日益嚴重的噪聲污染問題影響著人們的日常工作和生活，有源噪聲控制技術能夠有效降低低頻噪聲，已經被廣泛應用于有源降噪耳機、汽車和飛機機艙降噪等方面。有源頭靠是有源噪聲控制的一個重要應用，能夠減少誤差傳聲器周圍的低頻干擾。然而，大多數情況下傳聲器無法安裝在人耳處，且其降噪性能容易受到聲學通道響應變化的影響。
對此，中科院噪聲與振動重點實驗室博士研究生張澤強與其導師楊軍研究員、吳鳴研究員等人提出了一種結合虛擬傳聲器方法和可調式頭靠結構的多通道反饋有源噪聲控制系統，并且驗證了三種虛擬傳感方法（輔助濾波器方法、遠程傳聲器方法和虛擬傳聲器方法）在不同條件下的適用性。
相關研究成果在線發表于國際學術期刊 Applied Sciences 。
虛擬傳感方法可以將降噪目標從遠處的傳聲器轉移到人耳處。影響虛擬傳感算法性能的主要因素是次級聲場與初級聲場的變化。研究人員提出的可調式頭靠結構，將用于抵消噪聲的次級揚聲器和相應的監測誤差傳聲器作為一個整體移動，進而確保了在人頭移動和切換用戶時可以通過調節措施使次級聲場保持近似一致。虛擬傳聲器方法緩解了初級聲場變化對性能的影響，適用于混響時間較短的低頻噪聲場中。
實驗結果表明，這種新結構的性能優于以往傳統的有源頭靠結構。研究人員驗證了三種虛擬傳感算法在不同條件下的適用性，證實了當初級源變化（包括噪聲特性、位置和數量）并且受限于實際應用無法重新測量任何傳遞函數時，虛擬傳聲器方法的性能最為穩定。該有源噪聲控制系統可用于設計有源降噪頭靠，從而緩解在高噪聲環境下人們所受到的干擾。
本研究得到了國家自然科學基金（No.11804365）資助。
圖1 可調式頭靠結構的設計模型 (圖/中科院聲學所)
圖2 初級源變化時不同虛擬傳感算法的性能 (圖/中科院聲學所)
關鍵詞：
有源噪聲控制；有源頭靠；可調式結構；虛擬傳聲器方法；虛擬傳感方法
參考文獻：
ZHANG Zeqiang, WU Ming, GONG Chen, YIN Lan, YANG Jun. Adjustable Structure for Feedback Active Headrest System Using the Virtual Microphone Method. Applied Sciences. 2021; 11(11):5033. DOI: 10.3390/app11115033
論文連接：
https://www.mdpi.com/2076-3417/11/11/5033
