JP2791510B2 - Active silencer - Google Patents

Active silencer

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JP2791510B2
JP2791510B2 JP3024776A JP2477691A JP2791510B2 JP 2791510 B2 JP2791510 B2 JP 2791510B2 JP 3024776 A JP3024776 A JP 3024776A JP 2477691 A JP2477691 A JP 2477691A JP 2791510 B2 JP2791510 B2 JP 2791510B2
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政樹 江口
章三 田中
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  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、消音装置に関し、特
に、送風機やエンジンなどの騒音を、音波の干渉を利用
して消音するアクティブ消音装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a noise reduction device, and more particularly to an active noise reduction device for reducing noise of a blower, an engine, or the like by using interference of sound waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】送風機やエンジンなどの騒音を抑制する
装置として、アクティブ消音装置がある。アクティブ消
音装置は、騒音に含まれる音波と180度位相がずれ、
かつ振幅が等しい音波をスピーカから放射し音波干渉を
起こすことによって、騒音を抑制するものである。
2. Description of the Related Art There is an active silencer as a device for suppressing noise of a blower, an engine or the like. The active silencer is 180 degrees out of phase with the sound wave contained in the noise,
The noise is suppressed by radiating sound waves having the same amplitude from the speaker and causing sound wave interference.

【0003】図5は、従来のアクティブ消音装置の構成
を示す模式図である。図5を参照して、このアクティブ
消音装置は、音源1に結合された一方端11と、開口端
12とを有する管路2と、管路2内の、一方端11の近
傍に設けられ、音源1から発生して管路2内を伝播する
音波を検出するためのマイク3と、管路2内の、マイク
3から所定の距離だけ開口端12側に設けられ、消音用
の音波を管路2内に放射するためのスピーカ4と、管路
2内の、開口端12の近傍に設けられ、音源1から発生
して、スピーカ4から発生された音波によって音波干渉
を受け、消音された音波を検出することにより、消音誤
差信号を出力するためのマイク6と、マイク3、6とス
ピーカ4とに接続され、マイク3の出力に所定の処理を
施すことにより、スピーカ4に対して、消音用の音波を
発生させるための信号を与えるとともに、消音誤差信号
に応答して、消音誤差信号を小さくするようにスピーカ
4を制御するための信号処理回路14とを含む。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional active silencer. Referring to FIG. 5, the active silencer is provided near one end 11 in pipe 2 having one end 11 coupled to sound source 1 and open end 12, A microphone 3 for detecting a sound wave generated from the sound source 1 and propagating through the conduit 2, and a microphone provided in the conduit 2 at a predetermined distance from the microphone 3 on the side of the open end 12, for transmitting sound for silencing. A speaker 4 for radiating into the channel 2, and a loudspeaker 4 provided near the opening end 12 in the pipe 2, which receives sound wave interference generated by the sound source 1 and generated by the speaker 4, and is muted. A microphone 6 for outputting a muffling error signal by detecting a sound wave, and connected to the microphones 3, 6 and the speaker 4, and performing predetermined processing on the output of the microphone 3, Give a signal to generate sound waves for silencing In response to the mute error signal, and a signal processing circuit 14 for controlling the speaker 4 so as to reduce the muffling error signal.

【0004】マイク3とスピーカ4、スピーカ4とマイ
ク6の間は、それぞれ所定距離だけ離されている。
The microphone 3 and the speaker 4 are separated from each other by a predetermined distance, and the speaker 4 and the microphone 6 are separated from each other by a predetermined distance.

【0005】図5に示されるアクティブ消音装置は以下
のように動作する。音源1から発生する音波は管路2を
通り、スピーカ4から発生される音波と音波干渉を起こ
した後、開口端12から放出される。マイク3は音源1
からの音波およびスピーカ4からの音波を検出し、検出
した音波の音圧に応じた信号を信号処理回路14に与え
る。
[0005] The active silencer shown in FIG. 5 operates as follows. The sound wave generated from the sound source 1 passes through the conduit 2, causes sound wave interference with the sound wave generated from the speaker 4, and is emitted from the open end 12. Microphone 3 is sound source 1
A sound wave from the speaker 4 and a sound wave from the speaker 4 are detected, and a signal corresponding to the sound pressure of the detected sound wave is supplied to the signal processing circuit 14.

