一种主动式降噪系统以及超低温保存箱的制作方法

1.本发明涉及制冷系统降噪技术领域，具体而言，尤其涉及一种主动式降噪系统以及超低温保存箱。

背景技术：

2.随着技术的发展，复合超低温保存箱制冷系统的噪声已经大幅降低，要求进一步降噪则会导致成本大幅度增加。在制冷产品运行过程中，高、低温压缩机以及冷凝风机是噪音以及振动的主要来源。
3.目前广泛应用的制冷设备降噪技术是通过采用被动降噪的方式进行噪音消除，即在制冷机组左右侧增加一块吸音棉来实现噪音降低。但由于材料吸引性能的限制，导致被动降噪范围具有局限性，且降噪模式固定，无法根据设备的实际使用情况进行自主调节。

技术实现要素：

4.根据上述提出的被动降噪范围具有局限性，且降噪模式固定，无法根据设备的实际使用情况进行自主调节的技术问题，而提供一种主动式降噪系统以及超低温保存箱。本发明主要根据制冷系统工作时的噪声声波特点，调节主动消音模块的结构形态，强化微穿孔消音板的降噪效果，实现系统的实时自适应降噪效果。
5.本发明采用的技术手段如下：
6.一种主动式降噪系统，包括：音频识别采集模块、数据分析处理模块以及噪音消除模块；
7.所述音频识别采集模块用于采集制冷系统产生的声音信号，并将所述声音信号发送至数据分析处理模块；
8.所述数据分析处理模块用于对所述声音信号进行分析处理，生成用于控制伸缩电机的转向和启停的控制信号，并发送至各伸缩电机的控制端口；
9.所述噪音消除模块包括差速伸缩装置以及微穿孔吸音板组件，所述微穿孔吸音板组件包括微穿孔板和若干并列设置的分体背板，各所述分体背板拼接后能够组成与所述微穿孔板形状、尺寸相当的完整背板，所述差速伸缩装置包括与分体背板数量相同的伸缩杆，任意伸缩杆的末端固定连接一块分体背板，各所述伸缩杆受伸缩电机驱动。
10.进一步地，所述数据分析处理模块用于对所述声音信号进行分析处理之前，还包括对所述声音信号的音频特征进行提取，当所述音频特征达到预设的噪声阈值后，基于所述声音信号进行运算，生成用于控制伸缩电机动作的控制信号。
11.进一步地，所述声音信号的音频特征包括声音频率和声音分贝值。
12.进一步地，各所述分体背板均为尺寸相同的矩形板。
13.进一步地，系统还包括距离采集模块，所述距离采集模块用于采集各分体背板与所述微穿孔板之间的距离。
14.进一步地，所述数据分析处理模块用于对所述声音信号进行分析处理，生成用于
控制所述伸缩电机的转向和启停的控制信号，包括：
15.获取所述声音信号的音频频谱，基于音频频谱确定每块分体背板所属的频谱区域分类，所述频谱区域分为高频区域、中频区域和低频区域；
16.根据每块分体背板所属的频谱区域分类生成该分体背板与微穿孔板的最优距离值，基于所述最优距离值生成控制信号；
17.对应的所述伸缩电机根据所述控制信号进行动作，调节所述伸缩杆的长度，直至该分体背板与微穿孔板的距离达到最优距离。
18.进一步地，系统还包括音频检测模块，所述音频检测模块用于获取降噪后的音频数据，并将降噪后的音频数据发送至数据分析处理模块进行迭代降噪。
19.本发明还公开了一种超低温保存箱，包括上述任意一项所述的主动式降噪系统。
20.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
21.本发明提供一种主动式降噪系统以及超低温保存箱，主要根据制冷系统工作时的噪声声波特点，调节主动消音模块的结构形态，强化微穿孔消音板的降噪效果，实现系统的实时自适应降噪效果。
22.本发明是基于微穿孔板的自适应降噪产品，可以针对压缩机产生的不同波段的实时噪音，实时的降低噪音。通过改变微穿孔板背板不同位置，实现不同频率，同时降噪的效果
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明一种主动式降噪系统框图。
25.图2为本发明噪音消除模块结构示意图。
26.图3为本发明微穿孔板结构示意图。
27.图4为本发明噪音消除模块俯视图。
28.图5为本发明噪音消除模块侧视图。
29.图6为本发明噪音消除模块工作原理示意图。
