KR20160027686A - Active noise control apparatus for a vessel - Google Patents

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KR20160027686A
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silencer
generator
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KR1020140116070A
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곽동희
임구섭
김경수
박진훈
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an active noise control device for a vessel, which removes restriction on an installation space for a sound absorber and optimally reduces noise by treating an exhaust sound of a generator, which is generated in an engine room, in an active noise control method. The active noise control device for a vessel includes: a sound absorber reducing a high frequency area of the exhaust sound by being installed in an exhaust pipe of the generator; a first noise control unit setting a first noise signal and a first reference signal by measuring the noise at a front end and a rear end of the sound absorber, generating an antiphase noise signal to control the generated noise by applying the first noise signal and the first reference signal to filtered-x least mean square (FXLMS) algorithm, and primarily controlling the exhaust noise of the exhaust pipe; and a second noise control unit setting a second noise signal and a second reference signal by measuring the noise at the end of the exhaust pipe of the generator and noise passing through the silencer, generating the antiphase noise signal to control the generated noise by applying the second noise signal and the second reference signal to the FXLMS algorithm, and secondarily controlling the exhaust noise of the exhaust pipe.

Description

선박의 능동소음제어장치{Active noise control apparatus for a vessel}[0001] The present invention relates to an active noise control apparatus for a ship,

본 발명은 선박의 능동소음제어에 관한 것으로서, 특히 엔진룸(Engine room)에서 발생한 발전기 배기음을 능동소음제어방식으로 처리함으로써, 소음기 설치 공간의 제약을 해소하고 최적의 소음 감쇠가 이루어지도록 한 선박의 능동소음제어장치에 관한 것이다.
The present invention relates to active noise control of a ship. More particularly, the present invention relates to an active noise control system for a ship, in particular, a system and a method for controlling the noise of the ship by eliminating the restriction of the silencer installation space, To an active noise control apparatus.

통상, 선박은 동력을 생산하는 발전기를 엔진 룸(Engine room)에 구비하고 있으며, 발전기에서 발생하는 배기음은 배기관(Exhaust pipe)을 타고, 외부로 전달되어 배출된다.Generally, a ship is equipped with a generator for generating power in an engine room, and the exhaust sound generated from the generator is delivered to the outside through an exhaust pipe.

배출된 배기음은 거주구에 전달되어 승조원들에게 거부감을 느끼게 하며, 이렇게 전달되는 배기음으로 인해 거주구의 소음은 기준 허용치를 초과하게 된다. 선박의 거주구역은 선원들의 업무 및 휴식을 위한 공간이며, 진동 및 소음의 영향이 최소화되어야 선원들이 편안하고 쾌적한 환경에서 생활할 수 있다. 이러한 쾌적한 환경을 위해, 선박에서는 소음 및 진동을 감소하기 위한 다양한 방법이 이용된다.The discharged exhaust sound is transmitted to the residents to make the passengers feel rejected, and the noise of the residence exceeds the allowable limit due to the exhaust noise. The residence area of the ship is a place for the crew to work and rest, and the influence of vibration and noise should be minimized so that the crew can live in a comfortable and pleasant environment. For such a pleasant environment, a variety of methods are used in ships to reduce noise and vibration.

도 1은 일반적인 선박에서 소음기를 이용하여 발전기의 배기음을 제어하는 도면을 도시한 것이다. 여기서 참조부호 10은 발전기로부터 발생하는 배기음을 외부로 배출하기 위한 배기관을 나타내며, 참조부호 20은 배기관을 통해 배출되는 소음을 줄이기 위한 소음기를 나타낸다.FIG. 1 is a view showing an exhaust sound of a generator by using a silencer in a general ship. FIG. Here, reference numeral 10 denotes an exhaust pipe for exhausting the exhaust sound generated from the generator to the outside, and reference numeral 20 denotes a silencer for reducing noise emitted through the exhaust pipe.

발전기 배기음의 소음 특성은 저주파에서 크게 발생하므로, 저주파 소음을 제거하기 위해 확장형 소음기가 사용된다. 그리고 배기관에 설치된 소음기는 발전기 소음을 예측하고, 그 예측 결과를 기반으로 소음기를 장착한다. 예측이 잘못되어 소음을 줄이지 못한 경우에는 재예측을 통해 적절한 소음기로 교체를 한다.Since the noise characteristics of the generator exhaust noise occur at a low frequency, an expansion type silencer is used to eliminate low frequency noise. The silencer installed in the exhaust pipe predicts the generator noise and mounts the silencer based on the prediction result. If the prediction fails to reduce the noise, replace it with a suitable silencer by re-prediction.

선박의 엔진에서 발생한 소음을 제거하기 위한 종래기술이 하기의 <특허문헌 1> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2006-0034371호(2006.04.24. 공개)에 개시되었다.A conventional technique for eliminating noise generated in an engine of a ship is disclosed in the following Patent Document 1: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2006-0034371 (April 24, 2006).

<특허문헌 1>에 개시된 종래기술은 전면에는 음향이 유입되는 유입공과 서로 연결되어 공명현상을 일으키는 공명관이 일정한 간격으로 다수 형성되고, 후면의 상하측에는 일정한 폭을 가지는 흡음판, 공명관 내부에 유입된 소음을 흡수하는 흡음재가 설치되고, 후면에는 고정된 보강 지지대가 설치된 유동판, 유동판을 공간부에서 유동시키는 모터, 모터를 제어하여 공명관의 체적을 변화시키는 콘트롤부를 포함한다.In the prior art disclosed in Patent Document 1, there are a plurality of resonance tubes which are connected to an inlet hole through which sound is introduced to cause a resonance phenomenon at a predetermined interval, a sound absorption plate having a constant width at the upper and lower sides of the rear surface, And a control unit for controlling the motor and the volume of the resonance tube by controlling the motor and the flow plate in the space.

