閭晨光

摘 要：分析了主動噪聲控制系統(tǒng)的原理，以艦艇動力裝置為例，說明了主動噪聲控制技術(shù)在設(shè)計與安裝上的應(yīng)用特點，給出了綜合型主動噪聲控制系統(tǒng)的應(yīng)用方法及優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：主動噪聲控制 ?動力裝置 ?振動激勵

中圖分類號：U66 ? ?文獻標(biāo)識碼：A ?文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0050-01

在傳輸途徑中對噪聲加以控制是動力裝置噪聲控制的最常用方法[1]。目前對空氣噪聲一般采取消聲、隔聲和吸聲處理;而對結(jié)構(gòu)噪聲的主要隔聲措施是減振、隔振等。上述方法雖然對削弱動力裝置的傳遞噪聲有明顯作用，但終歸屬于被動降噪方式，對噪聲聲源未能起到有效控制作用。隨著噪聲控制要求的不斷增高，上述傳統(tǒng)降噪技術(shù)的實現(xiàn)成本日益增大，而效果則接近極限。因此，加強對主動噪聲控制方法[2-3]的研究，在動力裝置設(shè)計之初考慮其聲學(xué)控制性能指標(biāo)，便愈加顯得重要。

1 主動噪聲控制原理

主動噪聲控制有兩種最基本形式：反饋控制與超前控制。

反饋控制系統(tǒng)包括誤差傳感器，控制裝置和揚聲器。誤差傳感器測量信號，輸入到控制裝置，再推動揚聲器，產(chǎn)生一個與前行主聲源的聲波幅度相等而相位相反的次聲源。主聲源的聲波與次聲源的聲波在誤差傳聲器的位置抵消，達到消音目的。

超前控制系統(tǒng)含有誤差傳感器，控制裝置、揚聲器和參考傳感器。參考信號與誤差信號同時傳遞到控制裝置，然后再推動揚聲器產(chǎn)生次聲源。超前控制系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)的根本不同是超前系統(tǒng)采用了參考信號。這樣系統(tǒng)遇到微小的干擾時，它可以自我調(diào)節(jié)。

2 主動噪聲控制系統(tǒng)在艦艇動力裝置上的設(shè)計應(yīng)用

針對不同的控制對象，反饋控制與超前控制都可運用于艦艇動力裝置的噪聲處理。根據(jù)具體應(yīng)用范圍的不同，可分為以下三類。

2.1 附加能源型控制系統(tǒng)

圖1表示一個主機設(shè)備主動噪聲控制系統(tǒng)。主機設(shè)備通過隔振器安放在基座上，其振動通過隔振器傳到基座，同時船體其它結(jié)構(gòu)或設(shè)備的振動也通過隔振器等部件傳遞到基座。為了減小這些振動，一個主動控制系統(tǒng)裝在基座上，并產(chǎn)生一個相位與源振動相差180°的力來抵消一部分振動。這個控制力是由一個額外能量供應(yīng)系統(tǒng)來提供的。

這種系統(tǒng)的好處是可以有效地控制振動與噪聲，其缺陷是增加了額外的能源供應(yīng)系統(tǒng)、降低了系統(tǒng)的可靠性、維修性等。

2.2 獨立蓄能型控制系統(tǒng)

針對附加能源型控制系統(tǒng)的缺點，可適當(dāng)改進后，可形成如圖2所示的閉環(huán)的獨立蓄能型控制系統(tǒng)。比較圖2與圖1，其差別是在獨立蓄能型控制系統(tǒng)中，沒有附加的能源供應(yīng)系統(tǒng)。獨立蓄能型控制系統(tǒng)中的激勵力來自振動系統(tǒng)本身的能量。當(dāng)系統(tǒng)振動時，一部分能量儲存起來，經(jīng)過控制器調(diào)節(jié)后，在適當(dāng)?shù)臅r候釋放出來抵消傳遞到基座或設(shè)備上的振動。

3 綜合型主動噪聲控制系統(tǒng)

