Устройство для подавления шума

Союз Советских Соцнанистически к Респубпнк)публиковань 2 ,351 Боплетень Но 1 с г 1 М з Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 2305,81(54) УСТРОЙСТБО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ИУ:Ы изменяется возакону. ч по случайн ре прибльзов ни ли ны ща можно ции п йизку Изобретение относится к орооению и может быть испо ано подавлении шума.Известно устройство для подавлешума, включающее микрофон, усиель звуковой частоты, избиратель- фильтр, схему сложения, фазовраели, линию задержки, усилитель ности и громкоговоритель 11 . К недостаткам этого устройстваотнести отсутствие автоматиэаодавления шума и сравнительною степень его подавления. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для подавления шума, содержащее соединенные датчик, предварительный усилитель, первый фильтр, фаэовращатель, регулятор амплитуды, усилитель мощности и гром коговоритель; а также второй фильтр, четыре схемы И, блок контроля знака приращения корректируемого параметра, схему сложения, линию задержки, модулятор, генератор импульсных сигналой, выпрямитель и микрофон 2 .Недостаток этого устройства состоит в недостаточно высокой степени подавления шума, амплитуда и Фаза спектральных составляющих которого Цель изобретения - повышпеки подавления шума, амплитФаза спектральных составляющ рого изменяется во времени по случайному закону.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для подавления шума, содержащее соединенные последовательно датчик., предварительный усилитель первый Фильтр, Фазовращатель, регулятор амплитуды, усили" тель мощности и громкоговоритель, а также второй Фильтр, четыре схемы И, блок контроля знака приращения корректируемого параметра, схему сложения,. линию задержки, модулятор, генератор импульсных сигналов, выпря митель и микроФон, снабжено блокомвыбора корректируемого параметра, блоком индикации минимум и двумя детекторны, причем второй вход фазовращателя подключен к выходу первой схемы И, третий его вход подклю" чен к выходу второй схемы И, второй вход регулятора амплитуды подключенк выходу третьей схемы И, третий .его вход подключен к выходу четвер- ЗО той схемы И, первые входы первой итретьей схем И соединены с первым выходом блока контроля знака приращения корректируемого параметра, второй вход которого соединен с первым .входом второй и четвертой схем И, вторые входы первой и второй схем И соединены с первым выходом блока вы.бора корректируемого параметра, вто 7 рой выход которого =сединен со вторыми входами третьей и четвертой схем И, вход блока выбора корректируемого параметра соединен с выходом блока ийдикации минимума, первый вход которого соединен со входом блока контроля знака приращения корректируемого параметра и с выходом схемы сложенияпервый вход которой соединен со 5 вторым входом блока индикации минимума, и через линию задержки и первый детектор - с выходом модулятора и одновременно через второй детектор со вторым входом схемы сложения, пер О вый же вход модулятора соединен с генератором импульсных сигналов, а второй его вход через выпрямитель и второй фильтр подключен к микрофону.На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит датчик 1, например пьезоэлектрического типа, выход которого через предварительный усилитель 2 и первый фильтр 3 соединен с первым входом фаэовращателя 4, выход которого подключен к первому входу регулятора 5 амплитуды, а выход регулятора 5 амплитуды через усилитель б мощности соединен с громкоговорителем 7, второй вход фазовращателя 4 соединен с выходом первой схемы И 8, третий вход фаэовращателя 4 сое- . динен с выходом второй схемы И 9, второй вход регулятора 5 амплитуды с выходом третьей схемы И 10, третий 40 вход регулятора 5 амплитуды соединен с выходом четвертой схемы И 11, при этом первые входы гервой 8 и третьей 10 схем И соединены с первым выходом блока 12 контроля знака приращения корректируемого параметра, второй выход которого соединен с первыми входами второй 9 и четвертой 11 схем И, вторые входы первой 8 и второй 9 схем И соединены с первым выходом блока 13 выбора корректируемого параметра, второй выход которого соединен со вторыми входами, третьей 10 и четвертой 11 схем И, вход блока выбора корректируемого параметра соединен с выходом блока 14 индикации минимума, первый вход которого соединен со входом блока 12 контроля знака приращения и корректируемого параметра и с выходом схемы 15 сложения, первый вход которой соединен со вторым вхо- О дом блока 14 индикации минимума и, через линию 1 б задержки и первый детектор 17, с выходом модулятора 18,. при этом, выход модулятора 18 через, второй детектор 19 соединен также со 65 вторым входом схемы 15 сложения, первый вход модулятора 18 соединен с генератором 20 импульсных сигналов, второй вход модулятора 18 через выпрямитель 21, второй фильтр 22 соединен с микрофоном 23.