JP3332162B2 - アクティブ消音装置 - Google Patents
アクティブ消音装置Info
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- JP3332162B2 JP3332162B2 JP22093091A JP22093091A JP3332162B2 JP 3332162 B2 JP3332162 B2 JP 3332162B2 JP 22093091 A JP22093091 A JP 22093091A JP 22093091 A JP22093091 A JP 22093091A JP 3332162 B2 JP3332162 B2 JP 3332162B2
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- Japan
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- sound wave
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、エンジンの排気管や
送風ダクトのような音源パイプの端部にスピーカを配置
し、音源パイプからの放出音とは逆位相の音をスピーカ
から発して消音作用をするアクティブ消音装置に関する
ものである。
送風ダクトのような音源パイプの端部にスピーカを配置
し、音源パイプからの放出音とは逆位相の音をスピーカ
から発して消音作用をするアクティブ消音装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】この種のアクティブ消音装置は例えば実
開昭６２−７４２９８号公報等によって公知であるが、
従来の装置は音源パイプ内の音波を音波検出手段で検出
し、その出力信号を適当なレベルに増幅してそのままコ
ントローラに入力している。しかし、フレッチャーの等
感度曲線で知られるように人の聴感度は１kHz以上で高
くなるという特性があり、また信号のＳＮ比やコントロ
ーラでの信号の伝達関数誤差等によってコントローラで
生成される消音信号の精度が低下するため、この装置に
よる消音効果には一定の限度がある。このため従来の方
法では、人の聴感度が高くて耳ざわりになりやすい周波
数領域の放出音に対する消音作用を十分に行うことがで
きなかった。
開昭６２−７４２９８号公報等によって公知であるが、
従来の装置は音源パイプ内の音波を音波検出手段で検出
し、その出力信号を適当なレベルに増幅してそのままコ
ントローラに入力している。しかし、フレッチャーの等
感度曲線で知られるように人の聴感度は１kHz以上で高
くなるという特性があり、また信号のＳＮ比やコントロ
ーラでの信号の伝達関数誤差等によってコントローラで
生成される消音信号の精度が低下するため、この装置に
よる消音効果には一定の限度がある。このため従来の方
法では、人の聴感度が高くて耳ざわりになりやすい周波
数領域の放出音に対する消音作用を十分に行うことがで
きなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明はこの点に着
目し、人の聴感度が高い周波数領域の消音を効率よく行
うことを課題としてなされたものである。
目し、人の聴感度が高い周波数領域の消音を効率よく行
うことを課題としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、この発明では、音源からの音波を検出する第１の
音波検出手段と、消音用音波を発するスピーカと、音源
からの音波とスピーカからの消音用音波との合成音波を
検出する第２の音波検出手段と、上記第１及び第２の音
波検出手段の検出結果に基づいて音源からの音波に対し
て逆位相の消音用音波を発生させるための信号を上記ス
ピーカに供給するコントローラ、とを備えたアクティブ
消音装置において、第１の音波検出手段の検出信号をコ
ントローラに送る信号経路に第１のフィルタを、また第
２の音波検出手段の検出信号を上記コントローラに送る
信号経路に第２のフィルタをそれぞれ設けており、これ
らのフィルタの減衰特性を、聴感上有効な周波数域にお
いて周波数が高くなるにつれて減衰量が小さくなる特性
としている。
めに、この発明では、音源からの音波を検出する第１の
音波検出手段と、消音用音波を発するスピーカと、音源
からの音波とスピーカからの消音用音波との合成音波を
検出する第２の音波検出手段と、上記第１及び第２の音
波検出手段の検出結果に基づいて音源からの音波に対し
て逆位相の消音用音波を発生させるための信号を上記ス
ピーカに供給するコントローラ、とを備えたアクティブ
消音装置において、第１の音波検出手段の検出信号をコ
ントローラに送る信号経路に第１のフィルタを、また第
２の音波検出手段の検出信号を上記コントローラに送る
信号経路に第２のフィルタをそれぞれ設けており、これ
らのフィルタの減衰特性を、聴感上有効な周波数域にお
いて周波数が高くなるにつれて減衰量が小さくなる特性
としている。
【０００５】
