Устройство для защиты от воздушного шума

,Е; Кобь нс вызывае которое ктролируе лей 7 носится к. э ть испольэо и комп и ил,лени кустическа СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯНОГО ШУИА(57) Изобретение отакустике и может бьдля активного подав 411494,984.ЗАЩИТЫ ОТ ВОЗДУЦ 1 го шума на рабочем местеЦелью изобретения являетсобласти шумоподавления. Нповерхностях 11,12 и ч 4 зщего кожуха, окружающегоратора с трех сторон, расэлектроды 14-16 емкостногИзменение положения голов оператора.я расширениеа боковыхвукоизолируюголову опеположеныо датчика,ы операторадатчика,схему регуазовращатеизменение емкост через управляющую азовую задержку ф 8, включенных в ц04 315976Изобретение относится к электроакустической технике и может быть использовано для активного подавления (гашения) на рабочем месте опе 5 ратора производственного механизма акустического поля, создаваемого источниками шума.Цель изобретения - расширение области шумоподавления. 10На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для защиты от воздушного шума; на фиг. 2 - схема распространения акустического сигнала.Устройство содержит правый и ле вый каналы компенсации, составленные, соответственно, из последовательно соединенных приемников 1 и 2 звука, усилителей 3 и 4, фильтров 5 и 6, регулируемых Фазовращателей 7 и 8 и 20 излучателей 9 и 10 звука, установленных на соответствующих боковых плас" костях 11 и 12 звукоизолирующего полу- кожуха, окружающего .голову оператора с трех сторон, блок определения по-,5 ложения головы оператора, включающий в себя источник 13 стабильного пере" , менного напряжения, подключенный через . конденсатор С к общему электроду дифференциального датчика 14, правый электрод 15 которого включен в цепь отрицательной обратной связидля положительных полуволн, а левый электрод 16 - в цепь отрицательной обратной связи для отрицательных полуволн усилителя 17 переменного напряжения. При этом выход указанного усилителя подключен к аноду диода 18, катод которого подключен к правому электроду 15 и одновременно к катоду диода 4019, анод которого соединен с левымэлектродом 16, Нагрузкой усилителя 17 является, соответственно, для положительной и отрицательной полуволнрезисторы 20 и 21, сигналы напряже ния с которых подаются через сглаживающие фильтры 22 и 23 низких частотна первые входы множительных устройств24 и 25, выходы которых соединены спервыми входами трехвходовых сумма торов 26 и 27, выходы которых являются, соответственно, выходами первого и второго каналов преобразования и подключены к управляющим входам регулируемых фазовращателей 7 и 8 пра 55 вых каналов компенсации воздушного шума. Входы первой и второй цепочек Формирования сигналов, состоящих из последовательно соединенных узкопо-. лосного фильтра 28 и 29 и усилителя- формирователя 30 и 31, соединены, соответственно, с выходом усилителя 3 правого канала компенсации и выходом усилителя левого канала 4 компенсации, при этом выход первой указанной цепочки подключен одновременно к первому входу фазового компаратора 32 и первому входу элемента И 33, выход)которого соединен с входом К триггера 34 типа КБ и через одновибратор 35 с вторым входом элемента И 36, а выход второй указанной цепочки подключен одновременно к второму входу фазового компаратора 32 и первому входу элемента И 36, выход которого соединен с входом 8 триггера 34 и через одновибратор 37 с вторым входом элемента И 33, прямой и инверсный выходы триггера 34 подключены к управляющим входам двухпозиционпых ключей 38 и 39.