對于需多工況、多頻段工作的重要動力裝置相關(guān)設(shè)備，如主機、空壓機、大功率水泵等，其低頻或高頻噪聲均可能不定期出現(xiàn)，不能單一處理[4-5]。因此，考慮到附加能源型與獨立蓄能型控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點并加以改進，可設(shè)計如圖3所示的綜合型主動噪聲控制系統(tǒng)，用于對抗復(fù)雜振動噪聲。該型系統(tǒng)的特點是除安裝了激勵控制設(shè)備以外，另設(shè)置了一個識頻控制器。識頻控制器主要負責(zé)接受傳感器發(fā)送的頻率信息，并結(jié)合動力設(shè)備與噪聲控制系統(tǒng)的工作特性參數(shù)判斷是否啟動附加能源系統(tǒng)，當(dāng)動力設(shè)備處于低頻段時，識頻控制器關(guān)閉附加能源系統(tǒng)，整個噪聲控制系統(tǒng)則變?yōu)楠毩⑿钅苄涂刂葡到y(tǒng);當(dāng)動力設(shè)備頻段超過一定界限，處于高頻段時，識頻控制器啟動附加能源系統(tǒng)，整個噪聲控制系統(tǒng)則變?yōu)楦郊幽茉葱涂刂葡到y(tǒng)。

參考文獻

[1] 吉桂明.動力裝置的減振和降噪[J].熱能動力工程，2009（2）.

[2] 史斌杰，吳瑩.Visual Basic.NET在船舶動力裝置管路系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用[C]//中國造船工程學(xué)會學(xué)術(shù)論文集.2010.

[3] 周炎.船舶低噪聲設(shè)計技術(shù)研究[J].上海造船，2010（1）.

[4] 鄒春平，陳端石.船舶結(jié)構(gòu)振動特性研究[J].船舶力學(xué)，2003（2）.

[5] 牛軍川，宋孔杰.船載柴油機浮筏隔振系統(tǒng)的主動控制策略研究[J].內(nèi)燃機學(xué)報，2007（3）.endprint

摘 要：分析了主動噪聲控制系統(tǒng)的原理，以艦艇動力裝置為例，說明了主動噪聲控制技術(shù)在設(shè)計與安裝上的應(yīng)用特點，給出了綜合型主動噪聲控制系統(tǒng)的應(yīng)用方法及優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：主動噪聲控制 ?動力裝置 ?振動激勵

中圖分類號：U66 ? ?文獻標(biāo)識碼：A ?文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0050-01

在傳輸途徑中對噪聲加以控制是動力裝置噪聲控制的最常用方法[1]。目前對空氣噪聲一般采取消聲、隔聲和吸聲處理;而對結(jié)構(gòu)噪聲的主要隔聲措施是減振、隔振等。上述方法雖然對削弱動力裝置的傳遞噪聲有明顯作用，但終歸屬于被動降噪方式，對噪聲聲源未能起到有效控制作用。隨著噪聲控制要求的不斷增高，上述傳統(tǒng)降噪技術(shù)的實現(xiàn)成本日益增大，而效果則接近極限。因此，加強對主動噪聲控制方法[2-3]的研究，在動力裝置設(shè)計之初考慮其聲學(xué)控制性能指標(biāo)，便愈加顯得重要。

1 主動噪聲控制原理

主動噪聲控制有兩種最基本形式：反饋控制與超前控制。

反饋控制系統(tǒng)包括誤差傳感器，控制裝置和揚聲器。誤差傳感器測量信號，輸入到控制裝置，再推動揚聲器，產(chǎn)生一個與前行主聲源的聲波幅度相等而相位相反的次聲源。主聲源的聲波與次聲源的聲波在誤差傳聲器的位置抵消，達到消音目的。

超前控制系統(tǒng)含有誤差傳感器，控制裝置、揚聲器和參考傳感器。參考信號與誤差信號同時傳遞到控制裝置，然后再推動揚聲器產(chǎn)生次聲源。超前控制系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)的根本不同是超前系統(tǒng)采用了參考信號。這樣系統(tǒng)遇到微小的干擾時，它可以自我調(diào)節(jié)。

2 主動噪聲控制系統(tǒng)在艦艇動力裝置上的設(shè)計應(yīng)用

針對不同的控制對象，反饋控制與超前控制都可運用于艦艇動力裝置的噪聲處理。根據(jù)具體應(yīng)用范圍的不同，可分為以下三類。

2.1 附加能源型控制系統(tǒng)

圖1表示一個主機設(shè)備主動噪聲控制系統(tǒng)。主機設(shè)備通過隔振器安放在基座上，其振動通過隔振器傳到基座，同時船體其它結(jié)構(gòu)或設(shè)備的振動也通過隔振器等部件傳遞到基座。為了減小這些振動，一個主動控制系統(tǒng)裝在基座上，并產(chǎn)生一個相位與源振動相差180°的力來抵消一部分振動。這個控制力是由一個額外能量供應(yīng)系統(tǒng)來提供的。

