JPH06161464A - Active sound eliminating device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To limit the sound elimination band for active sound elimination without extending the distance between a detection microphone and a sound eliminating speaker. CONSTITUTION:An adaptive FIR filter 7 consists of a sound eliminating filter 8, an adaptive control controller 9, and a compensating filter 10. The impulse response P of the compensating filter 10 from the sound eliminating speaker 3 to the adaptive filter 7 is previously identified and for the identification, the coefficient of a band-limiting filter F is convoluted so as to have band limiting characteristics for passing only an object set band of sound elimination. Therefore, a reflected sound from the sound eliminating speaker 3 can be radiated without time delay as compared with a case wherein an extra filter for band limitation is arranged behind the detection microphone 2, so the distance L between the detection microphone 2 and sound eliminating speaker 3 need not be extended.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ダクト等の伝播空間内
の騒音に、これとは同振幅で逆位相の反転音を作用させ
て消音を行うアクティブ消音装置の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of an active muffling device which muffles noise in a propagation space such as a duct by applying a reversing sound having the same amplitude and opposite phase.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より、アクティブ消音装置として、
例えば特開昭６１−２９６３９２号公報、又は特開昭６
２−２０６２１２号公報等に開示されるように、ダクト
内や三次元空間内の騒音伝播方向上流側に、騒音を検出
する検出マイクロホンを配置すると共に、該検出マイク
ロホンの騒音伝播方向下流側に騒音低減用の消音スピー
カ等の付加音源を配置し、また上記付加音源の更に下流
側に付加音源により低減された騒音のレベルを検出する
モニタマイクロホンを配置し、更に上記検出マイクロホ
ンにより検出した騒音とは同振幅で逆位相の反転音信号
を生成して上記付加音源に出力する適応フィルタを設け
て、検出マイクロホンによりした騒音に対して、この騒
音とは同振幅で且つ逆位相の反転音を上記消音スピーカ
等の付加音源から放射することにより、この反転音と騒
音との相互干渉によって非定常的な騒音に対しても消音
を行うようにしたものは知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an active silencer,
For example, JP-A-61-296392 or JP-A-6-296392.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-206212, a detection microphone for detecting noise is arranged on the upstream side in the noise propagation direction in a duct or in a three-dimensional space, and noise is detected on the downstream side in the noise propagation direction of the detection microphone. An additional sound source such as a muffling speaker for reduction is arranged, a monitor microphone for detecting the level of noise reduced by the additional sound source is arranged further downstream of the additional sound source, and the noise detected by the detection microphone is An adaptive filter that generates an inverted sound signal with the same amplitude and opposite phase and outputs it to the additional sound source is provided, and against the noise generated by the detection microphone, the inverted sound with the same amplitude and opposite phase as the noise is silenced. By radiating from an additional sound source such as a speaker, it is possible to muffle even unsteady noise due to mutual interference between this inverted sound and noise. The is known.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ダクト内の
騒音等を上記アクティブ消音装置を用いて消音する場合
に、そのダクトの径等の構造から定まる騒音の特定の周
波数帯域では、全く消音し得ないのが一般的である。こ
のため、その消音し得ない帯域に対する消音制御が本来
必要な消音制御に影響を及ぼさないよう、消音可能な周
波数帯域でのみ消音制御を行うべく、検出マイクロホン
により検出した騒音信号を所定のフィルタで濾波して消
音帯域を制限している。By the way, when the noise inside the duct or the like is silenced by using the above active silencer, the noise can be completely eliminated in a specific frequency band of the noise determined by the structure such as the diameter of the duct. It is generally not. Therefore, the noise signal detected by the detection microphone is filtered by a predetermined filter so that the noise reduction control for the band that cannot be silenced does not affect the originally required noise reduction control, so that the noise reduction control is performed only in the frequency range in which noise reduction is possible. It is filtered to limit the dead band.