Фазовый компаратор может быть выполнен на основе фазового детектора 32 и двухвходового сумматора 40. Выход фазового компаратора соединен с,входом вычислительного блока, состоящего из последовательно соединенных квадратов 41, двухвходового сумматора 42 и делительного устройства 43, причем выход сумматора 42 соединен с входом ключа 38, а выход делителя 43 - с входом ключа 38, а выход делителя 43 с входом ключа 39. Первые выходы ключей 38 и 39 подключены к второму входу умножителя 24, а вторые выходы указанных ключей - к второму входу умножителя 25, Общий 14, правый 15 и . левый 16 электроды дифференциального датчика выполнены в виде проводящих пластин, закрепленных с внутренней стороны полукожуха на его плоскостях, при этом боковые плоскости 11 и 12 шарнирно закреплены на несущей плоскости 44 так, чтобы соответствующие шарниры 45 и 46 имели воэможность Фиксировать необходимый угол раскрытия плоскостей 11 и 12 кожуха. Несущая плоскость 44 может закрепляться на спинке рабочего кресла оператора О (фиг.2 а).Устройство работает следующим образом.Воздушный шум воспринимается микрофонами 1 и 2 правого и левого каналов компенсации, преобразуется в них в электрический сигнал и, проходя через последовательно соединенные уси1597604 фЧ 1 лж,8а ЧЛ ф 4 г "ьг 5олители 3 и 4, фильтры 5 и 6 и регу- ственное в правом и лелируемые фазовращатели 7 и 8, посту- вом каналах компенсации,пает на входы излучателей 9 и 10 зну- а также между иэлучатека, воспроизводящих акустический сиг- лями 9 и 10 и точканал,который, будучи наложенным на пер 5" "гг.вичный шумовой сигнал, обеспечивает Таким образом, при указанном переего компенсацию с определенной сте- мещении головы оператора правый ипенью подавления. При этом зона по- левый каналы компенсации должны обесдавления располагается в области ле печить следующие фаэовые сдвиги:ного Л и правого П ушей оператора 0У +1+,обращенных в сторону соответствующихизлучателей звука, При смещении голо- " = Ц +(1+1)Ул л лвы.оператора 0 ухо оператора выходитДанные фазовые сдвиги автоматичесума приводя к 15ичению шумоо лучения, йа фиг.2ки устананливаются с помощью емкостприведена схема распространения перного дифференциального датчика свичного шумового сигнала и звуковогоизменяющимися диэлектрическими свойсигнала компенсации от правого и лево- ствамиь составленного из электродовго компенсирующих каналов, 20 14-16 и подключенного в разделенныецепи отрицательной обратной снязиДля некоторой частоты ы. находя- для положительной и отрицательнойФщейся в полосе пропускания фильтров полуволн Усилителя 17 переменного то 5 и 6, условие компенсации при нахож- ка. При этом имеют место следующиеденни головы оператора н точках 25А .и В, имеет видд+ о .=(2 п+1)7Э где С С г - емкости соответствен+(2 п+1) и,л 81но правой и левой частей дифференциальногогде 1, Ю, ф Ц , - фаэовые сдвиги со- датчика;ответственно в .:раном и левом каналахкомпенсации и от излучателей 9 и 10до точек А и В ких частот усредняющихПри перемещении головы оператора фильтров - по постоянвнутрь полукожуха в точки Аг и В 35 ному напряжению;условие компенсации имеет вид Ь И - положит елв - положительное напря-,+ м (1+ Ч,+ ,)+( Ч - Р )=жение на резисторе 201 1 и м и отрицательное напряг,+(2 п+1)7;40жение на резисторе 1,ц"+ Чзг=М+ ч+)+(ь, .) =выделяемое с помощьюфильтров 22 и 23,Перемещение головы оператора пригде Ч ,вфазовые сдвиги первично- воЖт к изменению емкости правой иф 1го шумового сигнала меж- левой частей дифференциального гат 45ду точками А и А , а чика, преобразуется в электрическиймежду точками В и В г 1сигнал постоянного тока положительдд = ной и отрицательной полярностей и сЧдг- изменение фазового рас- выходов Фильтров 22 и 23 низких часстояния между излучате тот поступает на вторые входы а че 50Улем 9 и правым ухом опе- реэ соответствующие множительные устратора; ройстна 24 и 25 - на первые входытрехвходовых взвешенных сумматоров 26изменение фазового рас- и 27, выходы которых, соответствующиестояния между излучате- первому и второму каналам преобралем 1 О и левым ухом зования, формируют напряжения управ 55оператора; пения для регулируемых Аазовращателей 7 и 8, устанавливающих необходифазовые сдвиги соответ- мые фазовые соотношения в правом и,= - в 1 п 6 ас1о (180 при 0 =90где ( - разность фаз прямоугольныхсигналов с выходов усилителей-формирователей 30 и 31,поступающих на первый и второй входы фазового компаратора;Н - расстояние между микрофонами 1 и 2;С - скорость звука в воздухе м/сь Фазовый компаратор составлен, например, из последовательно соединенных фазового детектора и двухвходового сумматора. Выходной сигнал фазового детектора меняет свой знак на противоположный при изменении фазы одного иэ входных сигналов на 180, а величина напряжения 11 ь выбирается равной уф,4 /, Выходной сигнал фазового компаратора подается на вход вычислительного блока, определяю цего1величины сов О и при этомсов 9 в 30 2 77 иг 7 21 ьь 1 ьх. 411 С 41 Бф=1 С 41 1 С В Вв.