一种实现服务器主动降噪的装置、方法及服务器与流程

1.本发明涉及服务器领域，尤其是涉及一种实现服务器主动降噪的装置、方法及服务器。


背景技术：

2.服务器在日常运作中，散热风扇是产生噪声的主要来源之一，随着互联网产业的逐渐兴起，目前服务器对性能的要求越来越高，从而产生的热量将会明显增加，对应的散热风扇转速提高，转速越高噪声越大，这不仅会带来噪声污染，也会对运维；维修；测试人员带来一定程度上的身体损害，从而需要降低服务器风扇噪声，营造一个健康的工作环境。
3.相关技术中，对于对于服务器风扇噪音的降低一般是两种方式，一种方式控制服务器周围环境温度，bmc(baseboard management controller，基板管理控制器)通过传感器，读取各部件的寄存器中的当前温度值，来自动控制降低风扇的转速，从而降低风扇噪音；另外一种方式是采用lc(liquid cooling，液冷)技术，液体注入服务器，通过冷热交换带走服务器的散热，减少使用服务器风扇，从而降低服务器风扇噪音，从服务器物理形态上区分有：冷板式液冷服务器、全浸没式液冷服务器。
4.根据当前温度值自动控制降低风扇转速，虽然可以降低服务器工作的温度，但对应的是增加空调制冷系统，势必会一定程度上增加碳排放，而且降低风扇转速有可能导致服务器高温运转，可靠性不高；采用液冷技术虽然在相同的散热水平下有着更低的噪音，但结构更加复杂，安装繁琐，成本也更高，不利于提高服务器风扇降噪可靠性，降低服务器风扇降噪成本。


技术实现要素：

5.本发明为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种实现服务器主动降噪的装置、方法及服务器，有效解决由于现有技术造成服务器风扇降噪可靠性低或成本高的问题，有效地提高服务器风扇降噪可靠性，降低服务器风扇降噪成本。
6.本发明第一方面提供了一种实现服务器主动降噪的装置，包括：振动采集模块、信号处理模块以及振动模块，所述振动采集模块用于采集服务器风扇模块运行时产生噪音的第一振动信号，并将第一振动信号发送至信号处理模块；所述信号处理模块根据第一振动信号的特征信息将第一振动信号转换为第一数字信号，获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号，输出对应电信号至振动模块；所述振动模块用于根据解析电信号，最终产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音；其中，第二振动信号与第一振动信号的频率、振幅相同但波形相反，且第二数字信号与第一数字信号的频率、振幅相同但波形相反。
7.可选地，所述振动采集模块设置于服务器风扇模块的风扇框架处的风扇底部，以保证采集到的第一振动信号转发给信号处理模块；
8.所述振动采集模块包括多个振动传感器，每个振动传感器的位置与风扇模块中的风扇位置一一对应。
9.可选地，所述信号处理模块包括依次通信连接的第一滤波子模块、信号转换子模块、信号处理子模块、第二滤波子模块；
10.所述第一滤波子模块与振动采集模块通信连接，用于将第一振动信号进行滤波，具体包括；将输入第一振动信号分解成一组不同频率的正弦波，对分解后正弦波进行组合，对组合后的第一振动信号进行滤波；
11.所述信号转换子模块根据滤波后的第一振动信号的振幅信息、频率信息以及相位信息生成第一数字信号；
12.所述信号处理子模块用于获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号；
13.所述第二滤波子模块用于将转换后的电信号进行滤波，并将滤波后的电信号输出至振动模块。
14.进一步地，将输入第一振动信号分解成一组不同频率的正弦波，对分解后正弦波进行组合，对组合后的第一振动信号进行滤波具体包括：
15.通过傅里叶变换，将输入第一振动信号分解成一组不同频率的正弦波，对分解后正弦波进行组合；具体为：
16.x_f(t)1＝\sum_{k2＝-\infty}^{\infty}x_k2(t)e^{-2\pi*i*k2*f1*t}
17.其中，x_f(t)1表示傅立叶变换后的信号，x_k2(t)表示输入信号中的第k2个正弦波，f1表示输入信号中的第k2个正弦波的频率，t表示输入信号中的第k2个正弦波时间，e^{-2\pi*i*k2*f1*t表示输入信号中的第k2个正弦波傅立叶变换的结果在时域上的相位，sum为求和函数求，infty为输入的原第一振动信号，表达式为：s(t)＝a1*e^(-j*2*pi*t*t)；其中，s(t)为第一振动信号，a表示第一振动信号的振幅，e表示自然衰减，j表示第一振动信号的角频率，t1表示第一振动信号的振动周期，pi为π；
18.通过傅立叶变换去噪器对组合后的第一振动信号进行滤波，具体为：x_f(t)2＝\approx x_f(t)1+r(t)x_f(t)1^2；
19.其中，x_f(t)2表示滤波后的第一振动信号，r(t)为傅立叶变换去噪器，approx为约等于函数，x_f(t)1为未经过滤波的组合后的第一振动信号。
20.进一步地，信号转换子模块根据滤波后的第一振动信号的振幅信息、频率信息以及相位信息生成第一数字信号具体包括：
21.滤波后第一振动信号的振幅信息为滤波后第一振动信号的初始振幅与滤波后第一振动信号前后两个周期的振幅差值的和；
22.滤波后第一振动信号的周期信息为t2＝2*pi*a1/(j*k1)，其中，a1为滤波后第一振动信号的振幅信息，k1为振幅系数，t2为滤波后第一振动信号的周期信息；
23.滤波后第一振动信号的频率信息为f2＝j/(2*pi*t2)，其中，f2为滤波后第一振动信号的频率信息；
