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    基于實(shí)驗(yàn)室重現(xiàn)噪聲的高速列車車廂主動(dòng)降噪實(shí)驗(yàn)研究

    2021-05-10 07:47:46賈尚帥韓鐵禮吳禮福鄒海山
    聲學(xué)技術(shù) 2021年2期
    關(guān)鍵詞:傳聲器聲壓級(jí)聲源

    賈尚帥,韓鐵禮,吳禮福,鄒海山,王 軍

    (1. 中車唐山機(jī)車車輛有限公司技術(shù)研究中心,河北唐山063035;2. 南京信息工程大學(xué)電子與信息工程學(xué)院,江蘇南京210044;3. 南京大學(xué)聲學(xué)研究所近代聲學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京210093)

    0 引 言

    當(dāng)前,高速列車已較好滿足旅客方便快捷、準(zhǔn)時(shí)可控的出行需求,但運(yùn)行時(shí)車廂內(nèi)噪聲較大,嚴(yán)重影響乘坐舒適性[1-2]。列車在運(yùn)行中的主要噪聲源包括輪軌噪聲、空氣動(dòng)力噪聲、受電弓噪聲以及車體鋼結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲,通過空氣傳播和結(jié)構(gòu)耦合進(jìn)入車廂[3]。為降低車廂內(nèi)噪聲,傳統(tǒng)降噪方法采用材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔聲、吸聲和消聲,在中高頻段可有效降噪,但因應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)材料和結(jié)構(gòu)的體積和重量限制,在低頻時(shí)降噪性能有限[4]。

    邢淑梅等測(cè)得時(shí)速為 200 km·h-1和 245 km·h-1的列車車內(nèi)噪聲主要頻帶為80~1 000 Hz,高頻噪聲不明顯[3],韓鐵禮等測(cè)得時(shí)速為 200 km·h-1和350 km·h-1的列車車內(nèi)噪聲峰值在 100~200 Hz的1/3倍頻程范圍內(nèi)[5],均表明高速列車車內(nèi)噪聲以中低頻噪聲為主。主動(dòng)噪聲控制技術(shù)通過引入次級(jí)聲源影響初級(jí)噪聲源的輻射和傳輸來實(shí)現(xiàn)降噪,具有體積小、重量輕和低頻降噪性能好的特點(diǎn)[6],在主動(dòng)降噪耳機(jī)[7]和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)降噪中有廣泛應(yīng)用,在主動(dòng)降噪頭靠[8]、電力變壓器噪聲控制[9]、主動(dòng)降噪聲屏障[10]等場(chǎng)合也有大量應(yīng)用嘗試。

    列車車廂的主動(dòng)降噪也有部分研究[4,11-12]、Ayala Botto等提出基于模糊模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型從實(shí)測(cè)車廂噪聲中建模并進(jìn)行逆控制,使用木箱模擬鐵路客車車廂進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明所提方法降噪性能優(yōu)于FIR濾波控制的性能[11]。張曉排等將鐵路軟臥包間假設(shè)為五面剛性一面彈性的矩形閉空間,研究車體側(cè)墻透射噪聲的全局主動(dòng)控制問題,通過數(shù)值仿真比較了內(nèi)側(cè)墻不同數(shù)量的次級(jí)源的降噪效果,結(jié)果表明使用側(cè)墻角落次級(jí)源的降噪效果較好[4]。Diaz等通過仿真和實(shí)驗(yàn)研究列車臥鋪頭部附近的主動(dòng)噪聲局部控制問題,使用虛擬傳聲器技術(shù)將降噪?yún)^(qū)域移動(dòng)到人耳附近,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)于290 Hz以下低頻噪聲最大降噪量可達(dá)15 dB(A)[12]。韓榮等針對(duì)列車臥鋪車廂的主動(dòng)降噪頭靠,提出一種低復(fù)雜度的魯棒性算法,提高了系統(tǒng)在人頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的控制性能[13]。Han等進(jìn)一步將該魯棒性算法結(jié)合基于紅外測(cè)距儀的頭部跟蹤系統(tǒng)來監(jiān)控頭部位置,使頭部移動(dòng)時(shí)的系統(tǒng)性能進(jìn)一步提高[14]。

