正弦有源噪聲降噪系統中的不穩(wěn)定性檢測和校正的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開內容涉及正弦噪聲的有源消除。
【背景技術】
[0002]正弦噪聲消除系統是用于降低或消除一個或多個正弦噪聲分量的有源降噪系統。正弦噪聲消除系統使用一個或多個差錯麥克風作為輸入換能器。與要被消除的噪聲有關的參考信號(例如，具有與設備的生成噪聲的旋轉速率有關的頻率分量的正弦)被輸入到自適應濾波器。自適應濾波器的輸出被施加到產生聲音的一個或多個換能器(即揚聲器)。為了消除正弦噪聲，揚聲器的輸出需要具有與差錯麥克風位置處的正弦信號相等的幅度和頻率、但是不同的相位。自適應濾波器可以改變參考信號的幅度和/或頻率，目的在于將輸出收斂至差錯麥克風處的正弦噪聲，以便將麥克風信號降低至零。自適應濾波器適應性地調整它的內部濾波器系數以便生成被計算用以消除正弦噪聲的輸出信號。該系統的目的是要消除在感興趣的一個或多個頻率處的麥克風信號。
[0003]正弦噪聲消除系統可以在期望消除通過旋轉設備而產生的正弦噪聲的任何情況中使用。一些應用包括機動車輛，在其中這些系統被用于降低或消除車廂中的正弦(例如，諧波)噪聲。噪聲源可以包括發(fā)動機和螺槳軸(prop shaft)，其產生可能期望被消除的諧波。在機動車輛中的正弦噪聲源還包括其他旋轉設備，諸如空調壓縮機或者輪胎。
[0004]在某些情況中，這些正弦噪聲消除系統可能變得不穩(wěn)定并且使得被設計為消除正弦噪聲的揚聲器聲音輸出水平分散。這樣的不穩(wěn)定的正弦噪聲消除系統可能產生大且顯著的違像(artifact)。這樣的不穩(wěn)定性的一個原因可以是(多個)揚聲器到差錯麥克風傳遞函數中的變化。

【發(fā)明內容】

[0005]在校正不穩(wěn)定性、諸如針對旋轉設備(諸如機動車輛中的發(fā)動機和傳動軸)的正弦噪聲消除系統的分散時的第一個步驟是要在造成可聽見的違像之前檢測到問題。在其變得可聽到之前檢測和校正不穩(wěn)定性使得噪聲消除系統能夠更好地以對被暴露在噪聲中的人們而言可接收的方式進行響應。通過將正弦噪聲消除系統的自適應濾波器的輸出頻率與正被消除的頻率進行比較，可以檢測出分散。在一個非限制性示例中，該比較可以基于檢測有源噪聲消除系統輸出信號的過零率。
[0006]以下提及的所有示例和特征可以以任何技術上可行的方式進行組合。
[0007]在一個方面，一種用于操作有源降噪系統的方法，有源降噪系統被設計為降低從旋轉設備發(fā)源的正弦噪聲，其中存在與要被降低的正弦噪聲的頻率有關的有源降噪系統輸入信號，并且其中有源降噪系統包括輸出大體正弦降噪信號的一個或多個自適應濾波器，該大體正弦降噪信號被用于驅動一個或多個換能器，使得它們的輸出被引導以用于降低正弦噪聲，該方法包括:檢測降噪信號的失真，其中失真至少部分基于降噪信號的頻率與正弦噪聲的頻率之間的差異；以及基于檢測到的失真來改變降噪信號。
[0008]實施例可以包括以下特征之一或者它們的任一組合?？梢酝ㄟ^將降噪信號的過零率與正弦噪聲的過零率進行比較來檢測失真。可以在時間窗中比較過零率。該窗的時段是可變的。該窗的時段的變化可以至少部分基于要被減少的頻率。
