Control actiu de soroll

Representació gràfica de la cancelació activa del soroll

El control actiu de soroll o cancelació activa de soroll (abreviat: CAR) és un método que permet anular el soroll no desijat per mig de l'adició d'un segon sò específicament dissenyat per a cancelar el primer.

Fonaments

El sò és una ona de pressió que consistix en periodos alterns de compressió i rarefacción. Un altaveu en cancelació de soroll emet una ona sonora en la mateixa amplitut, pero en fase invertida (també coneguda com cancelació de fase) respecte al sò original. Les ones es combinen per a formar una nova ona en un procés cridat interferència i s'anulen mútuament, un efecte cridat interferència destructiva.

El control actiu del soroll modern es conseguix generalment per mig de circuits analògics o processament digital de senyals. Els algoritmes adaptatius estan dissenyats per a analisar la forma d'ona del soroll acústic o monoaural de fondo i, a continuació, basant-se en l'algoritme específic, generar una senyal que desplace la fase o invertixca la polaridad de la senyal original. Esta senyal invertida (en cancelació de fase) s'amplifica i un transductor crea una ona sonora directament proporcional a l'amplitut de la forma d'ona original, creant una interferència destructiva. Açò reduïx de forma efectiva el volum del soroll perceptible.

Un altaveu de cancelació de soroll pot estar situat junt a la font de sò que es desija atenuar. En este cas, deu tindre el mateix nivell de potència d'àudio que la font del sò no desijat per a cancelar el soroll. Com a alternativa, el transductor que emet la senyal de cancelació pot estar situat en el lloc a on es desija atenuar el sò (per eixemple, l'oït de l'usuari). Açò requerix un nivell de potència molt menor per a la cancelació, pero només és eficaç per a un sol usuari. La cancelació del soroll en atres llocs és més difícil, ya que els fronts d'ona tridimensionals del sò no desijat i la senyal de cancelació podrien coincidir i crear zones alternes d'interferència constructiva i destructiva, reduint el soroll en alguns punts mentres es duplica en uns atres. En espais tancats menuts (per eixemple, l'habitàcul d'un coche), la reducció global del soroll pot conseguir-se per mig de múltiples altaveus i micròfons de retroalimentación i la medició de les respostes modals del recint.

Esta característica de les ones sonores és la que s'utilisa per a fer la cancelació activa de soroll.

Cóm funciona

Un aparat de control actiu de soroll necessita conéixer el soroll que volem eliminar del sistema. Un aparat de cancelació activa de soroll ha de constar per lo manco de:

• Un sensor d'entrada.
• Un processador de senyal.
• Un emissor que nos genere la senyal que cancele el soroll.

Esquema simple d'un sistema de cancelació activa de soroll.

També és important tindre en conte un atre factor quan dissenyem/utilisem un aparat de cancelació de soroll, i és l'espai en el que ha de treballar.

Sensor

El sensor té que captar l'informació que necessitem del soroll a eliminar. Generalment lo que es fa és captar el soroll directament en un micròfon, encara que a voltes l'informació s'obté d'atres fonts, com per eixemple traure la freqüència de la centralita electrònica d'un motor. Segons l'aplicació esta senyal pot ser digital o analògica, i en este segon cas es pot digitalisar abans de processar-ho.

Processat

El processador és l'encarregat de generar la senyal canceladora (antirruido). Trobem principalment dos tipos de processadors segons el seu funcionament: Analògics o digitals. De totes formes, l'objectiu dels dos és el mateix: generar una senyal que cancele el soroll a eliminar.

En el cas de que conegam exactament la senyal a eliminar podríem fer simplement un canvi de signe. En els atres casos, tindrem que calcular d'alguna manera la senyal soroll en l'error que açò comporta. Tenim que tindre en conte que el sistema afegirà un retart a la senyal canceladora respecte a la senyal a cancelar. Per tot açò el processat per a fer la cancelació del soroll no és tan senzill com fer un canvi de signe a la senyal, i per això s'utilisen ferramentes com predictores, filtres adaptatius, métodos de control d'error, etc. per a poder generar una senyal canceladora lo més efectiva possible.

Emissor

L'emissor és un altaveu. Este altaveu potser tinga que reproduir solament el antirruido o també atres senyals, com en el cas dels auriculars en cancelació de soroll.

Espai

En el món real l'espai és tridimensional. Açò fa que siga molt difícil i car "protegir" espais grans contra sorolls. Prengam per eixemple una habitació en la qual volguérem cancelar completament els diferents sorolls que nos aplegaren des de l'exterior. Tindríem que calcular per a cada punt de l'espai el soroll incident i generar el antirruido. Pero per si això no fora lo suficientment difícil i car, també deuríem tindre en conte que cada emissor no es perjudicaria a cada sensor. Aixina que, generalment lo que es fa és intentar eliminar el soroll en un punt en concret de l'espai. Si coneixem el receptor i este és fix i manipulable, lo que es pot fer és situar el sensor i l'altaveu de la mateixa direccionalidad i direcció que la font de soroll just al costat d'esta. Açò nos permet que les ones que es propaguen a través de l'aire ya estiguen "cancelades". Per un atre costat, lo que podem fer és colocar el sensor i l'altaveu just en el punt en el que volem que es cancelen els sons (per eixemple, al costat de l'oït d'una persona). Estos sistemes pere són "unipersonals", és a dir, solament es pot beneficiar un receptor. En el cas de que conegam tant la posició exacta de la font de soroll com del receptor, com per eixemple en un coche, també podem fer sistemes en els quals el sensor i l'altaveu estiguen separats (el sensor en el motor i l'altaveu al costat del conductor, per eixemple) per a maximizar l'eficàcia del sistema. Encara que resulte car, també hi ha sistemes de cancelació de soroll actius para a espais grans (com a cases o habitacions) per a cancelar els sorolls que vénen de l'exterior.

Referències

• Estudi sobre l'us de sistemes de cancelació de soroll en indústria
• Artícul sobre l'aforro de combustible per la reducció del soroll
• Com funcionen els altaveus de cancelació de soroll
• Explicació de la cancelaciónm activa de soroll