耳罩的被動隔聲

如圖所示，這是一個耳罩隔聲的例子，假定不考慮耳罩壁的分布振動以及耳罩內空氣的分布，外界噪聲主要有兩條大的途徑傳到耳道：(1)通過耳罩和皮膚的泄漏，包含泄漏聲質量和泄漏聲阻尼;(2)耳罩具有一定的質量，耳罩墊和皮膚彈性和阻尼，這構成了一組耳罩的受迫振動。耳罩內的空氣構成了空氣彈簧，和耳道聲阻尼并聯。

我們如果希望隔聲好，比較容易得到：(1)密封做得足夠好，也就是泄漏聲質量和泄漏聲阻尼足夠大;(2)耳罩盡量重，耳套和皮膚的剛性的盡量大;(3)前腔盡量大，前腔聲順盡量大。

耳罩的主動降噪

1、從信號的角度來理解耳機主動降噪

正如我們常見的理解，所謂主動降噪就是發一個與噪聲大小相同方向相反的聲波”抵消”了噪聲。這個解釋下存在一個困境：噪聲能量無緣無故消失了么，能量去哪了?

2、從聲學的角度來理解耳機的主動降噪

如果希望在某一頻點在耳道處的聲壓為零，還可以增加的方案是在耳道口構造一個“分流”的零阻抗器件或結構。如果認為喇叭前的聲壓和耳道口聲壓一致，而所謂的耳機的主動降噪簡化理解就是在喇叭表面構造一個零阻抗的聲學界面Zm。

進一步簡化：

隔聲的主要問題是找到噪聲源，或者等效的噪聲源(比如耳道口)，阻隔抑制噪聲傳遞。如果所示的就是一個簡化的隔聲降噪模型，噪聲源為S，待降噪的監測點為A，其聲阻抗為ZL。要想A點聲壓盡量低，那么可行的方法是(1)Z1盡可能大;(2)構造Z2=0。

欲控制的區域如果有多個噪聲源，聲壓有分布時，問題將變成一個聲場求解的問題，這個問題面臨兩個問題：(1)最少用幾個監測點可以一定精度的預測聲場;(2)(等效)聲源有幾個，如何最小的布置次級聲源讓控制區域能降噪。

振動的主動控制

我們考慮一個最簡單的線性彈簧振子的受迫振動，其控制方程為：

我們希望振幅盡量小，可采用的控制策略有幾個：

1、前饋控制：如果能通過可觀測信號S0預測到F0，那么直接取一個相反的力即可控制振幅:

其中，F0=H(ω)S0，這種控制成為前饋式控制。這里的前提條件是F0和S0是具有因果性，或者說兩者的相干性接近1。

2、反饋控制：如果能夠獲得振子最終的位移、速度或加速度，我們可以采用反饋控制器進行控制：

可以看到加速度或位移控制主要是"轉移"了系統諧振頻率，而速度控制改變的是系統阻尼，對諧振附近更有效。反饋控制器適合用來對窄帶信號進行控制。

題外話：可以發現通過主動控制可以獲得系統新的質量m-m'，新的彈性系數k-k’,以及新的阻尼R-R’。這些系數可能為負，也就是說通過主動控制系統我們很容易獲得等效負質量或等效負彈性。