    上述研究可分為兩類,一類為全局控制,將車廂建模為矩形空間,對(duì)空間內(nèi)的低階模態(tài)進(jìn)行控制獲得全局降噪;另一類為基于主動(dòng)降噪頭靠的局部控制,在人耳附近產(chǎn)生“靜區(qū)”,進(jìn)一步使用虛擬傳聲器技術(shù)和頭部跟蹤技術(shù)提高頭部移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的系統(tǒng)性能。然而,對(duì)于高速列車的寬帶噪聲,全局控制難以實(shí)現(xiàn),主動(dòng)降噪頭靠的靜區(qū)較小,限制了乘客活動(dòng)范圍。

    Qiu和Zhou等基于惠更斯(Huygens)原理和基爾霍夫-亥姆霍茲(Kirchhoff-Helmholtz)積分方程提出虛擬聲屏障系統(tǒng),在目標(biāo)區(qū)域外部或邊界上布置次級(jí)聲源,通過次級(jí)聲源產(chǎn)生的聲場(chǎng)來整體降低邊界包圍區(qū)域的聲壓[15-16]。16通道圓柱狀虛擬聲屏障系統(tǒng)在普通房間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在半徑為0.2 m,高為0.2 m的柱狀區(qū)域,對(duì)550 Hz以下的噪聲,可獲得10 dB以上的全空間降噪,增加控制通道數(shù)可擴(kuò)大降噪?yún)^(qū)域大小和提高有效降噪上限頻率[16]。Epain等采用同樣方法使用30通道系統(tǒng)控制半徑為0.3 m的球形區(qū)域內(nèi)的噪聲,研究結(jié)果表明在低頻,無論是單頻信號(hào)還是寬頻信號(hào),球形區(qū)域都能實(shí)現(xiàn)全局降噪[17]。

    上述研究表明使用多通道主動(dòng)控制系統(tǒng)生成較大范圍靜區(qū)是可行的,然而靜區(qū)大小仍無法使列車上的乘客自由活動(dòng)。本文針對(duì)高速列車運(yùn)行時(shí)的車廂內(nèi)噪聲,研究生成可使乘客自由活動(dòng)的大范圍靜區(qū)的可行性。首先設(shè)計(jì)多通道主動(dòng)降噪系統(tǒng),然后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)性能,最后討論影響系統(tǒng)性能的因素和實(shí)際應(yīng)用面臨的問題。

    1 主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)

    1.1 物理系統(tǒng)布放

    使用一節(jié)高速列車車廂進(jìn)行研究,將該車廂分隔為座椅區(qū)和臥鋪區(qū),其中座椅區(qū)長(zhǎng)約 2.2 m,寬約2.5 m,高約2.3 m,在走道兩側(cè)分別安裝貴賓座椅1套和普通座椅4套。位于座椅區(qū)的降噪目標(biāo)區(qū)域?yàn)椋貉剀噹S向長(zhǎng)為 1.8 m,沿車廂截面寬為2.5 m,高度為從車廂地面起0.5~1.8 m的1.3 m區(qū)間,該高度下限覆蓋了貴賓座椅乘客躺姿的雙耳高度,上限基本覆蓋了成年乘客站姿的雙耳高度。在車廂內(nèi)布置上下2層、共48個(gè)誤差傳聲器,分別距車廂地板0.8 m和1.4 m,每層傳聲器所在平面平行于車廂地板,傳聲器沿車廂橫向間距與縱向間距均為0.4 m,位置如圖1所示。研究表明,為使目標(biāo)區(qū)域中各個(gè)位置均有效降噪,誤差傳聲器間距不超過噪聲頻率的1/2波長(zhǎng)[18]。由文獻(xiàn)[5]中高速列車的頻譜可知主要噪聲約在100~200 Hz頻段,傳聲器縱向間距0.6 m,對(duì)應(yīng)頻率為283 Hz聲波的1/2波長(zhǎng),該頻率高于主要噪聲頻段的上限。

    圖1 誤差傳聲器布設(shè)圖(俯視)Fig.1 Layout of error sensors (top view)