【作用】第１及び第２のフィルタの減衰特性を上述のよ
うに選定することにより、各フィルタを経てコントロー
ラに入力される検出信号のレベルが聴感上有効な周波数
領域で高くなる。従って、耳ざわりになりやすい周波数
領域の放出音に対する消音作用が効果的に行われる。
うに選定することにより、各フィルタを経てコントロー
ラに入力される検出信号のレベルが聴感上有効な周波数
領域で高くなる。従って、耳ざわりになりやすい周波数
領域の放出音に対する消音作用が効果的に行われる。
【０００６】
【実施例】以下、エンジン排気音の消音に関する一実施
例について説明する。図１は概略の構成を示したもので
あり、１は音源パイプとなるエンジンの排気管、２は排
気管１の端部１ａの周囲を囲むように排気管１に取り付
けられたスピーカダクト、３はスピーカダクト２の後部
に配置されている複数個のスピーカ、４は第１の音波セ
ンサ、５はコントローラ、６は第２の音波センサ、７は
第１のフィルタ回路、８は第２のフィルタ回路である。
なお、この明細書では便宜上図１における右側を前部、
左側を後部として記述する。スピーカダクト２は前部が
小径で排気管１の端部１ａとの間にエゼクタ部２ａが形
成されると共に、後部に換気孔を適宜設けてあり、排気
管１から出る排気ガス流９によって内部の空気が吸い出
されて、スピーカ３が冷却されるようになっている。
例について説明する。図１は概略の構成を示したもので
あり、１は音源パイプとなるエンジンの排気管、２は排
気管１の端部１ａの周囲を囲むように排気管１に取り付
けられたスピーカダクト、３はスピーカダクト２の後部
に配置されている複数個のスピーカ、４は第１の音波セ
ンサ、５はコントローラ、６は第２の音波センサ、７は
第１のフィルタ回路、８は第２のフィルタ回路である。
なお、この明細書では便宜上図１における右側を前部、
左側を後部として記述する。スピーカダクト２は前部が
小径で排気管１の端部１ａとの間にエゼクタ部２ａが形
成されると共に、後部に換気孔を適宜設けてあり、排気
管１から出る排気ガス流９によって内部の空気が吸い出
されて、スピーカ３が冷却されるようになっている。
【０００７】第１の音波センサ４は音源からの音波のみ
を検出するように構成された差圧センサとなっており、
変換部４１と２本の導波管４２，４３を備えている。導
波管４２，４３の開口部４２ａ，４３ａは距離Ａだけ離
れて排気管１内に配置されており、他端４２ｂ，４３ｂ
は無反射端となっている。ここで、後部の音源からの音
波は開口部４２ａから入ったものと距離２Ａだけ余分な
経路を経て開口部４３ａから入ったものとが変換部４１
に達するが、ある周波数範囲では両者の位相がずれて到
達し、変換部４１で支障なく検出されるように上記の距
離Ａを選定してある。一方、スピーカ３から発せられた
音など、前部から到達する音波は開口部４２ａと４３ａ
から入ったものが同じ位相で変換部４１に達するので、
変換部４１では検出されない。なお、この音波センサ４
としては上記のような差圧センサに限られるものではな
く、通常のマイクロフォンなど他のセンサを用いること
も可能であり、また排気管１に適当な大きさの穴を設け
てその外側に配置するなど適宜の態様でセンサを設置す
ることができる。
を検出するように構成された差圧センサとなっており、
変換部４１と２本の導波管４２，４３を備えている。導
波管４２，４３の開口部４２ａ，４３ａは距離Ａだけ離
れて排気管１内に配置されており、他端４２ｂ，４３ｂ
は無反射端となっている。ここで、後部の音源からの音
波は開口部４２ａから入ったものと距離２Ａだけ余分な
経路を経て開口部４３ａから入ったものとが変換部４１
に達するが、ある周波数範囲では両者の位相がずれて到
達し、変換部４１で支障なく検出されるように上記の距
離Ａを選定してある。一方、スピーカ３から発せられた
音など、前部から到達する音波は開口部４２ａと４３ａ
から入ったものが同じ位相で変換部４１に達するので、
変換部４１では検出されない。なお、この音波センサ４
としては上記のような差圧センサに限られるものではな
く、通常のマイクロフォンなど他のセンサを用いること
も可能であり、また排気管１に適当な大きさの穴を設け
てその外側に配置するなど適宜の態様でセンサを設置す
ることができる。
【０００８】コントローラ５は、排気管１の出口端で音
源からの音波に対して逆位相で同振幅の消音用音波を発
生するために、音波センサ４の出力信号Ｖ01に基づいて
所定の波形の消音信号Ｖ3を生成してこれをスピーカ３
に供給するものである。第１のフィルタ回路７はこの音
波センサ４の出力信号Ｖ01を周波数に応じて減衰させ、
信号Ｖ1としてコントローラ５に入力させるものであ
り、減衰特性は周波数が高くなるにつれて減衰量が小さ
くなるような特性としてある。第２の音波センサ６は排
気管１の端部１ａの前方に配置されて消音作用の結果を
モニタしてフィードバックするものであり、排気管１か
ら放出される排気音とスピーカ３から発せられる消音用
音波の合成音波を検出して信号Ｖ02を出力する。第２の
フィルタ回路８はこの音波センサ６の出力信号Ｖ02を周