【０００４】しかしながら、その場合には、検出マイク
ロホンで検出した騒音信号を上記消音帯域制限用フィル
タで濾波する時間だけ、消音制御が遅延し、このため、
検出した騒音が消音スピーカ等の付加音源の配置位置に
到達する前の段階で適応フィルタによる反転音信号の生
成を終了しておくには、検出マイクロホンから付加音源
までの距離を上記消音帯域制限用フィルタで濾波する時
間分、長く設定しておく必要があり、その分、アクティ
ブ消音装置が大型化する憾みが生じる。However, in that case, the silencing control is delayed by the time for filtering the noise signal detected by the detection microphone by the silencing band limiting filter.
To finish the generation of the inverted sound signal by the adaptive filter before the detected noise reaches the position of the additional sound source such as the muffling speaker, set the distance from the detection microphone to the additional sound source to It is necessary to set the time longer for the time for filtering with the filter, and the active muffling device may be upsized accordingly.

【０００５】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、検出マイクロホンから付加音源まで
の距離を拡大することなく、消音可能な周波数帯域での
み消音制御を行う構成とすることにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to perform a silencing control only in a silencing frequency band without increasing the distance from the detection microphone to the additional sound source. Especially.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明では、特に適応フィルタを使用した消音制御
において、そのフィルタ係数の更新に参照する信号に対
して消音帯域制限用フィルタをかけることにより、従来
のように検出マイクロホンで検出した騒音信号の適応フ
ィルタへの入力系に消音帯域制限用フィルタを配置する
必要を解消して、反転音信号の生成を時間遅れなく行い
つつ、消音可能な周波数帯域でのみ消音制御を行う構成
とする。In order to achieve the above object, according to the present invention, in silence control using an adaptive filter, in particular, a signal used for updating the filter coefficient is subjected to a silence band limiting filter. As a result, it is possible to eliminate the need for arranging a noise suppression band limiting filter in the input system to the adaptive filter of the noise signal detected by the detection microphone as in the past, and to generate the reversal sound signal without a time delay. Silence control is performed only in various frequency bands.

【０００７】即ち、請求項１記載の発明の具体的な解決
手段は、騒音の伝播方向の上流側から順に、騒音を検出
する検出マイクロホン（２）と、該検出マイクロホン
（２）により検出された騒音信号に対して逆位相で同振
幅の反転音を放射する付加音源（３）と、該付加音源
（３）により低減された騒音レベルを検出するモニタマ
イクロホン（４）とが配置されるとともに、上記検出マ
イクロホン（２）により検出された騒音信号に対して逆
位相で同振幅の反転音信号を生成して上記付加音源
（３）に出力する適応フィルタ（７）を有するアクティ
ブ消音装置を対象として、上記適応フィルタ（７）は、
消音フィルタ（８）と、上記消音スピーカ（３）から適
応フィルタ（７）に至るまでのインパルス応答が予め同
定された補償フィルタ（１０）と、上記検出マイクロホ
ン（２）から該補償フィルタ（１０）を通過した騒音信
号及び上記モニタマイクロホン（４）からの検出信号と
に基いて上記消音フィルタ（８）の係数を更新する適応
制御コントローラ（９）とを備えたものを前提とする。
そして、上記補償フィルタ（１０）における消音スピー
カ（３）から上記適応フィルタ（７）に至るまでのイン
パルス応答に対して、消音すべき設定帯域だけを通過さ
せる帯域制限特性を持つように帯域制限フィルタ係数を
畳み込む構成としている。That is, the concrete means for solving the problems of the first aspect of the present invention is to detect the noise in order from the upstream side in the noise propagation direction by the detection microphone (2) and the detection microphone (2). An additional sound source (3) that emits a reversed sound of the same amplitude in antiphase with respect to the noise signal, and a monitor microphone (4) that detects the noise level reduced by the additional sound source (3) are arranged. Aiming at an active silencer having an adaptive filter (7) for producing an inverted sound signal having the same amplitude and a reverse phase to the noise signal detected by the detection microphone (2) and outputting the inverted sound signal to the additional sound source (3). , The adaptive filter (7) is
A silence filter (8), a compensation filter (10) in which impulse responses from the silence speaker (3) to the adaptive filter (7) are identified in advance, and the compensation microphone (10) from the detection microphone (2). It is premised that an adaptive controller (9) for updating the coefficient of the silence filter (8) based on the noise signal that has passed through and the detection signal from the monitor microphone (4) is provided.
A band limiting filter having a band limiting characteristic that passes only the set band to be silenced with respect to the impulse response from the muffling speaker (3) to the adaptive filter (7) in the compensation filter (10). It is configured to convolve the coefficients.