    次級(jí)聲源數(shù)量同樣為 48個(gè),為實(shí)用考慮,均布置在車廂各壁面,包括頂面、側(cè)面和前后端面。如圖2所示,將車廂分為4個(gè)橫截面,橫截面間距為0.55 m;每一橫截面安裝8個(gè)次級(jí)聲源,其中4個(gè)均勻安裝在車廂頂面,間距為0.45 m;4個(gè)分別安裝在車廂兩個(gè)側(cè)面,在每一側(cè)的兩個(gè)次級(jí)聲源,分別在車窗上下,距離車廂地板0.47 m和1.67 m。車廂前后端面各安裝 8個(gè)次級(jí)聲源,分為上下兩層,每層4個(gè),在門的2側(cè)各兩個(gè),間距為0.45 m,每層距離車廂地板分別為0.45 m和1.65 m。次級(jí)聲源在車廂頂面共 16個(gè),近似均勻分布,在每一側(cè)面和前后端面各8個(gè),避開車窗和門的位置后盡可能均勻分布。

    圖2 次級(jí)聲源位置示意圖Fig.2 Schematic diagram of secondary sources’ location

    1.2 控制系統(tǒng)

    主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)框圖如圖3所示,列車車廂主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)包括48通道控制器、48通道功率放大器、48個(gè)控制聲源、1個(gè)參考傳感器和1臺(tái)通過WIFI路由器與控制器連接的上位機(jī)??刂破饔?臺(tái)16通道控制器組成,與常規(guī)控制器相同,每臺(tái)控制器包含數(shù)字信號(hào)處理(Digital Signal Processing, DSP)芯片、抗混疊濾波器、重構(gòu)濾波器、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器[19]。WIFI模塊用于控制器與上位機(jī)通訊,傳遞操作命令與狀態(tài)信息。

    圖3 主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)框圖Fig.3 Block diagram of the active noise control system

    采用Texas Instruments (TI) TMS320C6748浮點(diǎn)芯片作為DSP芯片,主頻為456 MHz。采用逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換方案,在16 kHz采樣率下,包含抗混疊濾波器與重構(gòu)濾波器在內(nèi)的控制器最小延時(shí)小于187.5 μs。DSP芯片中包含濾波程序和其他功能程序,如通訊功能和系統(tǒng)操作維護(hù)功能。上位機(jī)用戶界面使用NI LabWindows/CVI軟件編寫,功能包括初始化控制器、開啟/關(guān)閉控制器、給控制器加載控制濾波器和觀察控制器工作狀態(tài)等。

    降噪目標(biāo)為噪聲聲壓峰值在 100~200 Hz,即中心頻率的1/3倍頻程時(shí),最大聲壓級(jí)小于80 dB[5]。由于車廂側(cè)壁空間較小,選擇薄型 6.5 in(1 in=2.54 cm)揚(yáng)聲器單元并設(shè)計(jì)扁平的箱體,其余三面則選擇5 in揚(yáng)聲器單元,所有次級(jí)聲源的共振頻率均設(shè)計(jì)在100 Hz附近,靈敏度約80 dB。

    選取3種參考信號(hào)拾取方式進(jìn)行對(duì)比,分別是饋入初級(jí)聲源的電信號(hào)(理想?yún)⒖夹盘?hào))、車內(nèi)玻璃窗振動(dòng)信號(hào)和車內(nèi)側(cè)壁板振動(dòng)信號(hào),其中振動(dòng)信號(hào)由壓電加速度計(jì)(靈敏度約為 100 mV·g-1,其中,g=9.8 m·s-2為重力加速度)采集,加速度計(jì)分別安裝在靠近貴賓座椅區(qū)域的下層玻璃窗上和靠近貴賓座椅區(qū)域的側(cè)壁板上,如圖4所示。誤差傳聲器為測(cè)量級(jí)傳聲器,靈敏度約30 mV·Pa-1。

    圖4 參考加速度計(jì)位置Fig.4 Locations of reference accelerometers

    通過測(cè)量初級(jí)源信號(hào)到誤差信號(hào)的初級(jí)路徑傳遞函數(shù)P、次級(jí)源到誤差信號(hào)的次級(jí)路徑傳遞函數(shù)C以及初級(jí)源信號(hào)到參考信號(hào)的傳遞函數(shù)R,離線計(jì)算得到控制濾波器W。具體為:分別輸入白噪聲信號(hào)驅(qū)動(dòng)初級(jí)聲源和次級(jí)聲源,測(cè)量參考信號(hào)與車內(nèi)誤差信號(hào),使用最小均方(Least Mean Square,LMS)算法估計(jì)得P、C和R,并通過維納濾波得到寫入噪聲控制模塊的W。

