8 800 700-05-95 Все контакты

C 9:00 до 20:00. Звонок по РФ бесплатный

Последнее обновление страницы

Система активного шумоподавления: шум гасится шумом

Система активного шумоподавления: шум гасится шумом

В 2008 году Toyota представила интересную разработку — систему активного шумоподавления, которая обещает значительно снизить уровень шума в салоне даже недорогих автомобилей. Пока эта система не имеет широкого применения, но она перспективна, и в будущем, несомненно, будет пользоваться успехом. Об этой необычной системе, ее устройстве и принципе работы читайте в данной статье.


Назначение системы активного шумоподавления

Автомобиль создает много шума — самые разные шумы высокой интенсивности создает двигатель, компоненты ходовой части, трансмиссии и даже кузов. Борьба с шумом ведется давно, и довольно успешно — современные машины уже не так шумны, как лет 20-30 назад, и медленно «крадущуюся» машину можно уже и не услышать. Однако в салонах автомобилей среднего класса и ниже при движении на высоких скоростях или по плохой дороге создается шум, доставляющий дискомфорт водителю и пассажиром — решить эту проблему пока получается не лучшим образом, и конструкторы пока не сказали своего последнего слова.

Однако компания Toyota в 2008 году представила свое видение того, как решать проблему шума в салоне — систему активного шумоподавления. Нельзя сказать, что эта идея новая, но в автомобиле она была применена впервые, и при этом показала весьма неплохую эффективность.

Современные системы активного шумоподавления позволяют снизить уровень шума в среднем на 5-8 дБ, причем основное подавление наблюдается в области низкочастотных звуковых колебаний — а именно звуки низкой частоты, в основном, формируют шум в салоне автомобиля. Пока системы активного шумоподавления не получили широкого распространения, однако над ними работают многие автопроизводители (причем наибольших успехов на этом пути достигли японские и корейские компании), и в будущем подобными системами будут оснащаться многие автомобили.


Теоретические основы активного шумоподавления

Традиционно борьба с шумом ведется пассивными средствами — во многих случаях источник шума или место, которое нужно защитить от шума, достаточно отгородить от внешнего мира звукоотражающими или звукопоглощающими материалами, и цель будет достигнута. Однако гораздо более эффективны способы, в которых используются свойства звуковых волн — так, например, работают автомобильные глушители. Бороться со звуком можно и с помощью электроники — именно так работают системы активного шумоподавления.

Как известно, звук — это волны, распространяемые в воздухе (а также в газах, твердых телах и жидкостях). Звуковая волна представляет собой череду областей с повышенным и пониженным давлением, которые движутся со скоростью примерно 330 м/сек. И звуковые волны, как и всякие другие волны, могут взаимодействовать друг с другом, подвергаться интерференции, дифракции и т.д. Наибольший интерес для активного шумоподавления представляет интерференция, то есть — взаимодействие нескольких волн друг с другом.

Интерференция может приводить к интересным и неожиданным результатам. Например, если две волны с одинаковой частотой в какой-либо точке пространства встретятся в одной фазе, то они, сложившись, взаимно усилят друг друга — в результате, в этой точке пространства громкость звука резко усилится. С таким явлением мы встречаемся довольно часто, особенно часто его у себя дома могут наблюдать владельцы стереосистем или систем с сабвуфером — если походить по комнате, то можно найти несколько областей, где бас необъяснимым образом становится неожиданно мощным и глубоким, но стоит сделать шаг в сторону, как эффект пропадает. Объясняется это тем, что звуки низкой частоты, отразившись от стен комнаты, в каких-то точках пространства накладываются в фазе, взаимно усиливая друг друга.

Есть и обратный эффект, который возникает при наложении волн в противофазе. В этом случае области высокого давления одной волны накладываются с областями низкого давления другой волны, и в результате не остается ничего — волны буквально гасят друг друга! Но такой результат возможен только в идеальном случае, в реальности полного подавления волн нет, но общая интенсивность звука значительно снижается. И именно это явление положено в основу системы активного шумоподавления.

Такие системы довольно давно реализованы в наушниках, причем впервые — в наушниках для защиты слуха рабочих промышленных предприятий, строителей и т.д., а уже позже технология перекочевала в наушники для прослушивания музыки. Действует система активного шумоподавления довольно просто: на внешней стороне наушников встроены микрофоны, воспринимающие внешние звуки. В наушниках есть электронный блок, который меняет фазу звуков от микрофонов, и эти звуки воспроизводятся динамиками. Таким образом, к барабанной перепонке уха приходят внешние звуки и звуки от динамиков, а так как они находятся в противофазе, то просто гасят друг друга.

На этом же принципе поострены и автомобильные системы активного шумоподавления.


