汽车扬声器主动降噪技术是一种有效降低车内噪音的技术,主要原理是通过发出与外界噪音相位相反、幅度相同的声波,使两种声波相互叠加从而将噪音中和并相互抵消134。以下是关于该技术的详细介绍:
工作原理及实现方式7:
原理基础:所有的声音都由一定的频谱组成,如果能找到一种声音,其频谱与所要消除的噪音完全一样,且相位刚好相反,就可以将这噪声完全抵消掉。汽车主动降噪技术基于此原理,利用车载系统的麦克风等传感器采集车内的噪音信号,对其进行分析处理,获取噪音的频率、振幅和相位等信息。
信号处理与声波生成:车载音响系统的控制单元根据获取的噪音信息,实时计算出与噪音反相的声波信号,并通过车内的扬声器播放出来。这些反向声波与原有的噪音声波在空气中相遇时,会相互抵消,从而达到降低噪音的效果。例如,当车辆行驶时,发动机产生的噪音频率和振幅被系统监测到后,扬声器会发出对应的反向声波来抵消这种噪音。
系统构成:
传感器模块:包括麦克风、加速度传感器等。麦克风通常安装在车内的不同位置,如前排阅读灯附近或靠近车顶两侧门把手的区域等,用于收集车内的噪音信息7。加速度传感器则安装在车身上,主要用于测量轮胎和悬架系统的振动,以便系统对路噪进行监测和处理2。
控制装置:这是主动降噪系统的核心部件,负责接收传感器采集的噪音信号,并进行快速的运算和处理,计算出反向声波的参数,然后将控制信号发送给扬声器。控制装置的性能直接影响到主动降噪系统的效果和响应速度。
扬声器:作为执行元件,根据控制装置的信号发出反向声波。车内的扬声器既可以用于播放音乐等正常的音频信号,也可以在主动降噪模式下成为车内噪声的 “消声器”6。
技术分类:
前馈式主动降噪:这种方式是在噪音源产生噪音之前,通过传感器提前获取噪音的信息,然后系统根据这些信息产生反向声波进行抵消。前馈式主动降噪的优点是可以在噪音产生的初期就进行干预,降噪效果较好,但对传感器的精度和系统的响应速度要求较高。
反馈式主动降噪:是在噪音已经产生并传播到车内后,通过传感器检测车内的噪音,然后系统根据检测到的噪音信息产生反向声波。反馈式主动降噪的优点是系统相对简单,对传感器的要求较低,但由于是在噪音产生后进行处理,所以降噪的效果可能会受到一定的影响。
混合式主动降噪:结合了前馈式和反馈式的优点,既在噪音产生之前进行预测和干预,又在噪音产生后进行实时调整和补偿,从而达到更好的降噪效果。不过,混合式主动降噪系统的复杂度较高,成本也相对较高。
应用效果及优势:
显著降低车内噪音:能够有效降低发动机噪音、排气系统噪音、轮胎与路面摩擦产生的路噪以及高速行驶时的风噪等2。例如,在城市道路行驶时,发动机的低频噪音和外界的环境噪音可以得到明显的抑制;在高速行驶时,风噪和路噪的影响也会大大减小,为驾乘人员提供更加安静舒适的车内环境。
提升驾乘舒适性:安静的车内环境可以减少驾驶员的疲劳感,提高驾驶安全性;同时,乘客也可以更加舒适地享受车内的娱乐系统,如听音乐、看视频等。
不影响车辆性能:与传统的被动降噪方法(如使用隔音棉、止震板等)相比,主动降噪技术不会增加车辆的重量,对车辆的燃油经济性和动力性能影响较小。
不过,汽车扬声器主动降噪技术也存在一定的局限性,例如对高频噪音的降噪效果相对较差,系统的成本较高,以及在复杂的噪音环境下可能会出现算法不准确等问题3。