JP3684286B2 - 能動騒音制御装置付き防音壁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路走行中の自動車などの複数音源に対する防音装置に係り、特に道路騒音に対して有効な能動騒音制御を行うための防音壁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の能動騒音制御装置付き防音壁はいくつかの提案がなされており、その一例としては特公平７―８２３４７号公報に開示されている。これに開示されている防音壁は、騒音源からの入射音波を検出するリファレンスマイクロホンと、入射波と同振幅・逆位相の付加音を発生させるスピーカを、防音壁よりも音源側に設け、さらに消音効果を確認するエラーマイクを防音壁の上端エッジ部に設けることにより、防音壁の裏側の広い範囲での騒音低減を期待するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の能動騒音制御装置付き防音壁では以下の課題があった。図３に従来の防音壁の構成を示す。図でＳ１のみが騒音減であるときには、防音壁４の音源側の騒音検知用のリファレンスマイクＡへの入射音波１１を用いて、消音効果を確認するエラーマイクＢの位置でＳ１からの音波２１と逆位相の波をつくるため、点ＡおよびＢまでの伝達経路２１と１１の距離の差などに対応する遅れ時間差と伝達特性差を補正する伝達特性補正回路５２にて補正し、逆位相処理回路５３で行いスピーカＤより音波を放出すれば、点Ｂでの騒音を低減可能である。一方、高速道路や鉄道に従来の能動騒音制御装置を適用する場合には、図のＳ１とＳ２のような異なる位置の複数の騒音源に対して同時に対応することも必要である。このとき、防音壁４の音源側の騒音検知用のリファレンスマイクＡでは入射音波１１、１２が合成された音を用いて、消音効果を確認するエラーマイクＢの位置でＳ１およびＳ２からの音波２１、２２と逆位相の波をつくることが必要である。しかし、Ｓ１もしくはＳ２から点ＡおよびＢまでの伝達経路２１と１１もしくは２２と１２の遅れ時間差は、Ｓ１とＳ２について一般には同一ではないので、Ｓ１とＳ２からの音波が合成された状態では伝達特性補正回路５２で一律の遅れ時間差などの補正はできず、結果としてエラーマイク位置Ｂでの騒音を低減できないという問題点があった。
【０００４】
本発明は、このような点に着目した改善したものであり、その目的は、音源が複数個ある場合でも効果的に騒音を低減可能な能動騒音制御装置付き防音壁を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、騒音源の騒音情報を検出する第１の検出手段と、前記騒音源からの伝播音波に対して逆位相で且つ同一音圧の音波を前記付加音を発生させる付加音発生手段と、前記騒音源からの伝播音波との音波干渉による消音効果を検出する第２の検出手段を備えた能動騒音制御装置付き防音壁において、前記第１の検出手段は、二次元の平面的な広がりを持つ第１の壁体の端部のエッジ近傍に設け、前記第２の検出手段は、前記第１の壁体に対して騒音源の反対側に設けた第２の壁体の端部のエッジ近傍に設け、前記付加音発生手段は前記第１の壁体と前記前記第２の壁体の間に設けるとともに、前記第１及び第２の壁体に沿って、上記第１、第２の検出手段、及び付加音発生手段を複数組併設し、それぞれの組は互いに、前記第１及び第２の防音壁と接する仕切り壁で仕切られていることを特徴とする。
【０００６】
さらに、前記仕切り壁を移動音源の移動方向に対して傾斜させたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施例を図１、図２および図４に基づいて説明する。ここで図１は本発明の能動騒音制御装置付き防音壁の１実施例を示す垂直断面図である。図２は防音壁における遮音の原理を説明するホイヘンスの原理を示す垂直断面図である。図４は本発明の一実施例を示す斜視図である。