24.滤波后第一振动信号的相位信息为ψ1＝2*pi*f2*t，其中，ψ1为滤波后第一振动信号的相位信息；
25.第一数字信号的振幅信息为a2＝f2/2，其中，a2表示第一数字信号的振幅，/2表示相位为0度；
26.第一数字信号的频率信息为f3＝a2/2，其中，f3表示第一数字信号的频率；
27.第一数字信号的相位信息为ψ2＝2*pi*f3/2，其中，ψ2为第一数字信号的相位信息。
28.进一步地，信号处理子模块用于获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号具体包括：
29.信号处理子模块获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征后，将第一数字信号b(t)的波形向右平移一个周期，同时幅值不变，这样得到的波形就是第二数字信号c(t)；
30.根据第二数字信号的采样率以及采样间隔将第二数字信号转换c(t)为对应电信号d(t)。
31.进一步地，第二滤波子模块将转换后的电信号进行滤波，并将滤波后的电信号输出至振动模块具体包括：
32.通过傅里叶变换，将转换后电信号分解成一组不同频率的正弦波，对分解后正弦波进行组合；具体为：
33.x_f(t)4＝\sum_{k3＝-\infty}^{\infty}x_k3(t)e^{-2\pi*i*k3*f4*t}
34.其中，x_f(t)4表示傅立叶变换后的电信号，x_k3(t)表示输入信号中的第k2个正弦波，f4表示输入信号中的第k3个正弦波的频率，t表示输入信号中的第k3个正弦波时间，e^{-2\pi*i*k2*f1*t表示输入信号中的第k3个正弦波傅立叶变换的结果在时域上的相位，sum为求和函数求，infty为输入的电信号；
35.通过傅立叶变换去噪器对组合后的第一振动信号进行滤波，具体为：x_f(t)5＝\approx x_f(t)4+r(t)x_f(t)4^2；
36.其中，x_f(t)5表示滤波后的电信号，r(t)为傅立叶变换去噪器，approx为约等于函数，x_f(t)4为未经过滤波的组合后的电信号。
37.进一步地，所述振动模块解析第二滤波子模块发送的滤波后的电信号，根据滤波后的电信号还原第二数字信号，然后根据还原的第二数字信号还原第一数字信号，根据还原的第一数字信号产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音。
38.可选地，所述振动模块包括分布均匀的多个振动器，每个振动器与振动传感器一一对应，所述振动器设置于在机箱内部两侧，振动器下方附有软质包裹层，以避免振动器和服务器机箱产生共振。
39.本发明第二方面提供了一种实现服务器主动降噪的方法，基于本发明第一方面所述的一种实现服务器主动降噪的装置基础上实现的，包括：
40.振动采集模块采集服务器风扇模块运行时产生噪音的第一振动信号，并将第一振动信号发送至信号处理模块；
41.信号处理模块根据第一振动信号的特征信息将第一振动信号转换为第一数字信号，获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号，输
出对应电信号至振动模块；
42.振动模块用于根据解析电信号，最终产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音；其中，第二振动信号与第一振动信号的频率、振幅相同但波形相反，且第二数字信号与第一数字信号的频率、振幅相同但波形相反。
43.本发明第三方面提供了一种服务器，包括本发明第一方面所述的一种实现服务器主动降噪的装置。
44.本发明采用的技术方案包括以下技术效果：
45.1、本发明技术方案中的一种实现服务器主动降噪的装置，包括：振动采集模块、信号处理模块以及振动模块，所述振动采集模块用于采集服务器风扇模块运行时产生噪音的第一振动信号，并将第一振动信号发送至信号处理模块；所述信号处理模块根据第一振动信号的特征信息将第一振动信号转换为第一数字信号，获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号，输出对应电信号至振动模块，通过振动模块产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音；其中，第二振动信号与第一振动信号的频率、振幅相同但波形相反，有效解决由于现有技术造成服务器风扇降噪可靠性不高或成本高的问题，有效地提高服务器风扇降噪可靠性，降低服务器风扇降噪成本。
46.2、本发明技术方案中振动采集模块设置于服务器风扇模块的风扇框架处的风扇底部，以保证采集到的第一振动信号转发给信号处理模块；振动采集模块包括多个振动传感器，每个振动传感器的位置与风扇模块中的风扇位置一一对应，以保证准确地采集到风扇运行时产生噪音的振动信号。
47.3、本发明技术方案中信号处理模块包括依次通信连接的第一滤波子模块、信号转换子模块、信号处理子模块、第二滤波子模块，不仅可以对振动采集模块采集的第一振动信号进行滤波，而且也可以对转换后的电信号进行滤波，保证信号信息的全面性，从而提高了第二振动信号的准确性以及可靠性。
48.4、本发明技术方案中滤波后第一振动信号的振幅信息为滤波后第一振动信号的初始振幅与滤波后第一振动信号前后两个周期的振幅差值的和，相比于传统方案中振动幅度取值，优点在于能够捕捉第一振动信号中的振幅信息以及周期性信息，即包括振幅和周期，而传统方案只考虑振幅，保证信号信息的全面性，进一步提高了第二振动信号的准确性以及可靠性。