이러한 종래기술은 선박엔진의 주변에 일측이 개구된 공명기에 음향이 유입될 경우 반공진 주파수가 발생되어 음향을 감쇄시키는 헬름홀츠 공진 원리를 이용하여 소음을 감쇄한다.
In this conventional art, when sound is introduced into a resonator having one side opened in the vicinity of a marine engine, anti-resonance frequency is generated to attenuate noise using the Helmholtz resonance principle for attenuating sound.

대한민국 공개특허 공개번호 10-2006-0034371호(2006.04.24. 공개)Korean Patent Publication No. 10-2006-0034371 (published April 24, 2006)

그러나 상기와 같은 종래기술 및 일반적인 선박에서 발전기 배기음 제거 방식은 저주파 소음을 제거하기 위해 확장형 소음기를 이용하는 데, 확장형 소음기기는 저주파수의 파장 길이에 비례하므로 길이가 길어 설치시 무게 및 공간의 제약이 발생하는 단점이 있었다.However, in the conventional arts and general ships, the method of removing the generator exhaust sound uses an expandable silencer to remove low-frequency noise. Since the expandable silencer is proportional to the wavelength length of the low-frequency sound, .

또한, 종래기술은 발전기 소음 예측을 잘못했을 경우, 수동형 소음기를 교체하는 방식이므로, 발전기 소음 예측 오류 시마다 소음기 교체를 위해 추가 비용과 인건비가 발생하는 단점이 있다.Further, since the conventional technique is a method of replacing the passive silencer when the noise of the generator is wrongly predicted, there is a disadvantage in that additional cost and labor cost are incurred for replacing the silencer every time the generator noise is estimated.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 엔진룸(Engine room)에서 발생한 발전기 배기음을 능동소음제어방식으로 처리함으로써, 소음기 설치 공간의 제약을 해소하고 최적의 소음 감쇠가 이루어지도록 한 선박의 능동소음제어장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above-described problems in the prior art, and an object of the present invention is to solve the problems of the silencer installation space by processing the generator exhaust sound generated in the engine room by the active noise control method And to provide an active noise control apparatus for a ship in which optimum noise attenuation is achieved.

본 발명의 다른 목적은 수동형 소음기 대신 능동소음 제어장치를 사용함으로써, 소음이 변경되어도 소음기를 교체할 필요가 없어, 소음기 교체에 따른 추가 비용과 인건비를 절감할 수 있도록 한 선박의 능동소음제어장치를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide an active noise control apparatus for a ship which can reduce the additional cost and labor costs due to the replacement of the silencer by eliminating the need to replace the silencer even when the noise is changed by using the active noise control device instead of the passive silencer .

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 선박의 능동소음제어장치는 발전기 배기관에 설치되어 배기음의 고주파 영역을 감쇠하는 소음기; 상기 소음기의 전단 및 후단 소음을 측정하여 제1소음신호 및 제1참조신호로 설정하고, 설정한 제1소음신호 및 제1참조신호를 FXLMS(filtered-x least mean square)알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호를 발생하여 배기관의 배기음을 1차로 제어하는 제1소음 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an active noise control apparatus for a ship according to the present invention comprises a muffler installed at a generator exhaust pipe to attenuate a high frequency region of an exhaust sound; The front noise and the rear noise of the silencer are measured and set as a first noise signal and a first reference signal, and noise generated by applying the first noise signal and the first reference signal to the filtered-x least mean square (FXLMS) And a first noise controller for generating a reverse phase noise signal for controlling the exhaust noise of the exhaust pipe to firstly control the exhaust noise of the exhaust pipe.

또한, 본 발명에 따른 선박의 능동소음 제어장치는 상기 소음기를 통과한 소음과 상기 발전기 배기관의 끝단 소음을 측정하여 제2소음신호 및 제2참조신호로 설정하고, 설정한 제2소음신호 및 제2참조신호를 상기 FXLMS 알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호를 발생하여 배기관의 배기음을 2차로 제어하는 제2소음 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the apparatus for controlling active noise of a ship according to the present invention may measure a noise passing through the silencer and an end noise of the generator exhaust pipe to set the second noise signal and the second reference signal, 2 reference signal to the FXLMS algorithm to generate an anti-phase noise signal for controlling noise generated by the anti-phase noise signal to control the exhaust noise of the exhaust pipe.

상기에서 소음기는 부피와 무게가 저주파 감쇠용 소음기에 대비하여 작은 고주파 감쇠용 소음기인 것을 특징으로 한다.In this case, the silencer is characterized by being a small silencer for high frequency damping in volume and weight in comparison with a silencer for low frequency damping.

상기에서 끝단 소음은 외부 노출 소음과 외부 노출 소음이 반사되어 발전기 배기관으로 다시 유입되는 반사 소음을 포함하는 것을 특징으로 한다.The end noise includes a reflected noise that is reflected by the external exposure noise and the external exposure noise and flows back into the generator exhaust pipe.

