Електроакустичні методи зниження шуму в каналах Сайт енергетика
Приблизно з 1980 р там з'явилися методи зниження шуму, зокрема, у каналах вентиляційних систем, засновані на методах електроакустики. Цьому сприяв розвиток засобів акустичних вимірювань, таких як спектральний аналіз, поява мініатюрних мікрофонів, розвиток мікропроцесорної техніки тощо.
Розглянемо найпростіший випадок електроакустичного придушення звуку каналі. Для відрізка прямого воздуховода, яким поширюються потік повітря із середньою швидкістю V і плоска звукова хвиля р0 фіксованої частоти. У разі прямокутного поперечного перерізу повітроводу плоска хвиля існуватиме на низьких частотах, аж до f = 2* c / a , Гц (де с - швидкість звуку в повітрі, м/с; а - максимальний поперечний розмір повітроводу).
У разі круглого поперечного перерізу повітроводу плоска хвиля існуватиме на низьких частотах, аж до f = 0,586*с/d (де d – діаметр повітроводу).
Для вентиляційних завдань швидкості перебігу повітря такі. що не важливо, чи збігається напрямок течії повітря з напрямком поширення звуку чи ні. Головне, щоб швидкість руху повітря в каналі побуту невелика і впливала на мікрофон, призначений для вимірювання шуму в каналі. Обтікання мікрофона генерує турбулентний шум у тому діапазоні частот, що й корисний акустичний сигнал, при порівнянних рівнях. Тому швидкості потоку в каналі в місці встановлення вимірювального мікрофона мають бути 3-5 м/с.
Система електроакустичного придушення звуки працює в такий спосіб. Звуковий тиск потрапляє на регулюючий мікрофон, перетворюється на електричний сигнал і подається в систему обробки та управління, девиробляється така ж по амплітуді та частоті звукова хвиля р r як вихідна р0, але в протифазі їй. Випромінювання компенсуючої хвилі проводиться гучномовцем, встановленим на стінці каналу. Додавання двох протифазних хвиль з однаковими амплітудою і частотою має призвести до взаємної ліквідації хвиль, тобто. контрольний мікрофон повинен виявити відсутність звуку на виході каналу. Розглянута схема є умовною, призначеною розуміння основних принципів роботи електроакустичних систем придушення шуму каналах. Слід мати на увазі, що в протилежному напрямку каналом взаємного знищення звукових сигналів не буде, а навпаки, слід очікувати посилення шуму приблизно вдвічі. Тому, якщо потрібно не збільшувати рівні шуму у зворотному напрямку, необхідно встановити глушник шуму одного з розглянутих вище типів.
У реальній ситуації така схема не працюватиме. Діюча схема набагато складніша і вимагає врахування присутності потоку повітря, напрямів поширення звуку, частотних властивостей шуму, що придушується. Слід також враховувати амплітудно- та фазово-частотні характеристики мікрофонів та гучномовців, а також деякі особливості поширення звуку в каналах. Крім того, для розміщення та забезпечення роботи схеми необхідний відносно великий відрізок прямого повітроводу, приблизно 5-7 калібрів. Система обробки може бути аналоговою, цифровою або аналого-цифровою. За допомогою таких систем можна практично отримати зменшення шуму на дискретній частоті або у вузькій смузі частот до 20 дБ, або у смузі шириною до трьох октав зменшення може становити до 10 дБ.
Ще один варіант електроакустичної системи зниження шуму в повітроводі. Якщо є якийсь повітропровід, що закінчується глухим кутом, то відцього кінця повітроводу можливі відображення звуку (наприклад, що йде від вентилятора, розташованого на іншому кінці). На певних частотах можливі посилення звуку як стоячих хвиль. Зменшити вплив відбитого звуку можна, наприклад, застосувавши кінцевий звукопоглинач. у вигляді шару звукопоглинаючого матеріалу (товщиною близько 1/4 характерної довжини хвилі). Оскільки на низьких частотах шар матеріалу може бути дуже товстим, у таких випадках можливе застосування електроакустичних звукопоглинаючих пристроїв. У торці повітроводу встановлюється гучномовець. Задня будівля гучномовця закривається шаром звукопоглинаючого матеріалу) щоб зменшити випромінювання в навколишній простір. Перед гучномовцем організується деяка порожнина, відгороджена від повітропроводу пористим матеріалом з певною звукопроникністю (можливо стінка з отвором). Парад звукопоглинаючою конструкцією встановлюється вимірювальний мікрофон, здатний віддати хвилю, що падає, від відображеної. Система управління працює таким чином, щоб мінімізувати звуковий тиск у відбитій хвилі за рахунок амлітудно-частотної та фазово-частотної коригувальних функцій випромінювання гучномовця, тобто гучномовець «втягує» звук у себе. Таким чином, у певному діапазоні частот може бути мінімізовано відображення звукових хвиль.