Устройство работает следующим образом.Компенсирующий сигнал, спектральный состав которого идентичен спектральному составу подавляемого шума, формируется датчиком 1, например пьезоэлементом или микрофоном.Сигнал с выхода датчика 1 через предварительный усилитель 2, первый фильтр 3 поступает на первый вход фазовращателя 4, с выхода которого сигнал далее поступает на первый вход регулятора 5 амплитуды. С выхода регулятора 5 амплитуды сигнал через усилитель б мощности поступает на громкоговоритель 7. Громкоговоритель 7 возбуждает звуковые волны, которые компенсируют звуковое поле источника шума, не указанного на чертеже. Подавление шума достигается автоматической амплитудой и фазовой регулировкой компенсирующего сигнала.В начальный момент работы устройства устанавлИваются положительные уровни сигнала (постоянный сигнал) на первом выходе блока 12 контроля знака приращения корректируемого параметра и первом выходе блока 13 выбора корректируемого параметра что позволяет формировать на выходе первой схемы И 8 разрешающий уровень сигнала. На третьем же входе фазовращателя 4, а также на втором и третьем входах регулятора 5 амплитуды отсутствуют разрешающие уровни сигнала. Формирование разрешающего уровня на соответс;вующем входе фаэовращателя 4 и регулятора 5 амплитуды позволяет плавно изменять фазу или амплитуду компенсирующего сигнала в том или ином направлении.Формирование разрешающего уровня сигнала на втором входе фазовращателя 4 и регулятора амплитуды позволяет изменять соответственно фазу и амплитуду компенсирующего сигнала в определенном направлении, условно назовем это направление положительным. Формирование же разрешающего уровня на третьем входе фазовращателя 4 и регулятора 5 позволяет изменять фазу и амплитуду компенсирующего сигнала в противоположном, отри, цательном, направлении.Так как в начальный момент. работы устройства формируется разрешающий уровень только на втором входе фазовращателя 4, то производится плавное изменение фазы компенсирующего сигнала в положительном направлении. Это изменение приводит к увеличению или уменьшению амплитуды суммарного1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сигнала от источника шума и громкоговорителя 7, воспринимаемого микрофоном 23. Указанное изменение воспринимается также модулятором 18, на второй вход которого поступает сигнал с выхода микрофона через вто рой фильтр 22, выпрямитель 21. На первый же вход модулятора 18 поступает сигнал с генератора 20 импульсных сигналов. Генератор 20 формирует через определенное время одиночные прямоугольные двухполупериодные импульсы (один полупериод - положительный, другой - отрицательный). Это время равно времени распространения звуковой волны от громкоговорителя 7 до микрофона 23 и времени, в течение которого производится анализ поступившего на микрофон звукового сигнала и выдается соответствующий сигнал на вторые или третьи выходы фазовращателя 4 или регулятора 5 амплитуды.При формировании импульсного сигнала генератором 20 формируется сначала положительный полупериод, потом отрицательный.В модуляторе 18 производится модуляция импульсного сигнала генератора 20 постоянным сигналом, поступающим с выхода выпрямителя 21 и соответствующим амплитуде суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23. При плавном изменении уровня постоянного сигнала на втором входе модулятора 18 изменяется амплитуда импульсного сигнала на выходе модулятора 18. При уменьшении уровня сигнала на выходе выпрямителя 21 амплитуда положительного полупериода одиночного импульсного сигнала на выходе модулятора 18 больше амплитуды отрицательного полу- периода, при плавном же увеличении уровня постоянного сигнала на выходе выпрямителя 21 амплитуда положительного полупериода меньше отрицательного. При прохождении уровня выходного сигнала выпрямителя 21 через минимум или максимум своего изменения амплитуды полупериодов импульсного сигнала на выходе модулятора 13 равны, сравнением полупериоцов импульсного сигнала на выходе модулятора 18 можно выявить знак приращения амплитуды суммарного сигнала, воспринимаемогомикрофоном 23, а также, точки максимума или минимума изменения указанной амплитуды суммарного сигнала.