JP3316259B2 - 能動型消音装置 - Google Patents

能動型消音装置

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JP3316259B2 JP15367593A JP15367593A JP3316259B2 JP 3316259 B2 JP3316259 B2 JP 3316259B2 JP 15367593 A JP15367593 A JP 15367593A JP 15367593 A JP15367593 A JP 15367593A JP 3316259 B2 JP3316259 B2 JP 3316259B2
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  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はダクト等の伝播通路内
の騒音に、これとは逆位相で且つ同振幅の反転音を作用
させて消音を行う場合において、その騒音の変動に対応
して消音を行う能動型消音装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりダクト内の騒音に対して、この
騒音とは逆位相で活動振幅の反転音を作用させ、この騒
音と反転音との相互干渉によって消音を行うことは知ら
れている。
【0003】特に、近年では電子デバイスや信号処理技
術等の進歩に伴って騒音に対して忠実な反転音を生成
し、非定常的な高帯域の騒音に即応した反転音として、
変動騒音でも消音する能動型消音装置が提案されてい
る。
【0004】例えば、特開昭61−296392号公報
の電子消音システムは、そうしたものの一つである。
【0005】しかしながら上記の能動型消音装置は、ダ
クト内騒音のように音場が限定された一次元騒音の消音
に適用されており、温度、風量、流速等の経時的な変動
に即応して消音を行うものであって、消音のための反転
音信号は騒音に対してほぼ忠実に生成されているが、現
実には低減し得る騒音量に限界があり、十分な消音を行
うことができないという問題点があった。
【0006】これを解決するために特開平3−4059
8号公報ではFIR(Finite Impulse Response) フィル
タとスピーカとの間に、ダクト内でのスピーカからモニ
タマイクロホンまでの伝達関数をイコライズし、その補
償信号を反転音信号に重畳する逆フィルタを設けた技術
が提案された。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、FIRフィルタの係数更新のための入力信号は該モ
ニタマクロホンとスピーカとの間の伝達特性の影響を受
けることがなくなり広い周波数帯域に亘って大きな消音
量が得られるものの、温度変化等の要因によりスピーカ
とモニタマイクロホン間の伝達特性が変化した場合、シ
ステムが発散し、異常音を発生し、またこの対策として
伝達特性を自動的に再測定を行うような場合でも、測定
のためにスピーカから人工的に作成した音を発生させる
ために周りに人がいない場合や音を立てても問題がない
時等に行っており、常に最適な状態を維持することがで
きないという問題点があった。
【0008】本発明は斯かる従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、スピーカから異常な音を発生させ
ることなしにスピーカとモニタマイクロホン間の伝達特
性を測定し、常に最適な状態を維持することを可能とす
るもので、空間の特性が変化しても発散せずに最適な制
御を行う能動型消音装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ダクト内に設
置されて騒音を検出する騒音検出マイクロホンと、該騒
音検出マイクロホンで検出した騒音信号に基づき前記騒
音に対して逆相で同振幅の制御音を生成する制御音作成
部と、該制御音作成部の制御音をダクト内に放射するス
ピーカと、前記騒音と前記制御音との干渉結果を検出す
る消音量検出マイクロホンと、通常の消音動作時におい
て、前記消音量検出マイクロホンで検出した検出信号を
絶えず一定量ストアするバッファと、を備え、前記制御
音作成部は、通常の消音動作時において、前記スピーカ
と前記消音量検出マイクロホンとの間の伝達特性を用い
たフィルタ係数を有し、前記騒音信号を通過させる固定
フィルタと、該固定フィルタの出力信号と前記消音量検
出マイクロホンで検出した検出信号とからフィルタ係数
を生成する係数更新部と、該係数更新部で生成されたフ
ィルタ係数に基づき前記騒音に対して逆相で同振幅の制
御音を生成する適応型FIRフィルタと、を有している
能動型消音装置であって、外部コントロール信号の入力
に従い、前記消音動作時において前記バッファにストア
された検出信号を、前記スピーカ、前記適応型FIRフ
ィルタ及び前記係数更新部に供給し、前記消音量検出マ
イクロホンで検出した検出信号と前記適応型FIRフィ
ルタとの出力の差が最小となるように、前記係数更新部
により該適応型FIRフィルタのフィルタ係数が更新さ
れ、該更新された前記適応型FIRフィルタのフィルタ
係数を前記前記固定フィルタのフィルタ係数として更新
