Nowa Generacja ANC | Aktywne Wyciszenie S|ANC

Technologia Silencions
S|ANC|

Aktywna redukcja szumów oparta na AI

Silencions s|ANC| to system aktywnej redukcji szumów (ANC) nowej generacji. Tam, gdzie tradycyjne, pasywne metody tłumienia okazują się niewystarczające, nasz system aktywnie neutralizuje hałas u źródła. Wykorzystując uczenie maszynowe (ML), s|ANC| precyzyjnie przewiduje i tłumi uporczywe niskie częstotliwości w ciągu milisekund. To efektywne rozwiązanie zaprojektowane do pracy w wymagających warunkach środowiskowych.

Odkryj moc AI w ANC

Wizualizacja fal dźwiękowych i technologii aktywnej redukcji hałasu s|ANC| od Silencions.

Jak działa system Silencions S|ANC|?

Potęga ANC

Rozwiązanie jest rezultatem prac interdyscyplinarnego zespołu badawczego, integrującego wiedzę z zakresu akustyki inżynieryjnej, zaawansowanej algorytmiki i mechatroniki. Implementacja uczenia maszynowego i algorytmów sztucznej inteligencji definiuje unikalny charakter rozwiązania, zapewniając kluczowe przewagi technologiczne:

integracja zaawansowanych technologii uczenia maszynowego w procesie przetwarzania sygnału,
wysoka skuteczność tłumienia, obejmująca również wyższe zakresy częstotliwości,
wytrzymała konstrukcja mechaniczna przystosowana do eksploatacji w trudnych warunkach.

Architektura oprogramowania  i algorytmy sterujące s|ANC|

s|ANC| software

System Silencions s|ANC| wykorzystuje algorytmy uczenia maszynowego do predykcji fali dźwiękowej. Kluczowym osiągnięciem inżynieryjnym jest drastyczna redukcja opóźnienia (latencji) sygnału przez system przetwarzania analogowo-cyfrowego. Dzięki optymalizacji warstwy sprzętowej i programowej, początkowe opóźnienie rzędu 200 ms zredukowano do wartości kilku milisekund.

Interfejs programistyczny z widocznym kodem źródłowym i nałożoną wizualizacją przepływu strumienia danych w czasie rzeczywistym.

Abstrakcyjna wizualizacja heksagonalnej siatki danych tworzącej falujący krajobraz, reprezentująca złożone struktury obliczeniowe.

Implementacja filtrów adaptacyjnych FxLMS i sieci neuronowych

Prace badawcze objęły opracowanie algorytmu gromadzącego zestawy treningowe danych. System bazuje na filtrach adaptacyjnych typu FxLMS i funkcjonuje w dwóch trybach: uczenia oraz pracy z aktywnym ANC.

Zebrane dane można wykorzystać do optymalizacji systemu na wiele sposobów. Jednym z nich jest wykorzystanie danych do przewidywania wag filtrów adaptacyjnych przez sieć neuronową. Zastosowanie tego rozwiązania pozwala na znaczącą redukcję czasu konwergencji systemu w przypadku wystąpienia nagłych zmian charakterystyki sygnału akustycznego.

konstrukcja i prototypowanie

s|ANC| hardware

Unikalny projekt obudowy został podporządkowany wymaganiom dedykowanej płytki PCB (Rys. 1), co wymusiło precyzyjne dostosowanie konstrukcji do specyficznych wymagań operacyjnych.

W fazie prac badawczo-rozwojowych do wytworzenia prototypów detali zastosowano metodologię szybkiego prototypowania (rapid prototyping), bazując na zaawansowanych technologiach addytywnych, w szczególności na druku 3D z metalu metodą LPBF.

Finalna konstrukcja pomyślnie przeszła testy certyfikujące, potwierdzając spełnienie wymagań norm:

IP34 – stopień ochrony wewnętrznej (przed ciałami stałymi i bryzgami wody),
IK06 – stopień odporności na uderzenia mechaniczne.

Potwierdzeniem jakości jest uzyskany certyfikat zgodności nr LT/606.3/2023.

Techniczny schemat montażowy obudowy Silencions ANC shield z zaznaczonymi uszczelkami i elementami konstrukcyjnymi. — **Rys. 1** Rysunek montażowy obudowy wykonanej z 316L.

Zdjęcie otwartego prototypu Silencions ANC z widocznymi układami elektronicznymi i kondensatorami. — **Rys. 2** Zdjęcie ostatecznej konstrukcji obudowy z zainstalowaną elektroniką.

Konfiguracja testowa i wyniki eksperymentalne

W celu weryfikacji funkcjonalności systemu i opracowanych algorytmów, zbudowano prototypowe środowisko badawcze w postaci kanału wentylacyjnego (Rys. 3). Umożliwiło to prowadzenie badań w kontrolowanych warunkach, przy precyzyjnie określonej ścieżce propagacji fali dźwiękowej.

Wewnątrz kanału wentylacyjnego zainstalowano dwa szerokopasmowe źródła dźwięku (pasmo przenoszenia 38 Hz–18 kHz) w dedykowanych obudowach. Pierwszy głośnik pełnił funkcję symulatora źródła hałasu, natomiast drugi działał jako emiter sygnału aktywnej redukcji hałasu (ANC).

Schemat techniczny kanału wentylacyjnego z zaznaczonym źródłem hałasu, głośnikiem ANC oraz rozmieszczeniem mikrofonów: referencyjnego i błędu. — **Rys. 3** Prototypowy schemat kanału wentylacyjnego ze źródłem hałasu, głośnikiem ANC, mikrofonem referencyjnym i mikrofonem błędu.

Wykres liniowy przedstawiający poziom ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości dla systemów bez aktywnej redukcji ANC (niebieska linia) oraz z aktywnym systemem ANC (czerwona linia). — **Rys. 4** Porównanie wydajności systemu aktywnej redukcji szumów dla systemów wewnątrzkanałowych bez aktywnej ANC (niebieska linia) i z aktywną ANC (czerwona linia).

Przeprowadzono testy walidacyjne opracowanego rozwiązania w aplikacji kanałowej. Rys. 4 przedstawia charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową (w zakresie do 1250 Hz) mierzoną na wylocie kanału, w bliskim sąsiedztwie czujnika błędu. Wykres porównuje skuteczność układu w trybie pasywnym (bez aktywnego ANC – linia niebieska) oraz aktywnym (z aktywnym ANC – linia czerwona).

Analiza wyników wskazuje na znaczącą redukcję poziomu ciśnienia akustycznego (SPL) mierzonego sygnału po aktywacji systemu S|ANC|.

Dla pierwszej dominującej częstotliwości uzyskano redukcję o ok. 13,2 dB.
Dla drugiej dominującej częstotliwości redukcja wyniosła ok. 8 dB.

Ochrona własności intelektualnej

Silencions Intelectual Property

W ramach strategii ochrony rezultatów prac badawczo-rozwojowych, złożono wniosek patentowy. Zgłoszenie obejmuje dwa przykłady wykonania innowacyjnej technologii, które zostały szczegółowo opisane i udokumentowane pomocniczymi schematami technicznymi. Procedura zmierzająca do uzyskania pełnej ochrony prawnej dla opracowanej technologii jest w toku.