    1.3 系統(tǒng)控制性能

    48個(gè)誤差點(diǎn)控制前后聲壓平方和的比值Re反映了控制系統(tǒng)本身的降噪性能,但不足以描述目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的降噪效果??墒褂媚繕?biāo)區(qū)間內(nèi)若干測(cè)點(diǎn)控制前后聲壓平方和的比值Rm來評(píng)價(jià)。本文的評(píng)價(jià)點(diǎn)布置在乘客活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的區(qū)域的 48個(gè)測(cè)點(diǎn),這些測(cè)點(diǎn)分布在乘客位于貴賓座椅躺姿、坐姿、站姿和位于普通座椅的坐姿、站姿頭部附近,分4層布放,其布放位置和編號(hào)如圖5所示。其中高度為1.2 m和1.6 m的測(cè)點(diǎn)用于評(píng)價(jià)乘客坐姿和站姿頭部位置降噪性能,高度為0.9 m和0.6 m的測(cè)點(diǎn)用于評(píng)價(jià)乘客躺姿(座椅不同傾角)頭部位置降噪性能。這些測(cè)點(diǎn)與誤差點(diǎn)位置不同,在目標(biāo)區(qū)間的分布也較為分散,因此可反映目標(biāo)區(qū)間的降噪效果。

    圖5 測(cè)量傳聲器布設(shè)圖(俯視)Fig.5 Layout of measuring sensors (top view)

    2 實(shí) 驗(yàn)

    2.1 實(shí)驗(yàn)描述

    將所研究的高速列車車廂布置在半消聲室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。初級(jí)聲源為分布在車廂外的、8個(gè)使用10 in單元制作的音箱陣列,預(yù)先在線路運(yùn)行的高速列車車廂上錄制噪聲,采用基于最小二乘的聲場(chǎng)重現(xiàn)方法在車廂內(nèi)重現(xiàn)與實(shí)測(cè)噪聲聲壓級(jí)頻譜相近的噪聲,平均頻譜與目標(biāo)頻譜聲壓級(jí)之差在±2 dB(A)之內(nèi)[5]。采用前述48通道控制系統(tǒng),圖6為車內(nèi)次級(jí)源布放和誤差傳聲器布放的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景??刂破鞑蓸宇l率設(shè)為4 kHz,P為2 048階,C為1024階,R為128階,離線優(yōu)化得到的W為512階。分別對(duì)列車速度為200、250、300和350 km·h-1工況下的實(shí)錄噪聲進(jìn)行測(cè)量,包括48個(gè)誤差傳聲器和48個(gè)測(cè)量傳聲器降噪前后的聲壓級(jí),以評(píng)估降噪效果。

    圖6 車內(nèi)次級(jí)源和誤差傳聲器布放的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景Fig.6 Experimental scene of secondary source and error microphone placement in carriage

    2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

    車速為350 km·h-1時(shí),使用3種不同的參考信號(hào),48個(gè)誤差點(diǎn)降噪前后的聲壓級(jí)如圖7所示,其中橫坐標(biāo)為誤差點(diǎn)編號(hào),圖例中的“電信號(hào)”表示參考信號(hào)為饋入初級(jí)聲源的電信號(hào)即使用理想?yún)⒖夹盘?hào),“窗戶”和“側(cè)壁”表示使用位于車內(nèi)窗戶或側(cè)壁的加速度計(jì)拾取振動(dòng)參考信號(hào)。對(duì)于這 3種參考信號(hào),降噪量依次為 4.1~9.3 dB(A)、1.0~6.9 dB(A)和 0.6~5.1 dB(A),誤差點(diǎn)降噪前后的平均聲壓級(jí)分別為6.9、3.7和2.9 dB(A)。降噪前后的聲壓級(jí)頻譜如圖8所示,可見1 000 Hz以下頻段均已降噪,噪聲高的低頻段降噪量大,不同參考信號(hào)在低頻段降噪量差距明顯。

