Aplicación y estudio del control activo de ruido en los sistemas de resonancia electromagnética

Abstract

Acoustic noise can be considered as a serious problem in the current society and important factor in environmental pollution. The way to try to solve this problem seems complicated and the subject of research in different disciplines in commer-cial automobiles, and machinery, aircraft engines or in the case considered for this job: health care or psychological comfort in the MRI cameras. The aim of this work is to study the existing acoustic noise reduction in medical diagnostic instruments for generation of magnetic fields by applying techniques of active noise control.

The loss of efficiency at low frequencies is a common feature of passive control systems that provide efficient solutions in medium and high frequencies, but not at low frequencies as the materials to be used in terms of volume and weight make it unprofitable or mechanically impossible. Instead, systems active noise control (CAR) provides viable solutions to our problem at low frequencies.

The CAR system consisting of a sensor noise or point of the acoustic field con-trol, and an acoustic source or speaker will be proposed to produce the secondary noise in phase opposition to the original, thereby achieving cancellation or at least a reduction in the level of the existing sound field due to the superposition of the signals in the region of space where control is exercised.

To generate the appropriate signals can be summed in opposite phase to use the existing noise FxLMS algorithm applied to acoustic signals from cameras Magnetic Resonance (NMR).

The work will consist of the following tasks:

_ First, an analysis of some typical signals recorded on cameras MRI will be per-formed, and thus know its a priori temporal and frequential properties. _ Subsequently apply to the signals, by simulation techniques control active noise based on the control algorithm active filtering-x LMS (FxLMS) with feedforward structure (that is, they need a signal correlated with the noise to cancel and we as-sume that the system can get) _ Finally, we compare the signals obtained when control is exercised with existing when no control is exercised, in order to get the conclusions.

El ruido acústico se puede considerar como un grave problema en la actual so-ciedad y un factor importante en la contaminación ambiental. La forma de intentar re-solver este problema se antoja complicado y es motivo de investigación en diferentes disciplinas tanto a nivel industrial en automóviles, como maquinaria, motores de los aviones o en el caso considerado para este trabajo: el confort sanitario o psicológico en las cámaras de resonancia magnética. El objetivo de este trabajo es el estudio de la reducción de ruido acústico existente en el instrumental para el diagnóstico médico por generación de campos magnéticos mediante la aplicación de técnicas de control activo de ruido. La pérdida de eficiencia en baja frecuencia es un rasgo común de los sistemas de control pasivo que proporcionan soluciones eficientes en medias y altas frecuencias, pero no así en bajas frecuencias ya que los materiales a usar en términos de volumen y peso lo hacen poco rentable o mecánicamente inviable. En cambio, los sistemas de control activo de ruido (CAR) proporcionan solu-ciones viables a nuestro problema a bajas frecuencias. Por tanto, se propondrá un sistema de CAR que constará de un sensor de ruido o punto de control del campo acústico, y una fuentes acústica o altavoz para generar el ruido secundario en oposición de fase al original y alcanzar así una cancelación o al menos una reducción del nivel del campo acústico existente gracias a la superposición de las señales en la zona del espacio donde se ejerce el control.

Para generar las señales apropiadas que se puedan sumar en contrafase con el ruido existente utilizaremos el algoritmo llamado FxLMS aplicado a señales acústicas proce-dentes de cámaras de Resonancia Magnética (RMN). El trabajo constara de las siguientes tareas: _ Primero, se realizará un análisis de algunas señales típicas grabadas en las cámaras de RMN, y así conocer sus propiedades temporales y frecuenciales a priori. _ Posteriormente, se aplicará a dichas señales, mediante simulación, técnicas de con-trol activo de ruido basadas en el algoritmo de control activo de filtrado-x lms (FxLMS) con estructura feedforward (es decir, que necesitan una señal correlada con el ruido a cancelar y que suponemos que el sistema puede obtener). _ Finalmente, compararemos las señales obtenidas cuando se ejerce control, con las existentes cuando no se ejerce control, para así poder obtener las conclusiones oportunas.