فهرست مطالبعنوانصفحهچكيدهفصل صفر: مقدمه 12فصل اول: مقدمه اي بر كنترل نويز آكوستيكي71-1) مقدمه81-2) علل نياز به كنترل نويزهاي صوتي (فعال و غير فعال)91-2-1) بيماري هاي جسمي91-2-2) بيماري هاي رواني91-2-3) راندمان و كارايي افراد91-2-4) فرسودگي91-2-5) آسايش و راحتي91-2-6 جنبه هاي اقتصادي101-3) نقاط ضعف كنترل نويز به روش غيرفعال101-3-1) كارايي كم در فركانس هاي پايين101-3-2) حجم زياد عايق هاي صوتي101-3-3) گران بودن عايق هاي صوتي101-3-4) محدوديت هاي اجرايي101-3-5) محدوديت هاي مكانيكي101-4) نقاط قوت كنترل نويز به روش فعال111-4-1) قابليت حذف نويز در يك گسترده ي فركانسي وسيع111-4-2) قابليت خود تنظيمي سيستم111-5) كاربرد ANC در گوشي فعال111-5-1) تضعيف صدا به روش غير فعال در هدفون121-5-2) تضعيف صدا به روش آنالوگ در هدفون131-5-3) تضعيف صوت به روش ديجيتال در هدفون151-5-4) تضعيف صوت به وسيله ي تركيب سيستم هاي آنالوگ و ديجيتال در هدفون161-6) نتيجه گيري17 فصل دوم: اصول فيلترهاي وفقي 182-1) مقدمه192-2) فيلتر وفقي202-2-1) محيط هاي كاربردي فيلترهاي وفقي222-3) الگوريتم هاي وفقي252-4) روش تحليلي252-4-1) تابع عملكرد سيستم وفقي262-4-2) گراديان يا مقادير بهينه بردار وزن282-4-3) مفهوم بردارها و مقادير مشخصه R روي سطح عملكرد خطا302-4-4) شرط همگرا شدن به٭ W322-5) روش جستجو322-5-1) الگوريتم جستجوي گردايان322-5-2) پايداري و نرخ همگرايي الگوريتم352-5-3) منحني يادگيري362-6) MSE اضافي362-7) عدم تنظيم372-8) ثابت زماني372-9) الگوريتم LMS382-9-1) همگرايي الگوريتم LMS392-10) الگوريتم هاي LMS اصلاح شده402-10-1) الگوريتم LMS نرماليزه شده (NLMS)412-10-2) الگوريتم هاي وو LMS علامتدار وو (SLMS)412-11) نتيجه گيري43 فصل سوم: اصول كنترل فعال نويز 443-1) مقدمه453-2) انواع سيستم هاي كنترل نويز آكوستيكي453-3) معرفي سيستم حذف فعال نويز تك كاناله473-4) كنترل فعال نويز به روش پيشخور483-4-1) سيستم ANC پيشخور باند پهن تك كاناله493-4-2) سيستم ANC پيشخور باند باريك تك كاناله503-5) سيستم هاي ANC پسخوردار تك كاناله513-6) سيستم هاي ANC چند كاناله523-7) الگوريتم هايي براي سيستم هاي ANC پسخوردار باند پهن533-7-1) اثرات مسير ثانويه543-7-2) الگوريتم FXLMS573-7-3) اثرات فيدبك آكوستيكي613-7-4) الگوريتم Filtered- URLMS663-8) الگوريتم هاي سيستم ANC پسخوردار تك كاناله693-9) نكاتي درباره ي طراحي سيستم هاي ANC تك كاناله703-9-1) نرخ نمونه برداري و درجه ي فيلتر723-9-2) عليت سيستم733-10) نتيجه گيري74 فصل چهارم: شبيه سازي سيستم ANC تك كاناله 754-1) مقدمه764-2) اجراي الگوريتم FXLMS764-2-1) حذف نويز باند باريك فركانس ثابت764-2-2) حذف نويز باند باريك فركانس متغير814-3) اجراي الگوريتم FBFXLMS834-4) نتيجه گيري85 فصل پنجم: كنترل غيرخطي نويز آكوستيكي در يك ماجرا 865-1) مقدمه875-2) شبكه عصبي RBF885-2-1) الگوريتم آموزشي در شبكه ي عصبي RBF905-2-2) شبكه عصبي GRBF935-3) شبكه ي TDNGRBF945-4) استفاده از شبكه ي TDNGRBF در حذف فعال نويز955-5) نتيجه گيري98 فصل ششم: نتيجه گيري و پيشنهادات 996-1) نتيجه گيري1006-2) پيشنهادات101مراجعIفصل اولمقدمه اي بر كنترل نويز آكوستيكي 1-1 ) مقدمهنويزهاي آكوستيكي[1] موجود