    圖7 車速為350 km·h-1時(shí)的誤差點(diǎn)降噪前后聲壓級(jí)Fig.7 Sound pressure levels at error sensors with and without noise control at the speed of 350 km·h-1

    圖8 車速為350 km·h-1時(shí)的誤差點(diǎn)降噪前后平均頻譜Fig.8 Average spectrums at error sensors with and without noise control at the speed of 350 km·h-1

    作為前饋控制系統(tǒng),降噪效果與參考信號(hào)和誤差信號(hào)相干性、系統(tǒng)的因果性有關(guān)[19]。與理想?yún)⒖夹盘?hào)相比,取自車廂窗戶玻璃和側(cè)壁的振動(dòng)信號(hào)與誤差信號(hào)的相干性低,由于側(cè)壁較厚且內(nèi)有夾層,其振動(dòng)信號(hào)與誤差信號(hào)的相干性最低。系統(tǒng)因果性與各傳遞函數(shù)時(shí)延有關(guān),對(duì)于不同的參考信號(hào),初級(jí)路徑與次級(jí)路徑均不變,因此取決于初級(jí)源到參考信號(hào)的傳遞函數(shù) R的時(shí)延。理想?yún)⒖夹盘?hào)條件下,R的時(shí)延為0,而對(duì)于車廂內(nèi)玻璃或壁面拾取的參考振動(dòng)信號(hào),R包含初級(jí)噪聲在車外以及車體傳遞的路徑,因此系統(tǒng)時(shí)延更大,部分誤差點(diǎn)P的時(shí)延小于C與R的時(shí)延之和,系統(tǒng)不滿足因果性。因此,理想?yún)⒖夹盘?hào)條件下系統(tǒng)降噪效果最優(yōu),窗戶玻璃拾取參考信號(hào)的效果次之,側(cè)壁面拾取參考信號(hào)的效果最差。

    同樣對(duì) 48個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行分析。車速為350 km·h-1時(shí),使用 3種不同的參考信號(hào),測(cè)量點(diǎn)降噪前后的聲壓級(jí)如圖 9所示,降噪量依次為1.9~8.3 dB(A)、1.7~5.6 dB(A)和?1.4~2.8 dB(A),誤差點(diǎn)降噪前后的平均聲壓級(jí)分別為 4.8、3.4和1.1 dB(A)。降噪前后的聲壓級(jí)頻譜如圖 10所示,可見500 Hz以下頻段均已降噪,低頻段降噪量大,采用3種不同參考信號(hào)的降噪效果,理想?yún)⒖夹盘?hào)最優(yōu),窗戶玻璃拾取參考信號(hào)次之,側(cè)壁面拾取參考信號(hào)最差。與誤差點(diǎn)的降噪效果相比,測(cè)量點(diǎn)降噪有效頻帶變小,降噪量減少,這些測(cè)點(diǎn)反映了目標(biāo)區(qū)間的降噪效果。

    圖9 車速為350 km·h-1時(shí)測(cè)量點(diǎn)降噪前后的聲壓級(jí)Fig.9 Sound pressure levels at measurement points with and without noise control at the speed of 350 km·h-1

    圖10 車速為350 km·h-1時(shí)測(cè)量點(diǎn)降噪前后的平均頻譜Fig.10 Average spectrums at measurement points with and without noise control at the speed of 350 km·h-1

    車速為200、250和300 km·h-1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與時(shí)速 350 km·h-1的結(jié)果相似,不一一列出。4種工況下誤差點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)的平均降噪量如表1所示,可見:(1) 除車速為 200 km·h-1和 300 km·h-1時(shí)采用窗戶玻璃振動(dòng)信號(hào)為參考信號(hào)之外,測(cè)量點(diǎn)降噪量均小于誤差點(diǎn)降噪量,這是因?yàn)閮?yōu)化濾波器的代價(jià)函數(shù)即為誤差點(diǎn)的聲壓平方和;(2) 同一種參考信號(hào)且同一類評(píng)價(jià)點(diǎn),不同車速情況下的降噪量相仿,這是因?yàn)椴煌囁偾闆r在車廂內(nèi)產(chǎn)生的噪聲頻譜相差不大,低頻段均有較大分量。