Выявление знака приращения ампли" туды суммарного звукового сигнала,возбуждаемого источником шума и громкоговорителем 7, дает возможность определить направление изменения фазы и амплитуды компенсирующего сигнала для уменьшения амплитуды суммарного сигнала.Отличить же точки минимума от точки максимума лишь сравнением положительного полупериода выходного сигнала модулятора 18 отрицательным невозможно. Для выявления точки минимума необходимо также зафиксироватьследующие области изменения амплитуды суммарного сигнала при изменениифазы или амплитуды компенсирующего сигнала. До прохождения точки минимума (при измерении амплитуды или Фазы компенсирующего сигнала) амплитудасуммарного сигнала, возбуждаемогогромкоговорителем и источником шума,уменьшаетсяПри прохождении точкиминимума почти нет изменения суммарной амплитуды, после прохождения точки минимума амплитуда суммарного сигнала возрастаетСледовательно, фиксируя последовательно уменьшение суммарной амплитуды, отсутствие иэменения и увеличение суммарной амплитуды, можно выявить точку минимума. фиксация этих. областей изменения амплитуды суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23, производитсяв результате анализа полупериодов выходного сигнала модулятора 18: амплитуда положительного полупериодабольше амплитуды отрицательного полупериода - уменьшение амплитуды суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23, амплитуда положительного полупериода равна амплитуде отрицательного полупериода - отсутствие уменьшения (область минимума); амплитуда положительного полупериода меньше амплитуды отрицательного полупериода - увеличение амплитуды суммарно" го сигнала.Для сравнения положительного полу- периода выходного сигнала модулятора .18 с отрицательным выхода модулятора 18 положительный полупериод через первый детектор 17, линию 16 задержки поступает на первый вход схемы 15 сложения, на второй вход которого поступает отрицательный полупериод с выхода модулятора через детектор 19. Линия 16 задержки необходима для того, чтобы положительный полупериод выходного сигнала модулятора 18 совпал во времени с отрицательным полупериодом того же сигнала. Эти два полупериода складываются в схеме 15 сложения, Если на выходе схемы 15 сложения формируется положительный сигнал, то зто означает, что амплитуда суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23, уменьшается. Если формируется отрицательный сигнал, то амплитуда суммарного сигнала увеличивается. При отсутствии.же сигнала на выходе схемы 15 сложения с формированием положительного и отрицательного полупериодов на первом и втором входах схемы 15 сложения амплитуда суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23, проходит через указанный максимум или минимум.Для определения соответствующего направления изменения фазы компенсирующего сигнала, позволяющего умень 832578шить амплитуду суммарного сигнала, с выхода схемы 15 сложения сигнал подается на вход блока 12 контроля знака приращения корректируемого параметра. При помощи блока контроля знака приращения корректируемого парамет.эа определяется направление изменения Фазы или .". члитуды компенсирующего сигнала (н данном случае фазы).В начале работы Фаза компенсирующего сигнала изменяется н положительном направлении. Блок 12 контроля знака приращения корректируемого параметра запоминает направление изменения Фазы компенсирующего сигнала и при поступлении импульсного сигна ла на его вход с выхода схемы 15 сложения на первом или втором выходах блока 12 Формируется соответствующий уровень для изменения Фазы компенсирующего сигнала н положительном или 2 О отрицательном направлениях. При поступлении положительного уровня импульсного сигнала (что означает уменьшение амплитуды суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23) 25 на вход блока контроля знака приращения корректируемого параметра сохраняется установленный н начале работы устройства полительный уровень сигнала на первом выходе блока 12 и производится дальнейшее изменение фазы корректируемого сигнала в положительном направлении. При поступлении отрицательного уровня импульсного сигнала (т.