Принцип действия

Активная шумовиброзащита

Традиционные средства защиты от шума (звукоизолирующие перегородки, акустические экраны, звукопоглощающие покрытия) обычно плохо работают на низких частотах и увеличение их эффективности связано с большими дополнительными затратами. Активные системы шумозащиты используют длинные звуковые волны, связанные с низкочастотным звуком. Такие системы работают на принципе ослабляющей интерференции между звуковыми полями, создаваемыми «первичными» источниками шума («первичный» источник здесь тот, звуковое поле от которого необходимо снизить) и специально созданными «вторичными» источниками («вторичный» источник шума здесь тот, который создается для формирования специального звукового поля). Работу активной шумозащиты можно понять из рис. 5.7.

 

 

Рис. 5.7. Схема устройства активной шумозащиты: 1 – источник шума; 2 – микрофон; 3 – усилитель; 4 – анализатор спектра; 5 – фазоинвертор; 6 – блок динамиков; 7 – область тишины

Микрофон обнаруживает падающую звуковую волну и через фазоинвертор и др. устройства передает сигнал на динамик. Цель состоит в том, чтобы использовать динамик для генерации звуковых волн в противофазе со звуковой волной от «первичного» источника.

Суперпозиция двух волн от «первичного» и «вторичного» источников вызывает интерференцию и в месте наложения волн создается область тишины.

Эффект уменьшения наблюдается, если два сигнала находятся в противофазе, а их амплитуды приблизительно равны. Вероятно, что в другой области звукового поля звуковые волны будут в фазе, что приведет к усилению результирующего звукового поля.

Снижение шума активными методами может достигаться в длинных трубопроводах, или тоннелях, где звуковая волна плоская, в замкнутых объемах с диффузным характером звукового поля, для источников в свободном пространстве, где образуется бегущая звуковая волна.

Реализация принципа активной шумозащиты возможна на низких частотах. Понятие низкая частота изменяется в зависимости от рассматриваемых условий. В тоннелях или трубах значения низкой частоты определяется условиями распространения плоской волны. В замкнутых объемах активное шумоподавление возможно на нескольких первых собственных частотах колебаний объема. Для снижения шума от источников в свободном звуковом поле расстояние между «первичным» и «вторичным» источником должно быть меньше по сравнению с длиной волны, которую надо снизить.

В трехмерном пространстве применение активной шумозащиты ограничивается ситуациями, при которых расстояние между «первичными» и «вторичными» источниками имеет тот же порядок, что и длина звуковой волны. В помещениях, наименьшие размеры которых составляют несколько метров, это ограничивает верхнюю частоту, для которой возможно активное регулирование, в диапазоне с частотой до нескольких сотен Гц.