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DE102005048905B3 - Active channel noise attenuator having several acoustic sensors to detect the noise field parameters at the loud speaker - Google Patents

Active channel noise attenuator having several acoustic sensors to detect the noise field parameters at the loud speaker Download PDF

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DE102005048905B3
DE102005048905B3 DE102005048905A DE102005048905A DE102005048905B3 DE 102005048905 B3 DE102005048905 B3 DE 102005048905B3 DE 102005048905 A DE102005048905 A DE 102005048905A DE 102005048905 A DE102005048905 A DE 102005048905A DE 102005048905 B3 DE102005048905 B3 DE 102005048905B3
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DE
Germany
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channel
loudspeaker
speaker
acoustic sensors
sound field
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DE102005048905A
Other languages
German (de)
Inventor
Philip Dr.-Ing. Leistner
Michael Leistner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen aktiven Kanalschalldämpfer, der mindestens einen Lautsprecher (2) mit rückseitigem schalldichtem Gehäuse (6), einen ersten akustischen Sensor (3) zur Erfassung der Schallfeldgröße am Lautsprecher (2) sowie einen linearen Signalverstärker (4) aufweist, der ausgebildet ist, die mit dem Sensor (3) erfasste Schallfeldgröße dem Lautsprecher (2) invertiert zuzuführen, und sich dadurch auszeichnet, dass weitere akustische Sensoren (3) zur Erfassung der Schallfeldgröße am Lautsprecher (2) vorhanden sind, die bezüglich des Lautsprechers (2) und der Strömungs- und Schalleinfallsrichtung (7) im Kanal (1) unterschiedlich positioniert sind, wobei die erfasste Schallfeldgröße von dem linearen Signalverstärker (4) dem Lautsprecher (2) invertiert zuführbar ist.The The invention relates to an active duct silencer, comprising at least one Speaker (2) with back soundproof housing (6), a first acoustic sensor (3) for detecting the sound field size on the speaker (2) and a linear signal amplifier (4), which is formed is, with the sensor (3) detected sound field size the speaker (2) to supply inverted, and characterized by the fact that further acoustic sensors (3) for recording the sound field size on the loudspeaker (2) are available, the of the speaker (2) and the flow and sound incident direction (7) are positioned differently in the channel (1), wherein the detected Sound field size of the linear signal amplifier (4) the speaker (2) can be fed inverted.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen aktiven Kanalschalldämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an active channel silencer according to the preamble of claim 1.

Räumlich und baulich konzentrierte aktive Schalldämpfer z.B. nach Art des reaktiven Schalldämpfers EP 0898774 , des hybriden Schalldämpfers DE 4027511 oder des aktiven Helmholtz-Resonators DE 4226885 haben in Kanälen Vorteile gegenüber konventionellen Anti-Schall-Systemen (Nelson, P.A., Elliott, S.J.: Active Control of Sound and Vibration. Academic Press Limited, London: 1992), da sie auch auf kurzer Strecke eine im Vergleich mit passiven Schalldämpfern hohe tieffrequente Schalldämpfung bewirken. Dies gilt jedoch nur für geringe Strömungsgeschwindigkeiten bis ca. 10 m/s, da bei schnelleren Strömungen trotz Vlies-Abdeckungen (Strömungswiderstand) oder dergleichen die turbulenten Druckschwankungen an den Sensoren (vorwiegend Mikrofone) zu so genanntem Pseudo-Schall führen, der von den Lautsprechern abgestrahlt wird. Übersteigt dieser selbst erzeugte Schallpegel den eigentlich zu dämpfenden Geräuschpegel im Kanal, tritt letztlich keine Dämpfung und in manchen Fällen sogar Pegelerhöhung auf. Dieses Problem begrenzt die Anwendbarkeit (re)aktiver Schalldämpfer deutlich, da Ventilatoren neuerer Bauart mit verringerter Geräuschabstrahlung hohe Volumenströme und Strömungsgeschwindigkeiten erzeugen können.Spatially and structurally, active silencers concentrate eg on the type of reactive silencer EP 0898774 , the hybrid muffler DE 4027511 or the active Helmholtz resonator DE 4226885 have in channels advantages over conventional anti-sound systems (Nelson, PA, Elliott, SJ: Active Control of Sound and Vibration., Academic Press Limited, London: 1992), as they also have a low frequency compared to passive mufflers Soundproofing effect. However, this applies only to low flow velocities up to about 10 m / s, since at faster flows despite fleece covers (flow resistance) or the like, the turbulent pressure fluctuations at the sensors (mainly microphones) lead to so-called pseudo-sound coming from the speakers is emitted. If this self-generated sound level exceeds the noise level that is actually to be damped in the channel, no attenuation and in some cases even a level increase will occur. This problem significantly limits the applicability of (re) active mufflers, as newer fans with reduced noise emission can produce high volume flows and flow rates.