30.图7为基于本发明主动式降噪系统进行降噪的执行流程图。
31.图中：1、微穿孔板；2、分体背板；3、伸缩杆；4、伸缩电机；5、微穿孔吸音板组件边框。
具体实施方式
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实
际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.如图1-7所示，本技术公开了一种主动式降噪系统，主要包括：音频识别采集模块、数据分析处理模块以及噪音消除模块。其中音频识别采集模块用于采集制冷系统产生的声音信号，并将所述声音信号发送至数据分析处理模块。数据分析处理模块用于对所述声音信号进行分析处理，生成用于控制伸缩电机的转向和启停的控制信号，并发送至各伸缩电机的控制端口。
35.音频识别采集模块用于采集制冷系统产生的声音信号，并将所述声音信号发送至数据分析处理模块。本技术中音频识别采集模块采集的声音信号为制冷系统各噪声源工作时发出的声音信号的叠加信号。一般制冷系统的噪声源至少包括压缩机和风机等装置。
36.数据分析处理模块用于对所述声音信号进行处理，至少包括提取声音信号的声音高度特征(也就是声音的分贝值)和声音频率特征。
37.应用时，由于制冷系统内部能够产生噪声的结构种类不唯一，因此音频识别采集模块可能采集到多个噪声源产生的噪声声波信号。然后将上述多个噪声源产生的噪声声波信号一同发送至数据分析处理模块。
38.首先数据分析处理模块对各噪声声波信号进行分离处理，并将每一个噪声声波信号分别转化为数字声波信号。然后再对各个数字声波信号进行特征提取处理，具体包括：
39.步骤1、由各个数字声波信号中提取与每个原始噪声声波对应的声音高度特征，选择声音高度特征超过预设阈值的数字声波信号，作为候选待降噪信号。
40.步骤2、对各候选待降噪声音信号进行排序，按照声音高度特征值(分贝值)由高到低进行排列，获取待降噪声音信号。本实施例中，待降噪声音信号a1,a2,,,,a5，声音信号数量与本实施例中设定的分体背板数量相同，且声音信号a1分贝数最高。应当理解到，在不同的实施例中，获取的待降噪声音信号数量不是固定的，如果声音高度特征超过预设阈值的数字声波信号数量超过分体背板的数量n，则选取最高的n个声音信号作为待降噪声音信号。
41.步骤3、提取一个待降噪声音信号的声波角频率数据，基于该声波角频率数据计算该带降噪声音信号对应需要的背腔深度。
42.步骤4、数据分析处理模块根据需要的空气背腔深度以及传感器提取的对应背腔深度，基于二者的差异计算伸缩杆动作的伸缩量，进而生成控制伸缩电机启停的数字信号，并发送给伸缩电机。
43.需要说明的是，这里的被腔深度即为分体背板与微穿孔板距离，当前分体背板根据待降噪声音信号分贝数的排列序号确定。具体来说，在本实施中，数据分析处理模块中预先进行以下设定：分贝数最高的声音信号由五块分体背板中的右一块对应调节实现主动降噪，分贝数次高的声音信号由五块分体背板中的右二块对应调节实现主动降噪，分贝数排序第三高的声音信号由五块分体背板中的中间块对应调节实现主动降噪，分贝数第四高的声音信号由五块分体背板中的左二块对应调节实现主动降噪，分贝数最低的声音信号由五块分体背板中的左一块对应调节实现主动降噪，具体如图6所示。
44.步骤5、反复执行步骤3-步骤4，直至所有待降噪声音信号对应的分体背板深度均
调节完毕。
45.具体来说，基于获取的声音高度特征判断是否需要启动噪声消除功能。当采集的声音高度特征低于预设的声高阈值时，数据分析处理模块不向噪音消除模块发出动作信息，即低于声高阈值的噪声信号不需要进行主动降噪即可满足使用需求。随着制冷系统工作时长的增加，伴随压缩机、风机等设备的工作强度变化，噪声的分贝数也会随之变化。当采集的声音高度特征高于预设的声高阈值时，数据分析处理模块需要启动主动降噪功能，即生成控制指令发送至噪音消除模块，调整各微穿孔吸音板组件动作和幅度。该过程具体为：将声音高度特征高于声高阈值的噪声信息作为待处理噪声信息，通过数据分析处理模块获取待处理噪声信息的声波数据，并基于该声波数据获取声音频率特征。按照声音频率特征对声波数据进行处理，得到若干个独立声波数据，将每个独立声波数据分别依次对应至一块分体背板的消音区域。此时，再由数据分析处理模块提取每个音频分区数据的声波角频率，并基于以下公式，推导出各分体背板与微穿孔板的的最优距离：
