專利名稱：聲冷卻系統(tǒng)的主動(dòng)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種共振冷卻系統(tǒng)，即，使之共振從而造成可引導(dǎo)向待 冷卻物體的脈動(dòng)空氣流的冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在例如通過(guò)聲共振系統(tǒng)來(lái)冷卻電部件的地方使用目前的技術(shù)。這種系統(tǒng)的最重要部件是聲換能器，例如，壓電元件、PVDF(聚偏二氟 乙烯)材料、揚(yáng)聲器或任何其它的電磁或靜電換能器。當(dāng)換能器連接 到共振器(諸如開(kāi)放的共振管道或管或者亥姆霍茲共振器)時(shí)，產(chǎn)生 脈動(dòng)空氣流。出于冷卻的目的，在諸如電子線路和系統(tǒng)中或在發(fā)光裝置中使用 這種空氣流。與采用更常規(guī)的冷卻技術(shù)所獲得的空氣層流相比，在冷 卻方面，脈動(dòng)空氣流動(dòng)更為有效。聲共振冷卻器的有用輸出為在共振器出口的湍流。這實(shí)現(xiàn)實(shí)際冷 卻。但不可避免地也會(huì)存在某些殘余的或多或少周期性的空氣流動(dòng)， 我們將這些空氣流動(dòng)感知為聲音或更具體地為噪聲。US-6，625，285公開(kāi)了 一種具有降低噪聲功能的聲冷卻系統(tǒng)。該冷卻 系統(tǒng)具有溫度和壓力傳感器，該溫度和壓力傳感器提供輸入值來(lái)驅(qū)動(dòng) 作為冷卻器的聲驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)操作系統(tǒng)并使裝置冷卻時(shí)，產(chǎn)生噪聲，該 噪聲被麥克風(fēng)探測(cè)到。然后，所探測(cè)到的噪聲用于確定揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng) 參數(shù)，使揚(yáng)聲器產(chǎn)生聲音來(lái)消除該系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供上述技術(shù)和現(xiàn)有技術(shù)的一種改進(jìn)。 特定目的在于提供一種聲冷卻系統(tǒng)，其可有效地冷卻溫?zé)嵛矬w同 時(shí)仍將系統(tǒng)的噪聲水平保持在較低水平。因此，提供一種聲冷卻系統(tǒng)，其包括第一換能器和第二換能器， 該第一換能器適于通過(guò)產(chǎn)生聲波來(lái)進(jìn)行冷卻，該第二換能器也適于通 過(guò)產(chǎn)生聲波來(lái)進(jìn)行冷卻。信號(hào)處理單元適于產(chǎn)生消除信號(hào)，該消除信號(hào)用于消除由聲冷卻系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲，且該第二換能器適于將消除 信號(hào)轉(zhuǎn)換成至少部分地消除噪聲的聲音。本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)是有利的，因?yàn)樵诓恍枰b入任何復(fù)雜的噪聲 降低機(jī)構(gòu)的情況下降低了噪聲。相反地，由也執(zhí)行冷卻的部件執(zhí)行噪 聲消除。優(yōu)選地，在流體中產(chǎn)生用于相應(yīng)換能器的聲波，且優(yōu)選地噪 聲被完全消除。聲冷卻系統(tǒng)可包括噪聲探測(cè)器，該噪聲探測(cè)器適于探測(cè)由聲冷卻 系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲，所述噪聲探測(cè)器向信號(hào)處理單元提供所探測(cè)的噪 聲信號(hào)，這是有利的，因?yàn)榭蓪?shí)現(xiàn)自適應(yīng)噪聲消除。信號(hào)處理單元可適于產(chǎn)生預(yù)定消除信號(hào)，這是有利的，因?yàn)榭刹?用更簡(jiǎn)單的冷卻系統(tǒng)。每個(gè)換能器可包括共振器，這是有利的，因?yàn)檫@使每個(gè)脈動(dòng)空氣 流動(dòng)可獲得所希望的共振。第二換能器可由對(duì)激勵(lì)第一換能器的信號(hào)進(jìn)行非線性處理而得到 的信號(hào)來(lái)激勵(lì)，這提供了操控?fù)Q能器的非線性度的可能性，即，有可 能消除具有在第一換能器驅(qū)動(dòng)值的基頻諧波信號(hào)成份的噪聲。