상기에서 제1소음 제어부는 상기 소음기의 전단에서 소음을 측정하여 제1소음신호로 출력하는 제1마이크로폰; 상기 제1마이크로폰에서 출력되는 제1소음신호를 전치 증폭하는 제1전치 증폭기; 상기 소음기의 후단에서 소음을 측정하여 제1참조신호로 출력하는 제2마이크로폰; 상기 제2마이크로폰에서 출력되는 제1참조신호를 전치 증폭하는 제2전치 증폭기; 상기 제1소음신호 및 제1참조신호를 FXLMS(filtered-x least mean square)알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호를 발생하는 제1디지털 신호 처리기(DSP); 상기 제1디지털 신호 처리기(DSP)에서 출력된 역위상 소음 신호를 발전기 배기관에 방사하여 배기음을 1차로 제어하는 제1스피커를 포함하는 것을 특징으로 한다.The first noise control unit may include a first microphone for measuring noise at a front end of the silencer and outputting the first noise signal as a first noise signal; A first preamplifier for pre-amplifying a first noise signal output from the first microphone; A second microphone for measuring noise at a rear end of the silencer and outputting it as a first reference signal; A second preamplifier for pre-amplifying a first reference signal output from the second microphone; A first digital signal processor (DSP) for generating an anti-phase noise signal for controlling noise generated by applying the first noise signal and the first reference signal to a filtered-x least mean square (FXLMS) algorithm; And a first speaker for radiating a reverse phase noise signal output from the first digital signal processor (DSP) to the generator exhaust pipe to primarily control the exhaust sound.

상기에서 제1소음 제어부는 상기 제1디지털 신호 처리기(DSP)와 상기 제1스피커 사이에 개재되고, 상기 제1디지털 신호 처리기에서 출력되는 역위상 소음 신호를 소정 레벨로 전력 증폭하여 상기 제1 스피커에 전달하는 제1 전력 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The first noise control unit is disposed between the first digital signal processor (DSP) and the first speaker, amplifies the reverse-phase noise signal output from the first digital signal processor to a predetermined level, To the first power amplifier.

상기에서 제2소음 제어부는 상기 소음기를 통과한 발전기 배기관 위치에서 소음을 측정하여 제2소음신호로 출력하는 제3마이크로폰; 상기 제3마이크로폰에서 출력되는 제2소음신호를 전치 증폭하는 제3전치 증폭기; 상기 발전기 배기관의 끝단에서 소음을 측정하여 제2참조신호로 출력하는 제4마이크로폰; 상기 제4마이크로폰에서 출력되는 제2참조신호를 전치 증폭하는 제4전치 증폭기; 상기 제2소음신호 및 제2참조신호를 FXLMS(filtered-x least mean square)알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호를 발생하는 제2디지털 신호 처리기(DSP); 상기 제2디지털 신호 처리기(DSP)에서 출력된 역위상 소음 신호를 발전기 배기관에 방사하여 배기음을 2차로 제어하는 제2스피커를 포함하는 것을 특징으로 한다.The second noise control unit may include a third microphone for measuring noise at a position of the generator exhaust pipe passing through the silencer and outputting the second noise signal; A third preamplifier for pre-amplifying a second noise signal output from the third microphone; A fourth microphone for measuring noise at an end of the generator exhaust pipe and outputting a second reference signal; A fourth preamplifier for pre-amplifying a second reference signal output from the fourth microphone; A second digital signal processor (DSP) for generating an anti-phase noise signal for controlling noise generated by applying the second noise signal and the second reference signal to a filtered-x least mean square (FXLMS) algorithm; And a second speaker for radiating a reverse-phase noise signal output from the second digital signal processor (DSP) to the generator exhaust pipe to control the exhaust sound in a second order.

상기에서 제2소음 제어부는 상기 제2디지털 신호 처리기(DSP)와 상기 제2스피커 사이에 개재되고, 상기 제2디지털 신호 처리기에서 출력되는 역위상 소음 신호를 소정 레벨로 전력 증폭하여 상기 제2스피커에 전달하는 제2 전력 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
The second noise control unit is disposed between the second digital signal processor (DSP) and the second speaker. The second noise control unit amplifies the reverse-phase noise signal output from the second digital signal processor to a predetermined level, To the second power amplifier.

본 발명에 따르면 엔진룸(Engine room)에서 발생한 발전기 배기음이 외부로 배출되기 이전에 능동소음 제어방식으로 제어함으로써, 기존 수동형 소음기 설치 공간의 제약을 해소하고 최적의 소음 감쇠를 구현할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage in that the noise of the generator can be controlled by the active noise control method before the generator exhaust sound generated in the engine room is discharged to the outside, thereby limiting the installation space of the existing passive silencer and achieving optimal noise attenuation .

또한, 본 발명에 따르면 능동소음 제어방식을 이용함으로써, 소음 측정에 오류가 발생한 경우에도 소음기를 교체할 필요가 없어, 소음기 교체에 따른 추가 비용과 인건비를 절감할 수 있는 장점이 있다.Further, according to the present invention, since the active noise control method is used, there is no need to replace the silencer even when an error occurs in the noise measurement, and there is an advantage that the additional cost and labor cost can be reduced by replacing the silencer.

또한, 본 발명에 따르면 선원들이 장시간 머무르는 장소(예를 들어, 선박 거주구)에서 발생하는 소음을 최소화함으로써, 선원들의 안락성을 확보할 수 있는 장점이 있다. 특히, 상기와 같은 소음 최소화로 승조원의 안락한 근무 및 생활 환경을 보장할 수 있으며, 이로 인해 대외 경쟁력 확보 및 고객 만족을 실현할 수 있는 효과가 있다.
In addition, according to the present invention, there is an advantage that the comfort of the crew can be secured by minimizing the noise generated at a place where the crews stay for a long time (for example, a ship residence). Particularly, it is possible to ensure a comfortable working and living environment of the crew due to the minimization of the noise as described above, thereby securing foreign competitiveness and achieving customer satisfaction.