Bei der praktischen Anwendung reaktiver Schalldämpfer hat sich gezeigt, dass die Anbringung des Mikrofons (3) in geeigneter Form auf dem Befestigungsflansch des Lautsprechers (2) möglich ist, 1. Dabei zeigte sich, dass die Ausrichtung des Mikrofons (3) zur Schalleinfallsrichtung (7) einen erheblichen Einfluss auf das Dämpfungsspektrum besitzt. 2 zeigt Messergebnisse mit einer Mikrofonposition gemäß 1 (durchgezogene Kurve) und einer Mikrofonposition seitlich auf dem Befestigungsflansch des Lautsprechers (2) (strichlierte Kurve), das heißt senkrecht zur Schalleinfallsrichtung (7). Der Einfluss äußert sich in einer Verschiebung des Dämpfungsmaximums um etwa eine Oktave und ist damit mindestens so deutlich wie die Verwendung anderer Komponenten (z.B. Lautsprecher (2) mit anderer Membranmasse) zur Verschiebung der Resonanzfrequenz.In the practical application of reactive mufflers has been found that the attachment of the microphone ( 3 ) in a suitable form on the mounting flange of the speaker ( 2 ) is possible, 1 , It showed that the orientation of the microphone ( 3 ) to the sound incidence direction ( 7 ) has a significant influence on the attenuation spectrum. 2 shows measurement results with a microphone position according to 1 (solid curve) and a microphone position on the side of the mounting flange of the speaker ( 2 ) (dashed curve), that is perpendicular to the sound incidence direction ( 7 ). The influence manifests itself in a shift of the attenuation maximum by about one octave and is therefore at least as clear as the use of other components (eg loudspeakers (eg 2 ) with different membrane mass) for shifting the resonance frequency.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Aufgabe des erfindungsgemäßen aktiven Kanalschalldämpfers ist es, die genannten Probleme bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten, Stehwellen im Kanal und Partialresonanzen der Lautsprechermembran erheblich zu minimieren sowie zugleich die Anpassung des Dämpfungsspektrums an ein gegebenes Lärmspektrum deutlich zu vereinfachen.task of the active according to the invention channel silencer is it, the problems mentioned at high flow velocities, standing waves in the channel and Partialresonanzen the speaker membrane considerably to minimize and at the same time the adaptation of the attenuation spectrum to a given noise spectrum significantly simplify.

LösungswegWalkthrough

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung und eine Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen. Ein Aktiver Kanalschalldämpfer, der mindestens einen Lautsprecher mit rückseitigem schalldichten Gehäuse, einen akustischen Sensor zur Erfassung der Schallfeldgröße am Lautsprecher sowie einen linearen Signalverstärker aufweist, der ausgebildet ist, die mit dem Sensor erfasste Schallfeldgröße dem Lautsprecher invertiert zuzuführen und sich dadurch auszeichnet, dass weitere akustische Sensoren zur Erfassung der Schallfeldgröße am Lautsprecher vorhanden sind, die bezüglich des Lautsprechers und der Strömungs- und Schalleinfallsrichtung im Kanal unterschiedlich positioniert sind, wobei die erfasste Schallfeldgröße von dem linearen Signalverstärker dem Lautsprecher invertiert zuführbar ist löst das Problem.to solution The object is a device and a method according to the independent claims proposed. An active duct silencer, the at least one speaker with rear soundproof housing, one acoustic sensor for recording the sound field size on the loudspeaker and a linear signal amplifier which is formed, the detected with the sensor sound field size the speaker feed inverted and characterized by the fact that more acoustic sensors for Recording the sound field size on the loudspeaker are present, the re of the speaker and the flow and sound incidence direction positioned differently in the channel are, wherein the detected sound field size of the linear signal amplifier the Speaker inverted feedable is solved the problem.