第二換能器的驅(qū)動(dòng)功率基本上對(duì)應(yīng)于第一換能器的驅(qū)動(dòng)功率，這 提供了對(duì)第二換能器簡(jiǎn)單且有效的控制。應(yīng)了解，驅(qū)動(dòng)功率是用于產(chǎn) 生由換能器所施加的冷卻的功率。共振器可在基本上平行的方向延伸，或者共振器可被布置成相應(yīng) 開(kāi)口朝向基本上相反方向，以提供冷卻系統(tǒng)的通用和靈活配置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于驅(qū)動(dòng)聲冷卻系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟由適于冷卻的第一換能器產(chǎn)生聲波；由適于冷 卻的第二換能器產(chǎn)生聲波；由信號(hào)處理單元產(chǎn)生消除信號(hào)，該消除信 號(hào)用于消除由聲冷卻系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲；以及，由所述第二換能器將 消除信號(hào)轉(zhuǎn)換成至少部分地消除噪聲的聲音。該方法還可包括以下步驟由噪聲探測(cè)器來(lái)探測(cè)由聲冷卻系統(tǒng)所 產(chǎn)生的噪聲。該方法還可包括以下步驟向信號(hào)處理單元提供預(yù)定消除信號(hào)。 本發(fā)明的方法還可包括以下步驟利用相應(yīng)共振器來(lái)從每個(gè)換能 器引導(dǎo)聲波。應(yīng)當(dāng)指出的是本發(fā)明的方法可結(jié)合上文所述的與本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的特征中的任何特征，且具有相同的相應(yīng)優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，由換 能器所產(chǎn)生的聲音可具有任何合適的頻率。


現(xiàn)將參考示意性附圖以舉例說(shuō)明的方式來(lái)描述本發(fā)明的各實(shí)施
例，在附圖中
圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的示意圖；以及 圖2是根據(jù)第二實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖l說(shuō)明了帶有兩個(gè)換能器3、 4的聲冷卻系統(tǒng)1。每個(gè)換能器3、 4產(chǎn)生用于冷卻的聲波且具有帶相應(yīng)開(kāi)口 10、 11的相應(yīng)聲共振器7、 8。 在圖1的實(shí)施例中，共振器7、 8被放置成彼此平行。信號(hào)發(fā)生器13 向第一換能器3發(fā)送正弦驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sl，并經(jīng)由非線性電路14和信號(hào)處 理單元6向第二換能器發(fā)送相同信號(hào)Sl。
開(kāi)口 10、 11通常被布置成朝向應(yīng)被冷卻的溫?zé)嵛矬w(未圖示)且 溫度傳感器(未圖示)向信號(hào)發(fā)生器13提供輸入值以確定驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sl 的水平，即，應(yīng)當(dāng)由系統(tǒng)1所施加的冷卻水平。
當(dāng)操作系統(tǒng)1時(shí)，通常產(chǎn)生噪聲且該噪聲被噪聲探測(cè)器5或麥克 風(fēng)探測(cè)到。所探測(cè)到的噪聲作為信號(hào)e被發(fā)送到信號(hào)處理單元6。
從信號(hào)發(fā)生器13發(fā)送到非線性電路14的信號(hào)Sl被非線性電路14 變換成信號(hào)S，l，信號(hào)S，l包含S1的諧波頻率成份。例如S，l可為周期 性脈沖形狀的信號(hào)或"鋸齒"信號(hào)。
當(dāng)然，可采用產(chǎn)生信號(hào)Sl和S，l的任何合適的方法，只要從這些 信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)所得到的聲音可消除從另一信號(hào)所得到的噪聲。
舉例而言，可通過(guò)從具有范圍sin(0)至sin(27i)值的查找表中檢索數(shù) 值來(lái)產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)Sl和S，l。每個(gè)信號(hào)與重復(fù)地在該表上移動(dòng)的相應(yīng) 指示器相關(guān)聯(lián)，且由于指示器是發(fā)散的，所以產(chǎn)生相移正弦信號(hào)。例 如，也能使這些指示器中的一個(gè)指示器以另一個(gè)指示器速度的兩倍速 度在該表上移動(dòng)，從而得到兩個(gè)諧波信號(hào)。