도 1은 종래 선박에서 엔진룸에 설치된 발전기 배기음을 제어하기 위한 수동형 소음기의 설치 상태도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박의 능동소음제어장치의 구성도,
도 3은 도 1의 제1소음 제어부의 실시 예 구성도,
도 4는 도 1의 제2 소음 제어부의 실시 예 구성도.FIG. 1 is a view showing an installation state of a passive silencer for controlling a generator exhaust sound installed in an engine room in a conventional ship,
2 is a configuration diagram of an active noise control apparatus for a ship according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the first noise control unit of FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of the second noise control unit of FIG. 1. FIG.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박의 능동소음제어장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an active noise control apparatus for a ship according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 선박의 능동소음제어장치의 구성도로서, 발전기 배기관(1), 소음기(30), 제1 소음 제어부(40) 및 제2 소음 제어부(50)를 포함한다.FIG. 2 is a block diagram of an active noise control apparatus for a ship according to the present invention, which includes a generator exhaust pipe 1, a silencer 30, a first noise control unit 40, and a second noise control unit 50.

상기 소음기(30)는 상기 발전기 배기관(1)에 설치되어 배기음의 고주파 영역을 감쇠하는 역할을 한다. 이러한 소음기(30)는 부피와 무게가 저주파 감쇠용 소음기에 대비하여 작은 고주파 감쇠용 소음기를 이용하는 것이 바람직하다.The silencer (30) is installed in the generator exhaust pipe (1) to attenuate the high frequency region of the exhaust sound. It is preferable that the silencer 30 uses a small silencer for high frequency attenuation in terms of volume and weight in comparison with the silencer for low frequency attenuation.

상기 제1소음 제어부(40)는 상기 소음기(30)의 전단 및 후단 소음을 측정하여 제1소음신호(c(k)) 및 제1참조신호(x(k))로 설정하고, 설정한 제1소음신호 및 제1참조신호를 FXLMS(filtered-x least mean square)알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호를 발생하여 발전기 배기관(1)의 배기음을 1차로 제어하는 역할을 한다.The first noise control unit 40 measures the front and rear noise of the silencer 30 to set the first noise signal c (k) and the first reference signal x (k) 1 noise signal and the first reference signal to the filtered-x least mean square (FXLMS) algorithm to generate a reverse-phase noise signal for controlling the generated noise to primarily control the exhaust sound of the generator exhaust pipe 1 .

이러한 제1소음 제어부(40)는 상기 소음기(30)의 전단에서 소음을 측정하여 제1소음신호(c(k))로 출력하는 제1마이크로폰(41); 상기 제1마이크로폰(41)에서 출력되는 제1소음신호를 전치 증폭하는 제1전치 증폭기(42); 상기 소음기(30)의 후단에서 소음을 측정하여 제1참조신호(x(k))로 출력하는 제2마이크로폰(43); 상기 제2마이크로폰(43)에서 출력되는 제1참조신호를 전치 증폭하는 제2전치 증폭기(44); 상기 제1소음신호 및 제1참조신호를 FXLMS(filtered-x least mean square)알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호(역위상 발전기 저주파 신호)를 발생하는 제1디지털 신호 처리기(DSP)(45); 상기 제1디지털 신호 처리기(DSP)(45)에서 출력되는 역위상 소음 신호를 소정 레벨로 전력 증폭하여 출력하는 제1 전력 증폭기(46); 상기 제1 전력 증폭기(46)에서 출력된 역위상 소음 신호를 발전기 배기관(1)에 방사하여 배기음을 1차로 제어하는 제1스피커(47)를 포함한다.The first noise control unit 40 includes a first microphone 41 for measuring noise at a front end of the silencer 30 and outputting the first noise signal c (k) as a first noise signal c (k); A first preamplifier (42) for preamplifying a first noise signal output from the first microphone (41); A second microphone 43 measuring the noise at the rear end of the silencer 30 and outputting it as a first reference signal x (k); A second preamplifier (44) for preamplifying a first reference signal output from the second microphone (43); A first digital signal processor for generating a reverse phase noise signal (reverse phase generator low frequency signal) for controlling noise generated by applying the first noise signal and the first reference signal to a filtered-x least mean square (FXLMS) DSP) 45; A first power amplifier 46 for amplifying and outputting a reverse-phase noise signal output from the first digital signal processor (DSP) 45 to a predetermined level; And a first speaker 47 for radiating a reverse phase noise signal output from the first power amplifier 46 to the generator exhaust pipe 1 to primarily control the exhaust sound.

상기 제2소음 제어부(50)는 상기 소음기(30)를 통과한 소음과 상기 발전기 배기관(1)의 끝단 소음을 측정하여 제2소음신호 및 제2참조신호로 설정하고, 설정한 제2소음신호 및 제2참조신호를 상기 FXLMS 알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호를 발생하여 발전기 배기관(1)의 배기음을 2차로 제어하는 역할을 한다. 여기서 끝단 소음은 외부 노출 소음과 외부 노출 소음이 반사되어 배기관으로 다시 유입되는 반사 소음을 포함한다.The second noise control unit 50 measures the noise passed through the silencer 30 and the noise at the end of the generator exhaust pipe 1 to set the second noise signal and the second reference signal, And a second reference signal to the FXLMS algorithm to generate a reverse phase noise signal for controlling the noise generated to control the exhaust sound of the generator exhaust pipe (2). Here, the end noise includes the external noise that is reflected from the external exposure noise and the external noise that is reflected back into the exhaust pipe.