49.5、本发明技术方案中所述振动模块设置于在机箱内部两侧，振动模块下方附有软质包裹层，以避免振动模块和服务器机箱产生共振；振动模块将收到的电信号转换为第二振动信号，并及时的发射到机箱环境中，以实现服务器主动降噪，不仅不会影响服务器现有布局，而且避免了振动模块和服务器机箱产生共振，达到有效的实现服务器主动降噪。
50.6、本发明技术方案可以通过主动降噪减少噪音污染，有效降低声音的频率和强度，减少噪音的干扰，有利于为工作人员营造一个健康、舒适的工作环境，有利于轻松准确的沟通交流，提高工作效率；而且结构简单，成本低。
51.应当理解的是以上的一般描述以及后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不
能限制本发明。
附图说明
52.为了更清楚说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
53.图1为本发明方案中实施例一装置中第一振动信号与第二振动信号叠加相消的原理示意图；
54.图2为本发明方案中实施例一装置的结构示意图；
55.图3为本发明方案中实施例一装置的结构分布示意图；
56.图4为本发明方案中实施例二方法的流程示意图。
具体实施方式
57.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
58.实施例一
59.如图1所示，本发明提供了一种实现服务器主动降噪的装置，包括：振动采集模块1、信号处理模块2以及振动模块3，振动采集模块1用于采集服务器风扇模块运行时产生噪音的第一振动信号，并将第一振动信号发送至信号处理模块2；信号处理模块2根据第一振动信号的特征信息将第一振动信号转换为第一数字信号，获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号，输出对应电信号至振动模块3，振动模块3用于根据解析电信号，最终产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音；其中，第二振动信号与第一振动信号的频率、振幅相同但波形相反，且第二数字信号与第一数字信号的频率、振幅相同但波形相反。
60.服务器风扇高速运转的情况下，不仅产生噪声污染，影响工作环境，长时间的噪音会影响到在日常工作中的交流和沟通，并且会一定程度上降低工作人员的注意力和工作效率。
61.目前，降低噪音通常所采用的三种降噪措施，即声源处降噪、在传播过程中降噪及在人耳出降噪，都是被动的。为了主动地消除噪声(anc，active noise cancellation，主动降噪)，从而发明了“有源消声”这一技术。所有声音都是由一定的频谱、振动产生的，如果能准确的采集到服务器产生噪音的振动频谱，分析其特征，随后发射出逆向声波来抵消原始噪声信号，就可以实现主动降噪。
62.如图2所示，振动信号a为服务器风扇模块运行产生噪音的振动信号，振动信号b为发射的逆向声波，经过振动信号a与振动信号b相互作用，叠加时相互抵消，产生振动信号c，
振动信号c相比于振动信号a，振幅明显降低，从而实现降低噪音的目的。
63.其中，如图3所示，振动采集模块1设置于服务器风扇模块的风扇框架处的风扇底部，具体可以在服务器主板上由连接器拓展至风扇框架处，风扇的下方，以保证采集到的第一振动信号转发给信号处理模块2。振动采集模块1是基于服务器对设备监控及管理的系统的基础上，增加振动采集模块来采集服务器噪音的振动信号。
64.振动采集模块1包括多个振动传感器11(例如加速度传感器、陀螺仪，也可以是其他振动传感器)，每个振动传感器11的位置与风扇模块中的风扇位置一一对应；具体可以在服务器主板上由连接器拓展至风扇框架处每颗风扇的下方，以保证准确的采集到的振幅信号交给安置在主板上的信号处理模块。
65.其中，信号处理模块2(集成处理器)包括依次通信连接的第一滤波子模块21(图3中双边滤波器，即高低频原信号滤波)、信号转换子模块22(图3中模拟信号处理器)、信号处理子模块23(图3中dsp)、第二滤波子模块24(图3中双边滤波器，即反向电信号滤波)；第一滤波子模块21与振动采集模块1通信连接，用于将第一振动信号进行滤波，具体包括；将输入第一振动信号分解成一组不同频率的正弦波，对分解后正弦波进行组合，对组合后的第一振动信号进行滤波；
66.信号转换子模块22根据滤波后的第一振动信号的振幅信息、频率信息以及相位信息生成第一数字信号；
67.信号处理子模块23用于获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号；
68.第二滤波子模块24用于将转换后的电信号进行滤波，并将滤波后的电信号输出至振动模块3。
69.其中，电信号可以包括电流信号或电压信号，第一滤波子模块21、信号转换子模块22与信号处理子模块23、第二滤波子模块24均设置于服务器主板中。
70.振动传感器11将采集到的第一振动信号转发至第一滤波子模块21，第一滤波子模块21与振动采集模块通信连接，用于将第一振动信号进行滤波，将采集到的振动信号进行滤波，去除噪声和干扰信号，从而提高原信号的质量和清晰度。即将输入第一振动信号分解成一组不同频率的正弦波，对分解后正弦波进行组合，对组合后的第一振动信号进行滤波；
71.具体地：首先通过傅里叶变换，将输入第一振动信号分解成一组不同频率的正弦波，对分解后正弦波进行组合；具体为：
72.x_f(t)1＝\sum_{k2＝-\infty}^{\infty}x_k2(t)e^{-2\pi*i*k2*f1*t}(傅里叶变换)
