基于声波检测的主动式施工降噪装置及降噪方法
阅读说明：本技术 基于声波检测的主动式施工降噪装置及降噪方法 (Active construction noise reduction device and method based on sound wave detection ) 是由 刘让新 刘滔 程加银 于 2020-09-21 设计创作，主要内容包括：基于声波检测的主动式施工降噪装置,包括降噪处理块,多个降噪处理块组合成组合降噪幕,降噪处理块包括降噪处理基体,降噪处理基体上设有用于导音的导音孔,导音孔和降噪处理基体内设有主动检测降噪处理单元；通过降噪处理基体将噪音声波传导,传导至平行导音孔内,前端的声波传感器对噪音声波进行检测并转化成模拟信号,通过处理器计算实施的声波特性并根据扬声器和声波传感器之间的距离生成相应的调节信号,传送至移相器,通过扬声器反向发出与噪声频率一致、振幅相同但相位相反的声波,达到降噪的效果,本装置通过主动检测和调节使得扬声器发出的声波能实时同步噪声,还可根据现场的环境进行载波调节以达到最优的降噪效果。(The active construction noise reduction device based on sound wave detection comprises a noise reduction processing block, a plurality of noise reduction processing blocks are combined into a combined noise reduction curtain, the noise reduction processing block comprises a noise reduction processing base body, a sound guide hole for sound guide is formed in the noise reduction processing base body, and active detection noise reduction processing units are arranged in the sound guide hole and the noise reduction processing base body; the noise reduction device has the advantages that the noise sound waves are conducted into the parallel sound guide holes through the noise reduction processing base body, the sound wave sensor at the front end detects the noise sound waves and converts the noise sound waves into analog signals, the sound wave characteristics of implementation are calculated through the processor, corresponding adjusting signals are generated according to the distance between the loudspeaker and the sound wave sensor and transmitted to the phase shifter, the sound waves which are consistent with noise frequency, same in amplitude and opposite in phase are reversely sent through the loudspeaker, the noise reduction effect is achieved, the sound waves sent by the loudspeaker can synchronize noise in real time through active detection and adjustment, and carrier adjustment can be carried out according to the field environment to achieve the optimal noise reduction effect.)
