主動噪聲控制(ANC)技術(shù)ppt課件

1、噪聲智能檢測與控制主動噪聲控制（ANC）技術(shù),噪聲的污染 解決噪聲的辦法 治標(biāo)被動噪聲控制方法、主動噪聲控制 治本噪聲產(chǎn)生前：新型材料,ANC,噪聲,Active Noise Control,主動噪聲控制（ANC，Active Noise Control）: 利用聲波疊加原理，針對信號源（主波），產(chǎn)生一個與其幅度相同、相位相反的參考源（次波），兩聲波相互疊加，達(dá)到消聲的目。 以噪聲控制噪聲,Active Noise Control,ANC,ANC原理,ANC,ANC原理,ANC系統(tǒng)基本原理框圖,信號源信號d是有用信號s和噪聲干擾n0之和,參考源信號x是與n0相關(guān)的噪聲n1,Active Noi

2、se Control,由于噪聲源噪聲的幅度、相位、頻率會隨時變化，ANC系統(tǒng)必須能夠適應(yīng)并處理好這些變化，故采用自適應(yīng)濾波器,假設(shè)s、n0、n1是零均值的平穩(wěn)隨機過程，且滿足s與n0、n1互不相關(guān)，自適應(yīng)濾波器的輸出y=n2為噪聲n1的濾波信號，則整個系統(tǒng)的輸出為： z = d-y = s+n0-y -公式（1） 兩邊平方得： z2=s2+(n0-y)2+2s(n0-y) -公式（2） 兩邊取期望值得： Ez2=Es2+E(n0-y)2+2Es(n0-y)2 -公式（3） Ez2=Es2+E(n0-y)2 -公式（4,ANC,ANC原理,Active Noise Control,Ez2=Es2

3、+E(n0-y)2 -公式（4） 其中Es2表示信號的功率； 由上式可以看出，要使得系統(tǒng)輸出z最大程度地接近信號s，就要求E(n0-y)2取最小值； 由公式1可知， z-s =n0-y ，在理想情況下，y=n0，則z=s；輸出信號z的噪聲完全被抵消，而只保留有用信號s。 關(guān)鍵在于自適應(yīng)濾波器,ANC,ANC原理,Active Noise Control,自適應(yīng)濾波器：根據(jù)環(huán)境的改變，使用自適應(yīng)算法來改變?yōu)V波器的參數(shù)和結(jié)構(gòu)。 參數(shù)可調(diào)的數(shù)字（FIR/IIR）濾波器 自適應(yīng)算法 常用的自適應(yīng)算法： 最小均方（LMS）算法 遞推最小二乘（RLS）算法 平方根自適應(yīng)濾波（QR_RLS）算法,ANC,自

4、適應(yīng)濾波器,Active Noise Control,最小均方（LMS，Least Mean Square）算法 是自適應(yīng)算法中最常用的一種算法； 基于最小均方誤差準(zhǔn)則，使濾波器的輸出信號與期望輸出信號之間的均方誤差最小； 特點：簡單有效、計算量小、易于實現(xiàn),ANC,LMS算法,Active Noise Control,LMS算法的原理圖,自適應(yīng)濾波器的誤差信號e(n)為: e(n)=d(n)-y(n) =d(n)-xT(n)w(n)=d(n)-wT(n)x(n) 其中，d(n)為包含噪聲的原始信號； x(n)為同一噪聲源產(chǎn)生的信號； y(n)= xT(n)w(n)= wT(n)x(n)為自適

5、應(yīng)濾波器的輸出信號； w(n)為濾波器的權(quán)系數(shù),ANC,Active Noise Control,LMS算法,LMS算法的原理圖,濾波器權(quán)系數(shù)的更新遞歸關(guān)系式： w(n+1) =w(n)+2x(n)d(n)- xT(n)w(n)， 其中為收斂（步長）因子，0 max（x(n)自相關(guān)矩陣的最大特征值）； 從而，LMS算法的濾波器權(quán)系數(shù)迭代公式： w(n+1) =w(n)+2x(n)e(n) 下一時刻的權(quán)系數(shù)，可由當(dāng)前時刻的權(quán)系數(shù)加上以誤差函數(shù)為比例的輸入得到,ANC,Active Noise Control,LMS算法,參數(shù)失調(diào)噪聲。干擾噪聲v(n)越大，則引起的失調(diào)噪聲就越大。 解決方法：減小收斂（步長）因子 減少穩(wěn)態(tài)失調(diào)噪聲，提高算法的收斂精度; 降低算法的收斂速度和收斂精度,ANC,Active Noise Control,LMS算法,變步長的LMS算法,胎兒心率的檢測 干擾：母體臟器的活動（主要是心跳）的噪聲、檢測設(shè)備電源干擾 信號源來源：腹部電極采集的信號 參考源來源：