Aktiv bullerdämpning i ventilationssystem

Sammanfattning: Examensarbetet utfördes på Avdelningen för signalbehandling vid Blekinge Tekniska Högskola i samarbete med företaget Lindab AB i Båstad. Arbetet är en vidareutveckling av tidigare examensarbete på institutionen. Intresset för bullerdämpning har ökat dramatiskt på senare tid, då forskning visat bullrets negativa inverkan på folk. Buller är inte bara skadligt för hörseln, utan kan även vara psykiskt påfrestande och ger upphov till trötthet och huvudvärk. För att undertrycka buller i t.ex. ventilationskanaler, används i dagsläget nästan enbart passiva dämpare, d.v.s. dämpare med poröst material som absorberar buller. Problemet med dessa dämpare är att de endast dämpar effektivt ner till ca 300 Hz. Eftersom våglängderna under denna frekvens är längre än en meter, skulle det krävas väldigt stora dämpare för att kunna absorbera buller i detta frekvensområde. Det aktiva systemet fungerar bra upp till ca 400 Hz, vilket gör att en kombination av dessa dämpare skulle vara en mer komplett lösning. Principen för aktiv bullerdämpning är att dämpa buller med hjälp av ”motbuller”. En eller ett antal referensmikrofoner, placerade på lämpliga ställen, används för att mäta ljudet. Dessa mätvärden behandlas i signalprocessorer, varefter motljud alstras i en eller flera strategiskt placerade högtalare. Ju mer exakt motbuller vi kan alstra, desto bättre blir effekten och desto tystare blir det. Till hjälp att ställa in ”motljudet” används en eller flera felmikrofoner, runt vilka en ljuddämpning erhålles. Tekniken börjar användas alltmer inom områden som t.ex. i fläkttrummor och bilar. Men för att tekniken ska slå igenom, krävs det bättre prestanda till ett bättre pris. Tidigare examensarbetare har lyckats få en bra dämpning med relativt billiga komponenter genom att placera det aktiva systemet precis vid mynningen innan luften går ut i rummet. En vindavledare har tillverkats m.h.a. ett cigarrfodral, vilket resulterade i att en billig mikrofon med egentillverkad vindavledare gav systemet minst lika bra prestanda som en dyr, kalibrerad mikrofon. Vårt examensarbete har främst varit inriktad på experiment med olika konfigurationer - att komma fram till vilken uppställning eller inställning som ger systemet bäst prestanda. Vi undersökte bl.a. hur nära böjen kunde vara, efter felmikrofonen, utan att påverka systemets prestanda. Våra mätningar visade att ju kortare längd efter felmikrofonen, desto bättre dämpning. Tester gjordes även på olika längder på det adaptiva FIR-filtrets koefficientvektor, där en koefficientlängd på 128 var den mest gynnsamma i våra experiment. Vi reglerade både temperaturen i rummet och flödeshastigheter i ventilationskanalen för att se om det påverkade dämpningen av systemet. När det var 15°C i rummet fördröjdes impulssvaret i systemet en aning i förhållandet till impulssvaret vid 30°C i rummet. Dock förändrades dämpningen marginellt. Vad gäller flödeshastigheter så undertrycktes bullret bäst när flödeshastigheten i ventilationskanalen var på 2.8 m/s. Ytterligare en referensmikrofon infördes för att undvika eventuella stående vågor. Dock fick vi snarlika resultat som om vi bara hade haft en referensmikrofon. I sista experimentet varierades ventilationskanalens diameter runt felmikrofonen. Detta gjordes för att undvika ev. turbulens runt mikrofonen. Bäst prestanda fick vi när ventilationskanalens diameter vid felmikrofonen var 40 cm. Det övriga systemet hade en diameter på ca 30 cm.