73.其中，x_f(t)1表示傅立叶变换后的信号，x_k2(t)表示输入信号中的第k2个正弦波，f1表示输入信号中的第k2个正弦波的频率，t表示输入信号中的第k2个正弦波时间，e^{-2\pi*i*k2*f1*t表示输入信号中的第k2个正弦波傅立叶变换的结果在时域上的相位，sum为求和函数求，infty为输入的原第一振动信号，表达式为：s(t)＝a1*e^(-j*2*pi*t*t)；其中，s(t)为第一振动信号，a表示第一振动信号的振幅，e表示自然衰减，j表示第一振动信号的角频率，t1表示第一振动信号的振动周期，pi为π；
74.然后通过傅立叶变换去噪器对组合后的第一振动信号进行滤波，即可以使用傅立
叶变换得到的频率域信号来对组合后的第一振动信号进行滤波和去噪。对于主动降噪技术中的线性滤波，具体为：x_f(t)2＝\approx x_f(t)1+r(t)x_f(t)1^2；
75.其中，x_f(t)2表示滤波后的第一振动信号，r(t)为傅立叶变换去噪器，approx为约等于函数，x_f(t)1为未经过滤波的组合后的第一振动信号。
76.具体地，信号转换子模块22可以为模拟信号处理器，通过fft变换(fft，fastfourier transform，快速傅立叶变换)，将第一振动信号(模拟信号)转换为第一数字信号，第一数字信号用二进制代码发送给信号处理子模块23。信号转换子模块22根据滤波后的第一振动信号的振幅信息、频率信息以及相位信息生成第一数字信号具体包括：
77.滤波后第一振动信号的振幅信息为滤波后第一振动信号的初始振幅与滤波后第一振动信号前后两个周期的振幅差值的和；即a＝x_f(0)2+x_f(2)2-x_f(1)2；
78.其中，x_f(0)2表示初始振幅，x_f(2)2、x_f(1)2分别表示滤波后第一振动信号在时间的2和1号部分的振幅，因为振动信号的周期是2*pi,所以振幅在2和1号部分分别为1和0；
79.滤波后第一振动信号的周期信息为t2＝2*pi*a1/(j*k1)，其中，a1为滤波后第一振动信号的振幅信息，k1为振幅系数(振幅系数是常数，决定振动幅度和振动频率之间的关系)，t2为滤波后第一振动信号的周期信息；
80.滤波后第一振动信号的频率信息为f2＝j/(2*pi*t2)，其中，f2为滤波后第一振动信号的频率信息；
81.滤波后第一振动信号的相位信息为ψ1＝2*pi*f2*t，其中，ψ1为滤波后第一振动信号的相位信息；
82.第一数字信号的振幅信息为a2＝f2/2，其中，a2表示第一数字信号的振幅，/2表示相位为0度；
83.第一数字信号的频率信息为f3＝a2/2，其中，f3表示第一数字信号的频率；
84.第一数字信号的相位信息为ψ2＝2*pi*f3/2，其中，ψ2为第一数字信号的相位信息。
85.其中，第一数字信号的振幅a2与频率f3和振动幅度的相位ψ2关系有关，相位为0度时，振幅最大，相位为2π时，振幅最小。振幅与频率成反比，与振动幅度的相位无关。因此，将振幅的相位关系表示为相位＝0时，振幅为最大值，相位＝2π时，振幅为最小值，将第一数字信号的编码结果(第一数字信号的振幅信息、频率信息、相位信息)以二进制的形式发送到数字信号处理器(dsp，即信号处理子模块23)。
86.信号转换子模块22生成第一数字信号：对滤波后的第一振动信号量化、编码得到的第一数字信号结果。其中，量化信号：
87.使用数字信号处理软件或硬件将滤波后的第一振动信号进行量化处理。量化的过程可以将滤波后的第一振动信号转换为一系列数字值，这些数字值描述了滤波后的第一振动信号信号的频率、幅度、相位等，通常使用有限域或无限域的离散表示：
88.有限域离散表示：将特征表示为一个有限域的离散序列，如stft(短时傅里叶变换)、hog(霍夫变换)等。
89.无限域离散表示：将特征表示为一个无限域的离散序列，如离散傅里叶变换(dft)、离散小波变换(dwt)等。这些算法的具体实现方式会根据不同的应用场景而有所不同。其中，stft:将时域信号转化为频域信号，并提取出不同频率下的特征。hog:将频域信号
转化为空间域信号，并提取出不同频率下的结构。dwt:将时域信号转化为频域信号，并提取出不同频率下的特征。
90.信号处理子模块23可以为数字信号处理器(dsp，digital signal processing，数字信号处理器)。数字信号处理器对第一数字信号进行分析，识别出第一数字信号的特定频率、相位和振幅特征；生成第二数字信号，将第二数字信号转换为电信号，通过振动模块3产生第二振动信号，并发射第二振动信号回机箱环境中，当第二振动信号与原始噪音的第一振动信号叠加时，它们相互抵消，从而实现降低噪音。其中，第一振动信号与第二振动信号频率、振幅相同，波形相反；第一数字信号与第二数字信号频率、振幅相同，波形相反。
91.信号处理子模块23用于获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号具体包括：
92.信号处理子模块获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征后，将第一数字信号b(t)的波形向右平移一个周期，同时幅值不变，这样得到的波形就是第二数字信号c(t)；具体地，
93.根据第二数字信号的采样率以及采样间隔将第二数字信号转换c(t)为对应电信号d(t)。
94.设第一数字信号b(t)的振幅为a2，频率为f3，相位信息为ψ2，周期为t3，则其第二数字信号c(t)的振幅为a2，频率为f3，周期为+t3。
95.因此，可以表示为：c(t)＝b(t+t3)/2；
