一种家用主动降噪座椅及应用于其的主动降噪方法与流程

本发明属于家具技术领域，涉及一种家用主动降噪座椅及应用于其的主动降噪方法。

背景技术：

随着社会的发展，人们对其所处的家居环境提出更高的舒适需求，其中对家用座椅的需求表现在对座椅的降噪效果与舒适效果方面。目前的生产厂商在座椅上增加软垫、靠枕等措施来实现舒适效果，但是目前没有一种好的降噪措施。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于提供一种家用主动降噪座椅及应用于其的主动降噪方法，实现了家居环境下的降噪功能。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种家用主动降噪座椅，包括设置在座椅后侧的头枕；头枕上设有参考传声器、误差传声器和扬声器；在座椅上设置有分别与参考传声器、误差传声器和扬声器电连接的主动降噪控制器；主动降噪控制器用于处理室内噪声并生成与环境噪声相位相反的次级放大声源；主动降噪控制器还与设在座椅上的控制及显示器电连接；主动降噪控制器、参考传声器、误差传声器、控制及显示器和扬声器分别与电源相连接。

进一步的，主动降噪控制器包括有源滤波模块和自适应滤波模块，有源滤波模块的输入端与参考传声器相连接；自适应滤波模块的输入端分别与有源滤波模块和误差传声器相连接，自适应滤波模块的输出端与信号放大模块相连接，信号放大模块的输出端与扬声器相连接。

进一步的，还包括扶手，参考传声器设置在头枕顶部和两侧扶手的前端；误差传声器和扬声器均设置在头枕两侧；主动降噪控制器和控制及显示器设置在扶手上。

进一步的，参考传声器和误差传声器均采用电容式咪头。

进一步的，控制及显示器采用触摸屏控制。

应用于一种家用主动降噪座椅的主动降噪方法，包括以下过程：

步骤1：将室内噪声通过传声器转化为模拟噪声信号，模拟噪声信号通过模数转换模块将模拟噪声信号转换为数字噪声信号；

步骤2：数字噪声信号通过自适应滤波器模块处理产生次级数字声源信号；

步骤3：次级数字声源信号通过信号增益模块产生次级放大数字声源信号；

步骤4：次级放大数字声源信号通过数模转换模块转化为次级放大模拟声源信号，并通过扬声器输出与室内噪声相位相反的次级放大声源；次级放大声源与室内噪声抵消。

进一步的，步骤1中室内噪声包括室内的主噪声以及次级放大声源和室内的主噪声抵消后的残余噪声；主噪声和残余噪声分别通过参考传声器和误差传声器分别转化为主模拟噪声信号和残余模拟噪声信号，主模拟噪声信号和残余模拟噪声信号通过模数转换模块转化为数字噪声信号。

进一步的，主模拟噪声信号经过有源滤波模块处理后传递至模数转换模块。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种家用主动降噪座椅及应用于其的主动降噪方法，室内的噪声通过设在座椅头枕处的参考传声器和误差传声器转化为模拟噪声信号，模拟噪声信号依次经过通过主动降噪控制器的模数转换模块、自适应滤波器模块、信号增益模块和数模转换模块处理转化，并通过设在头枕上的扬声器输出与室内噪声相位相反的次级放大声源，次级放大声源与室内噪声抵消，从而在头枕人耳部位形成静音区，实现了家用座椅的主动降噪，其降噪效果好。

附图说明

图1为本发明降噪座椅结构图；

图2为本发明降噪方法流程图；

图3为本发明各频段的降噪性能示意图。

其中，1-扶手，2-头枕，3-扬声器，4-参考传声器，5-误差传声器，6-主动降噪控制器，7-控制及显示器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。

下面给出具体的实施例。

如图1所示，一种家用主动降噪座椅，包括设置在座椅两侧的扶手1以及设在座椅后侧的头枕2：参考传声器4设置在两侧扶手1的前端和头枕2顶部；误差传声器5和扬声器3均对称设置在头枕2两侧；

