ausencia de cualquier componente de propagación de avance. Además, percibiendo solamente el componente de onda de avance del campo de sonido, toda la energía de sonido de retroalimentación del altavoz 112, cuando se activa, podría ser rechazada, ya que estae ondas de sonido del altavoz 112 en realidad son ondas de sonido de regreso con relación a la dispoeición de micrófono de onda progresiva, F . Ya que un micrófono mide la presión acústica total en cualquier punto (suma de las ondas de avance y de regreso), podría ser deseable aconsejar algunos medios a través de los cuales sólo se pueda medir el componente de avance de la onda de presión. Esto se logra exactamente con el filtro PW 132. Nótese que el componepre de velocidad acústica de avance, Uf, está relacionado con l componente de presión de avance vía la cantidad de impedancia acústica específica, pe (es decir, Uf = (Pf/p.c)). Teniendo una fuente de velocidad ideal (respuesta de frecuencia plana) , la presión acústica puede ser exactamente replicada. Utilizando un servomecanismo, una función de corrección Hc, la respuesta de velocidad del altavoz esencialmente se vuelve ideal . Haciendo referencia de nuevo a las Figuras 6 y 7, en teoría, todo lo que se requiere para la cancelación del P , el sistema ANC conoce el retraso de tiempo apropiado y el factor de ganancia para el sistema. Este retraso representa el tiempo que toma la onda de presión de avance medida en el micrófono 130-1 para viajar hacia el altavoz de control 112. Conociendo la distancia de separación entre el micrófono 130-1 y el altavoz de control 112, el retraso, T, puede ser calculado por, t=L/c. En donde L, es ahora la distancia del micrófono 130-1 hacia el altavoz de control 112, y c, es la velocidad de propagación de onda. Además, el "factor de ganancia" teórico para el control, se basa en las ecuaciones anteriores que describen la propagación de onda, es
En esta ecuación, AR ee la relación del área del ducto al altavoz y asume 1 a 1, una función de transferencia re función a voltaje para ios micrófonos 130-1 y 130-2. Las implementaciones de las Figuras 6 y 7 utilizan un filtro ae onda progresivo 132, el cual corresponde al filtro PW 40 re la Figura 4. Ya que puede existir algo de variación tantc en el retraso como en la ganancia requeridos para el control debido al flujo y a los efectos acústicos de orden alto, la modalidad de control del controlador FIR 192 o del circuito del filtro de control de la Figura 6 utiliza un filtro adaptativo 120 (A). Además, el factor de ganancia "teórico" previamente mencionado asume una función de transferencia de presión a voltaje 1 a 1, para los micrófonos 130-1 y 130-2. Este generalmente no es el caso que hace que el sistema adaptativo como se describe en la Figura 6 sea deseable con respecto a aquel en la Figura 7. Esta técnica automáticamente calcula la ganancia y retraso requeridos y también representa cualquier variación en el tiempo en estae doe cantidades. Sin embargo, para un sistema de costo más bajo y de funcionamiento potencialmente más bajo, el controlador FIR o bloque o circuito de filtro de control de ruido adaptativo 192' de la Figura 7 puede eer empleado. En lae Figuras 6 y 7, loe micrófonos 130-1 y 130-2 proporcionan eeñales de entrada al filtro de onda progresiva 132 y, además, el micrófono 130-2 proporciona una entrada al controlador FIR o circuitc de filtro de control 192 ¿e la Figura 6 y 192' de la Figura Haciendo referencia específicamente a la Figura 6, la salida del filtre 131 es suministrada como una entrada al filtro 140-1 y al filero adaptativo 120 del controlador FZ?. o del circuito de filtre de control 192. El filtro 141-1 proporciona una primera entrada al multiplicador 150. El micrófono 130-2 proporciona una segunda entrada al multiplicador 150. La salida del multiplicador 150 es suministrada al filtro adaptativo 120. La salida del filtro 120 es suministrada al filtro 116-1, cuya salida es suministrada a la bocina 112 vía el interruptor cerrado S5, y sumador 138 y amplificador de potencia 113. Con referencia ahora a la Figura 7, la salida del filtro 132 es suministrada vía un circuito de retraso de tiempo fijo 195 como una primera entrada de ganancia 152 del controlador FIR o del circuito de filtro de control 192'. El micrófono 130-2 proporciona una segunda salida a la ganancia 152. La salida de la ganancia 152 es suministrada al filtro 116-1, cuya salida es suministrada a la bocina 112 vía el interruptor cerrado S5, y sumador 138 y amplificador de potencia 113. En la Figura 7, la señal de error suminietrada por el micrófono 13C-2 es utilizada como una entrada hacia un circuito de control de ganancia automático análogo 152 con un circuito de retraso de tiempo fijo 195. Este circuito tiene la ventaja sobre un filtro de ganancia fijo, sugerido por el factor de ganancia de alimentación -p e l AR
en que puede responder, en una forma - 2 , a cualquier variación en el altavoz o sensibilidad del micrófono. Este sistema no es tan fuerte como aquel de la Figura 6, ya que no puede responder a variaciones de frecuencia individuales y, por lo tanto, su funcionamiento puede ser menor que aquel de la Figura 6. Sin embargo, este sistema podría costar dramáticamente menos que aquel de la Figura 6. Los sistemas de las Figuras 6 y 7 descritos anteriormente, ofrecen un número de ventajas con respecto a los sistemae de la técnica anterior ya que permiten reducir loe requerimientos de distancia para la instalación. Los micrófonos de percepción 30-1 y 30-2 pueden ser separados a una distancia relativamente pequeña, por ejemplo 1/8 de la longitud de onda de la frecuencia más alta de interés para un sistema puramente análogo o ubicado dentro de un ducto. La percepción del movimiento del cono 13-3, vía la bobina 13-7 permite la determinación del sonido que se está produciendo a través de la estructura de activación opuesto al conocimiento de la señal de entrada y percepción de los resultados de la misma despuée del hecho. Para la vereión análoga, todos los componentes del sistema ANC incluyendo micrófonos, servo altavoz y electrónica pasajera, son asumidos como "ideales". Es decir, que tienen una función de transferencia de voltaje de entrada de unidad a salida. En el caso de un sistema digital, los filtres adaptativos sen utilizados para compensar inseguridades, es decir, funciones de transferencia no ideales que pueden ocurrir en un sistema ANC real.
En los sistemas PW tanto digitales como análogos de las Figuras 6 y 7, respectivamente, el micrófono 130-2 es utilizado para verificar y proporcionar información de retroalimentación en el funcionamiento del sistema (sensor de error), que proporciona la entrada al filtro PW 132. Ambos sistemae podrían tender a reducir al mínimo la presión total en el micrófono 130-2. Esto, en esencia, fuerza a una condición de preeión igual a cero, altavoz 112, por lo que toda la energía de eonido transmitida podría ser de cero.