【０００９】
図１で防音壁４の上端部は２ヶ所のエッジ４３、４４がありそれぞれの上端部近傍に騒音を検出する第１の検出手段であるリファレンスマイクＡと消音効果を確認する第２の検出手段であるエラーマイクＢを設置し、さらにこれらの間に付加音発生手段であるスピーカＤを設置し、リファレンスマイクＡで検出した音波がエラーマイクＢの位置に伝播する音波３０と同振幅・逆位相の音波となるようにリファレンスマイクＡで検出した音波を低域通過フィルタＬＰＦを介してＡ／Ｄ変換したのち伝達特性補正回路５２と逆位相処理回路５３を経由し、Ｄ／Ａ変換後、アンプを介してスピーカＤより放射させる。スピーカＤは、放射される音が直接防音壁の外側に放射されないように、リファレンスマイクＡとエラーマイクＢを結ぶ直線よりも低い位置に設置してもよい。
【００１０】
次にリファレンスマイクＡを防音壁の上端部に設置する効果を図２を用いて説明する。
【００１１】
図２において点音源Ｓから放射される音波は、球面状の波面６０を形成する。このとき、波面６０の上には無数の２次音源６１、６２が形成され、これらの２次音源から放射される球面波が合成されて新たな球面状の波面６３が形成される。この波面が防音壁４にぶつかると、主として防音壁４の上端エッジ部の２次音源６２から放射される音波により形成される波面が、防音壁を回り込み防音壁の裏面の波面６４を形成する。
【００１２】
従って、音源Ｓの位置によらず、防音壁を回り込む音波は、すべて上端エッジ部の２次音源６２を介して回り込み、図１に示したように、音源がＳ１、Ｓ２など複数個あったり、直接防音壁の上端エッジ４３へ伝達する音波１１、１２の他に、地面の反射波７１、７２などが存在する場合でも、防音壁の上端エッジ４３の位置にリファレンスマイクＡを設置すれば防音壁を回り込むすべての音波が検出可能である。しかも、エラーマイクＢも第２のエッジ部４４に設けることにより、リファレンスマイクＡよりエラーマイクＢへの伝播する音波３０の伝播経路は音源Ｓ１やＳ２の位置によらず一定である。しかもエラーマイクＢは防音壁の上端エッジ部４４にあるため、本発明によりエッジ部４４での音圧が音源の数によらず低減され、防音壁の背面に回り込むすべての音波３１、３２が減音可能である。
【００１３】
また、道路や鉄道など音源となる自動車や電車が移動する場合には、図４に示したように、複数のリファレンスマイクＡ１、Ａ２およびＡ３とスピーカＤ１、Ｄ２およびＤ３とエラーマイクＢ１、Ｂ２およびＢ３を防音壁に沿って複数組み設け、仕切り壁４５で仕切ることにより、自動車Ｓ３などの移動音源からリファレンスマイクＡ１に対する入射角度θが変化する場合でも、入射波１１１が仕切り壁４５の方向に曲げられ、リファレンスマイクＡ１に入射した音波が、対応するエラーマイクＢ１に伝播する遅れ時間や伝達特性のθの値による変化は少なくなる。特に仕切り壁４５の間隔が音波の波長の１／２以下であるときは、仕切り壁４５に垂直な方向の音圧が一様となるため、リファレンスマイクＡ１に入射した音波が、対応するエラーマイクＢ１に伝播する伝達特性はθの値によらず一定となる。また、仕切り壁を移動音源の移動方向に対して傾斜させ、移動音源上の視点から、仕切り壁の隙間を通して、防音壁の外部の所定の方向を望めるようにするとともに、リファレンスマイクＡからエラーマイクＢまでの音波の伝達時間を長くすることにより、能動騒音制御のための信号処理時間を確保することも可能である。このため、移動する音源に対しても、予め与えられた、伝達特性により図１の信号処理部５で、移動する音源に対しても有効な能動騒音制御装置付き防音壁を提供できる。
【００１４】
本発明の第２の実施例を図５、図６および図７を用いて説明する。
【００１５】