Die Schallfeldgröße am Lautsprecher setzt sich aus dem von der Lärmquelle im Kanal sowie sonstigen Geräuschquellen, etwa Strömungsgeräuschen, erzeugten Schall und aus dem vom Lautsprecher erzeugten Schall zusammen. Die Sensoren müssen so angeordnet sein, dass sie die Schallfeldgröße am Lautsprecher, also in der Regel an der Membran des Lautsprechers erfassen. Der Abstand zum Lautsprecher, also vor allem zur Membran des Lautsprechers, sollte daher maximal etwa 1 cm betragen. Günstig ist ein möglichst niedriger Abstand. Es ist auch denkbar die akustischen Sensoren direkt an der Membran des Lautsprechers zu befestigen. Dies wäre vom akustischen Standpunkt optimal; allerdings gestaltet sich die Befestigung direkt an der Membran schwierig, da die dauernden Schwingungen die Befestigung lösen können.The Sound field size on the speaker sits down from the source of noise in the canal as well as other noise sources, such as flow noise, generated sound and from the sound generated by the speaker together. The sensors must be arranged so that they the sound field size on the speaker, ie in usually on the diaphragm of the speaker. The distance to the loudspeaker, especially to the diaphragm of the loudspeaker, should therefore be a maximum of about 1 cm. Cheap is one possible low distance. It is also possible the acoustic sensors directly to the diaphragm of the loudspeaker. This would be from the acoustic Optimal position; However, the attachment designed directly at the diaphragm difficult, since the lasting oscillations the attachment to be able to solve.

Der Einsatz mehrerer akustischer Sensoren führt zu einer überraschenden Verbesserung der Erfassung der Schallfeldgröße und damit zu einer signifikanten Verbesserung der im Kanalschalldämpfer erzeugten Dämpfung. Es handelt sich um einen Effekt, der über die übliche Verbesserung von Messungen, die durch die Verwendung mehrerer Sensoren erreichbar ist, hinausgeht. Dies liegt vor allem an folgenden Gründen:
Bei räumlich konzentrierten aktiven Schalldämpfern nach dem Stand der Technik detektiert der Sensor, in Kanallängsrichtung betrachtet, an genau einem Punkt in der Kanalwand das Schallfeld. Es wurde nun erkannt, dass in vielen Fällen in diesen Kanälen durch mehrfache Reflexion an Querschnitts- oder Richtungsänderungen stehende Schallwellen auftreten. Damit verbunden sind ausgeprägte lokale Schalldruckminima. Befindet sich der Sensor genau auf einem solchen Minimum (bezogen auf eine Frequenz), wird ein minimaler Schalldruckpegel detektiert und eine Reaktion des aktiven Schalldämpfers bleibt aus. Eine Problemlösung könnte zwar darin bestehen, den Sensor anders zu platzieren, was aber die genaue Kenntnis des Stehwellenfeldes voraussetzen würde. In der Praxis ist dies nur bei sehr wenigen Anwendungen gegeben. Durch die vorliegende Erfindung wird dieses Problem durch die Anwendung mehrerer Sensoren überwunden.
The use of multiple acoustic sensors leads to a surprising improvement in the detection of the sound field size and thus to a significant improvement of the generated in the channel muffler Damping. It is an effect that goes beyond the usual improvement in measurements achievable through the use of multiple sensors. This is mainly due to the following reasons:
In spatially concentrated active mufflers according to the prior art, the sensor, as viewed in the channel longitudinal direction, detects the sound field at exactly one point in the channel wall. It has now been recognized that in many cases sound waves occur in these channels due to multiple reflection on cross-sectional or directional changes. This is associated with pronounced local sound pressure minima. If the sensor is precisely at such a minimum (in terms of frequency), a minimum sound pressure level is detected and a response of the active muffler is eliminated. A problem solution could indeed be to place the sensor differently, but this would require the exact knowledge of the standing wave field. In practice, this is given only in very few applications. The present invention overcomes this problem by using multiple sensors.

