以共極點模式作虛擬麥克風在主動噪音防治之研究

Abstract

本計畫針對主動噪音控制ANC (Active noise control) 的一些根本待解間題， 提出一系列的研究方案。ANC (Active noise control)的主要概念是：假設空間中 有一個噪音源我們引進 「人為」 的第二聲源對噪音源做破壞性的干涉，以達到降 低噪音能量的目的。ANC 有體積小設計彈性佳等的好處，而最大的挑戰，是如 何設計ANC 濾波器，產生第二聲源，以降低密閉空間中所有噪音的總能量。故 ANC 濾波器的設計是主動噪音控制成功與否的主要關鍵。 在上一年度的計畫中，針對密閉管路，我們己發現，僅利用二個麥克風各置 於管路的端點，即能良好估計管路中聲音的能量。接下來的第一年研究，我們嚐 試找出濾波器與反射係數b 和噪音源位置p x 之間是否有封閉解關係。我們希望 設計低複雜度濾波器，並進一步求得 「降低的噪音能量」 與反射係數b 之間的 封閉解關係，最後探討「降低的噪音能量」 與音源位置之間的關係。 在第二年的研究，我們將討論： 「虛擬麥克風」 在噪音防治的應用。「麥克風」 在主動式噪音防治的應用上，是極為重要的元件， 它主要的用途是監測 「噪音 的能量」。由於麥克風的位置的選擇是很關鍵的，但這個限制因素，經常造成設 計者的困擾。因此近年來有許多文獻討論虛擬麥克風的可能性。雖然目前確實有 一些模擬的結果，證實虛擬麥克風可用在動態的噪音防治，但我們希望能在理論 上，進一步探討虛擬麥克風在不同位置，不同反射係數及不同的頻率範圍時對ANC 的影響及適用性。 在第三年的研究，我們將討論： 利用房間 「共極點」 簡化濾波器設計。 一般而言，房間中各別的脈衝響應，可利用ARMA 濾波器的模型來逼近。若 ARMA 模型中的AR 部分可以相同而共用，且誤差不致太大，稱為 「共極點」 (Common pole)，所以估計 「一組」 脈衝響應，所需的係數和運算量，就可以大 量降低。首先我們利用 Image method 模擬產生多組房間響應。其次我們分析現 有的尋找共極點的方法，並分別求得它們的群體誤差。未來我們將利用前二年的 部分成果，研究反射係數及空間位置對 「共極點」性能的影響，並與傳統做法作 比較。最後我們探討共極點在設計噪音控制和回音消除濾波器的適用性，以抑制 雜音與回音。