基于参量阵扬声器的有源噪声控制系统基础理论研究

与普通扬声器通过机械振动激励空气发出音频声不同，参量阵扬声器是利用超声载波调制信号在空气中传播时产生非线性效应而制成的一种强指向性扬声器。采用参量阵扬声器作为有源噪声控制系统的次级声源主要有个优点：1、由于参量阵扬声器强指向性，次级声源对参考信号的反馈得到有效减小；2、对于多通道有源噪声控制，可以有效减小需要控制的次级通道数量，提高系统收敛速度。由于参量阵扬声器的工作原理和普通扬声器存在着差别，其辐射声场特性特别是在闭空间的特性尚待研究，应用于有源噪声控制系统中的信号处理算法也要重新进行设计。本项目拟就基于参量阵扬声器的有源噪声控制系统中的基础理论问题进行探索性研究。该研究的理论突破将为参量阵扬声器应用于有源噪声控制中扫清障碍，推动有源噪声控制特别是多通道有源噪声控制的研究向实用化等更深层次发展。

参量阵扬声器作为一种新型的指向性声源，能够产生具有高指向性的可听声。我们针对参量阵扬声器在有源噪声控制中的应用进行了深入的研究。首先，设计并研制了一种具有自主知识产权的新型声滤波器，可有效消除参量阵扬声器测量过程中传声器非线性带来的伪噪声影响；理论分析参量阵扬声器作为次级声源在自由场、管道和闭空间的有源噪声控制性能，并通过实验进行验证；首次利用小数延时滤波器实现了参量阵扬声器的任意角度波束偏转；根据参量阵扬声器远场解，提出了一种减小参量阵扬声器非线性失真方法；引入一维Volterra滤波器对非线性次级通道进行建模，减小次级通道模型所需参数；分析了次级通道非线性情况下，有源控制系统的收敛性能，在此基础上，提出了一种可变泄露因子的有源控制算法，解决了次级通道非线性引起的系统不稳定问题。