Bei aktiven Schalldämpfern nach EP 0898774 und DE 4027511 , aber auch beim gesteuerten akustischen Wellenleiter nach EP 1141936 , kommt noch eine weitere Schwierigkeit hinzu, die eine höhere Wirksamkeit begrenzt. Die einstellbare Verstärkung des Sensorsignals hängt von der Stabilität des geschlossenen Regelkreises im gesamten Frequenzbereich ab, die darauf beruht, dass keine unerwünschten Phasenverschiebungen auftreten. Bei tiefen Frequenzen verhalten sich die verwendeten Lautsprecher zwar wie Kolbenstrahler und bewirken eine lineare Übertragung (Betrag, Phase). Bei hohen Frequenzen jedoch treten Eigenschwingungen, so genannte Partialresonanzen, der Lautsprechermembranen auf, die zu einer bezüglich Betrag und Phase ungleichmäßigen Schallfeldverteilung vor der Lautsprechermembran führen. Selbst ohne Berücksichtigung der akustischen Umgebungsbedingungen (z.B. Kanalwand gegenüber, Kanaleinbauten) ergibt sich dadurch eine von der konkreten Sensorposition abhängige Beeinflussung des Phasengangs des Regelkreises. Wie bei den kanalbedingten Stehwellen vor der Membran ist auch hier die veränderte Sensorpositionierung praktisch kaum möglich; kann aber durch die vorliegende Erfindung effizient überwunden werden.For active silencers after EP 0898774 and DE 4027511 , but also after the controlled acoustic waveguide EP 1141936 , adds another difficulty, which limits a higher effectiveness. The adjustable gain of the sensor signal depends on the stability of the closed loop in the entire frequency range, which is based on the fact that no unwanted phase shifts occur. At low frequencies, the speakers used behave like piston emitters and cause a linear transmission (magnitude, phase). At high frequencies, however, natural vibrations, so-called partial resonances, of the loudspeaker membranes occur, which lead to a sound field distribution which is uneven in magnitude and phase in front of the loudspeaker diaphragm. Even without consideration of the acoustic ambient conditions (eg channel wall opposite, canal internals), this results in a dependent on the specific sensor position influencing the phase response of the control loop. As with the channel-related standing waves in front of the membrane, the changed sensor positioning is virtually impossible here as well; but can be overcome efficiently by the present invention.

Eine effiziente Auswahlmöglichkeit der einzelnen Sensoren ergibt sich, wenn die Signale der akustischen Sensoren über eine Schaltvorrichtung auswählbar und anschließend mittels einer Filter-, Summierer- und Verstärkereinheit zusammenfassbar und dem Lautsprecher zuführbar sind. Damit kann mit im Stand der Technik erprobten und bewährten Mitteln eine geeignete Auswahl der Sensoren erreicht werden.A efficient choice the individual sensors results when the signals of the acoustic Sensors over a switching device selectable and subsequently summarized by means of a filter, totalizer and amplifier unit and the speaker fed are. This can be proven and proven in the art and proven means a suitable selection of the sensors can be achieved.

Die Sensoren können sowohl gleichzeitig als auch nacheinander in Abhängigkeit von Betriebszuständen der zu dämpfenden Lärmquelle ausgewählt werden. Dabei ist es auch denkbar, dass Gruppen von Sensoren vorhanden sind, welche gleichzeitig oder nacheinander ausgewählt werden. In der Regel dürfte aber die gleichzeitige Anwahl einer Vielzahl von Sensoren zum besten Resultat führen.The Sensors can both simultaneously and sequentially depending on operating conditions of to be damped noise source selected become. It is also conceivable that groups of sensors exist which are selected simultaneously or sequentially. In general, probably but the simultaneous selection of a variety of sensors for the best Result lead.