در محيط نه تنها تاثير مستقيمي بر روي شنوايي افراد مي گذارند، بلكه باعث كاهش راندمان و كارائي آنها، بيماري هاي جسمي از قبيل فشار خون، كاهش آسايش و راحتي افراد و فرسودگي در دستگاه ها مي شوند. اگر چه مشكل سر و صدا نسبت به مساله آلودگي محيط با مواد آلوده كننده، توجه كمتري را به خود جلب مي كند، اما امروزه آگاهي جامعه نسبت به انعكاس غير بهداشتي اصوات بلند، بيش از هميشه وجود دارد. بنابراين تلاش هاي زيادي براي كاهش نويزهاي آكوستيكي موجود در محيط شده است. بدين منظور روش هاي فعال[2] و غيرفعال[3]به كار مي رود. بزرگترين مزيت موجود در روش فعال اين است كه برخلاف روش غيرفعال مي توان نويز را در يك فضاي كوچك و بخصوص در فركانس هاي پايين (زير 500 هرتز)، كاهش داد [1، 6، 16].ايده اوليه كنترل فعال نويز توسط pual Lveg در سال 1936 براي حذف نويز در مجراها[4] معرفي و تشريح گرديد [2]. اين سيستم، صداي ناخواسته را بوسيله توليد يك موج صوتي مشابه (هم دامنه)، ولي با فاز مخالف از بين مي برد. تداخل امواج نويزهاي ناخواسته و موج ساخته شده، باعث حذف هر دو صدا ميشود. اگر سيستم فعال، فاز و دامنه ي موج اوليه را به درستي تشخيص دهد، موفقيت در حذف نويز حاصل مي شود.علي رغم تحقيقات انجام شده در دهه ي 1950 بر روي سيستم هاي كنترل فعال نويز، به دليل فقدان تكنولوژي لازم، اين سيستم ها بصورت عملي پيشرفت قابل ملاحظه اي نكردند. اما در سال هاي بعد، با بكارگيري تكنيك هاي ديجيتالي به جاي سيستم هاي پيچيده آنالوگ و بكارگيري علم پردازش سيگنال هاي ديجيتال، پيشرفت قابل ملاحظه اي حاصل شد. بگونه اي كه امكان دستيابي به سيستم هاي ANC در كاربردهاي گوناگون فراهم آمد [3]. هم اكنون با پيدايش پردازنده هاي سريع سيگنال هاي ديجيتال ، امكان پياده سازي سيستم هاي كنترل فعال نويز با استفاده از الگوريتم هاي مختلف محقق گرديده است.سيستم هاي كنترل فعال نويز در دهه ي 1980 بر پايه ي نظريه ي فيلترهاي وفقي بنا و توسعه داده شده است [4]. با توجه به توانايي ها و ارزان قيمت بودن سخت افزارهاي DSP مثل خانواده ي TMS320، تكنولوژي استفاده از اين سخت افزارها همراه با تئوري ANC عملي شده است [7]. 1-2)علل نياز به كنترل نويزهاي صوتي (فعال و غيرفعال)1-2-1) بيماري هاي جسمي [17]يكي از مشكلات اساسي در مورد وجود صدا با شدت بالا، اثرات نابهنجار شنوايي است كه كودكان بيشتر در معرض اين بيماري ها قرار مي گيرند. بايد به اين توجه كرد كه سطح فشار آكوستيكي db 130 به عنوان آستانه دردناكي ناميده مي شود. بعنوان نمونه چندين نوع صدا به همراه مقدار شدت صدا در زير آمورده شده است.1) صداي جريان آب در رودخانه و صداي خش خش برگ درختان: db152) صداي ناشي از يك صحبت معمولي: db 60-453) صداي يك صورت تراش الكتريكي: db854) صداي ناشي از پرتاب موشك در فاصله ي 150 فوتي از سكوي پرتاب: db 180 1-2-2) بيماري هاي رواني [17]اصوات ناخواسته، يكي از مهمترين عوامل در به هم زدن تعادل رواني افراد مي باشند. در تحقيقاتي كه جديداً بر روي كودكان انجام گرفته است، نشان مي دهد كه يادگيري كودكان در محيط هاي شلوغ به شدت كاهش مي يابد. 1-2-3) راندمان و كارايي افرادكاهش هوشياري و خستگي ناشي از سر و صدا در هنگام كار، از مهمترين عوامل كاهش كارايي افراد است. 