96.其中t表示信号c(t)及b(t)的时域表示，t3表示第一数字信号b(t)的周期，而第二数字信号c(t)表示第一数字信号b(t)的反信号。反信号的生成方法是将第一数字信号b(t)的波形向右平移一个t3的周期，同时幅值不变，这样得到的波形就是第二数字信号c(t)了。它们具有相同的频率和振幅，但周期相反及振动波形相反。
97.然后计算后生成的与噪音频率、振幅相同但波形相反的第二数字信号转换为电信号。具体的，电信号的幅值d＝e*(1+1/t4)；
98.其中，d表示电信号d(t)的幅值(范围[0,1])，e表示第二数字信号的采样率(单位为hz)，t4表示采样间隔(单位为秒)，即采样1次需要1秒时间，采样2次需要2秒时间。将第二数字信号c(t)的每个采样点转换为电信号d(t)的采样点，每个采样点的值1表示电信号d(t)在这个采样点处是满的，0表示信号d(t)在这个采样点处是空的。采样率e的值决定了电信号d(t)的带宽，即电信号d(t)在这个采样点的振幅范围。采样间隔t4的值决定了电信号d(t)的采样次数，即电信号d(t)在这个采样点的值变化次数。
[0099]
第二滤波子模块24将转换后的电信号进行滤波，并将滤波后的电信号输出至振动模块具体包括：
[0100]
通过傅里叶变换，将转换后电信号分解成一组不同频率的正弦波，对分解后正弦波进行组合；具体为：
[0101]
x_f(t)4＝\sum_{k3＝-\infty}^{\infty}x_k3(t)e^{-2\pi*i*k3*f4*t}
[0102]
其中，x_f(t)4表示傅立叶变换后的电信号，x_k3(t)表示输入信号中的第k2个正弦波，f4表示输入信号中的第k3个正弦波的频率，t表示输入信号中的第k3个正弦波时间，e^{-2\pi*i*k2*f1*t表示输入信号中的第k3个正弦波傅立叶变换的结果在时域上的相位，sum为
求和函数求，infty为输入的电信号；
[0103]
通过傅立叶变换去噪器对组合后的第一振动信号进行滤波，具体为：x_f(t)5＝\approx x_f(t)4+r(t)x_f(t)4^2；
[0104]
其中，x_f(t)5表示滤波后的电信号，r(t)为傅立叶变换去噪器，approx为约等于函数，x_f(t)4为未经过滤波的组合后的电信号。
[0105]
第一滤波子模块21、第二滤波子模块24均为设置于集成处理器中的双边滤波器。
[0106]
振动模块3解析第二滤波子模块24发送的滤波后的电信号，根据滤波后的电信号还原第二数字信号，然后根据还原的第二数字信号还原第一数字信号，根据还原的第一数字信号产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音。具体地解析过程，与上述信号处理过程相对应，本发明在此不做赘述。
[0107]
优选地，当振动采集模块1包括多个振动传感器11时，信号处理模块2(即信号处理子模块23)会对多个振动传感器11的第一振动信号的频率、振幅、相位等特征信息求取平均值，以保证降噪可靠性。
[0108]
其中，振动模块3设置于在机箱内部两侧(沿风扇模块风扇分布方向垂直的两侧)，振动模块3下方(振动器与机箱之间)附有软质包裹层，以避免振动模块3和服务器机箱产生共振；振动模块3将收到的电信号转换为第二振动信号，并及时的发射到机箱环境中，以实现服务器主动降噪。
[0109]
具体地，振动模块3包括分布均匀的多个振动器31(振动发射器)，每个振动器31与振动传感器11一一对应。
[0110]
对应地，当振动模块3包括多个振动器31时，信号处理模块2(即信号处理子模块23)会生成第二数字信号对应的电信号，然后将生成的第二数字信号对应电信号统一发送至对多个振动感器31，以保证降噪可靠性。
[0111]
由于服务器在日常中，会有环境温度升高或性能压力要求过高时，服务器会根据内部的温度情况自动调整转速，噪声状况会随之变化，振动采集模块1会实时检测这些变化，并通过信号处理模块2调整产生第二振动信号对应的电信号，以适应不断变化的噪音环境。
[0112]
需要说明的是，本发明技术方案中只针对服务器产生的有规律且波形稳定的噪音有明显效果，并不会对日程工作人员的沟通和交流进行降噪处理。
[0113]
本发明技术方案中的一种实现服务器主动降噪的装置，包括：振动采集模块、信号处理模块以及振动模块，所述振动采集模块用于采集服务器风扇模块运行时产生噪音的第一振动信号，并将第一振动信号发送至信号处理模块；所述信号处理模块根据第一振动信号的特征信息将第一振动信号转换为第一数字信号，获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号，输出对应电信号至振动模块，通过振动模块产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音；其中，第二振动信号与第一振动信号的频率、振幅相同但波形相反，有效解决由于现有技术造成服务器风扇降噪可靠性不高或成本高的问题，有效地提高服务器风扇降噪可靠性，降低服务器风扇降噪成本。
[0114]
本发明技术方案中振动采集模块设置于服务器风扇模块的风扇框架处的风扇底
部，以保证采集到的第一振动信号转发给信号处理模块；振动采集模块包括多个振动传感器，每个振动传感器的位置与风扇模块中的风扇位置一一对应，以保证准确地采集到风扇运行时产生噪音的振动信号。
[0115]
本发明技术方案中信号处理模块包括依次通信连接的第一滤波子模块、信号转换子模块、信号处理子模块、第二滤波子模块，不仅可以对振动采集模块采集的第一振动信号进行滤波，而且也可以对转换后的电信号进行滤波，保证信号信息的全面性，从而提高了第二振动信号的准确性以及可靠性。
