有源噪声控制

有源噪声控制（Active Noise Control，简称ANC）是一种通过人为产生次级声波，与初级噪声发生相消性干涉，从而实现降噪的技术。其核心原理是利用次级声源产生的声波，在特定空间内与原始噪声形成相位相反的叠加效应，进而降低目标区域的噪声强度。

一、系统解构

核心组件包括：

1. 初级声源：这是待控制的噪声源，产生初级声波。

2. 次级声源：这是产生与初级声波相位相反的次级声波的关键部件，通常包括扬声器或力源。

3. 控制器：这是整个系统的“大脑”，根据参考传感器和误差传感器的信号实时调整次级声源的输出。控制器分为前馈和反馈两种系统类型。

4. 传感器：参考传感器负责采集初级噪声的特征，误差传感器则监测降噪效果并反馈调节信息。

技术实现依赖于先进的自适应滤波算法，如FXLMS算法，以实现对次级声源输出的动态调整。建立次级通路模型以补偿声场传播延迟也是技术实现的关键。

二、应用领域

ANC技术有着广泛的应用场景：

1. 在个人防护方面，有源护耳器已经商业化应用，能够有效降低低频噪声。

2. 在交通工具领域，特别是在飞机舱（特别是螺旋��j机型）和高端轿车中，ANC技术降噪量可达10-15分贝。

3. 在工业设备领域，通风管道、变压器等设备的有源消声系统也广泛应用。

结合无源控制技术的混合方案，如自然通风隔声窗、有源声屏障等，正在提升中低频综合降噪效果，成为新兴的应用方向。

三、技术优势与局限

ANC技术具有以下优势特性：

1. 对低频噪声的降噪效果显著，特别是在50-1000赫兹范围内。

2. 系统体积小、重量轻，适用于空间受限的场景。

3. 可与无源控制技术结合，形成互补。

该技术也面临一些应用挑战：

1. 对复杂声场和多声源场景的控制难度较大。

2. 次级声源的布置需要精确匹配声场特性。

3. 较高的成本制约了其大规模商业化应用。

自20世纪30年代提出以来，随着数字信号处理技术的发展，ANC技术逐步成熟，并在特定领域形成了标准化的解决方案。复杂环境下的实时控制仍是当前研究的重点。这项技术的持续发展和优化有望为我们提供更多安静、舒适的生活环境。