[0009]其他實施例可以包括以下特征之一或者它們的任一組合。自適應濾波器可以使用如下的系數，這些系數基于用以修改輸入信號的幅度和相位中的一個或多個的一個或多個自適應濾波器參數?；跈z測到的失真來改變降噪信號的步驟可以包括改變自適應濾波器參數中的一個或多個自適應濾波器參數的值。自適應濾波器參數可以包括泄露因數和適配率。在這種情況中，并且在有源降噪系統輸出針對多個換能器中的每個換能器的單獨的降噪信號時，由泄露因數和適配率中的一者或兩者所改變的量可以基于以下各項中的一項或多項:i)降噪信號的過零率與正弦噪聲的過零率之間的差異的大小(scale) ;ii)與相對大的降噪信號幅度耦合的、降噪信號的過零率與正弦噪聲的過零率之間的差異；以及iii)在多于一個的降噪信號中檢測到的失真。
[0010]其他實施例可以包括以下特征之一或者它們的任一組合。改變一個或多個自適應濾波器參數的值可以包括自動修改(例如，降低)自適應濾波器參數中的一個或多個參數的值。該方法可以進一步包括建立自適應濾波器參數中的一個或多個參數的最小值以及將值至少維持在這樣的最小值。該方法可以進一步包括在一個或多個自適應濾波器參數的值已經被修改之后自動恢復(例如，增加)它們的值。一個或多個自適應濾波器參數的值可以步進地被恢復(例如，被增加)。步長可以與旋轉設備的旋轉的當前速率和自適應濾波器參數的值被修改時的速率之間的差異有關。在一個或多個自適應濾波器參數的值已經被修改之后它們的值的恢復的速率可以和旋轉設備的當前旋轉速率與自適應濾波器參數的值被修改時的旋轉速率之間的差異有關。
[0011]其他實施例可以包括以下特征之一或者它們的任一組合。旋轉設備在一個示例中可以是機動車輛中的發(fā)動機，并且該方法可以進一步包括將降噪信號的幅度與有效消除在最大發(fā)動機負荷處的正弦噪聲的參考自適應濾波器輸出信號幅度進行比較。該方法還可以進一步包括基于發(fā)動機負荷來估計正弦噪聲的幅度，以及改變參考水平以使得它自動地匹配當前發(fā)動機操作水平。
[0012]在另一個方面，一種用于操作有源降噪系統的方法，有源降噪系統被設計為在機動車輛車廂中降低從機動車輛的發(fā)動機或螺槳軸發(fā)源的諧波噪聲，其中存在與要被降低的諧波噪聲的頻率有關的有源降噪系統輸入信號，并且其中有源降噪系統包括輸出大體正弦降噪信號的一個或多個自適應濾波器，該大體正弦降噪信號被用于驅動一個或多個換能器，使得它們的輸出被引導以用于降低諧波噪聲，其中自適應濾波器使用如下的系數，系數基于自適應濾波器的泄露因數和適配率中的一個或者多個、用以修改輸入信號的幅度和相位中的一個或多個，該方法包括:檢測降噪信號的失真，其中失真至少部分基于降噪信號的頻率與正弦噪聲的頻率之間的差異，并且其中通過將降噪信號的過零率與正弦噪聲的過零率進行比較來檢測失真；以及基于檢測到的失真來改變自適應濾波器的泄露因數和適配率中的一個或者多個的值，以便改變降噪信號?？梢栽跁r間窗中比較過零率，其中該窗的時段是可變的并且基于要被降低的頻率。
【附圖說明】
[0013]圖1是機動車輛發(fā)動機諧波消除系統的示意性框圖。
[0014]圖2描繪了降噪信號和可以在其中確定該信號的過零點的窗。
[0015]圖3圖示了根據諧波頻率的過零率的示例。
[0016]圖4是針對如下的諧波能量與頻率的繪圖:基線諧波噪聲、同一噪聲但是具有有源噪聲消除系統被打開(但是失真檢測和參數控制未被打開)、以及相同有源噪聲消除系統被打開并且具有失真檢測和校正。
[0017]圖5是針對如下的諧波能量與頻率的另一個繪圖:具有有源噪聲消除系統被關閉的基線諧波噪聲、具有有源噪聲消除系統被打開的噪聲以及具有相同有源噪聲消除系統被打開并且失真對抗措施被打開的噪聲。
【具體實施方式】
[0018]附圖中的圖1的實施例被示出并且被描述為框圖中的離散單元。這些單元可以被實現為模擬電路或數字電路中的一個或者多個。備選地或附加地，它們可以利用一個或多個微處理器執(zhí)行的軟件指令來實現。軟件指令可以包括數字信號處理指令。操作可