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虚拟仪器环境下前馈自适应噪声主动控制方法研究

作　者: 袁明
导　师: 张方
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 噪声主动控制自适应滤波小波变换虚拟传声器仿真虚拟仪器
分类号: TB535
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 56次
引　用: 3次
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内容摘要

随着工业发展,噪声干扰成为一个越来越突出的问题。减小和抑制噪声在军事和民用上都有巨大的价值。噪声主动控制技术是近年来研究的一个热点问题,它克服了传统被动降噪技术带来的设备庞大、笨重、造价高、主要对高频噪声有降噪效果而对低频噪声无效等诸多缺点,能够对低频噪声起到很好的控制效果,目前已经展现出了巨大的应用价值。本文以信号处理中的自适应滤波理论为基础,详细研究了噪声主动控制的系统构成、基本原理和算法。在国内首次使用虚拟仪器领域最成功的开发平台─LabVIEW开发出噪声主动控制的常用算法,用于噪声主动控制的算法仿真及进一步开发。本文对FX-LMS算法及其性能指标进行了详细的研究,同时给出了改进算法,用于改善FX-LMS算法的不足。作者还推导了能够用于双通道的主动降噪的FX-LMS算法,用LabVIEW搭建该算法进行仿真,得出仿真结果。此外,使用近些年来较为流行的小波变换,将其与自适应滤波理论相结合,并应用到噪声主动控制领域,使得降噪控制效果更加显著。鉴于噪声主动控制只在误差传感器附近形成有源静区的缺点,作者将虚拟传声器理论引入到噪声主动控制中,进一步扩大了噪声主动控制的应用范围。最后,作者结合噪声主动控制的自适应算法和现有设备,分析了以LabVIEW为开发平台进行噪声主动控制物理实现所需要考虑的一些问题,并根据现有设备,进行了一些噪声主动控制的验证性实验,取得了较好的效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-20
  1.1 论文研究的背景和目的  12-13
  1.2 噪声主动控制发展历程和研究现状  13-18
  1.3 本文主要工作内容  18-20
第二章噪声主动控制系统构成、原理和自适应算法  20-30
  2.1 噪声主动控制系统的组成  20-22
    2.1.1 前馈噪声主动控制系统  20-21
    2.1.2 反馈噪声主动控制系统  21
    2.1.3 混合系统及其他分类  21-22
  2.2 噪声主动控制的原理  22-25
    2.2.1 本文所用到的声学理论  22-23
    2.2.2 噪声主动控制的声学原理  23-25
  2.3 维纳滤波和自适应滤波理论  25-28
    2.3.1 维纳滤波器  25-27
    2.3.2 自适应滤波器  27-28
  2.4 自适应算法  28-30
第三章自适应噪声主动控制算法开发及仿真  30-54
  3.1 仿真平台LabVIEW 介绍  30-31
  3.2 次级通路辨识  31-34
    3.2.1 使用LabVIEW 设计自适应算法及其优势  31-32
    3.2.2 使用自适应算法进行次级通路辨识  32-34
  3.3 FX-LMS 算法及LabVIEW 仿真  34-41
    3.3.1 算法的引入及推导  34-35
    3.3.2 实验仿真及仿真结果分析  35-41
  3.4 FX-NLMS 算法及LabVIEW 仿真  41-43
  3.5 噪声主动控制中的冲击性噪声问题  43-46
  3.6 噪声主动控制中的声反馈问题  46-48
  3.7 实际环境噪声主动控制仿真  48-49
  3.8 双通道噪声主动控制系统仿真  49-54
    3.8.1 系统组成及算法推导  49-53
    3.8.2 双通道噪声主动控制的LabVIEW 仿真  53-54
第四章小波变换在噪声主动控制中的应用  54-61
  4.1 小波变换的基本概念  54-56
  4.2 多分辨率分析及MALLAT 快速算法  56-57
  4.3 基于小波变换的自适应算法  57-59
  4.4 基于小波的自适应算法仿真  59-61
第五章噪声主动控制中的虚拟传声技术  61-67
  5.1 虚拟传声技术在噪声主动控制中的作用  61-62
  5.2 虚拟传声预测算法  62-64
  5.3 虚拟传声预测算法的LabVIEW 仿真  64-67
第六章噪声主动控制实验  67-78
  6.1 自适应噪声主动控制物理实现需要考虑的问题  67-69
  6.2 噪声主动控制验证性实验  69-74
  6.3 某款主动降噪耳机降噪性能实验  74-78
第七章总结与展望  78-80
参考文献  80-84
致谢  84-85
在学期间的研究成果及发表的学术论文  85

虚拟仪器环境下前馈自适应噪声主动控制方法研究

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