在另一形式中，通過(guò)使用正弦/余弦發(fā)生器和通過(guò)向每個(gè)信號(hào)Sl、 S，l分配相應(yīng)角度值來(lái)產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)Sl和S，l。這使得能通過(guò)僅調(diào)整兩個(gè)輸入值而產(chǎn)生各信號(hào)的任意相位。當(dāng)然，能使用任何其它合適的三
角公式來(lái)產(chǎn)生相移或諧波信號(hào)Sl、 S，l。
信號(hào)處理單元6包括自適應(yīng)控制元件9，自適應(yīng)控制元件9用于使 噪聲信號(hào)s與信號(hào)S，l之間的相關(guān)性最小化來(lái)對(duì)S，l進(jìn)行自適應(yīng)濾波。 然后使用結(jié)果信號(hào)S"l來(lái)驅(qū)動(dòng)第二換能器4，第二換能器4消除由噪聲 探測(cè)器5所探測(cè)到的噪聲以及執(zhí)行冷卻。
換言之，在自適應(yīng)濾波器中對(duì)信號(hào)S，1濾波，其精確傳遞函數(shù)由麥 克風(fēng)輸出信號(hào)s決定。自適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為使s與S，l之間的相關(guān)性盡可能 地小。在(模擬或數(shù)字)自適應(yīng)濾波領(lǐng)域中存在已知的程序，其可以 用多種方式來(lái)執(zhí)行，執(zhí)行方式可任意選擇。通過(guò)使￡盡可能小，在麥 克風(fēng)的位置造成不希望噪聲的原始聲音激勵(lì)信號(hào)的殘留量被最小化且 在很大程度上降低了不希望的噪聲。
由于聲波相對(duì)較大的波長(zhǎng)(通常在1 kHz對(duì)于空氣為34cm)，在 噪聲探測(cè)器5的精確位置的完美噪聲消除也將在距共振器出口 10、 11 較遠(yuǎn)距離處得到改進(jìn)的噪聲性能。
優(yōu)選地，在冷卻輸出方面，第二換能器4 "跟隨"第一換能器3。 如果由于任何原因，第一換能器3開(kāi)始更努力地工作，第二換能器4 也將會(huì)自動(dòng)地如此。這表示如果使第一換能器3的冷卻操作取決于待 冷卻的物體的實(shí)際溫度(例如，經(jīng)由溫度傳感器)，那么第二換能器4 將相應(yīng)地自動(dòng)適應(yīng)其冷卻操作。
在一個(gè)形式中，省略了噪聲探測(cè)器5，在此情況下，在信號(hào)處理單 元6中儲(chǔ)存噪聲消除信號(hào)的預(yù)定參數(shù)。優(yōu)選地在冷卻系統(tǒng)1組裝期間 來(lái)執(zhí)行這些參數(shù)的確定，例如通過(guò)在距系統(tǒng)1特定距離處使用臨時(shí)麥 克風(fēng)和通過(guò)確定參數(shù)使得在麥克風(fēng)位置的噪聲被消除。
如2說(shuō)明了第二實(shí)施例，其中相同的部件用與圖1相同的附圖標(biāo) 記來(lái)表示。此處，共振器7、 8被放置成它們的開(kāi)口 10、 11朝向相反 方向，且噪聲探測(cè)器5被放置于共振器7、 8的側(cè)部。
在實(shí)踐中，冷卻系統(tǒng)1的特定應(yīng)用，尤其是其物理配置和待冷卻 物體的位置將決定哪種換能器/共振器布置是最合適的。
應(yīng)當(dāng)指出的是在不偏離本發(fā)明的范疇的情況下可采用任何合適的 噪聲消除方法的原理。
盡管已描述的系統(tǒng)具有兩個(gè)換能器，但可采用任何合適數(shù)目的換能器，只要它們中的至少 一 個(gè)被配置成具有消除噪聲并提供冷卻的兩 種功能。
優(yōu)選地，兩個(gè)換能器3、 4在流體(諸如空氣)中產(chǎn)生聲波，但聲 波可在任何合適的介質(zhì)中產(chǎn)生。
權(quán)利要求
