مهندسی کنترل نویز یا نوفه
شاید برخی از دوستان تاکنون اسم این رشته را نشنیده باشند اما بدانید که چنین رشته ای وجود دارد
از دیدگاه خودم ارتباط معنا داری را بین مهندسی مخابرات و مهندسی کنترل نویز احساس کردم
همانطور که می دانید نویز یکی از مهم ترین و کلیدی ترین و مفصل ترین بحث های مخابراتی است
حال این شاخه منحصرا در یک قالب یک رشته کاملا مجزا مورد تحصیل و مطالعه قرار گرفته است.
در کشور های صنعتی و توسعه یافته نویز مقوله مهمی حساب می شود وباید نویز در هر جایگاه و ساختاری است درست و علمی و اصولی و با روش ها و تکنیک هایی مدیریت شود
در کشور های اروپایی جریمه های سنگینی برای کارگاهها و کارخانه هایی که نویز فراتر از استاندارد تولید کنند در نظر گرفته شده است.لذا بسیاری از آنها رو به استخدام و یا مشاوره با مهندسین کنترل نویز آورده اند تا در یک مقیاس بزرگ و با کمک دید مهند سی راهکارهایی را جهت کاهش انواع نویز در محیط از جمله صوتی ارتعاشی و غیره بکار ببرد
از جمله روش هايي که براي کاهش اثرات صداها و ارتعاشات ناخواسته به کار مي رود، روش کنترل فعال نويز و ارتعاش (ANC و AVC) مي باشد. روشهاي قديمي که به کنترل غيرفعال موسومند، بر مبناي عايق کاري و استفاده از دمپرها استوارند. حال آنکه در کنترل فعال پس از تشخيص صدا يا ارتعاش به وسيله يک سنسور سيگنالي عکس سيگنال دريافت شده به سيستم اعمال مي شود، حاصل برهمنهي اين دو سيگنال کاهش اثرات نويز و ارتعاشات را به همراه دارد. وجود تراشه هاي پردازش سيگنال با ابعاد بسيار کوچک امکان ساخت ANC هايي به منظور استفاده هاي پزشکي را فراهم کرده است. از مهمترين کاربردهاي آن درمان تينيتوس (وزوز گوش) مي باشد. استفاده از ANC در کارخانجات هواپيماهاي جنگي و کلاً محيطهايي که صداهاي مزاحم متداوم موجود است بسيار مناسب مي باشد. در اين مقاله روش ANC و AVC به همراه چند مورد کاربردهايشان ذکر شده است.
در بسياري از موارد سکوت موجود به اين علت نيست که هيچ صدايي وجود ندارد. بلکه در گوش ما يک مجموعه در حال تکاپو هستند تا ما صداهاي آزار دهنده را نشنويم. هرگاه يکي از اين عوامل مختل شود به تينيتوس مبتلا مي شويم. يعني نوعي صداي وزوز دائما مي شنويم. اگر شما يکي از مبتلايان به اين بيماري باشيد به کنترل فعال به عنوان يکي از درمانهاي تينيتوس توجه بيشتري خواهيد کرد.
يکي از متداولترين روشهاي حذف صداهاي ناخواسته، در محيطهاي بسته عايق کاري سقف و ديوارها مي باشد. اين گونه روشها که به روشهاي کنترل غير فعال نويز موسوم هستند، فرکانس هاي بالا و مياني را به خوبي دمپ مي کنند. ولي از آنجا که ابعاد و جرم عايقهاي مورد نياز رابطه مستقيم با طول موج نويز دارد، لذا هرچه فرکانس صوت مزاحم کمتر و طول موجش بيشتر باشد عايق سنگينتر و حجيمتري موزد نياز است.
