JPH10268873A - 能動騒音制御装置付き防音壁 - Google Patents

能動騒音制御装置付き防音壁

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JPH10268873A
JPH10268873A JP9073061A JP7306197A JPH10268873A JP H10268873 A JPH10268873 A JP H10268873A JP 9073061 A JP9073061 A JP 9073061A JP 7306197 A JP7306197 A JP 7306197A JP H10268873 A JPH10268873 A JP H10268873A
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浩之 前
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眞▲徳▼ 渡部
Hiroshi Takahashi
博 高橋
功一 ▲高▼嶋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】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。 【解決手段】前記目的を達成するために、本発明は、能
動騒音制御装置を構成する前記のリファレンスマイクロ
ホンとスピーカとエラーマイクロホンを、防音壁に騒音
の伝播方向と交差する2つの防音壁を設けて、2つの防
音壁のうち音源側の第1の防音壁の上端エッジに騒音を
検出するリファレンスマイクロホン、もう一方の第2の
防音壁の上端エッジに消音効果を確認するエラーマイク
ロホンを設け、2つのマイクロホンの間にスピーカを配
置することを特徴とする。 【効果】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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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、能動騒音制御装置を構成する前記のリフ
ァレンスマイクロホンとスピーカとエラーマイクロホン
を、騒音の伝播方向と交差する2つの防音壁を設けて、
2つの防音壁のうち音源側の第1の防音壁の上端エッジ
に騒音を検出するリファレンスマイクロホン、もう一方
の第2の防音壁の上端エッジに消音効果を確認するエラ
ーマイクロホンを設け、これら2つのマイクロホンの間
にスピーカを配置することを特徴とする。
【0006】さらに、防音壁に沿って、能動騒音制御装
置を複数組配置し、前記のリファレンスマイクロホンと
スピーカとエラーマイクロホンを、互いに、分離壁で仕
切ることも特徴とする。
【0007】さらに、道路や鉄道のように防音壁と略平
行に直線的な移動を行う騒音源に対し、騒音情報を検出
するリファレンスマイクロホンに騒音源の移動方向を含
む面内に指向性を持つことを特徴とする。
【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、S
2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、7
2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4
4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D
1、D2およびD3とエラーマイクB1、B2およびB
3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A
1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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼橋 稔 千葉県松戸市上本郷字船付537 日立プラ ント建設株式会社松戸研究所内 (72)発明者 前 浩之 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 渡部 眞▲徳▼ 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 高橋 博 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所機電事業部内 (72)発明者 ▲高▼嶋 功一 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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
    けることを特徴とする能動騒音制御装置付き防音壁。
  2. 【請求項2】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
    と接する分離壁で仕切られていることを特徴とする請求
    項1記載の能動騒音制御装置付き防音壁。
  3. 【請求項3】略直線的に移動する騒音源に対し、前記第
    1の壁体のエッジを前記騒音源の移動方向と略平行と
    し、前記騒音源の騒音情報を検出する第1の検出手段は
    騒音源の移動方向を含む面内に指向性を持つことを特徴
    とする請求項1記載の能動騒音制御装置付き防音壁。
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