[0116]
本发明技术方案中滤波后第一振动信号的振幅信息为滤波后第一振动信号的初始振幅与滤波后第一振动信号前后两个周期的振幅差值的和，相比于传统方案中振动幅度取值，优点在于能够捕捉第一振动信号中的振幅信息以及周期性信息，即包括振幅和周期，而传统方案只考虑振幅，保证信号信息的全面性，进一步提高了第二振动信号的准确性以及可靠性。
[0117]
本发明技术方案中所述振动模块设置于在机箱内部两侧，振动模块下方附有软质包裹层，以避免振动模块和服务器机箱产生共振；振动模块将收到的电信号转换为第二振动信号，并及时的发射到机箱环境中，以实现服务器主动降噪，不仅不会影响服务器现有布局，而且避免了振动模块和服务器机箱产生共振，达到有效的实现服务器主动降噪。
[0118]
本发明技术方案可以通过主动降噪减少噪音污染，有效降低声音的频率和强度，减少噪音的干扰，有利于为工作人员营造一个健康、舒适的工作环境，有利于轻松准确的沟通交流，提高工作效率；而且结构简单，成本低。
[0119]
实施例二
[0120]
如图4所示，本发明技术方案还提供了一种实现服务器主动降噪的方法，基于实施例一中的一种实现服务器主动降噪的装置基础上实现的，包括：
[0121]
s1，振动采集模块采集服务器风扇模块运行时产生噪音的第一振动信号，并将第一振动信号发送至信号处理模块；
[0122]
s2，信号处理模块根据第一振动信号的特征信息将第一振动信号转换为第一数字信号，获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号，输出对应电信号至振动模块；
[0123]
s3，振动模块用于根据解析电信号，最终产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音；其中，第二振动信号与第一振动信号的频率、振幅相同但波形相反，且第二数字信号与第一数字信号的频率、振幅相同但波形相反。
[0124]
由于服务器在日常中，会有环境温度升高或性能压力要求过高时，服务器会根据内部的温度情况自动调整转速，噪声状况会随之变化，振动采集模块会实时检测这些变化，并通过信号处理模块调整产生第二振动信号对应的电信号，以适应不断变化的噪音环境。
[0125]
需要说明的是，本发明技术方案中只针对服务器产生的有规律且波形稳定的噪音有明显效果，并不会对日程工作人员的沟通和交流进行降噪处理。
[0126]
本发明技术方案中的一种实现服务器主动降噪的装置，包括：振动采集模块、信号处理模块以及振动模块，所述振动采集模块用于采集服务器风扇模块运行时产生噪音的第
一振动信号，并将第一振动信号发送至信号处理模块；所述信号处理模块根据第一振动信号的特征信息将第一振动信号转换为第一数字信号，获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号，输出对应电信号至振动模块，通过振动模块产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音；其中，第二振动信号与第一振动信号的频率、振幅相同但波形相反，有效解决由于现有技术造成服务器风扇降噪可靠性不高或成本高的问题，有效地提高服务器风扇降噪可靠性，降低服务器风扇降噪成本。
[0127]
本发明技术方案中振动采集模块设置于服务器风扇模块的风扇框架处的风扇底部，以保证采集到的第一振动信号转发给信号处理模块；振动采集模块包括多个振动传感器，每个振动传感器的位置与风扇模块中的风扇位置一一对应，以保证准确地采集到风扇运行时产生噪音的振动信号。
[0128]
本发明技术方案中信号处理模块包括依次通信连接的第一滤波子模块、信号转换子模块、信号处理子模块、第二滤波子模块，不仅可以对振动采集模块采集的第一振动信号进行滤波，而且也可以对转换后的电信号进行滤波，保证信号信息的全面性，从而提高了第二振动信号的准确性以及可靠性。
[0129]
本发明技术方案中滤波后第一振动信号的振幅信息为滤波后第一振动信号的初始振幅与滤波后第一振动信号前后两个周期的振幅差值的和，相比于传统方案中振动幅度取值，优点在于能够捕捉第一振动信号中的振幅信息以及周期性信息，即包括振幅和周期，而传统方案只考虑振幅，保证信号信息的全面性，进一步提高了第二振动信号的准确性以及可靠性。
[0130]
本发明技术方案中所述振动模块设置于在机箱内部两侧，振动模块下方附有软质包裹层，以避免振动模块和服务器机箱产生共振；振动模块将收到的电信号转换为第二振动信号，并及时的发射到机箱环境中，以实现服务器主动降噪，不仅不会影响服务器现有布局，而且避免了振动模块和服务器机箱产生共振，达到有效的实现服务器主动降噪。
[0131]
本发明技术方案可以通过主动降噪减少噪音污染，有效降低声音的频率和强度，减少噪音的干扰，有利于为工作人员营造一个健康、舒适的工作环境，有利于轻松准确的沟通交流，提高工作效率；而且结构简单，成本低。
[0132]
实施例三
[0133]
本发明技术方案还提供了一种服务器，包括实施例一中的一种实现服务器主动降噪的装置，即在现有服务器结构的基础上，增加了实施例一中的实现服务器主动降噪的装置。
[0134]
需要说明的是，本发明技术方案中只针对服务器产生的有规律且波形稳定的噪音有明显效果，并不会对日程工作人员的沟通和交流进行降噪处理。
[0135]
本发明技术方案中的一种实现服务器主动降噪的装置，包括：振动采集模块、信号处理模块以及振动模块，所述振动采集模块用于采集服务器风扇模块运行时产生噪音的第一振动信号，并将第一振动信号发送至信号处理模块；所述信号处理模块根据第一振动信号的特征信息将第一振动信号转换为第一数字信号，获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第