상기 제2소음 제어부(50)는 상기 소음기(30)를 통과한 발전기 배기관(1) 위치에서 소음을 측정하여 제2소음신호로 출력하는 제3마이크로폰(51); 상기 제3마이크로폰(51)에서 출력되는 제2소음신호를 전치 증폭하는 제3전치 증폭기(52); 상기 발전기 배기관(1)의 끝단에서 소음을 측정하여 제2참조신호로 출력하는 제4마이크로폰(53); 상기 제4마이크로폰(53)에서 출력되는 제2참조신호를 전치 증폭하는 제4전치 증폭기(54); 상기 제2소음신호 및 제2참조신호를 FXLMS(filtered-x least mean square) 알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호를 발생하는 제2디지털 신호 처리기(DSP)(55); 상기 제2디지털 신호 처리기(DSP)(55)에서 출력되는 역위상 소음 신호를 소정 레벨로 전력 증폭하여 출력하는 제2 전력 증폭기(56); 상기 제2전력 증폭기(56)에서 출력된 역위상 소음 신호(역위상 발전기 저주파 신호)를 배기관에 방사하여 배기음을 2차로 제어하는 제2스피커(57)를 포함한다.The second noise control unit 50 includes a third microphone 51 for measuring noise at a position of the generator exhaust pipe 1 passing through the silencer 30 and outputting the second noise signal as a second noise signal; A third preamplifier 52 for pre-amplifying a second noise signal output from the third microphone 51; A fourth microphone 53 for measuring noise at the end of the generator exhaust pipe 1 and outputting it as a second reference signal; A fourth preamplifier 54 for pre-amplifying a second reference signal output from the fourth microphone 53; A second digital signal processor (DSP) 55 for generating a reverse-phase noise signal for controlling noise generated by applying the second noise signal and the second reference signal to a filtered-x least mean square (FXLMS) algorithm; A second power amplifier 56 for amplifying and outputting a reverse-phase noise signal output from the second digital signal processor (DSP) 55 to a predetermined level; And a second speaker 57 for radiating a reverse phase noise signal (reverse phase generator low frequency signal) output from the second power amplifier 56 to the exhaust pipe to control the exhaust sound by a second order.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박의 능동소음제어장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the active noise control apparatus according to the preferred embodiment of the present invention will now be described in detail.

먼저, 엔진 룸에 설치된 발전기로부터 발생한 배기음은 발전기 배기관(1)을 타고 외부로 배출된다. First, the exhaust sound generated from the generator installed in the engine room is discharged to the outside through the generator exhaust pipe (1).

이때 발전기 배기관(1)의 소정 위치에는 소음기(30)가 장착되어, 발생한 배기음의 고주파 소음을 감소한다. 여기서 소음기(30)는 배기음에 포함된 고주파를 감쇠하는 고주파 감쇠용 소음기를 사용한다. 고주파 감쇠용 소음기는 기존 소음기로 사용하는 저주파 감쇠용 소음기에 비해, 부피가 작고, 무게가 가볍다는 장점이 있다.At this time, a silencer 30 is installed at a predetermined position of the generator exhaust pipe 1, thereby reducing the high frequency noise of the generated exhaust sound. Here, the silencer 30 uses a silencer for attenuating high frequency which attenuates the high frequency included in the exhaust sound. The silencer for high-frequency damping is advantageous in that it is small in volume and light in weight as compared with a silencer for low-frequency damping used in conventional silencers.

상기 소음기(30)만으로는 발전기에서 발생한 배기음을 전부 제거하는 것에 한계가 있다.There is a limitation in completely removing the exhaust sound generated from the generator by the silencer 30 alone.

따라서 본 발명은 상기 소음기(30)와 병행하여 능동소음장치를 부가하여, 발전기 엔진의 구동시 발생하는 배기음을 감소시키게 된다.Accordingly, in the present invention, an active silencer is added in parallel with the silencer 30 to reduce the exhaust sound generated when the generator engine is driven.

예컨대, 제1소음 제어부(40)의 제1마이크로폰(41)은 상기 소음기(30)의 전단에서 소음을 측정하여 제1소음신호(c(k))로 출력한다. 여기서 전단이라 함은 소음기(30)를 발전기 배기관(1)에 장착하였을 때, 발전기와 근접된 부분을 의미한다. 상기 제1마이크로폰(41)에서 출력되는 제1소음신호는 제1전치 증폭기(42)에서 소정 레벨로 전치 증폭되어 제1소음신호(c(k))로 제1디지털 신호 처리기(45)에 전달된다.For example, the first microphone 41 of the first noise control unit 40 measures noise at the front end of the silencer 30 and outputs the first noise signal c (k) as a first noise signal c (k). Here, the term &quot; front end &quot; means a portion close to the generator when the muffler 30 is mounted on the generator exhaust pipe 1. [ The first noise signal output from the first microphone 41 is pre-amplified to a predetermined level by the first pre-amplifier 42 and transmitted to the first digital signal processor 45 as a first noise signal c (k) do.