    表1 不同車速下采用不同參考信號(hào)的平均降噪量Tabel 1 Average noise reductions of different reference signals at different speeds

    2.3 討 論

    實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,使用多通道主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)在高速列車車廂產(chǎn)生較大范圍的靜區(qū)是可行的,本文的靜區(qū)在車身長(zhǎng)度方向?yàn)?.8 m,覆蓋2排普通座椅,理論上若需控制多排座椅的區(qū)間,可通過增加橫截面并在橫截面上布置次級(jí)聲源來擴(kuò)大靜區(qū)。

    本文通過設(shè)計(jì)高速列車車廂主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng),并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其可行性,研究的局限性和進(jìn)一步的工作包括:(1) 在物理系統(tǒng)的布放上,考慮一般性,次級(jí)聲源與誤差點(diǎn)位置采取均勻布放的方式。理論上對(duì)于特定環(huán)境通過建模仿真和實(shí)驗(yàn),可獲得更優(yōu)的布放方式達(dá)到更好的降噪效果,或者減少次級(jí)聲源數(shù)量達(dá)到相同的降噪效果。(2) 分析了不同參考信號(hào)對(duì)控制效果的影響,然而僅討論了一路參考信號(hào)的情況。從實(shí)際應(yīng)用考慮,產(chǎn)生車廂內(nèi)噪聲的噪聲源數(shù)量較多,一路參考信號(hào)難以保證與車廂內(nèi)噪聲信號(hào)有較強(qiáng)的相干性,增加加速度計(jì)的個(gè)數(shù)以及優(yōu)化位置十分重要。(3) 通過布置車外聲源,測(cè)量傳遞函數(shù)離線優(yōu)化得到控制濾波器,由于控制系統(tǒng)是非自適應(yīng)的,需研究聲傳遞路徑變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響,分析系統(tǒng)魯棒性。(4) 針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景可設(shè)計(jì)多通道自適應(yīng)系統(tǒng),為避免誤差傳聲器與乘客移動(dòng)產(chǎn)生沖突,需考慮虛擬誤差傳聲器技術(shù);考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本,需研究非集中控制策略。

    3 結(jié) 論

    針對(duì)高速列車運(yùn)行時(shí)的車廂內(nèi)噪聲,研究了在可使乘客自由活動(dòng)的大范圍區(qū)域進(jìn)行主動(dòng)降噪的可行性。首先針對(duì)高速列車實(shí)測(cè)噪聲聲壓頻譜與目標(biāo)降噪?yún)^(qū)域尺寸(1.8 m×2.5 m×1.3 m),設(shè)計(jì)了48通道主動(dòng)降噪系統(tǒng),次級(jí)聲源布放于車廂5個(gè)壁面,誤差傳聲器在車廂內(nèi)均勻布放,通過測(cè)量各聲學(xué)路徑傳遞函數(shù),離線計(jì)算控制濾波器。其次使用車外聲場(chǎng)重現(xiàn)系統(tǒng),在實(shí)驗(yàn)車廂內(nèi)產(chǎn)生與高速列車上實(shí)測(cè)噪聲的聲壓頻譜相似的初級(jí)噪聲,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證主動(dòng)降噪系統(tǒng)的性能,分析不同車速時(shí)的噪聲和不同參考信號(hào)下系統(tǒng)性能的異同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于200、250、300和350 km·h-1這4種車速工況,使用理想?yún)⒖夹盘?hào)可在目標(biāo)區(qū)域的 48個(gè)測(cè)量點(diǎn)獲得 4.1~4.9 dB(A)的平均降噪量,使用車內(nèi)窗戶的振動(dòng)信號(hào)為參考信號(hào)可獲得 3.1~4.7 dB(A)的平均降噪量,降噪頻段主要在500 Hz以下。由于不同車速下的噪聲頻譜相近,降噪量也相近。從實(shí)際應(yīng)用角度,進(jìn)一步的工作包括:物理系統(tǒng)的優(yōu)化、參考信號(hào)的選擇和優(yōu)化、系統(tǒng)魯棒性的分析與優(yōu)化、非集中式自適應(yīng)系統(tǒng)研究。

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