1. 一種聲冷卻系統(tǒng)，其包括第一換能器(3)，其適于通過(guò)產(chǎn)生聲波而進(jìn)行冷卻，其特征在于，第二換能器(4)，其適于通過(guò)產(chǎn)生聲波而進(jìn)行冷卻，信號(hào)處理單元(6)，其適于產(chǎn)生消除信號(hào)，所述消除信號(hào)適于消除由所述聲冷卻系統(tǒng)所生成的噪聲，所述第二換能器(4)適于將所述消除信號(hào)轉(zhuǎn)換成至少部分地消除所述噪聲的聲音。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲冷卻系統(tǒng)，其特征在于，其還包括噪聲 探測(cè)器(5)，所述噪聲探測(cè)器(5)適于探測(cè)由所述聲冷卻系統(tǒng)所產(chǎn) 生的噪聲，所述噪聲探測(cè)器(5)向所述信號(hào)處理單元(6)提供所探 測(cè)到的噪聲信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處 理單元(6)適于產(chǎn)生預(yù)定消除信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的聲冷卻系統(tǒng)，其特征在于每 個(gè)換能器(3; 4)包括共振器(7; 8)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的聲冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二換能器(4)是由對(duì)激勵(lì)所述第一換能器(3)的信號(hào)進(jìn)行非 線性處理所得到的信號(hào)來(lái)激勵(lì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的聲冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二換能器(4)的驅(qū)動(dòng)功率基本上對(duì)應(yīng)于所述第一換能器(3) 的驅(qū)動(dòng)功率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的聲冷卻系統(tǒng)，其特征在于、 所述共振器(7， 8)基本上在平行的方向延伸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的聲冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述共振器(7， 8)被布置成相應(yīng)開(kāi)口 (10， 11)朝向基本上相反方向。
9. 一種用于驅(qū)動(dòng)聲冷卻系統(tǒng)的方法，其包括以下步驟 由適于冷卻的第一換能器(3)產(chǎn)生聲波， 由適于冷卻的第二換能器(4)產(chǎn)生聲波，由信號(hào)處理單元(6)產(chǎn)生消除信號(hào)，所述消除信號(hào)用于由所述聲 冷卻系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲，以及由所述第二換能器(4)將所述消除信號(hào)轉(zhuǎn)換成至少部分地消除所述噪聲的聲音。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，其還包括以下步驟 由噪聲探測(cè)器(5)來(lái)探測(cè)由所述聲冷卻系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲并向所述信 號(hào)處理單元(6)提供所探測(cè)到的噪聲信號(hào)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，其還包括以下步驟 向所述信號(hào)處理單元(6)提供預(yù)定消除信號(hào)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括以下步驟 利用相應(yīng)共振器(7,8)從每個(gè)換能器(3， 4)引導(dǎo)聲波。
全文摘要
一種聲冷卻系統(tǒng)包括第一換能器(3)、第二換能器(4)和信號(hào)處理單元(6)，該第一換能器(3)適于通過(guò)產(chǎn)生聲波而進(jìn)行冷卻，該第二換能器(4)適于通過(guò)產(chǎn)生聲波而進(jìn)行冷卻，該信號(hào)處理單元(6)適于產(chǎn)生消除信號(hào)，該消除信號(hào)用于由該聲冷卻系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲。該第二換能器(4)適于將消除信號(hào)轉(zhuǎn)換成至少部分地消除噪聲的聲音。
文檔編號(hào)F04D33/00GK101535659SQ200780040861
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月3日
發(fā)明者R·M·阿茨 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司