Page 105 - 《应用声学》2021年第6期

第 40 卷 第 6 期 王冉等： 基于脉冲声分离的刚性球散射声控制 901

获取到期望散射声信号后，利用第 1 节中公 的信号幅度对比可以看出，二者基本相同，即实现了
式 (6) 进行滤波器设计，以实现刚性球散射声降 刚性球散射体的 “声学不可见”。此外，800 Hz 以及
噪控制并在 DSP 实验平台上进行实验验证。同时， 900 Hz 的实验结论亦与上述结论相同，本文将不再
在求解控制系数时采用正则化方法以保证算法的 单独给出其实验结果。
鲁棒性，正则化参数设置为 10 −4 。以 700 Hz 以及 图 5 的时域波形结果，只验证了散射声的幅度
1000 Hz 信号为例，有源控制开启前后，两个误差传 得到衰减，为客观评价散射声的降噪效果，利用第 1
声器采集的时域信号波形如图5所示。 节中公式 (7) 计算散射声的降噪量，结果见表 1。从
图5 中误差传声器采集的时域信号波形各包含 表中计算结果可以看出，除 800 Hz 以外，其余频点
3 条曲线，分别对应无刚性球信号、有源控制开启前 的平均降噪量大于 7 dB。800 Hz 的降噪量偏小是
信号和有源控制开启后信号，且有源控制开启前后， 由于刚性球的散射声截取不准确，加之该频点可能
刚性球均存在。通过对刚性球散射声进行控制，可 位于声场的谷点导致的，但其他频点处良好的降噪
以抑制散射声的强度。因此，控制开启后的波形中， 效果依然验证了本文所提分离方法和实验系统的
散射声所在位置的信号幅度应得到衰减。如图 5 中 有效性。
绿色线框圈出的位置，即刚性球散射声对应的位置， 同时，考察不同参考传声器位置对控制算法的
信号幅度均小于有源控制开启前，表明刚性球的散 影响。实验中，分别在距离声源1 m和1.5 m位置处
射声得到了很好的抑制。同时，为实现刚性球在声 各放置一个参考传声器用于拾取参考信号，参考传
场中 “声学不可见”，控制后的信号波形应与无刚性 声器与声源中心在一条直线上，如图 2 中 1、2 位置
球时采集的信号波形幅度一致。从图 5 中两个误差 标记处；随后利用第1 节中公式 (6)进行滤波器设计
传声器采集的控制开启后信号与无刚性球时采集 并进行降噪控制，双通道降噪量结果见表2。

0.02 0.02
0.01 0.01
0 0
ࣨए/V -0.01 ࣨए/V -0.01
-0.02
-0.02
-0.03 ᤰ᥋1௄ုηՂ -0.03 ᤰ᥋2௄ုηՂ
ᤰ᥋1଍҄नթҒ ᤰ᥋2଍҄नթҒ
-0.04 ᤰ᥋1଍҄नթՑ -0.04 ᤰ᥋2଍҄नթՑ
-0.05 -0.05
1.780 1.782 1.784 1.786 1.788 1.790 1.780 1.782 1.784 1.786 1.788 1.790
᧔ನག/T10 4 ᧔ನག/T10 4
(a) 700 Hzឨࣀ1᧔ᬷ௑۫ηՂฉॎ (b) 700 Hzឨࣀ2᧔ᬷ௑۫ηՂฉॎ

0.02 0.02
0.01 0.01
0 0
ࣨए/V -0.01 ࣨए/V -0.01
-0.02
-0.02
-0.03 ᤰ᥋1௄ုηՂ -0.03 ᤰ᥋2௄ုηՂ
ᤰ᥋1଍҄नթҒ ᤰ᥋2଍҄नթҒ
-0.04 ᤰ᥋1଍҄नթՑ -0.04 ᤰ᥋2଍҄नթՑ
-0.05 -0.05
2.164 2.166 2.168 2.170 2.172 2.174 2.164 2.166 2.168 2.170 2.172 2.174
᧔ನག/T10 4 ᧔ನག/T10 4
(c) 1000 Hzឨࣀ1᧔ᬷ௑۫ηՂฉॎ (d) 1000 Hzឨࣀ2᧔ᬷ௑۫ηՂฉॎ
图 5 700 Hz 及 1000 Hz 有源控制开启前后误差传声器采集信号的时域波形
Fig. 5 The time-domain waveform of the error signal before and after the active control at 700 Hz and 1000 Hz