Um die Dämpfung weiter zu verbessern ist es bei Bedarf möglich, mehrere aktive Kanalschalldämpfer mit unterschiedlicher Positionierung der akustischen Sensoren nebeneinander flächig in der Kanalwand, einem Strömungskanal oder in Schalldämpferkulissen anzuordnen.Around the damping To further improve it is possible, if necessary, with several active channel silencer different positioning of the acoustic sensors side by side flat in the canal wall, a flow channel or in silencer scenes to arrange.

Zum Schutz des Lautsprechers kann eine akustisch durchlässige Abdeckung vor dem Lautsprecher angeordnet werden.To the Protecting the speaker can provide an acoustically transparent cover be placed in front of the speaker.

Als akustische Sensoren bieten sich Mikrofone an, da diese sehr preisgünstig zu erhalten sind und leistungsfähig sind.When Acoustic sensors offer microphones, as they are very inexpensive too are preserved and powerful are.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher beschriebenThe Invention will be described below with reference to the figures

Dabei zeigen die Figuren:there the figures show:

1 Schematische Darstellung eines reaktiven Schalldämpfers nach EP 0898774 mit Positionierung des Mikrofons (3) auf dem Befestigungsflansch des Lautsprechers (2) an der Stelle des Schalleinfalls (7) im Kanal. 1 Schematic representation of a reactive muffler after EP 0898774 with positioning of the microphone ( 3 ) on the mounting flange of the speaker ( 2 ) at the location of the sound incidence ( 7 ) in the channel.

2 Gemessene Einfügungsdämpfung eines reaktiven Schalldämpfers nach EP 0898774 mit Positionierung des Mikrofons (3) auf dem Befestigungsflansch des Lautsprechers (2) an der Stelle des Schalleinfalls (7) (durchgezogene Kurve) und einer Mikrofonposition seitlich auf dem Befestigungsflansch des Lautsprechers (2) (strichlierte Kurve), das heißt senkrecht zur Schalleinfallsrichtung (7). 2 Measured insertion loss of a reactive muffler after EP 0898774 with positioning of the microphone ( 3 ) on the mounting flange of the speaker ( 2 ) at the location of the sound incidence ( 7 ) (solid curve) and a microphone position on the side of the mounting flange of the speaker ( 2 ) (dashed curve), that is perpendicular to the sound incidence direction ( 7 ).

3 Schematische Darstellung des erfindungsgemäßen aktiven Kanalschalldämpfers mit mehreren Mikrofonen (3), die sich bezüglich des Lautsprechers (2) und der Schalleinfallsrichtung (7) an unterschiedlichen Positionen befinden. 3 Schematic representation of the active channel muffler according to the invention with a plurality of microphones ( 3 ), which relate to the loudspeaker ( 2 ) and the sound incidence direction ( 7 ) are in different positions.

4 Schematische Darstellung des erfindungsgemäßen aktiven Kanalschalldämpfers mit mehreren Mikrofonen (3) an unterschiedlichen Positionen, wobei die Mikrofonsignale über eine Schaltvorrichtung (5) wahlweise einer Filter-, Summierer- und Verstärkereinheit (4) zugeschaltet werden können, deren Ausgangssignal am Eingang des Lautsprechers (2) anliegt. 4 Schematic representation of the active channel muffler according to the invention with a plurality of microphones ( 3 ) at different positions, wherein the microphone signals via a switching device ( 5 ) optionally a filter, totalizer and amplifier unit ( 4 ) whose output signal at the input of the loudspeaker ( 2 ) is present.

5 Schematische Darstellung des erfindungsgemäßen aktiven Kanalschalldämpfers mit mehreren Mikrofonen (3) an, bezüglich Lautsprecher (2) und Schalleinfallsrichtung (7) im Kanal (1), unterschiedlichen Positionen mit einer Schutzabdeckung (8) 5 Schematic representation of the active channel muffler according to the invention with a plurality of microphones ( 3 ), regarding loudspeakers ( 2 ) and sound incidence direction ( 7 ) in the channel ( 1 ), different positions with a protective cover ( 8th )