아울러 제2마이크로폰(43)은 상기 소음기(30)의 후단에서 소음을 측정하여 제1참조신호(x(k))로 출력한다. 이렇게 출력되는 제1참조신호는 제2전치 증폭기(44)를 통해 소정 레벨로 전치 증폭된 후, 제1디지털 신호 처리기(45)에 전달된다. In addition, the second microphone 43 measures noise at the rear end of the silencer 30 and outputs it as a first reference signal x (k). The first reference signal thus outputted is pre-amplified to a predetermined level through the second pre-amplifier 44, and then transmitted to the first digital signal processor 45.

상기 제1디지털 신호 처리기(45)는 상기 제1소음신호(c(k)) 및 제1참조신호(x(k))를 전달함수로 입력받고, 그 전달함수를 Normalized FXLMS(filtered-x least mean square) 알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호(역위상 발전기 저주파 신호)를 생성하여 출력한다. 여기서 역위상 소음 신호란 실제 검출한 소음 신호를 상쇄하기 위해서 소음 신호와 크기가 동일하고 위상이 반대인 신호를 의미한다.The first digital signal processor 45 receives the first noise signal c (k) and the first reference signal x (k) as a transfer function and outputs the transfer function as normalized FXLMS (filtered-x least mean square algorithm to generate a reverse-phase noise signal (reverse-phase generator low-frequency signal) to control the generated noise. Here, the anti-phase noise signal means a signal having the same magnitude and opposite phase as the noise signal to cancel the actually detected noise signal.

상기 Normalized FXLMS 알고리즘은 입력신호의 파워에 대해 수렴계수를 정규화하는 알고리즘이다. Normalized FXLMS 알고리즘은 소음 제어를 위한 분야에 잘 알려진 알고리즘이다. 예컨대, 이충휘, 오재응, 심현진, 이유엽, 2002. "능동흡기 소음제어 시스템의 개발 및 성능향상에 관한 연구" 한국정밀공학회 춘계학술대회논문집 pp. 326 ~ 329에 개시된 Normalized FXLMS 알고리즘을 이용할 수 있다.The Normalized FXLMS algorithm is an algorithm that normalizes the convergence coefficient with respect to the power of the input signal. Normalized FXLMS algorithm is a well known algorithm for noise control. For example, Lee, Chung-Hui, Oh, Jae-Hyun, Shim, Hyunjin, and Lee, 2002. "Development of Active Noise Control System and Performance Improvement" 326-329. &Lt; / RTI &gt;

상기 제1디지털 신호 처리기(45)로부터 출력되는 역위상 소음 신호(y(k))는 제1전력 증폭기(46)에서 설정 레벨로 전력 증폭된 후, 제1스피커(47)로 전달된다. 제1스피커(47)는 전달되는 역위상 소음 신호를 발전기 배기관(1)으로 방사하여, 발전기로부터 발생한 배기음을 감소시킨다.The anti-phase noise signal y (k) output from the first digital signal processor 45 is amplified to a predetermined level in the first power amplifier 46 and then transmitted to the first speaker 47. The first speaker 47 radiates the transmitted anti-phase noise signal to the generator exhaust pipe 1 to reduce the exhaust sound generated from the generator.

이러한 과정으로 발전기 배기음을 어느 정도 감소할 수 있지만, 본 발명은 더욱더 발전기 배기음을 완벽히 감소시키기 위해, 상기 제1소음 제어부(40)에 의해 완벽히 제어되지 않은 소음을 재차 제어한다.In this way, the exhaust noise of the generator can be reduced to a certain extent. However, the present invention further controls the noise that is not perfectly controlled by the first noise control unit 40 to completely reduce the generator exhaust noise.

예컨대, 제1소음 제어부(40)의 소음 제어 동작에 의해 완전히 제거되지 않은 소음은 발전기 배기관(1)을 타고 외부로 전달된다. 이때 발전기 배기관(1)의 끝단에서는 임피던스 미스 매칭(Impedence miss matching)에 의한 end reflecting 효과에 의해 소음 특성이 바뀌게 된다.For example, the noise that has not been completely removed by the noise control operation of the first noise control unit 40 is transmitted to the outside through the generator exhaust pipe 1. At this time, at the end of the generator exhaust pipe 1, noise characteristics are changed due to the effect of end reflecting by impedance miss matching.

제2소음 제어부(50)는 상기와 같이 특성이 변경된 소음을 제거하기 위해서, 제3마이크로폰(51)을 통해 상기 소음기(30)를 통과한 발전기 배기관(1)의 소음을 측정하여 제2소음신호(c(k))로 출력한다. 상기 제3마이크로폰(51)에서 출력되는 제2소음신호는 제3전치 증폭기(52)에서 소정 레벨로 전치 증폭되어 제2소음신호(c(k))로 제2디지털 신호 처리기(55)에 전달된다.The second noise control unit 50 measures the noise of the generator exhaust pipe 1 that has passed through the silencer 30 through the third microphone 51 to remove the noise whose characteristics have been changed as described above, (c (k)). The second noise signal output from the third microphone 51 is pre-amplified by the third pre-amplifier 52 to a predetermined level and transmitted to the second digital signal processor 55 as a second noise signal c (k) do.

