Protihlukové

Základním principem aktivní kompenzace šumu je cílené vytváření ničivého rušení.

Mezi anti-zvuk (také zvuk proti , anglický Active Noise Reduction [ANR] nebo Active Noise Cancellation [ANC] ) je to hovorově zvuk generovaný uměle v pořadí pomocí ničivého rušení zvuku. Za tímto účelem je generován signál čítače, který odpovídá signálu interferujícího zvuku, ale má opačnou polaritu .

Úspora energie

Je třeba rozlišovat dva různé problémy:

  • Pokud zdroj hluku vydává zvuk, pokusí se použít „proti-zvuk“ z jiného místa ke snížení výsledné amplitudy (a tedy zvukové energie) v některých omezených oblastech destruktivním rušením . Naproti tomu se zvuková energie zvyšuje v sousedních oblastech, protože energie se v žádném bodě neabsorbuje , ale pouze redistribuuje. Doposud nebylo možné uklidnit objem několika vlnových délek jako celek . Dosud byla úspěšná pouze aktivní absorpce zvuku v potrubí (lineární problém).
  • V dostatečně malé uzavřené oblasti s rozměry menšími než λ / 4 (mezi uchem a sluchátky) působí membrána sluchátek jako pohyblivá stěna, která zajišťuje přibližně konstantní celkový tlak ( viz také akustický zkrat ). Je třeba rozlišovat mezi zvukovou izolací , při které se dopadající zvuk přeměňuje na tepelnou energii. Tím se zabrání pouze odrazu.

Aplikace

sluchátka

U sluchátek s aktivním potlačením hluku se k měření okolního hluku používá vestavěný mikrofon a pomocí funkce akustického přenosu sluchátek se vypočítá množství, které by zůstalo na uchu. U této části je ve sluchátkách generován signál opačné polarity pro kompenzaci. Zvuk zvenčí a signál posluchače se setkávají jako zvuk na ušní bubínek . Úroveň akustického tlaku je výrazně snížena. Kromě toho lze pomocí sluchátek reprodukovat také užitečný zvuk (řeč, hudbu).

Ani sluchátka s aktivními systémy redukce šumu nemohou zcela eliminovat hluk pozadí. Na jedné straně má každý člověk jiný tvar vnitřního a vnějšího ucha, takže úplná neutralizace by umožňovala pouze přesné nastavení v laboratoři. Na druhé straně kosti lebky také přenášejí zvuk do ušního bubínku („ zvuk přenášený strukturou “); tento podíl nelze ovlivnit protihlukem.

Counter-sound je obzvláště vhodný pro tlumení nízkých frekvencí, kde jsou vlnové délky velké ve srovnání s rozměry sluchátek. Pouze zde má zvuk podobnou fázi po celé ploše sluchátek, takže jej lze zcela utlumit antifázovým signálem. Tato metoda má malý účinek při vysokých frekvencích, protože na povrchu sluchátek pak dochází k různým fázovým polohám, které také závisejí na směru dopadu zvuku. V extrémních případech může být zvuk také zesílen v určitých bodech při vysokých frekvencích. Vzhledem k tomu, že těsně uzavřená uzavřená sluchátka pouze dobře tlumí vysoké frekvence, lze použít protihlukový efekt ke zlepšení nedostatečného tlumení sluchátek při nízkých frekvencích.

Mezitím stále více přibývá sluchátek do uší, která používají protihlukový systém, i když mají horší potlačení šumu.

Důvodem pro vývoj těchto sluchátek byla potřeba ochrany proti hluku pro piloty. Náhlavní soupravy ANR lze použít v letectví - například pro piloty vrtulníků - k zajištění prostředí, které je pokud možno bez únavy. Hluk rotoru obsahuje extrémně silné nízkofrekvenční komponenty, které jsou pouze mírně tlumeny sluchátky. Kvůli efektu maskování jsou také skryty vysokofrekvenční signály, které jsou vyžadovány pro hlasovou komunikaci, takže musí být velmi výrazně zvýšena hlasitost sluchátek, aby bylo možné vůbec porozumět řízení letového provozu. Pokud se pomocí této metody tlumí zvuky nízkofrekvenčních rotorů, lze výrazně snížit hlasitost komunikace sluchátek.

Na rozdíl od jednoduchých sluchátek vyžadují sluchátka ANR svůj vlastní zdroj energie. K tomu stačí malá baterie (například AA nebo AAA) nebo dobíjecí baterie, protože elektronika vyžaduje jen malé množství elektrické energie.