Kern des erfindungsgemäßen aktiven Kanalschalldämpfers ist die Verwendung mehrerer Mikrofone (3) und deren gezielte unterschiedliche Positionierung bezüglich des Lautsprechers (2) und der Schalleinfallsrichtung (7). Dazu sei erwähnt, dass im Vergleich der Materialkosten die Mikrofone (3) mit weitem Abstand die billigste Komponente darstellen. Die Mikrofone (3) detektieren das sich im Kanal (1) ausbreitende Schallfeld vor bzw. an der Membran des Lautsprechers (2), der rückseitig zusammen mit dem Gehäuse (6) ein geschlossenes, gegebenenfalls mit Absorbermaterial bedämpftes Luftvolumen umschließt. Die Ausgangssignale der Mikrofone (3) gelangen auf eine Schaltvorrichtung (5), die ausgewählte Mikrofone (3) zu einer entsprechend mehrkanaligen Filter-, Summierer- und Verstärkereinheit (4) durchschaltet.The core of the active channel silencer according to the invention is the use of several microphones ( 3 ) and their targeted different positioning with respect to the loudspeaker ( 2 ) and the sound incidence direction ( 7 ). It should be mentioned that in comparison of the material costs the microphones ( 3 ) represent by far the cheapest component. The microphones ( 3 ) detect in the channel ( 1 ) propagating sound field in front of or at the diaphragm of the loudspeaker ( 2 ), the rear side together with the housing ( 6 ) encloses a closed, possibly damped with absorber material volume of air. The output signals of the microphones ( 3 ) arrive at a switching device ( 5 ), the selected microphones ( 3 ) to a correspondingly multi-channel filter, totalizer and amplifier unit ( 4 ) switches through.

Das heißt, es können sowohl die Signale mehrerer Mikrofone (3) synchron als auch nacheinander in Abhängigkeit von Betriebszuständen der zu dämpfenden Lärmquelle durchgeschaltet werden. Das Ausgangssignal der Filter-, Summierer- und Verstärkereinheit (4) liegt schließlich am Eingang des Lautsprechers (2) an.This means that both the signals of several microphones ( 3 ) are switched through synchronously and successively in response to operating conditions of the noise source to be damped. The output signal of the filter, totalizer and amplifier unit ( 4 ) finally lies at the entrance of the loudspeaker ( 2 ) at.

Die Auswahl der von der Schaltvorrichtung (5) durchgeschalteten Mikrofonsignale kann jederzeit vorgenommen werden und fallspezifisch unterschiedlich erfolgen. In jedem Fall werden jedoch die Signale mehrerer Mikrofone (3) durchgeschaltet. Dies ist entscheidend für die Unterdrückung strömungsbedingter turbulenter Druckschwankungen in Kanälen mit hoher Strömungsgeschwindigkeit. Der überraschenderweise funktionierende Ansatz dabei ist, dass die von z.B. zwei Mikrofonen (3) erfassten und summierten Signale x1 und x2 je nach Ursprung und Art der Signale zu einem unterschiedlichen Ergebnis der Summierung führen. Der Effektivwert der Summe der Signale ist: E{[x1(t) + x2(t)]2} = E{[x21 (t) + 2x1(t)x1(t) + x22 (t)]2} = X ~21 + X ~22 + E{2x1(t)x2(t)} The selection of the switching device ( 5 ) switched through microphone signals can be made at any time and done case-specifically different. In any case, however, the signals of multiple microphones ( 3 ) through. This is crucial for suppressing flow-related turbulent pressure fluctuations in high velocity channels. The surprisingly working approach is that of eg two microphones ( 3 ) detected and summed signals x 1 and x 2, depending on the origin and type of signals lead to a different result of the summation. The rms value of the sum of the signals is: Ex 1 (t) + x 2 (T)] 2 } = E {[x 2 1 (t) + 2x 1 (T) x 1 (t) + x 2 2 (T)] 2 } = X ~ 2 1 + X ~ 2 2 + E {2x 1 (T) x 2 (T)}

Bei gleichem Ursprung (Korrelation bzw. Kohärenz) und nahezu gleichen Effektivwerten der Signale x1 und x2 gilt:

Figure 00050001
With the same origin (correlation or coherence) and almost identical rms values of the signals x 1 and x 2, the following applies:
Figure 00050001