아울러 제4마이크로폰(53)은 상기 발전기 배기관(1)의 끝단에서 소음을 측정하여 제2참조신호(x(k))로 출력한다. 여기서 발전기 배기관(1)의 끝단의 소음은 외부로 노출되는 외부 노출 소음과 외부 노출 소음이 반사되어 발전기 배기관(1)으로 다시 유입되는 반사 소음을 포함한다. 이렇게 출력되는 제2참조신호는 제4전치 증폭기(44)를 통해 소정 레벨로 전치 증폭된 후, 제2디지털 신호 처리기(55)에 전달된다. In addition, the fourth microphone 53 measures noise at the end of the generator exhaust pipe 1 and outputs it as a second reference signal x (k). Here, the noise at the end of the generator exhaust pipe 1 includes a reflected noise that is reflected by the external exposure noise and the external exposure noise that are exposed to the outside and then flows back into the generator exhaust pipe 1. [ The second reference signal thus outputted is pre-amplified to a predetermined level through the fourth pre-amplifier 44, and then transmitted to the second digital signal processor 55.

상기 제2디지털 신호 처리기(55)는 상기 제2소음신호(c(k)) 및 제2참조신호(x(k))를 전달함수로 입력받고, 그 전달함수를 상기 Normalized FXLMS(filtered-x least mean square) 알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호(역위상 발전기 저주파 신호)를 생성하여 출력한다. The second digital signal processor 55 receives the second noise signal c (k) and the second reference signal x (k) as a transfer function and outputs the transfer function to the normalized FXLMS (filtered-x phase noise signal (reverse-phase generator low-frequency signal) to control the generated noise by applying the least-mean-square algorithm.

상기 제2디지털 신호 처리기(55)로부터 출력되는 역위상 소음 신호(y(k))는 제2전력 증폭기(56)에서 설정 레벨로 전력 증폭된 후, 제2스피커(57)로 전달된다. 제2스피커(57)는 전달되는 역위상 소음 신호를 발전기 배기관(1)으로 방사하여, 상기 제1소음 제어부(40)에 의해 완전히 제거되지 않은 소음을 상쇄시켜 제거하게 된다.Phase noise signal y (k) output from the second digital signal processor 55 is amplified to a predetermined level in the second power amplifier 56 and then transmitted to the second speaker 57. The second speaker 57 radiates the transmitted anti-phase noise signal to the generator exhaust pipe 1, thereby canceling the noise that has not been completely removed by the first noise control unit 40.

이와 같이 본 발명은 기존 저주파 감쇠용 소음기 대신에 고주파 감쇠용 소음기를 사용하고, 능동 소음 제어장치를 이용하여 2번에 걸쳐 발전기 배기음을 제어함으로써, 엔진 룸에 설치된 발전기로부터 발생한 배기음이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.As described above, according to the present invention, a muffler for high-frequency damping is used in place of the existing muffler for low-frequency damping, and the exhaust noise generated from the generator installed in the engine room is exposed to the outside by controlling the generator exhaust sound twice using the active noise control device It can be prevented.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

본 발명은 선박에서 소음을 제어하는 기술에 적용된다. 특히, 선박에서 거주구역과 같은 국부구조물에 영향을 미치는 발전기 배기음을 감소시키는 데 효과적으로 적용된다.
The present invention is applied to a technique for controlling noise in a ship. In particular, it is effectively applied to reduce generator exhaust noise that affects local structures such as residential areas on ships.

1: 발전기 배기관
30: 소음기
40: 제1소음 제어부
41, 42: 제1 및 제2 마이크로폰
43, 44: 제1 및 제2 전치 증폭기
45: 제1 디지털 신호처리기
46: 제1전력 증폭기
47: 제1스피커
50: 제2소음 제어부
51, 52: 제3 및 제4 마이크로폰
53, 54: 제3 및 제4 전치 증폭기
55: 제2 디지털 신호처리기
56: 제2전력 증폭기
57: 제2스피커1: Generator exhaust pipe
30: Silencer
40: first noise control unit
41, 42: first and second microphones
43, 44: first and second preamplifiers
45: a first digital signal processor
46: first power amplifier
47: first speaker
50: second noise control section
51, 52: third and fourth microphones
53, 54: third and fourth preamplifiers
55: second digital signal processor
56: second power amplifier
57: Second speaker

Claims (8)