【０００８】[0008]

【作用】以上の構成により、請求項１記載の発明では、
検出マイクロホン（２）により検出された騒音信号は直
ちに適応フィルタ（７）に入力されて、その内部の消音
フィルタ（８）で素早く反転音信号が生成されるので、
上記検出された騒音が消音スピーカ（３）の位置に伝播
するまでの間に反転音信号の生成が終了する。従って、
検出マイクロホン（２）から付加音源（３）までの距離
を延長する必要がなく、アクティブ消音装置のコンパク
ト化が図られる。With the above construction, in the invention according to claim 1,
The noise signal detected by the detection microphone (2) is immediately input to the adaptive filter (7), and the sound deadening filter (8) inside thereof immediately generates a reversal sound signal.
The generation of the inverted sound signal is completed before the detected noise propagates to the position of the muffling speaker (3). Therefore,
Since it is not necessary to extend the distance from the detection microphone (2) to the additional sound source (3), the active silencer can be made compact.

【０００９】しかも、消音フィルタ（８）でのフィルタ
係数は、通常通り適応制御コントローラ（９）により逐
次更新されると共に、その適応制御コントローラ（９）
によるフィルタ係数の更新に参照する信号，即ち検出マ
イクロホン（２）により検出された騒音信号が補償フィ
ルタ（１０）により濾波されて、その周波数成分のうち
消音すべき設定帯域だけが通過して適応制御コントロー
ラ（９）に入力されるので、消音スピーカ（３）からは
騒音のうち消音すべき設定帯域成分と同振幅で逆位相の
反転音のみが放射されて、消音の帯域制限が可能にな
る。Moreover, the filter coefficient in the silence filter (8) is successively updated by the adaptive controller (9) as usual, and the adaptive controller (9) is also updated.
The signal referred to for updating the filter coefficient by the filter, that is, the noise signal detected by the detection microphone (2) is filtered by the compensation filter (10), and only the set band of the frequency component to be silenced passes and adaptive control is performed. Since the noise is input to the controller (9), only the inverted sound of the same amplitude as the set band component to be silenced but in the opposite phase is radiated from the noise reduction speaker (3), and the noise reduction band can be limited.

【００１０】[0010]

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明のアクティブ消音装置によれば、適応フィルタでのフ
ィルタ係数の更新に参照する信号に対して周波数帯域を
制限したので、検出マイクロホンから消音スピーカまで
の距離を延長することなく、消音すべき騒音の帯域制限
を可能にできる効果を奏する。As described above, according to the active silencer of the invention described in claim 1, since the frequency band is limited with respect to the signal referred to for updating the filter coefficient in the adaptive filter, the detection microphone is used. It is possible to limit the band of noise to be silenced without extending the distance to the silence speaker.