設定することを特徴とする。
【0010】
【作用】上記の構成により、実際の騒音と同レベル・同
音色の音を作成し、この信号を基に制御に用いる固定フ
ィルタの係数を更新することが可能となり、人に異常感
・不快感を与えることがないため、いつでもフィルタの
更新を行うことができ、常に最適な騒音制御が可能にな
る。
【0011】
【実施例】以下本発明の能動型消音装置を一実施例につ
いて図面に基づいて詳細に説明する。
【0012】図3は基本的な能動型消音装置の消音動
作を説明するためのシステムブロック図である。同図に
おいてダクト9内のファン等の騒音源1から発生した騒
音を騒音検出マイクロホン2で検出し、この検出した騒
信号を基に前記ダクト9内の制御点において騒音と逆
相・同振幅となる制御信号を制御音作成部4で作成し、
この制御信号を消音用スピーカ5より放射し、音の干渉
で騒音を低減させるものである。
【0013】かかるシステムにおいて、騒音信号より制
御信号を作成するアルゴリズムとしていろいろな方法
が提案されているが、もっとも一般的で実用化されてい
るFiltered XLMSアルゴリズムをここでは用いた。この
アルゴリズムはシステムの動作時に温度等の変化による
音響特性が変化しても追従するような適応型デジタルフ
ィルタを用いたものであり、この原理を以下に説明す
る。
【0014】騒音を検出するマイクロホン2、消音用ス
ピーカ5、制御点に設置されたモニタマイクロホンとし
ての消音量検出マイクロホン3、及び制御音を作成する
制御音作成部(コントローラ)4よりシステムは構成さ
れている。
【0015】前記制御音作成部4内には、予め何らかの
方法で消音用スピーカ5と消音検出マイクロホン3間の
伝達特性を測定し、この特性を用いたフィルタ係数を有
する係数固定のFIRフィルタ6、制御音を検出した騒
音信号より作成する係数可変デジタルフィルタ7、及び
騒音信号・消音量より前記係数可変デジタルフィルタ7
の係数を算出する係数更新部8からなる。
【0016】係数更新は数1に表すように計算し、消音
量検出マイクロホン3の信号が最小になるように係数可
変デジタルフィルタ7の係数を更新する。
【0017】
【数1】
【0018】そして一般に前記係数可変デジタルフィル
タ7の係数は適応的に動作し、動作時の音響特性の変化
に対して十分に対応するが、しかし該フィルタ7の係数
の更新に用いられるFIRフィルタ6の係数は固定であ
る。従って、温度変化やスピーカ・マイクロホンの経時
変化等により実際の消音用スピーカ5と消音量検出マイ
クロホン3間の伝達特性H2 とFIRフィルタ6の係数
H'2とに誤差が生じ、この誤差が大きいとシステムは発
散し、異常な音が消音用スピーカ5から発生することに
なる。
【0019】通常、FIRフィルタ6の係数(H'2)は
システムの設計時に後述する図4のようなシステム(従
来の技術の項で説明した特開平3−40598号公報に
類似)を用いて設定されており、以下にその動作原理を
説明する。
【0020】マイクロホン2、3やスピーカ5は図3
に示した騒音の制御に用いられたものと同じであり、ス
ピーカ5からはノイズ発生器9で作成された人工的な音
射し、消音量検出マイクロホン3の信号と係数可変
デジタルフィルタ7の出力の差が最小となるように係
数更新部8で係数を更新することによって、結果的に係
数可変デジタルフィルタの係数(H'2)は、スピーカ5
とマイクロホン3との間の伝達特性(H2)と一致する。
【0021】しかし、空間特性を測定しフィルタ係数を
求めるこの一連のプロセスは、ノイズ発生器9から人工
的な音を放射する必要があり、実際の使用時には周りに
人がいない場合や音を立てても問題がない時等に行い、
度々行うことは現実的に不可能である。従って常に最適
なフィルタ係数を維持することは難しく、温度やその他
の原因で空間特性とフィルタ係数が大きく異なる場合が
発生し、システムが発散してしまう。
【0022】そこで本発明では図1及び図2のように構
成した。以下これらの図について説明する。
【0023】[初期設定]空調機のシステムを設置した
場合前記図4に示すブロックで消音用スピーカ5と消音
量検出マイクロホン3間の伝達特性、即ちフィルタ係数
H'2を測定する。このときの係数H'2はH2 に殆ど等し
くなる。
【0024】[消音動作] 消音動作のシステムブロックを図1に示す。騒音検出マ
イクロホン2より入力した信号を係数可変デジタルフィ
ルタ7で処理をし、制御点に設置した消音量検出マイク
ロホン3において騒音と逆相・同振幅の音をスピーカ5
より発生させる。
【0025】また、消音検出マイクロホン3の入力信号
をバッファ10に絶えず一定量ストアする。
【0026】[固定(FIR)フィルタの係数更新]図
1に示すようにシステム全体を監視する制御部11に外
部からコントロール信号12が入力されるとシステムは
図2に示す固定フィルタ更新プロセスに変わる。
【0027】前記外部コントロール信号は、空調機の起
動・停止時に発生するように設定できる。
【0028】図2に示す固定フィルタ6の係数更新プロ
セスでは、消音動作時にバッファ10にストアされたデ
ータを基にスピーカ5と制御点に設けた消音量検出マイ
クロホン3の間の伝達特性を前述の初期設定時と同様に