1-2-4) فرسودگيدر اثر لرزش در سطوح و بدنه وسايل، طول عمر وسايل كاهش خواهد يافت. بعنوان مثال، فرسودگي هليكوپتر به خاطر ارتعاش ناشي از چرخش ملخ هيلكوپتر، بعنوان يكي از مهمترين پارامترهاي فرسودگي در نظر گرفته مي شود. 1-2-5) آسايش و راحتييكي از عوامل حياتي در بيمارستان ها و محيط هاي درماني، حفظ آرامش مي باشد كه با حذف نويزهاي صوتي، اين آرامش به حد قابل قبولي بدست خواهد آمد. 1-2-6) جنبه هاي اقتصادينويز صوتي موجود در محيط كار، باعث كاهش كارايي و راندمان افراد مي شود كه ضررهاي اقتصادي به همراه خواهد داشت. همچنين فرسودگي ناشي از ارتعاش در دستگاه ها و وسايل حمل و نقل، موجب ضررهاي اقتصادي است. با حذف اين پارامترها مي توان طول عمر دستگاه را افزايش داد. 1-3)نقاط ضعف كنترل نويز به روش غيرفعالكنترل كننده هاي غيرفعال چندين ضعف دارند كه همين امر باعث شده است كه كنترل كننده هاي فعال، جايگاه ويژه اي پيدا كنند. ضعف هاي كنترل كننده هاي غيرفعال عبارتند از: 1-3-1) كارايي كم در فركانس هاي پايين [16]با كاهش فركانس، طول موج افزايش مي يابد. به همين دليل طول موج در فركانس هاي پايين، زياد است. به دليل اينكه مقدار تضعيف صوت، توسط عايق هاي صوتي، متناسب با ضخامت عايق است و اين ضخامت نيز متناسب با طول موج است، (هر چه طول موج افزايش يابد، ضخامت عايق نيز بايد افزايش يابد) نتيجه گرفته مي شود كه در فركانس هاي پايين، به عايقي با ضخامت خيلي زياد نياز است كه عملاً امكان پذير نيست. 1-3-2) حجم زياد عايق هاي صوتي 1Acoustic noise control[2]- Active[3]- Pasive[4]-Ducts
پایان نامه ارائه روش جديد جهت حذف نويز آكوستيكي در يك مجرا 101 ص word
فهرست مطالبعنوانصفحهچكيدهفصل صفر: مقدمه 12فصل اول: مقدمه اي بر كنترل نويز آكوستيكي71-1) مقدمه81-2) علل نياز به كنترل نويزهاي صوتي (فعال و غير فعال)91-2-1) بيماري هاي جسمي91-2-2) بيماري هاي رواني91-2-3) راندمان و كارايي افراد91-2-4) فرسودگي91-2-5) آسايش و راحتي91-2-6 جنبه هاي اقتصادي101-3) نقاط ضعف كنترل نويز به روش غيرفعال101-3-1) كارايي كم در فركانس هاي پايين101-3-2) حجم زياد عايق هاي صوتي101-3-3) گران بودن عايق هاي صوتي101-3-4) محدوديت هاي اجرايي101-3-5) محدوديت هاي مكانيكي101-4) نقاط قوت كنترل نويز به روش فعال111-4-1) قابليت حذف نويز در يك گسترده ي فركانسي وسيع111-4-2) قابليت خود تنظيمي سيستم111-5) كاربرد ANC در گوشي فعال111-5-1) تضعيف صدا به روش غير فعال در هدفون121-5-2) تضعيف صدا به روش آنالوگ در هدفون131-5-3) تضعيف صوت به روش ديجيتال در هدفون151-5-4) تضعيف صوت به وسيله ي تركيب سيستم هاي آنالوگ و ديجيتال در هدفون161-6) نتيجه گيري17 فصل دوم: اصول فيلترهاي وفقي 182-1) مقدمه192-2) فيلتر وفقي202-2-1) محيط هاي كاربردي فيلترهاي وفقي222-3) الگوريتم هاي وفقي252-4) روش تحليلي252-4-1) تابع عملكرد سيستم وفقي262-4-2) گراديان يا مقادير بهينه بردار وزن282-4-3) مفهوم بردارها و مقادير مشخصه R روي سطح عملكرد خطا302-4-4) شرط همگرا شدن به٭ W322-5) روش جستجو322-5-1) الگوريتم جستجوي گردايان322-5-2) پايداري و نرخ همگرايي الگوريتم352-5-3) منحني يادگيري362-6) MSE اضافي362-7) عدم تنظيم372-8) ثابت زماني372-9) الگوريتم LMS382-9-1) همگرايي