Πειραματική Αξιολόγηση Συστήματος Ενεργητικής Ακύρωσης Θορύβου για Χαμηλόσυχνες Ακουστικές Διαταραχές

Κάντε κλικ εδώ για να κατεβάσετε αυτό το έγγραφο

ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΜΥΛΩΝΑΣ, ΧΡΗΣΤΟΣ ΓΙΑΚΟΠΟΥΛΟΣ, ΙΩΑΝΝΗΣ ΑΝΤΩΝΙΑΔΗΣ

Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας είναι η πειραματική αξιολόγηση ενός Συστήματος Ενεργητικής Ακύρωσης Θορύβου (ΣΕΑΘ), το οποίο μπορεί να εγκατασταθεί στο προσκέφαλο της θέσης ενός επιβάτη, σε μέσα μεταφοράς όπως αεροσκάφη και πλοία ώστε να τον απαλλάξει από δυσάρεστες ακουστικές διαταραχές που συνήθως προέρχονται από τους κινητήρες των συγκεκριμένων οχημάτων. Η ανάπττυξη του συστήματος αυτού βασίζεται στον FxLMS αλγόριθμο πολλών εισόδων - πολλών εξόδων, ο οποίος είναι γνωστός τόσο για την απόδοση, όσο και για την ευστάθειά του. Επιπλέον η διάταξη των ηχείων και των μικροφώνων που χρησιμοποιούνται συμβάλλει στη δημιουργία μιας ζώνης ησυχίας με μέγεθος που επαρκεί για την κάλυψη διαφόρων θέσεων του κεφαλιού του επιβάτη. Στην κατεύθυνση αυτή, έχουν χρησιμοποιηθεί subwoofers, τόσο λόγω της ικανότητάς τους να αναπαράγουν χαμηλόσυχνους ήχους, όσο και λόγω της μεγάλης διαμέτρου του διαφράγματος που συμβάλλει στην δημιουργία μεγαλύτερης περιοχής, στην οποία η πτώση της ακουστικής πίεσης είναι επαρκής. Επιπλέον, σαν είσοδοι του FxLMS χρησιμοποιήθηκαν τα σήματα σφάλματος δύο μικροφώνων, καθένα από τα οποία αντιστοιχεί σε ένα αυτί του επιβάτη. Η πειραματική αξιολόγηση του συστήματος περιλαμβάνει τον προσδιορισμό της πτώσης του επιπέδου της ακουστικής πίεσης γύρω από το προσκέφαλο της θέσης του επιβάτη (Σχ. 1β) καθώς και του μεγέθους της ζώνης ησυχίας (Σχ. 1α) τόσο για προσομoιωμένες ακουστικές διαταραχές, όσο και για θορύβους που ηχογραφήθηκαν μέσα σε καμπίνες μέσων μεταφοράς, σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας. Επιπλέον ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην επίδραση του κεφαλιού του επιβάτη στην απόδοση του συστήματος, η οποία δεν έχει μελετηθεί σε παρόμοιες έρευνες που σχετίζονται με ΣΕΑΘ εγκατεστημένα σε προσκέφαλα θέσεων. Η μελέτη της επίδρασης του κεφαλιού του επιβάτη αποτελεί και την βασική καινοτομία της συγκεκριμένης εργασίας. Μια βασική παράμετρος των ΣΕΑΘ είναι το δευτερογενές ηλεκτρακουστικό μονοπάτι ανάμεσα στα ηχεία και τα μικρόφωνα σφάλματος, το οποίο επηρεάζεται απο την ύπαρξη του κεφαλιού. Ένα μοντέλο του μονοπατιού αυτού υπολογίζεται κατά τη διάρκεια μιας φάσης μοντελοποίησης που προηγείται της λειτουργίας του συστήματος. Αν η μοντελοποίηση γίνει χωρίς την ύπαρξη επιβάτη και έπειτα ο επιβάτης κάτσει στη θέση η μείωση της ακουστικής πίεση είναι λιγότερη κατά 2 dB, ενώ η απόδοση επανέρχεται σε κανονικά επίπεδα όταν η μοντελοποίηση του δευτερογενούς μονοπατιού γίνει με την ύπαρξη του επιβάτη στη θέση. Επιπλέον η επίδραση του ανθρώπινου κεφαλιού είναι μεγαλύτερη καθώς η ακουστική διαταραχή αποτελείται από υψηλές συχνότητες. Στην περίπτωση των χαμηλόσυχνων ακοσυτικών διαταραχών η επίδραση του ανθρώπινου κεφαλιού τείνει να ελαχιστοποιηθεί, γεγονός που οφείλεται στο μεγάλο μήκος κύματος συγκριτικά με τις διαστάσεις του κεφαλιού. Τέλος, το μέγεθος και το σχήμα της ζώνης ησυχίας, φαίνεται να μην επηρεάζονται από την ύπαρξη καθήμενου επιβάτη, με την προϋπόθεση ότι η ενέργεια της ακουστικής διαταραχής βρίσκεται συγκεντρωμένη χαμηλά στο φάσμα συχνοτήτων. Τα παραπάνω αποτελέσματα δείχνουν ότι ένα ΣΕΑΘ μπορεί να λειτουργήσει σαν τρόπος μείωσης του επιπέδου θορύβου που οφείλεται σε χαμηλόσυχνες ακουστικές διαταραχές, χωρίς να απαιτείται να υπάρχουν καθήμενοι επιβάτες κατά τη διάρκεια της μοντελοποίησης του δευτερογενούς μονοπατιού μιας και η πτώση της απόδοσης είναι μικρή. Επιπλέον φαίνεται ότι η συγκεκριμένη αρχιτεκτονική που χρησιμοποιεί 2 subwoofers και 2 μικρόφωνα σε συνδυασμό με τον πολυκαναλικό FxLMS, είναι επαρκής για το σχηματισμό ζωνών ησυχίας, ικανοποιητικών τόσο σε μέγεθος όσο και σε επίπεδο μείωσης της ακουστικής πίεσης.