二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号，输出对应电信号至振动模块，通过振动模块产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音；其中，第二振动信号与第一振动信号的频率、振幅相同但波形相反，有效解决由于现有技术造成服务器风扇降噪可靠性不高或成本高的问题，有效地提高服务器风扇降噪可靠性，降低服务器风扇降噪成本。
[0136]
本发明技术方案中振动采集模块设置于服务器风扇模块的风扇框架处的风扇底部，以保证采集到的第一振动信号转发给信号处理模块；振动采集模块包括多个振动传感器，每个振动传感器的位置与风扇模块中的风扇位置一一对应，以保证准确地采集到风扇运行时产生噪音的振动信号。
[0137]
本发明技术方案中信号处理模块包括依次通信连接的第一滤波子模块、信号转换子模块、信号处理子模块、第二滤波子模块，不仅可以对振动采集模块采集的第一振动信号进行滤波，而且也可以对转换后的电信号进行滤波，保证信号信息的全面性，从而提高了第二振动信号的准确性以及可靠性。
[0138]
本发明技术方案中滤波后第一振动信号的振幅信息为滤波后第一振动信号的初始振幅与滤波后第一振动信号前后两个周期的振幅差值的和，相比于传统方案中振动幅度取值，优点在于能够捕捉第一振动信号中的振幅信息以及周期性信息，即包括振幅和周期，而传统方案只考虑振幅，保证信号信息的全面性，进一步提高了第二振动信号的准确性以及可靠性。
[0139]
本发明技术方案中所述振动模块设置于在机箱内部两侧，振动模块下方附有软质包裹层，以避免振动模块和服务器机箱产生共振；振动模块将收到的电信号转换为第二振动信号，并及时的发射到机箱环境中，以实现服务器主动降噪，不仅不会影响服务器现有布局，而且避免了振动模块和服务器机箱产生共振，达到有效的实现服务器主动降噪。
[0140]
本发明技术方案可以通过主动降噪减少噪音污染，有效降低声音的频率和强度，减少噪音的干扰，有利于为工作人员营造一个健康、舒适的工作环境，有利于轻松准确的沟通交流，提高工作效率；而且结构简单，成本低。
[0141]
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

技术特征：
1.一种实现服务器主动降噪的装置，其特征是，包括：振动采集模块、信号处理模块以及振动模块，所述振动采集模块用于采集服务器风扇模块运行时产生噪音的第一振动信号，并将第一振动信号发送至信号处理模块；所述信号处理模块根据第一振动信号的特征信息将第一振动信号转换为第一数字信号，获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号，输出对应电信号至振动模块；所述振动模块用于根据解析电信号，最终产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音；其中，第二振动信号与第一振动信号的频率、振幅相同但波形相反，且第二数字信号与第一数字信号的频率、振幅相同但波形相反。2.根据权利要求1所述的一种实现服务器主动降噪的装置，其特征是，所述振动采集模块设置于服务器风扇模块的风扇框架处的风扇底部，以保证采集到的第一振动信号转发给信号处理模块；所述振动采集模块包括多个振动传感器，每个振动传感器的位置与风扇模块中的风扇位置一一对应。3.根据权利要求1所述的一种实现服务器主动降噪的装置，其特征是，所述信号处理模块包括依次通信连接的第一滤波子模块、信号转换子模块、信号处理子模块、第二滤波子模块；所述第一滤波子模块与振动采集模块通信连接，用于将第一振动信号进行滤波，具体包括；将输入第一振动信号分解成一组不同频率的正弦波，对分解后正弦波进行组合，对组合后的第一振动信号进行滤波；所述信号转换子模块根据滤波后的第一振动信号的振幅信息、频率信息以及相位信息生成第一数字信号；所述信号处理子模块用于获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号；所述第二滤波子模块用于将转换后的电信号进行滤波，并将滤波后的电信号输出至振动模块。4.根据权利要求1所述的一种实现服务器主动降噪的装置，其特征是，将输入第一振动信号分解成一组不同频率的正弦波，对分解后正弦波进行组合，对组合后的第一振动信号进行滤波具体包括：通过傅里叶变换，将输入第一振动信号分解成一组不同频率的正弦波，对分解后正弦波进行组合；具体为：x_f(t)1＝\sum_{k2＝-\infty}^{\infty}x_k2(t)e^{-2\pi*i*k2*f1*t}其中，x_f(t)1表示傅立叶变换后的信号，x_k2(t)表示输入信号中的第k2个正弦波，f1表示输入信号中的第k2个正弦波的频率，t表示输入信号中的第k2个正弦波时间，e^{-2\pi*i*k2*f1*t表示输入信号中的第k2个正弦波傅立叶变换的结果在时域上的相位，sum为求和函数求，infty为输入的原第一振动信号，表达式为：s(t)＝a1*e^(-j*2*pi*t*t)；其中，s(t)为第一振动信号，a表示第一振动信号的振幅，e表示自然衰减，j表示第一振动信号的角频率，t1表示第一振动信号的振动周期，pi为π；