П 6=1 С 41 1 с В В в 35 40 имеют место соотношения 1 СьвН ь.в.; 11 =1 1---вп 9 =Е вп 9 ф 4 фК С В втак как вп 9 = 9 при малых О О Ь 1,х.4 7 6ььс 47 4 2 41 в( 2 )О 5 20 управляемые сигналами блока определения падения первичной звуковой волны, , с помощью которого определяется на- . правление падающей первичной волны воздушного шума - знак разности фаз прямоугольных сигналов усилителей-формирователей 30 и 31, Выходное напряжение" пропорционально Ц 1, что позволяет всякий Раз определять вели 1чины сов О и -с помощью вычислисов ютельного блока, однако ввод корректирующего множителя сов 9 и.1сов 8 в первый или второй каналы преобразования определяется знаком Ы, Для этого прямоугольный сигнал известной частоты с выхода первой и второй цепочек формирования сигналов через дифференцирующие цепочки поступает на первый и второй входы блока определения падения звуковой волны первичного шума - на первые входы элементов И ЗЗ и 36, Цифференцирующие цепочки выделяют положительные фронты соответствующих сигналов, причем в исходном положении на выходах одновибраторов 35 и 37 имеется напряжение логичес 11 11к ои 1 . Пришедший первым во времени сигнал проходит на выход элемента И 3 3 ( 3 6 ) , запускает однови б р ат оры 35 и 3 7 , длительность нулевого имГпульса которого равна и блоки в1 рует по второму входу соответствующий элемент 36 (33), запрещая прохождение на его выходимпульса запуска одновибратора 37 (25), при этом триггер 34 КЯ-типа устанавливается1 1111в 0 или 1 , обеспечивая через соот 11 Фк 11 Ь 1,х 4 в11 41 Ь.1 Х 4 Э- НаПРяжЕНИЯ На ВЫХОДЕ СОЬых+ответственно фазовогокомпаратора, квадратора 41, сумматора 4, делительногоустройства 43;- коэффициенты передачиФКь 41фазового компаратораи квадратора 41,1ПРИ ЭТОМ Бь ьХ 47=СОВ 9 ь 11,ЬрхЬ С 06ППРИ Р 1 С =1 И 1 ь 1 С 7 1 в4 ВУкаэанные напряжения с первого и второго выходов вычислительного блока поступают на вторые входы множительных устройств 24 и 25 через двухпоэиционные переключатели 38 и 39,ветствующие ключи 38 и 39 подачу на .вторые входы множительных устройств,напряжений, пропорциональных корректируюьь 1 им множителям: при 1101 на прямом выходе триггера 34 (.случай 1) - первый выход вычислительного блока (выход сумматора 42) подключается черезключ 38 к второму входу множителя 25, 50вОрой выход вычислительного блока (выход делителя 43) подключается через ключ 39 к второму входу множителя 24; при "1" на прямом выходе триг, гера 34 указанные выходы вычислительного блока через соответствующие ключи подключаются, соответственно, к второму входу множителя 24 и к второму входу множителя 25,Устройство для защиты от воздушного шума обеспечивает компенсацию пер 1597604вичного воздушного шума не только 1 при движениях головы оператора вперед-наэад, но и при отклонениях головы вправо-влево. Например, при отклонении вправо увеличивается емкость правой части дифференциального датчика и уменьшается емкость его левой части, что приводит к уменьшению напряжения П и увеличению напряжеЬ,гния Б 1 и, соответственно, к уменьшению управляющего напряжения на выходе сумматора 26 первого канала преобразования и увеличению управляющего напряжения на выходе сумматора второго канала, В результате происходят дополнительная задержка сигнала в правом канале компенсации и уменьше-, ние задержки в левом канале компенсации При этом предложенное устройство не обеспечивает 100% компенсации первичного воздушного шума при возможных отклонениях головы оператора О, однако оно позволяет улучшить указанную компенсацию в степени, оп ределяемой реальной диаграммой направленности излучателей 9 и 10, углом разворота боковых сторон 11 и 12 полукожуха и т.