[0046][0047]
其中，α为吸音系数，r为相对声阻率；m为相对声质量；ω为声波的角频率；d为空气背腔深度，mm；c为空气中的声速，mm/s。吸音系数是根据噪声系统的实际应用场景和使用需求预先设定的，吸音系数越大，对噪声的削弱能力越强，反之则对噪声的削弱能力越弱。相对声阻率、相对声质量以及空气中的声速为定值，系统初始化时即固化在数据分析处理模块的计算单元中。声波的角频率为上述步骤获取的每个音频分区数据的声波角频率，相应的空气背腔深度即为该音频分区对应的分体背板与微穿孔板的的最优距离。每个分体背板与微穿孔板的最优距离均通过上述计算获得。
[0048]
噪音消除模块包括差速伸缩装置以及微穿孔吸音板组件，微穿孔吸音板组件包括微穿孔板和若干并列设置的分体背板，各分体背板拼接后能够组成与微穿孔板形状、尺寸相当的完整背板，差速伸缩装置包括与分体背板数量相同的伸缩杆，任意伸缩杆的末端固定连接一块分体背板，各所述伸缩杆受伸缩电机驱动。本技术通过调节空腔深度，可以调节微穿孔吸音板吸声频率范围。具体地，将上述获取的分体背板与微穿孔板的的最优距离转化成控制伸缩电机启停的信号，当伸缩电机工作时，对应的伸缩杆响应电机的启停和转动方向进行伸长或者收缩，时对应的分体背板与微穿孔板达到最优距离。进一步地，本系统还包括距离采集模块，所述距离采集模块用于采集各分体背板与所述微穿孔板之间的当前距离，并将该当前距离传输至数据分析处理模块，数据分析处理模块综合该当前距离和分体背板与微穿孔板的最优距离，生成控制电机动作的数字信号。优选地，本技术中各分体背板均为尺寸相同的矩形板。
[0049]
进一步地，系统还包括音频检测模块，所述音频检测模块用于获取降噪后的音频数据，并将降噪后的音频数据发送至数据分析处理模块进行迭代降噪，迭代的过程即为基于上述方法对降噪后的音频数据进行声音分贝判断，如果判断声音分贝仍然高于预设声音阈值，则继续调节噪音消除模块动作，否则保持当前系统状态。
[0050]
下面通过具体的应用实例，对本发明的方案和效果做进一步说明。
[0051]
本发明通过采集器采集音频数据信息，然后将音频信息转换为频率信息，通过微
穿孔板吸音原理，反推微穿孔板空腔合适距离，通过差速伸缩装置在短时间内背板至合适位置。本实施例中声音采集器优选使用麦克风装置。通过调节机组内左右微穿孔吸音板腔内距离实现实时降噪。单层微穿孔吸音板(内腔可以调节)：通过微距调节装置，调节微穿孔吸音板内腔距离。
[0052]
微穿孔吸音板原理：
[0053][0054]
a为吸音系数，通过调节空腔深度，可以调节微穿孔吸音板吸声频率范围。r为相对声阻率；m为相对声质量；ω为声波的角频率；d为空气背腔深度，mm；c为空气中的声速，mm/s。
[0055]
首先确认吸音系数，然后根据公式进行测算。
[0056]
在保存箱运转过程中，由于压缩机在启动与运转过程中，压缩机内转子在高速旋转后产生噪音，通过声音采集器采集声音，控制器对采集的声音进行处理后，输出控制指令至可调节微穿孔吸音板处。
[0057]
具体来说，在本实施例中，数据分析处理模块生成用于控制所述伸缩电机的转向和启停的控制信号的过程，主要包括：获取所述声音信号的音频频谱，基于音频频谱确定每块分体背板所属的频谱区域分类；根据每块分体背板所属的频谱区域分类生成该分体背板与微穿孔板的最优距离值，基于所述最优距离值生成控制信号；对应的所述伸缩电机根据所述控制信号进行动作，调节所述伸缩杆的长度，直至该分体背板与微穿孔板的距离达到最优距离。
[0058]
本发明还公开了一种超低温保存箱，包括上述任意一项所述的主动式降噪系统。
[0059]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：

