[发明专利]对声学冷却系统的降噪

说明书

技术领域

本发明涉及布置为用于通过生成声波来进行冷却的声学冷却系统。

背景技术

当今存在通过由声学冷却系统生成的声波冷却温暖的物体的技术，一个例子是声学谐振系统。这样的系统的最关键的组件是声波换能器，即压电元件、PVDF(聚偏二氟乙烯)材料、扬声器或任何其他电力、电磁、或静电换能器。当换能器连接到诸如开放式谐振管或亥姆霍兹谐振器之类的谐振器时，生成脉动气流。该气流用于例如电子电路和系统或灯具中的冷却目的。该脉动气流在冷却方面比使用更传统的冷却技术时获得的层流气流更有效。

虽然声学冷却系统能做得如果在足够低(例如低于70Hz)的频率下工作则非常安静，但可能由换能器的非线性行为和由脉动气流自身的非线性行为而生成较高谐波。这些较高谐波导致烦扰的可听噪声。

WO2008/053435描述了如何能够通过以第一换能器生成的可听噪声被补偿的方式驱动的第二换能器而压制由声学冷却系统生成的噪声。然而，因为这种声音抵消需要第二换能器，这在成本上存在有害影响。因此，需要一种能在不需要第二换能器的情况下减小由声学冷却系统生成的噪声的替代方案。

发明内容

鉴于以上内容，本发明的一个目的是至少减轻以上讨论的问题。根据本发明的一个方面，该目的和其他目的通过一种布置为通过生成声波来进行冷却的声学冷却系统而实现。该系统包括换能器和配置为生成用于激发换能器的驱动信号的控制单元，其中该驱动信号是多谐波驱动信号，其包括被选择为减小至少一个包含在由声学系统生成的声波中的相应的较高谐波的存在的至少一个较高谐波。

本发明基于以下理解：通过有意地引入至少一个特别选择的较高谐波到用于激发换能器的驱动信号中，可能减少至少一个相应的较高谐波在由声学系统生成的声波中的存在，因此可以实现在由声学冷却系统生成的可听噪声的降低。本发明的冷却系统的优点是可以在不需要并入第二换能器的情况下实现降噪。这使得低成本的紧凑的声学冷却系统成为可能。

多谐波信号这里意图表示包括第一谐波(即主频率)和一个或多个特别选择的较高谐波的信号。而且，用于换能器的声波可以优选在诸如空气之类的流体中生成。而且，该换能器可以包括谐振器，其优点是可以获得用于脉动气流的期望的谐振。

该声学冷却系统可以进一步包括诸如麦克风之类的传感器，其适于探测由该系统生成的声波以及向控制单元提供关于探测到的声波的声音信号，其中该控制单元进一步配置为基于声音信号选择驱动信号的至少一个较高谐波。一个优点是可以测量实际噪声水平(例如包括由于脉动气流中的非线性行为而产生的噪声的由于整个系统而产生的噪声)，且可以相应地调整驱动信号。

根据一个替代实施方式，该系统可以包括适于测量换能器中的感应电压和感应电流中的至少一个以作为由该系统生成的声波的指示，并且向控制单元提供关于感应电压和感应电流中的至少一个的信息的传感器，其中控制单元进一步配置为基于该信息选择驱动信号的至少一个较高谐波。这可以消除对麦克风的需要。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于确定用于布置为通过生成声波来进行冷却的声学冷却系统的多谐波驱动信号的方法。该方法包括以下步骤：向换能器提供驱动信号，获得关于由该系统作为对驱动信号的响应生成的声波的声音信号，确定该声音信号的声音功率频谱，以及通过引入被选择为减小声音功率频谱中的至少一个相应的较高谐波的至少一个较高谐波而变换驱动信号。

驱动信号中的至少一个较高谐波的振幅和相位中的至少一个可以被选择为减小声音功率频谱中的相应的较高谐波。例如，驱动信号中的二次谐波的振幅和/或相位可以被调整为最小化声音功率频谱中的二次谐波，驱动信号中的三次谐波的振幅和/或相位可以被调整为最小化声音功率频谱中的三次谐波，等等。一个优点是可以最小化与每个较高谐波相关的噪声。

根据一个实施方式，可以通过以二次谐波开始迭代地将越来越高的谐波引入驱动信号的过程来确定多谐波驱动信号。而且，根据本发明的声学冷却系统可以有利地被包含在进一步包括发光设备的照明设备中，其中该声学冷却系统可以布置为对发光设备进行冷却。

当阅读所附权利要求书和以下描述后，本发明的更多特征和其优点将变得明显。本领域技术人员能了解，在不偏离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征以创造除以下描述的那些实施方式以外的实施方式。

附图说明

从以下详细描述和附图中将可以容易地理解本发明的各方面，包括其具体特征和优点，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的声学冷却系统；