д., в пространственнойобласти подавления шума путем слежения за смещением головы оператора О.При этом лучшие результаты достигаются в случае использования набора -гирлянды излучателей, поскольку вэтом случае пространственное компенсирующее звуковое поле точнее учиты"35вает конфигурацию звукового поля первичного шума формула из о бр ет ения40Устройство для защиты от воздушного шума, содержащее правый и левый каналы создания компенсирующего акустического поля, каждый из которых со держит последовательно соединенные приемник звука, усилитель и фильтр, а также излучатель звука, установленный на соответствующей боковой плоскости двойного звукоизолирующегополукожуха, окружающего голову оге" ратора с трех сторон, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области шумоподавления, оно содержит источник стабильного переменного напряжения, конденсатор, первый и второй каналы преобразования, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных усилителя, детектора, сглаживающего фильтра низких частот, множительного устройства и сумматора, имеюц 1 его три взвешенных входа, последовательно соединенные квадратор, двухвходовый сумматор и делительное устройство, первый и второй элементы И,первый и второй одно" вибраторы,КЯ-триггер,две цепочки формирования сигнала последовательно соединенных узкополосного фильтра и уси" лителя-формирователя, фазовый компа" ратор, первый и второй днухпозиционные ключи, первый.и второй регулируемые фазовращатели и емкостный диффе-. ренциальный датчик с изменяющимисядиэлектрическими свойствами, при этомвыход источника стабильного переменного напряжения через конденсаторподключен к общему электроду емкостного дифференциального датчика, правый электроц которого соединен с вхо-.дом первого канала преобразования, а левый электрод - с входом второго канала поеобразования, выход сглаживающего фильтра соединен с вторым входом сумматора, выход каждого канала преобразования соединен с управляющим входом, соответствующего регулируемого фазовращателя, вход которого соединен с выходом соответствующего фильтра, а выход - с соответствующим излучателем звука, выходы двухвходового сумматора и длительного устройства соединены соответственно с входом первого двухпоэиционного ключа и с входом второго двухпоэиционного ключа, первые выходы указанных ключей соединены с вторым входом множительного устройства первого канала преобразователя, а вторые входы - с вторым входом множительного устройства второго канала преобразования, вход первой цепочки формирования сигнала соединен с выходом усилителя правого канала, а выход - с первым входом фазового компаратора и первым входомпервого элемента И, выход которого соединен с входом 2 триггера КЯ и через первый одновибратор - с вторым входом второго элемента И, вход второй цепочки формирования сигнала соединен с выходом усилителя левого канала, а выход - с вторым входомфазового компаратора, выход которого подключен к входу квадратора, и первым входом второго элемента И., выход которого соединен с входом Я триггера типа КЯ и через второй одновибраказ 3043 Тираж 496 П НИИПИ Государственного комитета по изобретени 113035, Москва, Ж, Раушскаядписное нт С и открытиям иб д, 4/5 льский комбинат "Патент", г, Ужгород агарина, 10 рои твенно-из тор - с вторым входом первого элемента И, прямой и инверсный выходытриггера типа КЗ соединены соответственно. с управляющими входами первого и второго двухпозиционного ключа,третьи входы сумматоров соединены свыходами регулируемых источников напряжения, а электроды емкостногодиАеренциального датчика выполненыв виде проводящих пластин, закрепленных с внутренней стороны на плоскостях двойного звукоизолирующего полукожуха.