Dies kann für die Schallwelle im Kanal ohne weiteres angenommen werden. Für das Effektivwertquadrat unkorrellierter bzw. inkohärenter Signale mit gleichen Effektivwerten gilt dagegen:

Figure 00050002
This can be readily assumed for the sound wave in the channel. For the square root of uncorrelated or incoherent signals with the same effective values, the following applies:
Figure 00050002

Dies wiederum trifft für strömungsbedingte turbulente Druckschwankungen im Kanal zu. Die Erfassung und Zusammenführung mehrerer Mikrofonsignale beim erfindungsgemäßen aktiven Kanalschalldämpfer bedeutet also, dass inkohärente Signalanteile (infolge der Strömung) im zusammengeführten Signal verglichen mit den kohärenten Signalanteilen (Schall) deutlich unterdrückt werden. Genau das ist ein wesentliches Ziel und lässt sich durch Verwendung und Zusammenführung weiterer Mikrofone (3) noch steigern. Als weiterer unmittelbarer Vorteil ergibt sich eine verringerte Positionsempfindlichkeit des erfindungsgemäßen aktiven Kanalschalldämpfers bei Stehwellen im Kanal (1). Angesichts mehrerer Mikrofone (3) an etwas unterschiedlichen Positionen sinkt die Gefahr, dass ein einzelnes Mikrofon (3) gerade ein lokales Schalldruckminimums erfasst und ein entsprechendes Regelsignal an Verstärker (4) und Lautsprecher (2) dominiert.This, in turn, applies to flow-related turbulent pressure fluctuations in the channel. The detection and merging of a plurality of microphone signals in the active channel silencer according to the invention thus means that incoherent signal components (due to the flow) in the combined signal are significantly suppressed compared with the coherent signal components (sound). Exactly this is an essential goal and can be achieved by using and merging other microphones ( 3 ) still increase. A further immediate advantage results in a reduced position sensitivity of the active channel silencer according to the invention with standing waves in the channel ( 1 ). In view of several microphones ( 3 ) in slightly different positions reduces the risk that a single microphone ( 3 ) just recorded a local sound pressure minimum and a corresponding control signal to amplifier ( 4 ) and speakers ( 2 ) dominates.

Darüber hinaus bleibt dieser Effekt auch bestehen und lässt sich vorteilhaft nutzen, wenn mehrere Mikrofone (3) bezüglich der Schalleinfallsrichtung (7) konzentriert zusammengeführt werden. Der bereits genannte Einfluss auf das Dämpfungsspektrum kann so durch einfaches Umschalten der Schaltvorrichtung (5) statt durch Austausch akustisch relevanter Komponenten (z.B. Membranmasse des Lautsprechers (3) oder Größe des rückseitigen Luftvolumens) oder Drehung des Gehäuses erfolgen.Moreover, this effect persists and can be used to advantage when multiple microphones ( 3 ) with respect to the sound incidence direction ( 7 ) are concentrated. The already mentioned influence on the attenuation spectrum can be achieved by simply switching the switching device ( 5 ) instead of by exchanging acoustically relevant components (eg membrane mass of the loudspeaker ( 3 ) or size the back air volume) or rotation of the housing.

Schließlich wird durch die Verwendung und Berücksichtigung mehrerer Mikrofone (3) beim erfindungsgemäßen aktiven Kanalschalldämpfer durch eine Art Mittelung auch der Einfluss der bei hohen Frequenzen auftretenden Eigenschwingungen der Lautsprechermembran reduziert. Die verbesserte elektroakustische Stabilität des Regelkreises ist die Folge.Finally, by using and considering multiple microphones ( 3 In the case of the active channel silencer according to the invention, the type of averaging also reduces the influence of the natural oscillations of the loudspeaker membrane occurring at high frequencies. The improved electro-acoustic stability of the control loop is the result.