Устройство и принцип действия автомобильной системы активного шумоподавления

Автомобильная система шумоподавления состоит из следующих компонентов:

- Система микрофонов на потолке салона;
- Система динамиков, расположенных в разных точках салона (обычно используется отдельная аудиосистема);
- Электронный блок;
- Датчики на подвеске, двигателе и других узлах, служащих основными источниками шума.

Работа системы сводится к следующему. Микрофоны воспринимают все шумы в салоне, и эта информация подается на электронный блок, сюда же поступает и информация с датчиков. Электронный блок производит изменение фазы поступающих с микрофонов звуков, а также вносит в изменения, руководствуясь данными с датчиков. Эти звуки воспроизводятся динамиками и, встречаясь с шумом в противофазе, значительно снижают его интенсивность. В результате в салоне (особенно вокруг голов водителя и пассажиров) формируется область, в которой уровень шумов от колес, двигателя и других компонентов значительно снижен.

Для чего здесь необходимы датчики? Они играют важную роль в подавлении шума, возникающего при ударах колес и деталей подвески, и иных резких звуках. Дело в том, что обычная система из микрофона и динамика лучше всего работает с постоянным и неизменным по интенсивности шумом — монотонным шуршанием колес о дорожное покрытие, вибрациями кузова, ровным звуком двигателя. Но стоит звуку резко измениться (колесо попадет в выбоину, двигатель резко набирает обороты при нажатии на педаль газа и т.д.), и система не успеет на него среагировать — в итоге, в тишине возникают почти неподавленные шумы, лязг, грохот и т.д.

Датчики как раз и необходимы для отслеживания подобных резких изменений. На основе показаний датчиков электронный блок вносит изменения в звуковую картину, формируемую динамикам, чем производится эффективное подавление всех посторонних шумов.

Здесь нужно отметить, что автомобиль, оснащенный системой активного шумоподавления, остается таким же шумным, как и любой другой — система лишь создает в салоне (да и то — не во всем его объеме, а только на уровне голов водителя и пассажиров) зону с пониженным уровнем шумов. Это значительно повышает комфорт, однако не снимает проблему звукоизоляции и понижения шумности отдельных компонентов автомобиля.



От подавления шума к его изменению — система активного звукового оформления

На принципах, заложенных в основе системы активного шумоподавления, реализована и другая система — система активного звукового оформления (Active Sound Design, ASD). Она представлена компанией BMW, сейчас находит ограниченное применение, но представляет определенный интерес.

Данная система работает так же, как и активное шумоподавление (то есть, представляет собой систему микрофонов, динамиков и электронного блока), однако с ее помощью в салоне автомобиля не гасится шум, а формируется желаемый звук выпускной системы. Да, именно так: с помощью системы активного звукового оформления можно изменить звучание выпускной системы, сделав его более привлекательным и интересным.

Работает система просто: микрофоны, установленные в салоне, воспринимают звук выпускной системы, этот звук поступает на электронный блок, где обрабатывается и изменяется в соответствии с тем или иным алгоритмом. Измененный звук воспроизводится аудиосистемой. В систему заложено несколько алгоритмов обработки звука, каждый из которых позволяет добиться имитации работы выпускной системы различных двигателей. Водитель, нажатием на кнопку, может выбрать желаемый звук, и наслаждаться ревом мотора гоночного автомобиля, или мягким рокотом двигателя автомобилей 30-х годов.

Однако следует заметить, что ценность системы активного звукового оформления весьма сомнительна, так как формирование звука происходит лишь в салоне автомобиля, и слышат его только водитель и пассажиры (конечно, если не открывать окон). Двигатель же и выпускная система никак не изменяют характера своей работы.


Нельзя ожидать, что данная система в будущем получит широкое распространение, но она весьма интересна, необычна, и на нее есть спрос среди определенных кругов водителей. Так что свою нишу на рынке она наверняка займет.

Другие статьи

#Омывающие жидкости
Омывающие жидкости
29.09.2023 | Статьи о запасных частях

Зима и лето, два полюса, между которыми меняется весь наш мир. И в этом мире существуют омывающие жидкости — помощники, которые обеспечивают нашу безопасность на дороге. В этой статье мы окунемся в мир омывающих жидкостей и узнаем, какие они бывают, от чего зависит их температура замерзания и как их правильно выбрать.

#Рассухариватель клапанов
Рассухариватель клапанов: простая работа с клапанами
21.06.2023 | Статьи о запасных частях

Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.

#Переключатель света с регулировкой шкалы
Переключатель света с регулировкой шкалы
14.06.2023 | Статьи о запасных частях

Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.

#Пластина распределителя зажигания
Пластина распределителя зажигания: основа прерывателя контактного зажигания
07.06.2023 | Статьи о запасных частях

Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя. Все о пластинах прерывателя, их существующих типах и конструктивных особенностях, а также о подборе, замене и регулировках данных компонентов подробно рассказано в данной статье.