발전기 배기관에 설치되어 배기음의 고주파 영역을 감쇠하는 소음기;
상기 소음기의 전단 및 후단 소음을 측정하여 제1소음신호 및 제1참조신호로 설정하고, 설정한 제1소음신호 및 제1참조신호를 FXLMS(filtered-x least mean square) 알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호를 발생하여 배기관의 배기음을 1차로 제어하는 제1소음 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 능동소음제어장치.
A muffler installed in the generator exhaust pipe to attenuate a high frequency region of the exhaust sound;
The front noise and the rear noise of the silencer are measured and set as a first noise signal and a first reference signal, and noise generated by applying the first noise signal and the first reference signal to the filtered-x least mean square (FXLMS) And a first noise control unit for generating a reverse phase noise signal for controlling the exhaust noise of the exhaust pipe to firstly control the exhaust noise of the exhaust pipe.
청구항 1에 있어서, 상기 소음기를 통과한 소음과 상기 발전기 배기관의 끝단 소음을 측정하여 제2소음신호 및 제2참조신호로 설정하고, 설정한 제2소음신호 및 제2참조신호를 상기 FXLMS 알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호를 발생하여 배기관의 배기음을 2차로 제어하는 제2소음 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 능동소음제어장치.
The method as claimed in claim 1, wherein the noise passed through the silencer and the noise at the end of the generator exhaust pipe are measured and set as a second noise signal and a second reference signal, and the set second noise signal and second reference signal are input to the FXLMS algorithm Further comprising a second noise control unit for generating an anti-phase noise signal for controlling noise generated by applying the anti-phase noise signal to the exhaust pipe to control the exhaust noise of the exhaust pipe by a second order.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 소음기는 부피와 무게가 저주파 감쇠용 소음기에 대비하여 작은 고주파 감쇠용 소음기인 것을 특징으로 하는 선박의 능동소음제어장치.
The active noise control apparatus of claim 1 or 2, wherein the silencer is a small silencer for high frequency attenuation in volume and weight as compared to a silencer for low frequency attenuation.
청구항 2에 있어서, 상기 끝단 소음은 외부 노출 소음과 외부 노출 소음이 반사되어 발전기 배기관으로 다시 유입되는 반사 소음을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 능동소음제어장치.
The active noise control apparatus of claim 2, wherein the end noise includes a reflected noise reflected from the external exposure noise and the external exposure noise and flowing back into the generator exhaust pipe.
청구항 1에 있어서, 상기 제1소음 제어부는 상기 소음기의 전단에서 소음을 측정하여 제1소음신호로 출력하는 제1마이크로폰; 상기 제1마이크로폰에서 출력되는 제1소음신호를 전치 증폭하는 제1전치 증폭기; 상기 소음기의 후단에서 소음을 측정하여 제1참조신호로 출력하는 제2마이크로폰; 상기 제2마이크로폰에서 출력되는 제1참조신호를 전치 증폭하는 제2전치 증폭기; 상기 제1소음신호 및 제1참조신호를 FXLMS(filtered-x least mean square)알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호를 발생하는 제1디지털 신호 처리기(DSP); 상기 제1디지털 신호 처리기(DSP)에서 출력된 역위상 소음 신호를 발전기 배기관에 방사하여 배기음을 1차로 제어하는 제1스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 능동소음제어장치.
[2] The apparatus of claim 1, wherein the first noise control unit comprises: a first microphone for measuring noise at a front end of the silencer and outputting the first noise signal; A first preamplifier for pre-amplifying a first noise signal output from the first microphone; A second microphone for measuring noise at a rear end of the silencer and outputting it as a first reference signal; A second preamplifier for pre-amplifying a first reference signal output from the second microphone; A first digital signal processor (DSP) for generating an anti-phase noise signal for controlling noise generated by applying the first noise signal and the first reference signal to a filtered-x least mean square (FXLMS) algorithm; And a first speaker for radiating a reverse phase noise signal output from the first digital signal processor (DSP) to a generator exhaust pipe to primarily control the exhaust sound.
청구항 5에 있어서, 상기 제1소음 제어부는 상기 제1디지털 신호 처리기(DSP)와 상기 제1스피커 사이에 개재되고, 상기 제1디지털 신호 처리기에서 출력되는 역위상 소음 신호를 소정 레벨로 전력 증폭하여 상기 제1 스피커에 전달하는 제1 전력 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 능동소음제어장치.
[6] The apparatus of claim 5, wherein the first noise control unit comprises: a first noise suppression unit interposed between the first digital signal processor (DSP) and the first speaker for amplifying power of a reverse phase noise signal output from the first digital signal processor to a predetermined level Further comprising a first power amplifier for transmitting the first power to the first speaker.
청구항 2에 있어서, 상기 제2소음 제어부는 상기 소음기를 통과한 발전기 배기관 위치에서 소음을 측정하여 제2소음신호로 출력하는 제3마이크로폰; 상기 제3마이크로폰에서 출력되는 제2소음신호를 전치 증폭하는 제3전치 증폭기; 상기 발전기 배기관의 끝단에서 소음을 측정하여 제2참조신호로 출력하는 제4마이크로폰; 상기 제4마이크로폰에서 출력되는 제2참조신호를 전치 증폭하는 제4전치 증폭기; 상기 제2소음신호 및 제2참조신호를 FXLMS(filtered-x least mean square)알고리즘에 적용하여 발생한 소음을 제어하기 위한 역위상 소음 신호를 발생하는 제2디지털 신호 처리기(DSP); 상기 제2디지털 신호 처리기(DSP)에서 출력된 역위상 소음 신호를 발전기 배기관에 방사하여 배기음을 2차로 제어하는 제2스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 능동소음제어장치.
[3] The apparatus of claim 2, wherein the second noise control unit comprises: a third microphone for measuring noise at a position of the generator exhaust pipe passing through the silencer and outputting the second noise signal; A third preamplifier for pre-amplifying a second noise signal output from the third microphone; A fourth microphone for measuring noise at an end of the generator exhaust pipe and outputting a second reference signal; A fourth preamplifier for pre-amplifying a second reference signal output from the fourth microphone; A second digital signal processor (DSP) for generating an anti-phase noise signal for controlling noise generated by applying the second noise signal and the second reference signal to a filtered-x least mean square (FXLMS) algorithm; And a second speaker for radiating a reverse phase noise signal output from the second digital signal processor (DSP) to a generator exhaust pipe to control the exhaust sound by a second order.
청구항 7에 있어서, 상기 제2소음 제어부는 상기 제2디지털 신호 처리기(DSP)와 상기 제2스피커 사이에 개재되고, 상기 제2디지털 신호 처리기에서 출력되는 역위상 소음 신호를 소정 레벨로 전력 증폭하여 상기 제2스피커에 전달하는 제2 전력 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 능동소음제어장치.[7] The apparatus of claim 7, wherein the second noise control unit is disposed between the second digital signal processor (DSP) and the second speaker and amplifies the reverse-phase noise signal output from the second digital signal processor to a predetermined level And a second power amplifier for transmitting the second power to the second speaker.
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