Claims (7)

Aktiver Kanalschalldämpfer, aufweisend mindestens einen Lautsprecher (2) mit rückseitigem schalldichten Gehäuse (6), einen ersten akustischen Sensor (3) zur Erfassung der Schallfeldgröße am Lautsprecher (2) sowie einen linearen Signalverstärker (4), der ausgebildet ist, die mit dem Sensor (3) erfasste Schallfeldgröße dem Lautsprecher invertiert zuzuführen dadurch gekennzeichnet, dass weitere akustische Sensoren (3) zur Erfassung der Schallfeldgröße am Lautsprecher vorhanden sind, die bezüglich des Lautsprechers (2) und der Strömungs- und Schalleinfallsrichtung (7) im Kanal (1) unterschiedlich positioniert sind, wobei die erfasste Schallfeldgröße von dem linearen Signalverstärker (4), dem Lautsprecher invertiert zuführbar ist.Active duct silencer, comprising at least one loudspeaker ( 2 ) with rear soundproof housing ( 6 ), a first acoustic sensor ( 3 ) for recording the sound field size on the loudspeaker ( 2 ) and a linear signal amplifier ( 4 ), which is formed with the sensor ( 3 ) recorded sound field size inverted to the speaker, characterized in that further acoustic sensors ( 3 ) are present for detecting the sound field size on the loudspeaker, with respect to the loudspeaker ( 2 ) and the flow and sound incidence direction ( 7 ) in the channel ( 1 ) are positioned differently, wherein the detected sound field size of the linear signal amplifier ( 4 ), the speaker is inverted fed. Aktiver Schalldämpfer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der akustischen Sensoren (3) über eine Schaltvorrichtung (4) auswählbar und anschließend mittels einer Filter-, Summierer- und Verstärkereinheit (5) zusammenfassbar und dem Lautsprecher (2) zuführbar sind.Active silencer according to claim 1, characterized in that the signals of the acoustic sensors ( 3 ) via a switching device ( 4 ) and then by means of a filter, totalizer and amplifier unit ( 5 ) and the speaker ( 2 ) can be supplied. Aktiver Kanalschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Signale mehrerer Sensoren (3) entweder gleichzeitig oder nacheinander in Abhängigkeit von Betriebszuständen der zu dämpfenden Lärmquelle auswählbar sind.Active channel silencer according to one of the preceding claims, characterized in that the signals of a plurality of sensors ( 3 ) can be selected either simultaneously or sequentially depending on operating conditions of the noise source to be damped. Aktiver Kanalschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mehrere aktive Kanalschalldämpfer mit unterschiedlicher Positionierung der akustischen Sensoren (3) nebeneinander flächig in der Kanalwand (1), einem Strömungskanal oder in Schalldämpferkulissen angeordnet sind.Active channel silencer according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of active channel silencers with different positioning of the acoustic sensors ( 3 ) side by side flat in the channel wall ( 1 ), a flow channel or silencer scenes are arranged. Aktiver Kanalschalldämpfer nach einem der einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine akustisch durchlässige Abdeckung vor dem Lautsprecher (2) vorgesehen ist.Active channel silencer according to one of the preceding claims, characterized in that an acoustically transparent cover in front of the loudspeaker ( 2 ) is provided. Aktiver Kanalschalldämpfer nach einem der einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Sensoren (3) Mikrofone sindActive channel silencer according to one of the preceding claims, characterized in that the acoustic sensors ( 3 ) Are microphones Verfahren zur Schalldämpfung in einem Kanal (1) bei dem mit mehreren akustischen Sensoren (3) das Schallfeld an einem Lautsprecher (2) erfasst wird und mit einem invertierenden linearen Signalverstärker (4) dem Lautsprecher (2) zugeführt wird, wobei die akustischen Sensoren (3) bezüglich des Lautsprechers (2) und der Strömungs- und Schalleinfallsrichtung (7) im Kanal (1) unterschiedlich positioniert sind.Sound attenuation method in a channel ( 1 ) in which several acoustic sensors ( 3 ) the sound field on a loudspeaker ( 2 ) and with an inverting linear signal amplifier ( 4 ) the speaker ( 2 ), the acoustic sensors ( 3 ) with respect to the loudspeaker ( 2 ) and the flow and sound incidence direction ( 7 ) in the channel ( 1 ) are positioned differently.
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