波数に応じて減衰させ、信号Ｖ2としてコントローラ５
に入力させるものであり、減衰特性は周波数が高くなる
につれて減衰量が小さくなるような特性となっている。
源からの音波に対して逆位相で同振幅の消音用音波を発
生するために、音波センサ４の出力信号Ｖ01に基づいて
所定の波形の消音信号Ｖ3を生成してこれをスピーカ３
に供給するものである。第１のフィルタ回路７はこの音
波センサ４の出力信号Ｖ01を周波数に応じて減衰させ、
信号Ｖ1としてコントローラ５に入力させるものであ
り、減衰特性は周波数が高くなるにつれて減衰量が小さ
くなるような特性としてある。第２の音波センサ６は排
気管１の端部１ａの前方に配置されて消音作用の結果を
モニタしてフィードバックするものであり、排気管１か
ら放出される排気音とスピーカ３から発せられる消音用
音波の合成音波を検出して信号Ｖ02を出力する。第２の
フィルタ回路８はこの音波センサ６の出力信号Ｖ02を周
波数に応じて減衰させ、信号Ｖ2としてコントローラ５
に入力させるものであり、減衰特性は周波数が高くなる
につれて減衰量が小さくなるような特性となっている。
【０００９】実施例は上述のような構成であり、次のよ
うに動作する。すなわち、エンジンが運転されて排気管
１から排気ガスが排出されると、それに伴う排気音が音
波センサ４で検出され、信号Ｖ1がコントローラ５に入
力されて消音信号Ｖ3が生成される。この消音信号Ｖ3で
スピーカ３が駆動されて消音用音波が発生されるが、上
述のようにこの消音用音波が排気管１の端部１ａから放
出される排気音に対して逆位相で同振幅となるようにし
てあるので、消音用音波で排気音が打ち消されて消音作
用がなされることになる。更に排気音と消音用音波の合
成音波が音波センサ６でモニタされて消音作用の結果が
コントローラ５にフィードバックされ、消音作用がより
十分に行われるように消音信号Ｖ3が補正されるのであ
る。
うに動作する。すなわち、エンジンが運転されて排気管
１から排気ガスが排出されると、それに伴う排気音が音
波センサ４で検出され、信号Ｖ1がコントローラ５に入
力されて消音信号Ｖ3が生成される。この消音信号Ｖ3で
スピーカ３が駆動されて消音用音波が発生されるが、上
述のようにこの消音用音波が排気管１の端部１ａから放
出される排気音に対して逆位相で同振幅となるようにし
てあるので、消音用音波で排気音が打ち消されて消音作
用がなされることになる。更に排気音と消音用音波の合
成音波が音波センサ６でモニタされて消音作用の結果が
コントローラ５にフィードバックされ、消音作用がより
十分に行われるように消音信号Ｖ3が補正されるのであ
る。
【００１０】図２はこの動作の説明図である。実施例は
排気音に対する消音の例であるが、一般に排気音の成分
はそのほとんどがエンジンの回転数と気筒数から決まる
成分とその高調波で構成される比較的低い周波数成分で
あり、しかも排気管内でこれを検出すると周波数の低い
成分ほど増強される度合いが強い。このため、音波セン
サ４の出力信号Ｖ01は図２の(a)の実線のようなものと
なる。そこでこれをそのままコントローラ５に入力した
のでは、周波数の低い成分に対する消音作用が大きくな
る反面、感度が高くて耳ざわりになりやすい周波数領域
の成分に対する消音作用は不十分となる。
排気音に対する消音の例であるが、一般に排気音の成分
はそのほとんどがエンジンの回転数と気筒数から決まる
成分とその高調波で構成される比較的低い周波数成分で
あり、しかも排気管内でこれを検出すると周波数の低い
成分ほど増強される度合いが強い。このため、音波セン
サ４の出力信号Ｖ01は図２の(a)の実線のようなものと
なる。そこでこれをそのままコントローラ５に入力した
のでは、周波数の低い成分に対する消音作用が大きくな
る反面、感度が高くて耳ざわりになりやすい周波数領域
の成分に対する消音作用は不十分となる。
【００１１】これに対して実施例では、第１のフィルタ
回路７の減衰特性を図２の(c)の実線ｆ1のように周波数
が高くなるにつれて減衰量が小さくなる特性としてある
ので、出力信号Ｖ01は低い周波数ほど減衰量が大きくな
り、破線のような信号Ｖ1がコントローラ５に入力され
る。このため、仮に音波センサ６によるフィードバック
が第２のフィルタ回路８を用いないで行われる場合を考
えると、信号Ｖ1に基づく消音信号Ｖ3による消音作用の
結果は図の(b)の実線のように周波数に対してほぼフラ
ットな出力信号Ｖ02´となる。しかし、実際には図２の
(c)の破線ｆ2のように周波数が高くなるにつれて減衰量
が小さくなる特性の第２のフィルタ回路８が用いられて
いるので、コントローラ５に入力される信号Ｖ2は破線
のように低い周波数ほど減衰量が大きくなる。
回路７の減衰特性を図２の(c)の実線ｆ1のように周波数
が高くなるにつれて減衰量が小さくなる特性としてある
ので、出力信号Ｖ01は低い周波数ほど減衰量が大きくな
り、破線のような信号Ｖ1がコントローラ５に入力され
る。このため、仮に音波センサ６によるフィードバック
が第２のフィルタ回路８を用いないで行われる場合を考
えると、信号Ｖ1に基づく消音信号Ｖ3による消音作用の