در دههء 1930 ايده کنترل فعال نويز ((Active Noise Control مطرح شد. و در دههء 1950 پيشرفتهاي بيشتري کرد، اما به هر حال بدون وجود کامپيوترهاي پيشرفته ديجيتالي استفاده عملي از اين روش امکانپذير نبود. در دهه هاي 1970 و 1980 کنترل فعال به عنوان يکي از مباحث عمده در تحقيقات مطرح شد. در حال حاضر سالانه چندصد مقاله کاربردي در اين مورد نوشته مي شود و چندين شرکت به توليدات ANC اختصاص يافته اند.[1]
در اين روش ابتدا صدا يا ارتعاش مزاحم شناسايي مي شود، سپس سيگنال عکس آن ساخته مي شود و به سيستم اعمال مي گردد. اين سيگنال که به سيگنال کنترلي موسوم است قادر است صدا يا ارتعاش مزاحم را حذف نمايد. اگر اين کنترل به خوبي انجام شود هيچ صدايي شنيده نخواهد شد
براي مثال فرض کنيد که يک نيرو به جسمي صلب ساکني وارد مي شود. براي آنکه جلوي حرکت جسم را بگيريم مي توانيم نيرويي مساوي ولي در خلاف جهت نيروي اولي به جسم وارد کنيم وارد کنيم. در اين صورت جسم در حالت سکون باقي خواهد ماند. اگر نيروي اول بيشتر شود نيروي دوم نيز بايد بيشتر شود تا حالت سکون همچنان حفظ شود. به عبارتي اين کنترل نوعي کنترل فعال است.
کنترل فعال نويز
ما با دو روش اصلي در کنترل فعال نويز مواجهيم:
1-1- حذف فعال نويز(Active Noise Cancellation) ANC
در اين روش عملگرها منابع صوتي هستند که صدايي با فاز مخالف صداي مزاحم توليد مي کنند. وقتي صحبت از ANC ميشود اکثراً اين روش را مد نظر دارند.هرچه اختلاف فاز سيگنال نويز و سيگنال کنترلي به 180 درجه نزديکتر مي شود دامنه موج حاصل جمعشان کمتر مي شود. تا جايي که در ازاي اختلاف فاز 180 درجه عملا هيچ صدايي شنيده نخواهد شد.
1-2- Amplified earmuffs
دراين روش بر خلاف روش Active Noise Cancellation نه فرکانس و نه دامنه سيگنال کنترلي با فرکانس و دامنه نويز برابري ندارد. بلكه سيگنال کنترلي نسبت به نويز دامنه بيشتر و فرکانس کمتري دارد.اين روش براي بيماران مبتلا به تينيتوس(وزوز گوش) پيشنهاد مي شود. در اين روش صدايي با انرژي بيشتر از صداي وزوز گوش توليد شده موجب مي شود که اثر صداي وزوز کاهش پيدا کرده و مزاحمت کمتري ايجاد کند. در واقع صداي آزار دهنده که داراي فرکانس بالا و دامنه کم است در صداي پس زمينه گم مي شود. و صدايي که شنيده خواهد شد به صداي پس زمينه بسيار شبيه خواهد بود.
محدوديت فرکانسي در ANC
اگر نويز با طول موج بيشتري از ابعاد محيط داشته باشيم مي توانيم آن را يک بعدي فرض کنيم.
به عنوان مثال در کانال کولر موجي با طول موج 1m را مي توانيم يک بعدي تصور کنيم.
اگر موجي با فرکانس بالاتر داشته باشيم انعکاس در محيط رخ مي دهد و خنثي سازي موج از اين روش دچار مشکل خواهد شد.
بنابراين روش ANC براي حذف نويز با فرکانسهاي بالا مناسب نيست. براي بدست آوردن نتايج بهتر در عمل از هر دو روش فعال و غير فعال همزمان براي کاهش نويزهايي با فرکانس پايين و بالا استفاده مي کنند
از طرف ديگر هر چه پهناي باند نويز بيشتر باشد کنترل آن مشکلتر مي باشد. مثلا کنترل نويزي که وزش باد بر روي بدنه يک هواپيما ايجاد مي کند بسيار مشکلتر از کنترل نويزي است که در اثر چرخش پره هاي هواپيما با يک دور ثابت توليد مي شود.
برای شروع یک فایل PDF از دانشگاه آلبرتا کانادا با موضوعیت NOISE AT THE WORKSITE WORK PLACE در زیر قرار دادم.