技术领域
本发明涉及绿色施工领域，具体涉及一种基于声波检测的主动式施工降噪装置及降噪方法。
背景技术
随着城市化的进程不断推进，人民对生活质量的要求越来越高，对城市建设提出了很多新的需求，对城市的旧区改造很多都是需要在人员的密集地区进行，为了将施工对人民生活的影响程度降低，很多施工都是避开人类的休息时段，在一些特定时间段譬如高考时需要停止施工，这些都大大地降低了施工效率。
目前施工现场采取的施工降噪手段包括选择噪声低的施工设备，在噪声传播路径上设置隔音带，对机械设备进行较好的保养等管理措施，都属于被动降噪的措施，不能在产生非常好的降噪效果。
中国专利文献CN 108182932A记载了一种用于人员密集区施工的主动降噪装置及方法，通过传声器采集施工区域的噪音，通过反相放大器将噪音的波形取反，然后通过功率放大器将取反的噪声信号发射出去，取反的噪音信号与噪音由于波形相反相互抵消，从而达到降噪目的，最大程度上实现了人流密集区的施工降噪，噪音里的频率时刻在变化，通过取反后播出，如果不能形成和噪音声波一样的频率和振幅，只能适得其反产生更大的噪音，同时噪音中的高频声音产生的取反声音虽然不对人体造成特定伤害，但对一些对声音敏感的动物会造成伤害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于声波检测的主动式施工降噪装置及降噪方法，将噪音导向特定位置，通过噪音的大小调制出相同频率振幅但反相位的声波，同时过滤掉人体无法感知的高频声波，然后通过扬声器朝声波传播的反向发出抵消噪音，达到主动降噪的目的。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
基于声波检测的主动式施工降噪装置，包括降噪处理块，多个降噪处理块组合成组合降噪幕，降噪处理块包括降噪处理基体，降噪处理基体上设有用于导音的导音孔，导音孔和降噪处理基体内设有主动检测降噪处理单元；
主动检测降噪处理单元包括在导音孔内的声波传感器和扬声器，以及降噪处理基体上的降噪处理器。
上述的导音孔包括设在降噪处理基体表面的锥形导音孔，锥形导音孔后端连接有过渡孔，过渡孔一端为圆孔，另一端为正方形孔，过渡孔正方形孔一端连接垂直消波孔，垂直消波孔后端连接平行导音孔。
上述的垂直消波孔设有四个消音面，相对的消音面之间互相垂直。
上述的降噪处理器包括与声波传感器连接的A/D转换装置，A/D转换装置与降噪处理器输入端连接，降噪处理器输出端连接载波电源，载波电源与调频调幅控制电路电连接，调频调幅控制电路以声波传感器变送后的声波信号作为调节源，调频调幅控制电路的输出端连接移相器，移相器与降噪处理器输出端电连接，移相器的输出端与扬声器电连接。
上述的声波传感器和扬声器位于平行导音孔内。
上述的声波传感器位于平行导音孔前端，扬声器位于平行导音孔后端，声波传感器感应方向和扬声器声波传播方向朝向导音孔。
上述的组合降噪幕后部设有降噪消音棉，降噪消音棉与组合降噪幕上平行导音孔处贴合。
上述的降噪处理基体为长方体。
使用上述主动式施工降噪装置的降噪方法，降噪的具体过程为:
步骤一、施工地的噪声传播到组合降噪幕，噪声声波通过导音孔向降噪处理基体内部传播；
步骤二、当噪声声波传播至垂直消波孔处时一部分声波接触垂直消音面，垂直消音面将声波进行汇聚，声波相位相反的相互抵消，一部分声波通过平行导音孔向后传播；
步骤三、平行导音孔前端的声波传感器感应到噪声声波，经过变送器处理成模拟信号，模拟信号传送至降噪处理器进行处理，转化成与噪音声波频率振幅相同、相位相反的扬声器控制信号；
步骤四、降噪处理器将处理好的控制信号传送至扬声器，扬声器向噪声传播相反方向发出与噪声声波频率振幅相同、相位相反的声波，对噪声声波进行消声；
步骤五、进过消声处理后的余波传送至平行导音孔出口端，进过降噪消音棉的再次消音后传出。
上述步骤三中降噪处理器的处理过程为：声波传感器处接收到的噪声声波模拟信号通过A/D转换装置后发送至处理器，同时模拟信号传送至调频调幅控制电路，调频调幅控制电路先将人耳不能分辨的高频噪声滤除，再经过调频和调幅后传送至移相器，处理器根据接收到的噪声声波特性和声波传感器与扬声器之间的距离计算调节的相位多少，并将调节信号发送至移相器，经过移相后的控制信号传送至扬声器。