الگوريتم LMS392-10) الگوريتم هاي LMS اصلاح شده402-10-1) الگوريتم LMS نرماليزه شده (NLMS)412-10-2) الگوريتم هاي وو LMS علامتدار وو (SLMS)412-11) نتيجه گيري43 فصل سوم: اصول كنترل فعال نويز 443-1) مقدمه453-2) انواع سيستم هاي كنترل نويز آكوستيكي453-3) معرفي سيستم حذف فعال نويز تك كاناله473-4) كنترل فعال نويز به روش پيشخور483-4-1) سيستم ANC پيشخور باند پهن تك كاناله493-4-2) سيستم ANC پيشخور باند باريك تك كاناله503-5) سيستم هاي ANC پسخوردار تك كاناله513-6) سيستم هاي ANC چند كاناله523-7) الگوريتم هايي براي سيستم هاي ANC پسخوردار باند پهن533-7-1) اثرات مسير ثانويه543-7-2) الگوريتم FXLMS573-7-3) اثرات فيدبك آكوستيكي613-7-4) الگوريتم Filtered- URLMS663-8) الگوريتم هاي سيستم ANC پسخوردار تك كاناله693-9) نكاتي درباره ي طراحي سيستم هاي ANC تك كاناله703-9-1) نرخ نمونه برداري و درجه ي فيلتر723-9-2) عليت سيستم733-10) نتيجه گيري74 فصل چهارم: شبيه سازي سيستم ANC تك كاناله 754-1) مقدمه764-2) اجراي الگوريتم FXLMS764-2-1) حذف نويز باند باريك فركانس ثابت764-2-2) حذف نويز باند باريك فركانس متغير814-3) اجراي الگوريتم FBFXLMS834-4) نتيجه گيري85 فصل پنجم: كنترل غيرخطي نويز آكوستيكي در يك ماجرا 865-1) مقدمه875-2) شبكه عصبي RBF885-2-1) الگوريتم آموزشي در شبكه ي عصبي RBF905-2-2) شبكه عصبي GRBF935-3) شبكه ي TDNGRBF945-4) استفاده از شبكه ي TDNGRBF در حذف فعال نويز955-5) نتيجه گيري98 فصل ششم: نتيجه گيري و پيشنهادات 996-1) نتيجه گيري1006-2) پيشنهادات101مراجعIفصل اولمقدمه اي بر كنترل نويز آكوستيكي 1-1 ) مقدمهنويزهاي آكوستيكي[1] موجود در محيط نه تنها تاثير مستقيمي بر روي شنوايي افراد مي گذارند، بلكه باعث كاهش راندمان و كارائي آنها، بيماري هاي جسمي از قبيل فشار خون، كاهش آسايش و راحتي افراد و فرسودگي در دستگاه ها مي شوند. اگر چه مشكل سر و صدا نسبت به مساله آلودگي محيط با مواد آلوده كننده، توجه كمتري را به خود جلب مي كند، اما امروزه آگاهي جامعه نسبت به انعكاس غير بهداشتي اصوات بلند، بيش از هميشه وجود دارد. بنابراين تلاش هاي زيادي براي كاهش نويزهاي آكوستيكي موجود در محيط شده است. بدين منظور روش هاي فعال[2] و غيرفعال[3]به كار مي رود. بزرگترين مزيت موجود در روش فعال اين است كه برخلاف روش غيرفعال مي توان نويز را در يك فضاي كوچك و بخصوص در فركانس هاي پايين (زير 500 هرتز)، كاهش داد [1، 6، 16].ايده اوليه كنترل فعال نويز توسط pual Lveg در سال 1936 براي حذف نويز در مجراها[4] معرفي و تشريح گرديد [2]. اين سيستم، صداي ناخواسته را بوسيله توليد يك موج صوتي مشابه (هم دامنه)، ولي با فاز مخالف از بين مي برد. تداخل امواج نويزهاي ناخواسته و موج ساخته شده، باعث حذف هر دو صدا ميشود. اگر سيستم فعال، فاز و دامنه ي موج اوليه را به درستي تشخيص دهد، موفقيت در حذف نويز حاصل مي شود.علي رغم تحقيقات انجام شده در دهه ي 1950 بر روي سيستم هاي كنترل فعال نويز، به دليل فقدان تكنولوژي لازم، اين سيستم ها بصورت عملي پيشرفت قابل ملاحظه اي نكردند. اما در سال هاي بعد، با بكارگيري تكنيك هاي ديجيتالي به جاي سيستم هاي پيچيده آنالوگ و بكارگيري علم پردازش سيگنال هاي ديجيتال، پيشرفت قابل ملاحظه اي حاصل شد. بگونه اي كه امكان دستيابي به سيستم هاي ANC در كاربردهاي گوناگون فراهم آمد [3]. هم اكنون با پيدايش پردازنده هاي سريع سيگنال هاي ديجيتال ، امكان پياده سازي سيستم هاي كنترل فعال نويز با استفاده از الگوريتم هاي مختلف محقق گرديده است.