另外，在座椅的扶手1上设置有包括自适应滤波器模块、信号增益模块、数模转换模块和模数转换模块的主动降噪控制器6；主动降噪控制器6分别与参考传声器4、误差传声器5以及扬声器3相连接；室内噪声通过参考传声器4和误差传声器5传送至主动降噪控制器6处理，然后通过扬声器3输出与室内噪声相位相反的次级放大声源；主动降噪控制器6还与设在扶手1上的控制及显示器7相连接，控制及显示器7能随时控制主动降噪控制器6的工作模式并查看其运行状况。在本实施例中，控制及显示器7可以切换主动降噪控制器6的工作状态，其工作状态有：待机模式；工作模式；睡眠模式。控制及显示器7也可以显示当前主噪声大小、静音与噪声大小以及降噪量；控制及显示器7采用触摸屏控制，避免了按键控制下按键失灵造成控制失灵现象的发生；主动降噪控制器6、参考传声器4、误差传声器5、控制及显示器7以及扬声器3分别与电源相连接。电源采用可充电电池，如采用12v铅蓄电池，配合相应稳压集成电路控制电源的电压。

对上述需要说明的是，参考传声器4采集任意方向的主噪声，送入主动降噪控制器6的核心控制器中进行运算；主噪声是空调噪声、风扇噪声、装修电钻噪声、人的吵闹声、室外风机噪声等一种或几种声音经传播过程中进行叠加或不规则抵消形成的在座椅附近的中低频复杂噪声，经过参考传声器4采集后转换为主模拟噪声信号。参考传声器4采用电容式咪头，其灵敏度高，使用寿命长，成本低。

对上述需要说明的是，误差传声器5用于采集人耳处感受到的残余噪声并转化为残余模拟噪声信号，然后也送入主动降噪控制器6的核心控制器中进行运算；残余模拟噪声信号和主模拟噪声信号经过主动降噪控制器6的核心控制器处理后，通过扬声器3输出与主噪声相位相反的次级放大声源；次级放大声源与室内的噪声相抵消后，又产生新的残余噪声经误差传声器5再传递至主动降噪控制器6的核心控制器中；误差传声器5采用电容式咪头，其灵敏度高，使用寿命长，成本低。

对上述需要说明的是，主动降噪控制器6包括有源滤波模块有源滤波器；主动降噪控制器6还包括自适应滤波模块自适应滤波器，自适应滤波器的输入端分别与有源滤波器和差传声器相连接，自适应滤波器输出端与信号放大器相连接，信号放大器的输出端与扬声器3相连接。主动降噪控制器6的核心控制器采用stm32，并利用fx-lms算法处理由参考传声器4以及误差传声器5传来的主噪声模拟信号和残余噪声模拟信号后，经自适应滤波器处理，然后向扬声器3输出与该噪声信号幅度相同，相位相反的次级放大模拟声源信号，经扬声器3输出后与室内噪声相互抵消，实现主动降噪功能。

对上述需要说明的是，主动降噪控制器6通过接收主模拟噪声信号，并用自适应滤波器对主模拟噪声信号进行一系列滤波，产生与主模拟噪声信号相对应的次级模拟声源信号，输出与主噪声抵消产生残余噪声，残余噪声再经过误差传声器5和主动降噪控制器6的处理，通过残余噪声继续调整自适应滤波器的阶数、参数以及收敛因子，确定最优控制系统参数，将得到的经过最优控制系统参数下的自适应滤波器单元处理后的次级放大声源信号通过扬声器3输出，与主噪声相互抵消，在人耳部位形成静音区。

如图2所示，应用于一种家用主动降噪座椅的主动降噪方法，包括以下过程：

步骤1：将室内噪声通过传声器转化为模拟噪声信号，模拟噪声信号通过模数转换模块将模拟噪声信号转换为数字噪声信号；步骤2：数字噪声信号通过自适应滤波器模块处理产生次级数字声源信号；步骤3：次级数字声源信号通过信号增益模块产生次级放大数字声源信号；步骤4：次级放大数字声源信号通过数模转换模块转化为次级放大模拟声源信号，并通过扬声器3输出与室内噪声相位相反的次级放大声源；次级放大声源与室内噪声抵消。

其具体的，步骤1中室内噪声包括室内的主噪声以及次级放大噪声和室内的主噪声抵消后的残余噪声；主噪声和残余噪声分别通过参考传声器4和误差传声器5分别转化为主模拟噪声信号和残余模拟噪声信号，主模拟噪声信号和残余模拟噪声信号通过模数转换模块转化为数字噪声信号。主模拟噪声信号经过有源滤波模块处理后传递至模数转换模块，有源滤波模块包括抗混叠滤波单元、平滑滤波单元和信号调理滤波单元，对主模拟噪声信号的大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。

如图3所示，本实施例进一步公开了在一定环境下，本家用主动降噪座椅降噪功能开启前和开启后头枕2处测得的降噪幅度；其能够明显降低头枕2处的噪声幅度，进而人员坐躺在座椅上，能够明显降低人耳处的噪声幅度。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。