【0006】信号処理回路14は、マイク3から与えら
れる信号に所定の処理を行ない、音源1から発生される
音波と逆の位相を有する波形の音波を発生するように、
スピーカ4に信号を送る。このとき、信号処理回路14
において行なわれる信号処理は、音源1から発せられた
音波が、マイク3の位置からスピーカ4の位置までの距
離を伝播するときの伝達特性や、スピーカ4から出力さ
れた音波が再びマイク3に到達することによって起こる
音響フィードバックなどの特性を考慮に入れて行なわれ
る。
The signal processing circuit 14 performs a predetermined process on the signal supplied from the microphone 3 so as to generate a sound wave having a waveform opposite in phase to the sound wave generated from the sound source 1.
A signal is sent to the speaker 4. At this time, the signal processing circuit 14
In the signal processing performed in step (2), the sound wave emitted from the sound source 1 propagates along the distance from the position of the microphone 3 to the position of the speaker 4, and the sound wave output from the speaker 4 reaches the microphone 3 again. This is performed in consideration of characteristics such as acoustic feedback caused by the operation.

【0007】音源1から発せられた音波と、スピーカ4
から放射された音波とは、前述のように音波干渉を起こ
す。したがって、マイク6を通過する干渉後の音波は、
音源1から発生された音波と比べて弱いものとなってい
る。しかし、このアクティブ消音装置の消音性能をさら
に向上させるために、マイク6によって検出された、こ
の部分を通過する音波の音圧が、消音誤差信号として信
号処理回路14の制御に用いられる。すなわち、マイク
6は干渉後の音波の音圧を検出し、消音誤差信号として
信号処理回路14に与える。信号処理回路14は、この
消音誤差信号がより小さくなるように制御される。信号
処理回路14としては、適応型のディジタルフィルタが
よく利用される。
A sound wave emitted from a sound source 1 and a speaker 4
As described above, sound waves radiated from the above cause sound wave interference. Therefore, the sound wave after the interference that passes through the microphone 6 is
The sound wave is weaker than the sound wave generated from the sound source 1. However, in order to further improve the silencing performance of the active silencer, the sound pressure of the sound wave passing through this portion, detected by the microphone 6, is used for controlling the signal processing circuit 14 as a silencing error signal. That is, the microphone 6 detects the sound pressure of the sound wave after the interference, and supplies the sound pressure to the signal processing circuit 14 as a noise reduction error signal. The signal processing circuit 14 is controlled so that the silencing error signal becomes smaller. As the signal processing circuit 14, an adaptive digital filter is often used.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】図5に示されるアクテ
ィブ消音装置によれば、マイク6により検出される消音
誤差音圧レベルをある程度小さくすることができる。し
かし、消音誤差音圧レベルのオーバーオール値を一定の
大きさよりも小さくすることは難しい。一方で、消音装
置から外部に放出される騒音の影響をより小さくすべき
であるという要求が依然として強い。
According to the active silencer shown in FIG. 5, the silencing error sound pressure level detected by the microphone 6 can be reduced to some extent. However, it is difficult to make the overall value of the silencing error sound pressure level smaller than a certain value. On the other hand, there is still a strong demand that the influence of noise emitted from the silencer to the outside be reduced.