سيستم هاي كنترل فعال نويز در دهه ي 1980 بر پايه ي نظريه ي فيلترهاي وفقي بنا و توسعه داده شده است [4]. با توجه به توانايي ها و ارزان قيمت بودن سخت افزارهاي DSP مثل خانواده ي TMS320، تكنولوژي استفاده از اين سخت افزارها همراه با تئوري ANC عملي شده است [7]. 1-2)علل نياز به كنترل نويزهاي صوتي (فعال و غيرفعال)1-2-1) بيماري هاي جسمي [17]يكي از مشكلات اساسي در مورد وجود صدا با شدت بالا، اثرات نابهنجار شنوايي است كه كودكان بيشتر در معرض اين بيماري ها قرار مي گيرند. بايد به اين توجه كرد كه سطح فشار آكوستيكي db 130 به عنوان آستانه دردناكي ناميده مي شود. بعنوان نمونه چندين نوع صدا به همراه مقدار شدت صدا در زير آمورده شده است.1) صداي جريان آب در رودخانه و صداي خش خش برگ درختان: db152) صداي ناشي از يك صحبت معمولي: db 60-453) صداي يك صورت تراش الكتريكي: db854) صداي ناشي از پرتاب موشك در فاصله ي 150 فوتي از سكوي پرتاب: db 180 1-2-2) بيماري هاي رواني [17]اصوات ناخواسته، يكي از مهمترين عوامل در به هم زدن تعادل رواني افراد مي باشند. در تحقيقاتي كه جديداً بر روي كودكان انجام گرفته است، نشان مي دهد كه يادگيري كودكان در محيط هاي شلوغ به شدت كاهش مي يابد. 1-2-3) راندمان و كارايي افرادكاهش هوشياري و خستگي ناشي از سر و صدا در هنگام كار، از مهمترين عوامل كاهش كارايي افراد است. 1-2-4) فرسودگيدر اثر لرزش در سطوح و بدنه وسايل، طول عمر وسايل كاهش خواهد يافت. بعنوان مثال، فرسودگي هليكوپتر به خاطر ارتعاش ناشي از چرخش ملخ هيلكوپتر، بعنوان يكي از مهمترين پارامترهاي فرسودگي در نظر گرفته مي شود. 1-2-5) آسايش و راحتييكي از عوامل حياتي در بيمارستان ها و محيط هاي درماني، حفظ آرامش مي باشد كه با حذف نويزهاي صوتي، اين آرامش به حد قابل قبولي بدست خواهد آمد. 1-2-6) جنبه هاي اقتصادينويز صوتي موجود در محيط كار، باعث كاهش كارايي و راندمان افراد مي شود كه ضررهاي اقتصادي به همراه خواهد داشت. همچنين فرسودگي ناشي از ارتعاش در دستگاه ها و وسايل حمل و نقل، موجب ضررهاي اقتصادي است. با حذف اين پارامترها مي توان طول عمر دستگاه را افزايش داد. 1-3)نقاط ضعف كنترل نويز به روش غيرفعالكنترل كننده هاي غيرفعال چندين ضعف دارند كه همين امر باعث شده است كه كنترل كننده هاي فعال، جايگاه ويژه اي پيدا كنند. ضعف هاي كنترل كننده هاي غيرفعال عبارتند از: 1-3-1) كارايي كم در فركانس هاي پايين [16]با كاهش فركانس، طول موج افزايش مي يابد. به همين دليل طول موج در فركانس هاي پايين، زياد است. به دليل اينكه مقدار تضعيف صوت، توسط عايق هاي صوتي، متناسب با ضخامت عايق است و اين ضخامت نيز متناسب با طول موج است، (هر چه طول موج افزايش يابد، ضخامت عايق نيز بايد افزايش يابد) نتيجه گرفته مي شود كه در فركانس هاي پايين، به عايقي با ضخامت خيلي زياد نياز است كه عملاً امكان پذير نيست. 1-3-2) حجم زياد عايق هاي صوتي 1Acoustic noise control[2]- Active[3]- Pasive[4]-Ducts