1.一种主动式降噪系统，其特征在于，包括：音频识别采集模块、数据分析处理模块以及噪音消除模块；所述音频识别采集模块用于采集制冷系统产生的声音信号，并将所述声音信号发送至数据分析处理模块；所述数据分析处理模块用于对所述声音信号进行分析处理，生成用于控制伸缩电机的转向和启停的控制信号，并发送至各伸缩电机的控制端口；所述噪音消除模块包括差速伸缩装置以及微穿孔吸音板组件，所述微穿孔吸音板组件包括微穿孔板和若干并列设置的分体背板，各所述分体背板拼接后能够组成与所述微穿孔板形状、尺寸相当的完整背板，所述差速伸缩装置包括与分体背板数量相同的伸缩杆，任意伸缩杆的末端固定连接一块分体背板，各所述伸缩杆受伸缩电机驱动。2.根据权利要求1所述的一种主动式降噪系统，其特征在于，所述数据分析处理模块用于对所述声音信号进行分析处理之前，还包括对所述声音信号的音频特征进行提取，当所述音频特征达到预设的噪声阈值后，基于所述声音信号进行运算，生成用于控制伸缩电机动作的控制信号。3.根据权利要求1所述的一种主动式降噪系统，其特征在于，所述声音信号的音频特征包括声音频率和声音分贝值。4.根据权利要求1所述的一种主动式降噪系统，其特征在于，各所述分体背板均为尺寸相同的矩形板。5.根据权利要求1所述的一种主动式降噪系统，其特征在于，系统还包括距离采集模块，所述距离采集模块用于采集各分体背板与所述微穿孔板之间的距离。6.根据权利要求5所述的一种主动式降噪系统其特征在于，所述数据分析处理模块用于对所述声音信号进行分析处理，生成用于控制所述伸缩电机的转向和启停的控制信号，包括：获取所述声音信号的音频频谱，基于音频频谱确定每块分体背板所属的频谱区域分类，所述频谱区域分为高频区域、中频区域和低频区域；根据每块分体背板所属的频谱区域分类生成该分体背板与微穿孔板的最优距离值，基于所述最优距离值生成控制信号；对应的所述伸缩电机根据所述控制信号进行动作，调节所述伸缩杆的长度，直至该分体背板与微穿孔板的距离达到最优距离。7.根据权利要求1所述的一种主动式降噪系统，其特征在于，系统还包括音频检测模块，所述音频检测模块用于获取降噪后的音频数据，并将降噪后的音频数据发送至数据分析处理模块进行迭代降噪。8.一种超低温保存箱，其特征在于，包括权利要求1-7中任意一项所述的主动式降噪系统。

技术总结

本发明提供及一种主动式降噪系统以及超低温保存箱。主动式降噪系统，包括：音频识别采集模块、数据分析处理模块以及噪音消除模块；音频识别采集模块用于采集制冷系统产生的声音信号；数据分析处理模块用于对所述声音信号进行分析处理，生成用于控制伸缩电机的转向和启停的控制信号，并发送至各伸缩电机的控制端口；噪音消除模块包括差速伸缩装置以及微穿孔吸音板组件，差速伸缩装置包括与分体背板数量相同的伸缩杆，任意伸缩杆的末端固定连接一块分体背板，各所述伸缩杆受伸缩电机驱动。本发明根据制冷系统工作时的噪声声波特点，调节主动消音模块的结构形态，强化微穿孔消音板的降噪效果，实现系统的实时自适应降噪效果。实现系统的实时自适应降噪效果。实现系统的实时自适应降噪效果。