這種系統(tǒng)的好處是可以有效地控制振動與噪聲，其缺陷是增加了額外的能源供應(yīng)系統(tǒng)、降低了系統(tǒng)的可靠性、維修性等。

2.2 獨立蓄能型控制系統(tǒng)

針對附加能源型控制系統(tǒng)的缺點，可適當(dāng)改進后，可形成如圖2所示的閉環(huán)的獨立蓄能型控制系統(tǒng)。比較圖2與圖1，其差別是在獨立蓄能型控制系統(tǒng)中，沒有附加的能源供應(yīng)系統(tǒng)。獨立蓄能型控制系統(tǒng)中的激勵力來自振動系統(tǒng)本身的能量。當(dāng)系統(tǒng)振動時，一部分能量儲存起來，經(jīng)過控制器調(diào)節(jié)后，在適當(dāng)?shù)臅r候釋放出來抵消傳遞到基座或設(shè)備上的振動。

3 綜合型主動噪聲控制系統(tǒng)

對于需多工況、多頻段工作的重要動力裝置相關(guān)設(shè)備，如主機、空壓機、大功率水泵等，其低頻或高頻噪聲均可能不定期出現(xiàn)，不能單一處理[4-5]。因此，考慮到附加能源型與獨立蓄能型控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點并加以改進，可設(shè)計如圖3所示的綜合型主動噪聲控制系統(tǒng)，用于對抗復(fù)雜振動噪聲。該型系統(tǒng)的特點是除安裝了激勵控制設(shè)備以外，另設(shè)置了一個識頻控制器。識頻控制器主要負責(zé)接受傳感器發(fā)送的頻率信息，并結(jié)合動力設(shè)備與噪聲控制系統(tǒng)的工作特性參數(shù)判斷是否啟動附加能源系統(tǒng)，當(dāng)動力設(shè)備處于低頻段時，識頻控制器關(guān)閉附加能源系統(tǒng)，整個噪聲控制系統(tǒng)則變?yōu)楠毩⑿钅苄涂刂葡到y(tǒng);當(dāng)動力設(shè)備頻段超過一定界限，處于高頻段時，識頻控制器啟動附加能源系統(tǒng)，整個噪聲控制系統(tǒng)則變?yōu)楦郊幽茉葱涂刂葡到y(tǒng)。

參考文獻

[1] 吉桂明.動力裝置的減振和降噪[J].熱能動力工程，2009（2）.

[2] 史斌杰，吳瑩.Visual Basic.NET在船舶動力裝置管路系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用[C]//中國造船工程學(xué)會學(xué)術(shù)論文集.2010.

[3] 周炎.船舶低噪聲設(shè)計技術(shù)研究[J].上海造船，2010（1）.

[4] 鄒春平，陳端石.船舶結(jié)構(gòu)振動特性研究[J].船舶力學(xué)，2003（2）.

[5] 牛軍川，宋孔杰.船載柴油機浮筏隔振系統(tǒng)的主動控制策略研究[J].內(nèi)燃機學(xué)報，2007（3）.endprint

摘 要：分析了主動噪聲控制系統(tǒng)的原理，以艦艇動力裝置為例，說明了主動噪聲控制技術(shù)在設(shè)計與安裝上的應(yīng)用特點，給出了綜合型主動噪聲控制系統(tǒng)的應(yīng)用方法及優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：主動噪聲控制 ?動力裝置 ?振動激勵

中圖分類號：U66 ? ?文獻標(biāo)識碼：A ?文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0050-01

在傳輸途徑中對噪聲加以控制是動力裝置噪聲控制的最常用方法[1]。目前對空氣噪聲一般采取消聲、隔聲和吸聲處理;而對結(jié)構(gòu)噪聲的主要隔聲措施是減振、隔振等。上述方法雖然對削弱動力裝置的傳遞噪聲有明顯作用，但終歸屬于被動降噪方式，對噪聲聲源未能起到有效控制作用。隨著噪聲控制要求的不斷增高，上述傳統(tǒng)降噪技術(shù)的實現(xiàn)成本日益增大，而效果則接近極限。因此，加強對主動噪聲控制方法[2-3]的研究，在動力裝置設(shè)計之初考慮其聲學(xué)控制性能指標(biāo)，便愈加顯得重要。

1 主動噪聲控制原理

主動噪聲控制有兩種最基本形式：反饋控制與超前控制。

反饋控制系統(tǒng)包括誤差傳感器，控制裝置和揚聲器。誤差傳感器測量信號，輸入到控制裝置，再推動揚聲器，產(chǎn)生一個與前行主聲源的聲波幅度相等而相位相反的次聲源。主聲源的聲波與次聲源的聲波在誤差傳聲器的位置抵消，達到消音目的。