本发明提供的一种基于声波检测的主动式施工降噪装置及降噪方法，通过降噪处理基体将噪音声波传导，当达到垂直消波孔是通过垂直面聚焦抵消掉一部分，传导至平行导音孔内，通过前端的声波传感器对噪音声波进行检测并转化成模拟信号，通过处理器计算实施的声波特性并根据扬声器和声波传感器之间的距离生成相应的调节信号，传送至移相器，对已经过滤波、调频和调幅后的控制信号进行相位调整，通过扬声器反向发出与噪声频率一致、振幅相同但相位相反的声波，达到降噪的效果，本装置通过主动检测和调节使得扬声器发出的声波能实时同步噪声，还可根据现场的环境进行载波调节以达到最优的降噪效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的组合降噪幕结构示意图；
图2为降噪处理块的结构图；
图3为降噪处理块的剖视图；
图4为本发明的降噪原理流程图；
图5为本发明调频电路的示意图；
图6为本发明调幅电路的示意图。
图中：组合降噪幕1、降噪处理块2、降噪处理基体21、锥形导音孔22、过渡孔23、垂直消波孔24、平行导音孔25、导音孔26、主动检测降噪处理单元3、声波传感器31、降噪处理器32、处理器321、调频调幅控制电路322、载波电源323、移相器324、A/D转换装置325、扬声器33、降噪消音棉4。
具体实施方式
如图1和2中所示，基于声波检测的主动式施工降噪装置，包括降噪处理块2，多个降噪处理块2组合成组合降噪幕1，降噪处理块2包括降噪处理基体21，降噪处理基体21上设有用于导音的导音孔26，导音孔26和降噪处理基体21内设有主动检测降噪处理单元3；
如图2中所示，主动检测降噪处理单元3包括在导音孔26内的声波传感器31和扬声器33，以及降噪处理基体21上的降噪处理器32。
如图3和4中所示，上述的导音孔26包括设在降噪处理基体21表面的锥形导音孔22，锥形导音孔22后端连接有过渡孔23，过渡孔23一端为圆孔，另一端为正方形孔，过渡孔23正方形孔一端连接垂直消波孔24，垂直消波孔24后端连接平行导音孔25。
如图3中所示，上述的垂直消波孔24设有四个消音面，相对的消音面之间互相垂直。
如图4中所示，上述的降噪处理器32包括与声波传感器31连接的A/D转换装置325，A/D转换装置325与降噪处理器32输入端连接，降噪处理器32输出端连接载波电源323，载波电源323与调频调幅控制电路322电连接，调频调幅控制电路322以声波传感器31变送后的声波信号作为调节源，调频调幅控制电路322的输出端连接移相器324，移相器324与降噪处理器32输出端电连接，移相器324的输出端与扬声器33电连接。
如图5中所示，上述的声波传感器31和扬声器33位于平行导音孔25内。
如图6中所示，上述的声波传感器31位于平行导音孔25前端，扬声器33位于平行导音孔25后端，声波传感器31感应方向和扬声器33声波传播方向朝向导音孔26。
如图1中所示，上述的组合降噪幕1后部设有降噪消音棉4，降噪消音棉4与组合降噪幕1上平行导音孔25处贴合。
如图1-3中所示，上述的降噪处理基体21为长方体。
如图4-6中所示，使用上述主动式施工降噪装置的降噪方法，降噪的具体过程为:
步骤一、施工地的噪声传播到组合降噪幕1，噪声声波通过导音孔26向降噪处理基体21内部传播；
步骤二、当噪声声波传播至垂直消波孔24处时一部分声波接触垂直消音面，垂直消音面将声波进行汇聚，声波相位相反的相互抵消，一部分声波通过平行导音孔25向后传播；
步骤三、平行导音孔25前端的声波传感器31感应到噪声声波，经过变送器处理成模拟信号，模拟信号传送至降噪处理器32进行处理，转化成与噪音声波频率振幅相同、相位相反的扬声器控制信号；
步骤四、降噪处理器32将处理好的控制信号传送至扬声器33，扬声器33向噪声传播相反方向发出与噪声声波频率振幅相同、相位相反的声波，对噪声声波进行消声；
步骤五、进过消声处理后的余波传送至平行导音孔25出口端，进过降噪消音棉4的再次消音后传出。
如图4中所示，上述步骤三中降噪处理器32的处理过程为：声波传感器31处接收到的噪声声波模拟信号通过A/D转换装置325后发送至处理器321，同时模拟信号传送至调频调幅控制电路322，调频调幅控制电路322先将人耳不能分辨的高频噪声滤除，再经过调频和调幅后传送至移相器324，处理器321根据接收到的噪声声波特性和声波传感器31与扬声器33之间的距离计算调节的相位多少，并将调节信号发送至移相器324，经过移相后的控制信号传送至扬声器33。
如图5中所示，UΩ（t）为声波传感器31进过变送后的声波信号源，以噪声声波的信号作为频率调制信号，通过高扼电感L的对高频信号进行滤除，输出经过调制的UO（t）信号。
如图6中所示，调频后输出的UO（t）信号作为振幅调制信号输入，Uam(t)为处理器控制输出的载波源，UO’（t）为完成调幅的信号输出，传送至移相器324进行移相处理。