PA technologie

V technologii veřejného ozvučení se používá aktivní potlačení šumu např. B. používané při velkých událostech, protože subwoofery určené pro tyto události způsobují velmi silné vibrace s odpovídajícími nízkými tóny. V této aplikaci je reproduktor směrován v opačném směru než ostatní reproduktory (většinou stolní ), který pak generuje protihlukový signál pod kontrolou procesoru, aby se snížila expozice zvuku v určité oblasti.

Motorová vozidla

Tlumení interiéru

V roce 1992 byl Nissan Bluebird prvním sériovým vozidlem s aktivním potlačením hluku. Asi o dvacet let později se tato technologie dostala do modelů luxusní třídy mnoha výrobců, např. B. ve společnosti Audi, Honda, Buick, Cadillac, Chevrolet, Infiniti, Jaguar, Land Rover. Známými dodavateli jsou Harman / Kardon (Samsung) s HALOsonic a Silentium z Izraele.

Aktivní tlumič výfuku

Nové tlumiče zvuku, které pracují s protihlukovou izolací, jsou technicky schopné snížit zvuk automobilů až o 20 dB (A) ve srovnání s klasickými tlumiči hluku. Snížení hluku o 20 dB (A) je vnímáno jako snížení hluku o čtvrtinu.

Elektronické tlumiče hluku jsou menší a lehčí než klasické tlumiče. Snížený protitlak výfukových plynů zvyšuje výkon nebo snižuje spotřebu paliva a tím i emise CO 2 . V současných vozidlech je zpětný tlak výfukových plynů způsoben hlavně systémy čištění výfukových plynů, jako jsou filtry částic, a již ne tlumičem.

Dále

Protihlukový princip se používá ve spojení s konvenčními tlumiči hluku v potrubích a potrubích k tlumení nízkých frekvencí v malém instalačním prostoru. Konvenční (pasivní) tlumiče hluku vyžadují velké objemy, aby byly účinné i při nízkých frekvencích.

Další aplikace jsou nebo byly prozkoumány, B.

  • pro izolaci leteckých motorů,
  • snížit hladinu zvuku v letadle ( De Havilland DHC-8 , SAAB 340B +, SAAB 2000, Raytheon Beech King Air 350, Raytheon Beech 1900D, Raytheon Beech King Air 90, 200, 300 a Twin Commander),
  • změnit zvuk motorů automobilů,
  • snížit nízkofrekvenční hučení síťových transformátorů v rozvodnách ,
  • zlepšit zvukovou izolaci oken,
  • vytvářet zóny klidu v otevřených kancelářích,
  • bojovat s vysokou úrovní hluku v tiskových strojích,
  • snížit hluk větrných turbín,
  • snížit expozici hluku v tomografech magnetické rezonance ,
  • potlačení stojatých vln v kvádrových místnostech, ke kterým dochází při přehrávání hudby nebo zvuku filmu, viz Double Bass Array ,
  • ke snížení hlukové zátěže u motocyklových přileb.

Téměř ve všech aplikacích lze podobného efektu dosáhnout jiným způsobem při nižších nákladech a bez dalšího příkonu energie. Proto je aplikace obvykle omezena na speciální aplikace.

Podobné postupy

Podobný proces se používá na vysokonapěťovém vedení stejnosměrného proudu Baltského kabelu k potlačení vysokofrekvenčních interferenčních signálů, které vznikají během provozu převodníku.

Viz také

Individuální důkazy

  1. ↑ US Patent 2043416 z roku 1934
  2. ↑ Co je aktivní zrušení šumu? In: BestCarAudio.com. 11. ledna 2020 (americká angličtina).;
  3. ↑ a b 3sat mediální knihovna. Citováno dne 6. července 2020 (odkaz mrtvý).
  4. ↑ S hlukem proti hluku - Jak moderní technologie promění hlasitá auta v šeptající pouliční křižníky. In: heise online. 5. června 2010 (video ve spolupráci s Hessischer Rundfunk ).;
  5. ^ Vesmírné cestování: První „ šeptající letadla“ za pět let , welt.de 23. prosince 2008.
  6. ↑ Ultra Electronics Ultra Quiet Cabin
  7. ↑ Technologie - protihluková úprava zajišťuje nový zvuk motoru Heise.de Automobiles, od 9. října 2009.
  8. ↑ „Protihlukové“ umožňuje větrným turbínám vyrábět vyšší elektřinu , Pressetext. 1. srpna 2008.
  9. ↑ Protihluk proti hluku tomografu