е, при увеличении амплитуды суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23) в блоке 12 производится сравнение положительного уровня на его первом выходе с отрицательным уровнем импульсного сигнала, поступающего с выхода схемы 15 40 сложения. При этом Формируется положител-.ный уровень сигнала (уровни на пер-:;о: и втором выходах блока 12 сохраняются до следующего прихода импульсного сигнала на его вход) на втором выходе и нулевой уровень на первом ныходе блока 12. Положительный уронен;: со второго выхода поступает на первый вход второй схемы И 9, на второй вход которого поступает положительный уровень сигнала с первого выхода блока 12 корректируемого параме",а. При этом на выходе второй схем 1 И 9. Формируется разрешающий уровень, который позволяет изменять Фазу компенсирующего сигнала н отрицательном направлении. На выходе же первой схемы И 8 Формируется нулевой уровень сигнала, который не позволяет изменять Фазу н положительном нап" равлении. 50Изменение Фазы компенсирующего сигнала в отрицательном направлении приводит к уменьшению амплитуды суммарного сигнала, воспринимаемого микрофоном 23. Зто изменение Фазы про изводится до выявления минимума амплитуды суммарного сигнала, воспроизводимого микрофоном 23. Контроль знака направления изменения фазы производится через каждый период времени, равный времени формирования сигналов генератором 20.Изобретение позволяет автоматически подавлять шум, амплитуда и Фаза спектральных составляющих которого изменяются во времени по случайному закону.Формула изобретенияУстройство для подавления шума, содержащее соединенные последовательно датчик, предварительный усилитель, первый фильтр, фазовращатель, регулятор амплитуды, усилитель мощности и громкоговоритель, а также второй фильтр, через схемы И, блок контроля знака приращения корректируемого параметра, схему сложения, линию задержки, модулятор, генератор импульсных сигналов, выпрямитель и микрофон, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени подавления шума, амплитуда и Фаза спектральных составляющих которого изменятся во времени по случайному закону, оно снабжено блоком выбора корректируемого параметра, блоком индикации минимума и двумя детекторами, причем второй вход фаэовращателя подключен к выходу первой схемы И, третий его вход подключен к выходу второй схемы И, второй вход регулятора амплитуды подключен к выходу третьей схемы И, третий его вход подключен к выходу четвертой схемы И, первые входы первой и третьей схем И соединены с первым выходом блока контроля знака приращения корректируемого параметра , второй вход которого еоединен с первыми входами второй и четвертой схем И, вторые входы первой и второй схем И соединены с первым выходом блока ныбора корректируемого параметра, второй выход которого соединен со вторыми входами третьей и четвертой схем И, нход блока выбора корректируемого параметра соединен с выходом лока индикации минимума, первый рход которого соединен со входом блока контроля знака приращения корректируемого параметра и с выходом схемы сложения, первый вход которой соединен ао вторым входом блока индикации минимума, и через линию задержки и первый детектор - с выходом модулятора и одновременно через второй детектор - сО входом схемы сложения, первый же вход модулятора соединен с генератором импульсных сигналов, а второй его вход через ныпрямитель10 832578 Составитель В.МусаэлянРедактор С.Патрушева Техред С. Мигунова Корректор С.Щом каз 3 Тираж 406 Подпдарственного комитета СССРам изобретений и открытийква, Ж, Раущская наб., д. ное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. ектная и второй фильтр подключен к микрофону. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 590807, кл. Я 10 К 11/00, 1977. б/38 ВНИИПИ Го по дел 113035, М2, Кеп 11 у КЫо, Яепеп 1 Опода.Ацсова 1 с Соп 1 го 1 оЕ АсоцзС 1 с Ио 1 зеЕв 111 ей агав рочег Тгапзйоппег ЬуЯупЮе 11 с ШгесШеЫу Яе 1 йер 1 в.йео.)пз 1.Тойо)сус Пп 1 л Ву Е)ес.Сопащп 1971 23 3 4 97