超前控制系統(tǒng)含有誤差傳感器，控制裝置、揚聲器和參考傳感器。參考信號與誤差信號同時傳遞到控制裝置，然后再推動揚聲器產(chǎn)生次聲源。超前控制系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)的根本不同是超前系統(tǒng)采用了參考信號。這樣系統(tǒng)遇到微小的干擾時，它可以自我調(diào)節(jié)。

2 主動噪聲控制系統(tǒng)在艦艇動力裝置上的設(shè)計應(yīng)用

針對不同的控制對象，反饋控制與超前控制都可運用于艦艇動力裝置的噪聲處理。根據(jù)具體應(yīng)用范圍的不同，可分為以下三類。

2.1 附加能源型控制系統(tǒng)

圖1表示一個主機設(shè)備主動噪聲控制系統(tǒng)。主機設(shè)備通過隔振器安放在基座上，其振動通過隔振器傳到基座，同時船體其它結(jié)構(gòu)或設(shè)備的振動也通過隔振器等部件傳遞到基座。為了減小這些振動，一個主動控制系統(tǒng)裝在基座上，并產(chǎn)生一個相位與源振動相差180°的力來抵消一部分振動。這個控制力是由一個額外能量供應(yīng)系統(tǒng)來提供的。

這種系統(tǒng)的好處是可以有效地控制振動與噪聲，其缺陷是增加了額外的能源供應(yīng)系統(tǒng)、降低了系統(tǒng)的可靠性、維修性等。

2.2 獨立蓄能型控制系統(tǒng)

針對附加能源型控制系統(tǒng)的缺點，可適當(dāng)改進后，可形成如圖2所示的閉環(huán)的獨立蓄能型控制系統(tǒng)。比較圖2與圖1，其差別是在獨立蓄能型控制系統(tǒng)中，沒有附加的能源供應(yīng)系統(tǒng)。獨立蓄能型控制系統(tǒng)中的激勵力來自振動系統(tǒng)本身的能量。當(dāng)系統(tǒng)振動時，一部分能量儲存起來，經(jīng)過控制器調(diào)節(jié)后，在適當(dāng)?shù)臅r候釋放出來抵消傳遞到基座或設(shè)備上的振動。

3 綜合型主動噪聲控制系統(tǒng)

對于需多工況、多頻段工作的重要動力裝置相關(guān)設(shè)備，如主機、空壓機、大功率水泵等，其低頻或高頻噪聲均可能不定期出現(xiàn)，不能單一處理[4-5]。因此，考慮到附加能源型與獨立蓄能型控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點并加以改進，可設(shè)計如圖3所示的綜合型主動噪聲控制系統(tǒng)，用于對抗復(fù)雜振動噪聲。該型系統(tǒng)的特點是除安裝了激勵控制設(shè)備以外，另設(shè)置了一個識頻控制器。識頻控制器主要負責(zé)接受傳感器發(fā)送的頻率信息，并結(jié)合動力設(shè)備與噪聲控制系統(tǒng)的工作特性參數(shù)判斷是否啟動附加能源系統(tǒng)，當(dāng)動力設(shè)備處于低頻段時，識頻控制器關(guān)閉附加能源系統(tǒng)，整個噪聲控制系統(tǒng)則變?yōu)楠毩⑿钅苄涂刂葡到y(tǒng);當(dāng)動力設(shè)備頻段超過一定界限，處于高頻段時，識頻控制器啟動附加能源系統(tǒng)，整個噪聲控制系統(tǒng)則變?yōu)楦郊幽茉葱涂刂葡到y(tǒng)。

參考文獻

[1] 吉桂明.動力裝置的減振和降噪[J].熱能動力工程，2009（2）.

[2] 史斌杰，吳瑩.Visual Basic.NET在船舶動力裝置管路系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用[C]//中國造船工程學(xué)會學(xué)術(shù)論文集.2010.

[3] 周炎.船舶低噪聲設(shè)計技術(shù)研究[J].上海造船，2010（1）.

[4] 鄒春平，陳端石.船舶結(jié)構(gòu)振動特性研究[J].船舶力學(xué)，2003（2）.

[5] 牛軍川，宋孔杰.船載柴油機浮筏隔振系統(tǒng)的主動控制策略研究[J].內(nèi)燃機學(xué)報，2007（3）.endprint