結果は図の(b)の実線のように周波数に対してほぼフラ
ットな出力信号Ｖ02´となる。しかし、実際には図２の
(c)の破線ｆ2のように周波数が高くなるにつれて減衰量
が小さくなる特性の第２のフィルタ回路８が用いられて
いるので、コントローラ５に入力される信号Ｖ2は破線
のように低い周波数ほど減衰量が大きくなる。
【００１２】すなわち、実際にコントローラ５に入力さ
れる信号Ｖ1，Ｖ2はいずれも高い周波数で出力レベルが
高くなるように補正されたものとなり、周波数の高い領
域ほど消音作用が精度よく行われることになる。従っ
て、消音作用の行われた後の音圧レベルは図２の(b)に
１点鎖線Ｖ02で示すようにほぼ目標レベルであるフレッ
チャーの等感度曲線(２点鎖線で示す)に近いものとな
り、比較的周波数が高くて耳ざわりになりやすい周波数
領域の成分に対する消音作用を十分に行うことが可能と
なるのである。なお、排気音には１kHz以上の周波数成
分が特に大きく含まれることは少ないので、この実施例
での周波数の高い領域とは人の聴感度が高い上限である
３kHz程度までを意味しており、これ以上の周波数は対
象としていない。
れる信号Ｖ1，Ｖ2はいずれも高い周波数で出力レベルが
高くなるように補正されたものとなり、周波数の高い領
域ほど消音作用が精度よく行われることになる。従っ
て、消音作用の行われた後の音圧レベルは図２の(b)に
１点鎖線Ｖ02で示すようにほぼ目標レベルであるフレッ
チャーの等感度曲線(２点鎖線で示す)に近いものとな
り、比較的周波数が高くて耳ざわりになりやすい周波数
領域の成分に対する消音作用を十分に行うことが可能と
なるのである。なお、排気音には１kHz以上の周波数成
分が特に大きく含まれることは少ないので、この実施例
での周波数の高い領域とは人の聴感度が高い上限である
３kHz程度までを意味しており、これ以上の周波数は対
象としていない。
【００１３】実施例におけるフィルタ回路７及び８はア
ナログ式、デジタル式のいずれでも使用できるが、図３
はアナログ式のフィルタ回路を用いた場合と従来例の実
測データ、すなわち第２の音波センサ６の出力信号Ｖ02
に相当する特性の一例である。鎖線ａはこの装置による
消音作用を全く行わない時の排気音、破線ｂはフィルタ
回路７，８の両方を用いない従来の方式の場合の消音結
果、実線ｃはフィルタ回路７，８の両方を用いたこの実
施例の場合の消音結果をそれぞれ示している。
ナログ式、デジタル式のいずれでも使用できるが、図３
はアナログ式のフィルタ回路を用いた場合と従来例の実
測データ、すなわち第２の音波センサ６の出力信号Ｖ02
に相当する特性の一例である。鎖線ａはこの装置による
消音作用を全く行わない時の排気音、破線ｂはフィルタ
回路７，８の両方を用いない従来の方式の場合の消音結
果、実線ｃはフィルタ回路７，８の両方を用いたこの実
施例の場合の消音結果をそれぞれ示している。
【００１４】なお、以上の実施例では、コントローラ５
とは別にフィルタ回路７及び８を設け、このフィルタ回
路でコントローラ５に入力される検出信号の低周波数領
域のゲインを下げているが、フィルタ回路がコントロー
ラに一体に組み込まれるなど、コントローラ自体で同様
な機能を発揮できるようにすることもできる。また、フ
ィルタ回路の減衰特性は固定でなく任意に、あるいは必
要に応じて変更できるものとし、設置条件等に応じて調
整できるようにしておくことが望ましい。更にフィルタ
回路は増幅機能を適宜備えたものであってもよい。
とは別にフィルタ回路７及び８を設け、このフィルタ回
路でコントローラ５に入力される検出信号の低周波数領
域のゲインを下げているが、フィルタ回路がコントロー
ラに一体に組み込まれるなど、コントローラ自体で同様
な機能を発揮できるようにすることもできる。また、フ
ィルタ回路の減衰特性は固定でなく任意に、あるいは必
要に応じて変更できるものとし、設置条件等に応じて調
整できるようにしておくことが望ましい。更にフィルタ
回路は増幅機能を適宜備えたものであってもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明のアクティブ消音装置は、音源からの音波を検出する
第１の音波検出手段と、音源からの音波とスピーカから
の消音用音波との合成音波を検出する第２の音波検出手
段とを備えたものにおいて、各音波検出手段の検出信号
を聴感上有効な周波数域においてそれぞれ周波数が高く
なるにつれて減衰量が小さくなる減衰特性を有するフィ
ルタを経てコントローラに送るようにしたものである。
従って、人の聴感度が高くて耳ざわりになりやすい周波
数領域の放出音に対する消音作用を効果的に行うことが
できる。
明のアクティブ消音装置は、音源からの音波を検出する
第１の音波検出手段と、音源からの音波とスピーカから
の消音用音波との合成音波を検出する第２の音波検出手
段とを備えたものにおいて、各音波検出手段の検出信号
を聴感上有効な周波数域においてそれぞれ周波数が高く
なるにつれて減衰量が小さくなる減衰特性を有するフィ
ルタを経てコントローラに送るようにしたものである。
