Barriera antirumore attiva circolare che utilizza un filtro di controllo teorico considerando l'interazione tra altoparlante e barriera

Aug 10, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 2649 (2023) Citare questo articolo

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Per la riduzione del rumore in uno specifico spazio esterno è stata proposta una barriera antirumore attiva circolare che utilizza un filtro di controllo calcolato teoricamente senza adattamento in tempo reale. Una barriera circolare compatta viene utilizzata per il sistema mobile per far fronte ai cambiamenti nella posizione dello spazio di lavoro, e il rumore in un'ampia banda di frequenza può essere ridotto effettuando un controllo attivo del rumore attraverso altoparlanti di controllo disposti attorno a una barriera. Tuttavia si è riscontrato un significativo divario prestazionale rispetto alla prestazione massima ottenuta utilizzando il filtro fisso sperimentale a causa di un modello teorico estremamente semplificato che ignora l'interazione tra gli altoparlanti di controllo e la barriera. Pertanto, questo studio ha cercato di ridurre al minimo il degrado delle prestazioni quando si applica il filtro di controllo calcolato teoricamente. Viene introdotto un altro modello teorico per migliorare le prestazioni di riduzione del rumore considerando l'interazione tra l'altoparlante di controllo e la barriera. Attraverso l'esperimento, è stato confermato che le prestazioni di riduzione del rumore sono migliorate di circa 2,6 dB nella frequenza di interesse.

I problemi legati al rumore negli ambienti industriali stanno diventando sempre più vari e gravi e, insieme a normative sul rumore sempre più severe, la riduzione del rumore sta diventando una questione sempre più importante. Il rumore in vari spazi, come aree di riposo o spazi di lavoro, può causare stress, distrazione e perdita dell'udito1 e molti lavoratori nelle industrie sono esposti a rumori forti per lunghi periodi di tempo. Una barriera antirumore può essere utilizzata per ridurre il rumore, ma è inefficace per la riduzione del rumore in una banda a bassa frequenza a causa del rumore diffratto. Per rafforzare la riduzione del rumore in una banda a bassa frequenza, è stata studiata la barriera antirumore attiva2,3,4,5,6 che applica il controllo attivo del rumore (ANC)7 a una barriera. Posizionando altoparlanti e microfoni di errore sopra la barriera, il rumore diffratto in una banda a bassa frequenza viene ridotto tramite ANC. La disposizione di microfoni e altoparlanti8,9, il metodo per ottenere il filtro di controllo10,11 e l'utilizzo di sorgenti di controllo unidirezionali12 sono stati studiati per migliorare le prestazioni della barriera antirumore attiva. Tuttavia, la barriera antirumore attiva che utilizza una barriera semi-infinita è costosa e richiede un ampio spazio per essere installata. Inoltre, è difficile da spostare, quindi è applicabile solo ad un ambiente fisso.

Per risolvere questo problema, è stata proposta la barriera antirumore attiva circolare che utilizza un filtro di controllo calcolato teoricamente13,14,15 per ridurre il rumore in uno specifico spazio esterno invece della riduzione del rumore globale. La barriera antirumore attiva circolare è costituita da una barriera circolare compatta e da altoparlanti di controllo posizionati attorno alla barriera con l'obiettivo di ridurre il rumore in uno spazio target individuale come uno spazio di lavoro o uno spazio di riposo. Richiede meno costi e spazio rispetto alla barriera semi-infinita e può essere spostata e reinstallata. Viene utilizzato un filtro di controllo calcolato teoricamente senza disporre i microfoni nello spazio target perché i microfoni disposti per applicare l'ANC ostacolano i lavoratori. Il filtro di controllo calcolato teoricamente può essere calibrato rapidamente, quindi è facile rispondere ai cambiamenti nella posizione della sorgente di rumore o dello spazio di controllo target.

Tuttavia, il divario prestazionale tra le prestazioni teoricamente ottenibili e i risultati sperimentali è significativo. Nello studio precedente13, un filtro di controllo viene calcolato sulla base di un modello teorico estremamente semplificato volto a fornire un metodo di controllo del rumore facilmente applicabile. Il degrado delle prestazioni si verifica a causa della differenza tra il modello teorico semplificato e il sistema sperimentale. Pertanto, questo studio ha cercato di ridurre al minimo il degrado delle prestazioni che si verifica quando il filtro di controllo calcolato teoricamente viene applicato al sistema di controllo del rumore ibrido circolare. L'interazione tra l'altoparlante di controllo e la barriera, che è una delle cause principali, non può essere considerata dal precedente modello teorico semplificato, quindi viene introdotto un altro modello teorico.