通过傅立叶变换去噪器对组合后的第一振动信号进行滤波，具体为：x_f(t)2＝\approxx_f(t)1+r(t)x_f(t)1^2；其中，x_f(t)2表示滤波后的第一振动信号，r(t)为傅立叶变换去噪器，approx为约等于函数，x_f(t)1为未经过滤波的组合后的第一振动信号。5.根据权利要求4所述的一种实现服务器主动降噪的装置，其特征是，信号转换子模块根据滤波后的第一振动信号的振幅信息、频率信息以及相位信息生成第一数字信号具体包括：滤波后第一振动信号的振幅信息为滤波后第一振动信号的初始振幅与滤波后第一振动信号前后两个周期的振幅差值的和；滤波后第一振动信号的周期信息为t2＝2*pi*a1/(j*k1)，其中，a1为滤波后第一振动信号的振幅信息，k1为振幅系数，t2为滤波后第一振动信号的周期信息；滤波后第一振动信号的频率信息为f2＝j/(2*pi*t2)，其中，f2为滤波后第一振动信号的频率信息；滤波后第一振动信号的相位信息为ψ1＝2*pi*f2*t，其中，ψ1为滤波后第一振动信号的相位信息；第一数字信号的振幅信息为a2＝f2/2，其中，a2表示第一数字信号的振幅，/2表示相位为0度；第一数字信号的频率信息为f3＝a2/2，其中，f3表示第一数字信号的频率；第一数字信号的相位信息为ψ2＝2*pi*f3/2，其中，ψ2为第一数字信号的相位信息。6.根据权利要求5所述的一种实现服务器主动降噪的装置，其特征是，信号处理子模块用于获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号具体包括：信号处理子模块获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征后，将第一数字信号b(t)的波形向右平移一个周期，同时幅值不变，这样得到的波形就是第二数字信号c(t)；根据第二数字信号的采样率以及采样间隔将第二数字信号转换c(t)为对应电信号d(t)。7.根据权利要求6所述的一种实现服务器主动降噪的装置，其特征是，第二滤波子模块将转换后的电信号进行滤波，并将滤波后的电信号输出至振动模块具体包括：通过傅里叶变换，将转换后电信号分解成一组不同频率的正弦波，对分解后正弦波进行组合；具体为：x_f(t)4＝\sum_{k3＝-\infty}^{\infty}x_k3(t)e^{-2\pi*i*k3*f4*t}其中，x_f(t)4表示傅立叶变换后的电信号，x_k3(t)表示输入信号中的第k2个正弦波，f4表示输入信号中的第k3个正弦波的频率，t表示输入信号中的第k3个正弦波时间，e^{-2\pi*i*k2*f1*t表示输入信号中的第k3个正弦波傅立叶变换的结果在时域上的相位，sum为求和函数求，infty为输入的电信号；通过傅立叶变换去噪器对组合后的第一振动信号进行滤波，具体为：x_f(t)5＝\approxx_f(t)4+r(t)x_f(t)4^2；
其中，x_f(t)5表示滤波后的电信号，r(t)为傅立叶变换去噪器，approx为约等于函数，x_f(t)4为未经过滤波的组合后的电信号。8.根据权利要求7所述的一种实现服务器主动降噪的装置，其特征是，所述振动模块解析第二滤波子模块发送的滤波后的电信号，根据滤波后的电信号还原第二数字信号，然后根据还原的第二数字信号还原第一数字信号，根据还原的第一数字信号产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音。9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种实现服务器主动降噪的装置，其特征是，所述振动模块包括分布均匀的多个振动器，每个振动器与振动传感器一一对应，所述振动器设置于在机箱内部两侧，振动器下方附有软质包裹层，以避免振动器和服务器机箱产生共振。10.一种实现服务器主动降噪的方法，其特征是，基于权利要求1-9任意一项所述的一种实现服务器主动降噪的装置基础上实现的，包括：振动采集模块采集服务器风扇模块运行时产生噪音的第一振动信号，并将第一振动信号发送至信号处理模块；信号处理模块根据第一振动信号的特征信息将第一振动信号转换为第一数字信号，获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征，并根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号，输出对应电信号至振动模块；振动模块用于根据解析电信号，最终产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音；其中，第二振动信号与第一振动信号的频率、振幅相同但波形相反，且第二数字信号与第一数字信号的频率、振幅相同但波形相反。11.一种服务器，其特征是，包括权利要求1-9任意一项所述的一种实现服务器主动降噪的装置。

技术总结
本发明提出了一种实现服务器主动降噪的装置，包括：振动采集模块、信号处理模块以及振动模块，所述振动采集模块采集服务器风扇模块运行时产生噪音的第一振动信号；所述信号处理模块将第一振动信号转换为第一数字信号，根据获取第一数字信号的频率特征、振幅特征以及相位特征生成第二数字信号，将第二数字信号转换为对应电信号，输出对应电信号至振动模块，通过振动模块产生第二振动信号，用于当第二振动信号与第一振动信号叠加时相互抵消，从而实现降低噪音；本发明还提出了一种实现服务器主动降噪的方法及服务器，有效地提高服务器风扇降噪可靠性，降低服务器风扇降噪成本。降低服务器风扇降噪成本。降低服务器风扇降噪成本。


技术研发人员：开欣宇
受保护的技术使用者：苏州浪潮智能科技有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/7/22