従って、人の聴感度が高くて耳ざわりになりやすい周波
数領域の放出音に対する消音作用を効果的に行うことが
できる。
【図１】この発明の一実施例の概略構成図である。
【図２】同実施例の動作説明図である。
【図３】同実施例の動作結果の一例を示す図である。
１ 排気管(音源パイプ) １ａ 端部 ２ スピーカダクト ３ スピーカ ４ 第１の音波センサ ５ コントローラ ６ 第２の音波センサ ７ 第１のフィルタ回路 ８ 第２のフィルタ回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−314500（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−359297（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−264496（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−130099（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−190512（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−119816（ＪＰ，Ｕ) 特表 平２−503219（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 音源からの音波を検出する第１の音波検
出手段と、消音用音波を発するスピーカと、音源からの
音波とスピーカからの消音用音波との合成音波を検出す
る第２の音波検出手段と、上記第１及び第２の音波検出
手段の検出結果に基づいて音源からの音波に対して逆位
相の消音用音波を発生させるための信号を上記スピーカ
に供給するコントローラ、とを備えたアクティブ消音装
置において、 上記第１の音波検出手段の検出信号を上記コントローラ
に送る信号経路に、聴感上有効な周波数域において周波
数が高くなるにつれて減衰量が小さくなる減衰特性を有
する第１のフィルタを設け、更に上記第２の音波検出手
段の検出信号を上記コントローラに送る信号経路に、聴
感上有効な周波数域において周波数が高くなるにつれて
減衰量が小さくなる減衰特性を有する第２のフィルタを
設けたことにより、消音後の周波数に対する音圧レベル
を聴感上有効な周波数域において等感度曲線に近い音圧
レベルとすることを特徴とするアクティブ消音装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22093091A JP3332162B2 (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | アクティブ消音装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22093091A JP3332162B2 (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | アクティブ消音装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0540489A JPH0540489A (ja) | 1993-02-19 |
| JP3332162B2 true JP3332162B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=16758785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22093091A Expired - Lifetime JP3332162B2 (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | アクティブ消音装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3332162B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07319481A (ja) * | 1994-05-27 | 1995-12-08 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 電子消音装置 |
| JP2010024876A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-04 | Toda Constr Co Ltd | 建設機械のエンジン騒音消音装置 |
-
1991
- 1991-08-05 JP JP22093091A patent/JP3332162B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0540489A (ja) | 1993-02-19 |
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