係数可変デジタルフィルタ7を用いて測定する。
【0029】尚、バッファ10から出力された信号は、
前述の消音動作時に用いた係数H'2の逆特性のフィルタ
13を通じて出力される。このとき逆特性フィルタ13
は制御音作成部4で更新された係数によってスピーカ5
から出る音が再びダクト1に伝達される時に伝達関数H
2の影響を受けるため、バッファ10の出力によって不
要なノイズが増大されるのを防止するために設けられて
いる。
【0030】この結果当該固定フィルタの係数更新プロ
セスでスピーカ5から空間に発せられる音の大きさ及び
音色は消音動作時と同様となり、周囲の人に異常感や不
快感を与えることがなくなる。
【0031】このようにして一連の固定フィルタの係数
更新プロセスが終了すると、消音装置は再び図1に示す
消音動作を行い、最適な固定(FIR)フィルタを用い
て騒音を低減する。
【0032】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明は消音動作
時の消音量検出マイクロホンからの入力信号を常にスト
アし、このストアされた信号に過去に測定して求めたス
ピーカと消音量検出マイクロホンとの間の伝達特性をフ
ィルタ処理し、この信号を基に新しくスピーカと消音量
検出マイクロホン間の伝達特性を測定することにより、
周りの人に異常感や不快感を与えることなくシステムの
制御パラメータである特性の測定及び更新をすることが
可能となり、絶えずこのシステムパラメータ(係数)を
最適に更新することにより、温度変化等による音響特性
の変化やスピーカやマイクロホンの経時変化等による特
性の変化に対しても、最適で且つ安定な消音動作が可能
となる効果が期待できる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の能動型消音装置の消音動作時のシステ
ムブロック図である。
【図2】図1の装置の固定フィルタ係数更新時のシステ
ムブロック図である。
【図3】図1に相当する一般的な能動型消音装置の消音
動作時のシステムブロック図である。
【図4】図2に相当する一般的な能動型消音装置の固定
フィルタ係数更新時のシステムブロック図である。
【符号の説明】
1 騒音源 2 騒音検出マイクロホン 3 消音量検出マイクロホン 4 制御音作成部 5 スピーカ 6 固定(FIR)フィルタ 7 係数可変デジタルフィルタ 8 係数更新部 9 ダクト 10 バッファ 13 逆特性フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H03H 21/00 G10K 11/16 B (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10K 11/178 F01N 1/00 F24F 13/02 G10K 11/16 H03H 17/02 601 H03H 21/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ダクト内に設置されて騒音を検出する騒音
    検出マイクロホンと、該騒音検出マイクロホンで検出し
    た騒音信号に基づき前記騒音に対して逆相で同振幅の制
    御音を生成する制御音作成部と、該制御音作成部の制御
    音をダクト内に放射するスピーカと、前記騒音と前記制
    御音との干渉結果を検出する消音量検出マイクロホン
    と、通常の消音動作時において、前記消音量検出マイク
    ロホンで検出した検出信号を絶えず一定量ストアするバ
    ッファと、を備え、 前記制御音作成部は、通常の消音動作時において、前記
    スピーカと前記消音量検出マイクロホンとの間の伝達特
    性を用いたフィルタ係数を有し、前記騒音信号を通過さ
    せる固定フィルタと、該固定フィルタの出力信号と前記
    消音量検出マイクロホンで検出した検出信号とからフィ
    ルタ係数を生成する係数更新部と、該係数更新部で生成
    されたフィルタ係数に基づき前記騒音に対して逆相で同
    振幅の制御音を生成する適応型FIRフィルタと、を有
    している能動型消音装置であって、 外部コントロール信号の入力に従い、前記消音動作時に
    おいて前記バッファにストアされた検出信号を、前記ス
    ピーカ、前記適応型FIRフィルタ及び前記係数更新部
    に供給し、前記消音量検出マイクロホンで検出した検出
    信号と前記適応型FIRフィルタとの出力の差が最小と
    なるように、前記係数更新部により該適応型FIRフィ
    ルタのフィルタ係数が更新され、該更新された前記適応
    型FIRフィルタのフィルタ係数を前記前記固定フィル
    タのフィルタ係数として更新設定することを特徴とする
    能動型消音装置。
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CN112071298A (zh) * 2020-09-08 2020-12-11 珠海格力电器股份有限公司 油烟机降噪控制方法、***及油烟机

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