[发明专利]一种结构振动噪声主动控制方法及其装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种结构噪声的控制方法，尤其涉及一种不需要用麦克风等声学传感器进行噪声控制的方法，同时涉及实现这种控制方法的装置。

二、背景技术

噪声污染是七大公害之一，它影响着人们的生活和健康。随着现代社会的迅速发展，最近几年，人们对周围生活环境的要求越来越高。如何有效抑制工程结构和环境中由于结构振动产生的噪声已变得越来越重要。特别是在航空航天领域中，空间结构需要完成的任务越来越多，航天结构日趋大型化、低刚度和柔性化，许多轻质、大挠度的材料结构得到了广泛的应用，例如目前国际上最先进的第四代战机F22，树脂基复合材料的用量已达到飞机结构重量的24％。总体而言，层合复合材料在减轻结构重量，提高承载能力和隐身等发面性能卓越，但是由于质量轻引起结构振动而产生的噪声确实一个新的严峻问题，有效抑制其噪声意义重大。

当前的噪声抑制主要有以下几种：一是通过增加结构的质量来抑制结构振动产生的噪声，但是在很多实际应用场合这种方法费用昂贵，例如航空航天中为减少飞行器的每一克而努力，增加结构质量就意味着需要更多的燃料，因此大大增加了飞行的成本；二是利用主动噪声控制方法，但是传统的主动噪声控制方法，需要外置的麦克风等声学传感器，把麦克风测得的信号用于反馈控制中来抑制结构的噪声，但是声学传感器必须放置在远离被测结构的位置，使得布线复杂，占用空间，因此传统的主动噪声控制在实际应用中受到了一定的限制；三是利用结构振动信号来识别噪声，在此以前，已经提出了利用结构的振动传感信号，根据振动与噪声之间的Rayleigh方程来识别结构振动产生的噪声信号，用于噪声控制的反馈控制中。虽然在此方法中，也避免了使用麦克风等声学传感器作为反馈信号，但是由于噪声是不能完全由振动的情况反映出来，因此噪声隔离与控制效果不是很理想。

三、发明内容

1、技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种能具有较好的振动噪声隔音效果，布线简单的结构振动噪声主动控制方法，以及实现这种控制方法的装置。

2、技术方案：为了解决上述的技术问题，本发明的结构振动噪声主动控制方法包括下列步骤：

步骤一：提取结构振动电压信号的步骤，结构振动时产生振动噪声信号，利用预先布置在待控制结构中的压电传感与驱动装置提取得到初始结构振动电压信号；

步骤二：处理所得的初始结构振动电压信号的步骤，对步骤一所得的初始结构振动电压信号进行放大和滤波，得到初始结构振动传感信号；

步骤三：将所得的初始结构振动传感信号进行放大和滤波后输入神经网络，利用外置的声压测试装置测取步骤一中结构产生的振动噪声信号，将其作为期望信号；同时利用神经网络处理步骤二所得的初始结构振动传感信号；训练神经网络，即比较所述期望信号与经过神经网络处理的结构振动传感信号，得到二者之间的误差信号，将所得的误差信号作为反馈信号在线调整神经网络，直至误差信号足够小即接近于零，此时神经网络训练完成；经训练的神经网络输出初始的经识别的噪声声压信号；再进行滤波得到初始驱动信号，将所得的初始驱动信号放大后输入压电传感与驱动装置；

上述的步骤一至三视为本方法处理过程中的初始阶段；在本方法的初始阶段，首先得到初始结构振动传感信号，再经处理得到初始的驱动信号。

步骤四：压电传感与驱动装置继续提取得到结构振动电压信号，由于初始驱动信号在步骤二中已输入压电传感与驱动装置，而同时压电传感与驱动装置提取结构振动电压信号，因此此时压电传感与驱动装置输出的结构振动电压信号混合有步骤三所述的初始驱动信号；

步骤五：利用信号分离装置将步骤四中的混合信号进行分离，将不需要进行后续处理的驱动信号去除，只保留压电传感与驱动装置继续提取得到的结构振动电压信号，并对分离得到的结构振动电压信号进行放大和滤波，得到结构振动传感信号；