【００１１】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００１２】図１はアクティブ消音装置の全体構成を示
し、（１）は破線で示す騒音が伝播する一般空間であっ
て、該空間（１）内には、騒音の伝播方向上流側から順
に、騒音を検出する検出マイクロホン（２）と、騒音と
は同振幅で逆位相の反転音を放射する付加音源としての
消音スピーカ（３）と、該消音スピーカ（３）から放射
された反転音によって低減された空間（１）内の騒音の
レベルを検出するモニタマイクロホン（４）とが各々配
置されている。FIG. 1 shows the overall construction of the active noise canceling device. (1) is a general space in which noise is propagated, which is indicated by a broken line. Within the space (1), from the upstream side in the direction of noise propagation, Reduction by a detection microphone (2) that detects noise, a muffling speaker (3) as an additional sound source that emits a reversal sound having the same amplitude as the noise but an opposite phase, and the reversal sound radiated from the muffling speaker (3) A monitor microphone (4) for detecting the level of noise in the created space (1) is arranged respectively.

【００１３】また、（７）は上記消音スピーカ（３）か
ら放射させる反転音信号を生成する適応型ＦＩＲフィル
タである。該適応型ＦＩＲ（Finite Inpulse Response
）フィルタ（７）は、継続時間が有限のインパルス応
答を有するものであって、上記検出マイクロホン（２）
により検出した騒音信号を入力し、この騒音入力信号に
対して逆位相で且つ同振幅の反転音信号を生成するもの
であり、この反転音信号は消音スピーカ（３）に出力さ
れている。Reference numeral (7) is an adaptive FIR filter for generating an inverted sound signal to be radiated from the sound deadening speaker (3). The adaptive FIR (Finite Inpulse Response)
) The filter (7) has an impulse response of finite duration and is the detection microphone (2).
The noise signal detected by is input, and an inverted sound signal having an opposite phase and the same amplitude as that of the noise input signal is generated, and the inverted sound signal is output to the muffling speaker (3).

【００１４】また、上記モニタマイクロホン（４）によ
り検出された騒音レベル信号は、適応型ＦＩＲフィルタ
（７）にフィードバックされている。The noise level signal detected by the monitor microphone (4) is fed back to the adaptive FIR filter (7).

【００１５】上記適応型ＦＩＲフィルタ（７）は、入力
した騒音信号とは基本的に同振幅で逆位相の反転音信号
を生成する機能を有する消音フィルタ（８）と、該消音
フィルタ（８）のフィルタ係数を更新する適応制御コン
トローラ（９）と、デジタル補償フィルタ（１０）とを
内蔵する。The adaptive FIR filter (7) has a muffling filter (8) having a function of generating an inverted sound signal which has basically the same amplitude and opposite phase to the input noise signal, and the muffling filter (8). An adaptive control controller (9) for updating the filter coefficient of (1) and a digital compensation filter (10) are incorporated.

【００１６】上記ディジタル補償フィルタ（１０）に
は、消音スピーカ（３）からモニタマイクロホン（４）
を経て適応型ＦＩＲフィルタ（７）に至るまでのインパ
ルス応答Ｐが同定されている。また、適応制御コントロ
ーラ（９）は、最小二乗平均（ＬＭＳ：Least Mean Squ
are ）法アルゴリズムによる適応制御を行うものであっ
て、上記検出マイクロホン（２）から補償フィルタ（１
０）を通過した騒音入力信号と、モニタマイクロホン
（４）により検出された消音制御後の騒音レベル信号，
即ちエラー信号とに基いて、消音フィルタ（８）のＬＭ
Ｓの制御パラメータの係数を更新して、消音フィルタ
（８）で生成する反転音信号を適応制御するものであ
る。The digital compensating filter (10) includes a muffler speaker (3) to a monitor microphone (4).
The impulse response P through the adaptive FIR filter (7) is identified. Further, the adaptive controller (9) uses a least mean square (LMS).
are) method algorithm for performing adaptive control by means of the detection microphone (2) to the compensation filter (1
0) the noise input signal that has passed through, and the noise level signal after silence control detected by the monitor microphone (4),
That is, based on the error signal, the LM of the silence filter (8)
The coefficient of the control parameter of S is updated to adaptively control the inversion sound signal generated by the sound deadening filter (8).