図５は複数の音源Ｓ１およびＳ２があるとき、防音壁４の音源側の騒音検知用のリファレンスマイクＡへの入射音波１１、１２を用いて、消音効果を確認するエラーマイクＢの位置でＳ１およびＳ２からの音波２１、２２と逆位相の波をつくるため、図の信号処理装置５において、音源分離部５１でＳ１とＳ２からの音波を分離し、Ｓ１もしくはＳ２の音について点ＡおよびＢまでの伝達経路２１と１１もしくは２２と１２の距離の差だけ伝達特性補正部５２１もしくは５２２にて信号を遅らせてから、位相の反転処理を逆位相処理回路５３１もしくは５３２で行うものである。
【００１６】
図６のように、複数のマイクロホンを直線状に等間隔に配置し、音源Ｓ３からそれぞれのマイクロホンへの遅れ時間差を補正したのちに検出波形を重ね合わせることにより、たとえば図７に示したθ＝０の正面方向に高い感度の指向性７をもたせたマイクロホンアレイＡ４を防音壁のエッジ４３に設置することにより、自動車などの移動音源Ｓ３が正面方向付近でのみ動作させることができる。
【００１７】
また、図７に示した、例えば、複数の音源からそれぞれのマイクロホンへの遅れ時間差を補正した検出波形を重ね合わせを、それぞれの音源毎に行う音源分離回路５１にて同時に複数の方向の音源の波形を分離することにより、方向の異なる複数の音源からの音を同時に、低減可能な能動騒音制御装置付き防音壁を提供できる。
【００１８】
また、上記騒音源の騒音情報を検出するリファレンスマイクと、騒音の低減効果を確認するエラーマイクにおいて、所定の周波数帯域内の騒音レベルがあらかじめ与えられた値を同時に超えた場合に、能動騒音制御装置によりスピーカから音を発生させることにより、マイクロホンなど異常による誤動作を抑制することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、音源の位置によらずに、騒音低減が可能な能動制御型防音壁が実現可能である。これにより、高速道路や鉄道などの移動する音源からの交通騒音などに対して、特に低周波での騒音を低減し、高い周波数で効果のある吸音材などを用いた従来の防音壁との組み合わせにより、全周波数帯域での騒音低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体構成図
【図２】ホイヘンスの原理説明図
【図３】従来の技術の全体構成図
【図４】本発明の第１の実施例の斜視図
【図５】本発明の第２の実施例の構成図
【図６】本発明の第２の実施例の斜視図
【図７】マイクロホンアレイの指向性の計算例
【符号の説明】
４…防音壁、１…信号処理装置、Ｓ…騒音源、Ａ…騒音検出手段、Ｂ…消音効果の検出手段、Ｄ…スピーカ。
Claims (2)
- 騒音源の騒音情報を検出する第１の検出手段と、前記騒音源からの伝播音波に対して逆位相で且つ同一音圧の音波を前記付加音を発生させる付加音発生手段と、前記騒音源からの伝播音波との音波干渉による消音効果を検出する第２の検出手段を備えた能動騒音制御装置付き防音壁において、
前記第１の検出手段は、二次元の平面的な広がりを持つ第１の壁体の端部のエッジ近傍に設け、前記第２の検出手段は、前記第１の壁体に対して騒音源の反対側に設けた第２の壁体の端部のエッジ近傍に設け、前記付加音発生手段は前記第１の壁体と前記前記第２の壁体の間に設けるとともに、前記第１及び第２の壁体に沿って、上記第１、第２の検出手段、及び付加音発生手段を複数組併設し、それぞれの組は互いに、前記第１及び第２の防音壁と接する仕切り壁で仕切られていることを特徴とする能動騒音制御装置付き防音壁。 - 請求項１記載の能動騒音制御装置付き防音壁において、
前記仕切り壁を移動音源の移動方向に対して傾斜させたことを特徴とする能動騒音制御装置付き防音壁。
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