【００１７】そして、本発明の特徴として、上記ディジ
タル補償フィルタ（１０）は、上述の通り予め同定され
た消音スピーカ（３）からモニタマイクロホン（４）を
経て適応型ＦＩＲフィルタ（７）に至るまでのインパル
ス応答Ｐに対して、その同定に際し、アクティブ消音し
たい周波数帯域だけを通過させる帯域制限用ディジタル
フィルタ係数値が同時に畳み込まれるものである。即
ち、ディジタル補償フィルタ（１０）に同定されたイン
パルス応答は、上記消音スピーカ（３）から適応型ＦＩ
Ｒフィルタ（７）に至るまでのインパルス応答Ｐが、ア
クティブ消音したい周波数帯域だけを通過させる帯域制
限特性を持つように、該インパルス応答Ｐと帯域制限用
ディジタルフィルタＦとの乗算推定値（Ｐ×Ｆ）となっ
ている。Further, as a feature of the present invention, the digital compensation filter (10) extends from the previously identified silence speaker (3) to the adaptive FIR filter (7) via the monitor microphone (4). In the identification, the impulse response P of (1) is simultaneously convolved with the band-limiting digital filter coefficient value that passes only the frequency band for which active muffing is desired. That is, the impulse response identified by the digital compensation filter (10) is transmitted from the silence speaker (3) to the adaptive FI.
The impulse response P up to the R filter (7) has a band limiting characteristic that passes only the frequency band for which active muting is desired so that the impulse response P and the band limiting digital filter F have an estimated value (P ×). F).

【００１８】尚、図１において、（１１）はモニタマイ
クロホン（４）から適応型ＦＩＲフィルタ（７）の適応
制御コントローラ（９）への信号入力系に介設された消
音帯域制限用のアナログフィルタである。In FIG. 1, reference numeral (11) is an analog filter for limiting the sound deadening band, which is provided in a signal input system from the monitor microphone (4) to the adaptive controller (9) of the adaptive FIR filter (7). Is.

【００１９】したがって、上記実施例においては、消音
帯域制限機能を適応型ＦＩＲフィルタ（７）の補償フィ
ルタ（１０）に持たせたので、アクティブ消音装置のシ
ステム構成上では、図２に示す従来例のように検出マイ
クロホン（２）と適応型ＦＩＲフィルタ（７）との間に
配置する消音帯域制限用フィルタ（ａ）を省略した構造
となるので、図２の消音帯域制限用フィルタ（ａ）を設
けた従来例に比して、その帯域制限用フィルタ（ａ）で
生じる時間遅延がなくなる。従って、検出マイクロホン
（２）から消音スピーカ（３）までの距離Ｌを延長する
必要がなく、アクティブ消音装置のコンパクト化を図る
ことができる。Therefore, in the above embodiment, since the compensation filter (10) of the adaptive FIR filter (7) is provided with the silencing band limiting function, in the system construction of the active silencing device, the conventional example shown in FIG. As described above, since the dead band limiting filter (a) arranged between the detection microphone (2) and the adaptive FIR filter (7) is omitted, the dead band limiting filter (a) of FIG. Compared with the conventional example provided, the time delay caused by the band limiting filter (a) is eliminated. Therefore, it is not necessary to extend the distance L from the detection microphone (2) to the muffling speaker (3), and the active muffling device can be made compact.

【００２０】しかも、検出マイクロホン（２）により検
出された騒音信号が補償フィルタ（１０）により帯域制
限された後、この帯域制限された騒音信号とモニタマイ
クロホン（４）からのエラー信号とに基いて、適応制御
コントローラ（９）が消音フィルタ（８）のフィルタ係
数を更新するので、消音フィルタ（８）で生成される反
転音信号は、空間（１）の騒音のうち消音したい帯域成
分のみに対応したものとなる。従って、消音制御は発散
せず、空間（１）の騒音が安定して確実に低減されるこ
とになる。Moreover, after the noise signal detected by the detection microphone (2) is band-limited by the compensation filter (10), based on the band-limited noise signal and the error signal from the monitor microphone (4). Since the adaptive control controller (9) updates the filter coefficient of the silence filter (8), the inverted sound signal generated by the silence filter (8) corresponds only to the band component of the noise in the space (1) that is desired to be silenced. It will be what you did. Therefore, the silencing control does not diverge, and the noise in the space (1) is stably and surely reduced.

【００２１】更に、補償フィルタ（１０）の帯域制限用
ディジタルフィルタＦの係数値を変更すれば、消音した
い騒音の設定帯域を容易に変更できる効果をも奏する。Further, by changing the coefficient value of the band-limiting digital filter F of the compensation filter (10), it is possible to easily change the set band of noise to be silenced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】全体概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall schematic configuration.

【図２】従来例を示す全体概略構成図である。FIG. 2 is an overall schematic configuration diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２ 検出マイクロホン ３ 消音スピーカ ４ モニタマイクロホン ７ 適応型ＦＩＲＦフィルタ（適応フィル
タ） ８ 消音フィルタ ９ 適応制御コントローラ １０ 補償フィルタ2 Detection microphone 3 Silent speaker 4 Monitor microphone 7 Adaptive FIRF filter (adaptive filter) 8 Silent filter 9 Adaptive controller 10 Compensation filter

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｈ 21/00 7037−5Ｊ Continuation of front page (51) Int.Cl. ⁵ Identification number Office reference number FI technical display location H03H 21/00 7037-5J

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 騒音の伝播方向の上流側から順に、騒音
を検出する検出マイクロホン（２）と、該検出マイクロ
ホン（２）により検出された騒音信号に対して逆位相で
同振幅の反転音を放射する付加音源（３）と、該付加音
源（３）により低減された騒音レベルを検出するモニタ
マイクロホン（４）とが配置されるとともに、上記検出
マイクロホン（２）により検出された騒音信号に対して
逆位相で同振幅の反転音信号を生成して上記付加音源
（３）に出力する適応フィルタ（７）を有し、該適応フ
ィルタ（７）は、消音フィルタ（８）と、上記消音スピ
ーカ（３）から適応フィルタ（７）に至るまでのインパ
ルス応答が予め同定された補償フィルタ（１０）と、上
記検出マイクロホン（２）から該補償フィルタ（１０）
を通過した騒音信号及び上記モニタマイクロホン（４）
からの検出信号とに基いて上記消音フィルタ（８）の係
数を更新する適応制御コントローラ（９）とを備え、上
記補償フィルタ（１０）における消音スピーカ（３）か
ら適応フィルタ（７）に至るまでのインパルス応答に
は、消音すべき設定帯域だけを通過させる帯域制限特性
を持つように帯域制限フィルタ係数が畳み込まれている
ことを特徴とするアクティブ消音装置。1. A detection microphone (2) for detecting noise in order from the upstream side in the direction of noise propagation, and a reversal sound having the same amplitude and the opposite phase to the noise signal detected by the detection microphone (2). An additional sound source (3) for radiating and a monitor microphone (4) for detecting the noise level reduced by the additional sound source (3) are arranged, and the noise signal detected by the detection microphone (2) is arranged. Has an adaptive filter (7) for generating an inverted sound signal having the same amplitude in the opposite phase and outputting it to the additional sound source (3). The adaptive filter (7) includes the silence filter (8) and the silence speaker. The compensation filter (10) in which the impulse response from (3) to the adaptive filter (7) is identified in advance, and the compensation filter (10) from the detection microphone (2).
Noise signal passing through the monitor and the monitor microphone (4)
An adaptive control controller (9) for updating the coefficient of the muffler filter (8) based on the detection signal from the muffler speaker (3) to the adaptive filter (7) in the compensation filter (10). The active silencer is characterized in that the impulse response of is convoluted with a band-limiting filter coefficient so as to have a band-limiting characteristic of passing only a set band to be silenced.