【0009】それゆえにこの発明の目的は、消音誤差音
圧レベルのオーバーオール値をそれ以上下げることが難
しい場合であっても、外部に放出される騒音の影響をよ
り小さくすることができるアクティブ消音装置を提供す
ることである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an active silencer capable of reducing the influence of noise emitted outside even when it is difficult to further reduce the overall value of the silencing error sound pressure level. It is to provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係るアクティブ消音装置は、音源からの音波が導入され
る一方端と、音波が放出される開口端たる他方端とを有
し、その内部を音波が伝播する管路と、管路を伝播する
音波を検出するための音波検出手段と、管路内に音波を
発生させるための音波発生手段と、音源からの音波と音
波発生手段からの音波とが干渉して得られる干渉後の音
波を検出するための干渉後音波検出手段と、干渉後音波
検出手段の出力信号に対し、人間の聴覚特性に基づいた
予め定める周波数別の重み付けを行なうことにより、干
渉後音波の所望の状態との誤差を表わす誤差信号を出力
するための重み付け手段と、音波検出手段の出力と誤差
信号とに応答して、誤差信号の値が予め定める値に近づ
くように音波発生手段による音波の発生を適応制御する
ための適応制御手段とを含む。請求項2に記載の発明に
係るアクティブ消音装置は、音源からの音波が導入され
る一方端と、音波が放出される開放された他方端とを有
し、内部を音波が伝播する管路と、管路を伝播する音波
を検出するための音波検出手段と、管路内に音波を発生
させるための音波発生手段と、音源からの音波と、音波
発生手段からの音波とが干渉することによって得られる
干渉後音波を検出するための干渉後音波検出手段と、干
渉後音波検出手段の出力信号に対し、干渉後音波検出手
段から管路の他方端までの管路の伝達特性に基づく補正
を行なって、他方端における干渉後音声の状態を推定
し、当該推定された干渉後音声の所定の状態との誤差を
表わす誤差信号を出力するための手段と、音波検出手段
の出力と誤差信号とに応答して、誤差信号の値が予め定
める値に近づくように音波発生手段による音波の発生を
適応制御するための適応制御手段とを含む。請求項3に
記載の発明に係るアクティブ消音装置は、音源からの音
波が導入される一方端と、音波か放出される開放された
他方端とを有し、内部を音波が伝播する管路と、管路を
伝播する音波を検出するための音波検出手段と、管路内
に音波を発生させるための音波発生手段と、音源からの
音波と、音波発生手段からの音波とが干渉することによ
って得られる干渉後音波を検出するための干渉後音波検
出手段と、干渉後音波検出手段の出力信号に対し、人間
の聴覚特性に基づいた予め定める周波数別の重み付けを
行ない、さらに干渉後音波検出手段から管路の他方端ま
での管路の伝達特性に基づく補正を行なって、他方端に
おける干渉後音声の状態を推定し、当該推定された干渉
後音声の所定の状態との誤差を表わす誤差信号を出力す
るための重み付け手段と、音波検出手段の出力と誤差信
号とに応答して、誤差信号の値が予め定める値に近づく
ように音波発生手段による音波の発生を適応制御するた
めの適応制御手段とを含む。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an active silencer having one end through which a sound wave from a sound source is introduced, and the other end which is an opening end through which the sound wave is emitted. A pipe in which the sound wave propagates, a sound wave detecting means for detecting the sound wave propagating in the pipe, a sound wave generating means for generating a sound wave in the pipe, a sound wave from a sound source and a sound wave generating means A post-interference sound wave detection means for detecting a post-interference sound wave obtained by interfering with a sound wave from the apparatus, and a predetermined frequency-based weighting of an output signal of the post-interference sound wave detection means based on human auditory characteristics Weighting means for outputting an error signal representing an error of the post-interference sound wave from a desired state, and the value of the error signal is a predetermined value in response to the output of the sound wave detection means and the error signal. Sound wave as approaching And a adaptive control means for adaptively controlling the generation of waves by stages. The active silencer according to the invention according to claim 2 has one end where a sound wave from a sound source is introduced, and another open end where the sound wave is emitted, and a pipe through which the sound wave propagates. A sound wave detecting means for detecting a sound wave propagating in a pipe, a sound wave generating means for generating a sound wave in the pipe, a sound wave from a sound source, and a sound wave from the sound wave generating means interfering with each other. A post-interference sound wave detecting means for detecting the obtained post-interference sound wave, and correcting the output signal of the post-interference sound wave detection means based on the transfer characteristic of the pipe from the post-interference sound wave detection means to the other end of the pipe. Performing, estimating the state of the post-interference sound at the other end, outputting an error signal representing an error from a predetermined state of the estimated post-interference sound, and outputting the error signal and the error signal of the sound wave detecting means. The value of the error signal in response to And a adaptive control means for adaptively controlling the generation of waves by the sound wave generator so as to approach the prescribed value. An active silencer according to the invention according to claim 3 has one end through which a sound wave from a sound source is introduced, and another open end through which the sound wave is emitted, and a pipe through which the sound wave propagates. A sound wave detecting means for detecting a sound wave propagating in a pipe, a sound wave generating means for generating a sound wave in the pipe, a sound wave from a sound source, and a sound wave from the sound wave generating means interfering with each other. A post-interference sound wave detecting means for detecting the obtained post-interference sound wave, and weighting the output signal of the post-interference sound wave detection means according to a predetermined frequency based on human auditory characteristics; To the other end of the pipeline based on the transfer characteristic of the pipeline to estimate the state of the post-interference voice at the other end, and an error signal representing an error of the estimated post-interference voice from a predetermined state. To output Comprising a weighting means, responsive to the output and the error signal of the acoustic wave detection means, and adaptive control means for adaptively controlling the generation of waves by the sound wave generator so as to approach a value the value of the error signal determined in advance.

【0011】[0011]

【作用】請求項1に記載の発明に係るアクティブ消音装
置においては、干渉後音波検出手段により検出される干
渉後の音波の音圧を示す信号に、人間の聴覚特性に基づ
いた所定の重み付けがされて誤差信号が得られる。この
誤差信号を最小とするように音波発生手段が動作し、音
源からの音波と干渉を起こす音波を音波発生手段によっ
て発生させる。この重み付けを予め所望の結果が得られ
るように定めておくことにより、干渉後の音波の周波数
成分の分布を人間の聴覚上好ましい状態となるようにコ
ントロールすることができる。請求項2に記載の発明に
係るアクティブ消音装置においては、干渉後音波検出手
段により検出される干渉後の音波の音圧を示す信号に、
干渉後音声検出手段から管路の他方端までの管路の伝達
特性に基づく補正が行なわれ、他方端における干渉後音
声が推定される。そして干渉後音声の所定の状態との誤
差信号が得られる。この誤差信号を最小とするように音
波発生手段が動作し、音源からの音波と干渉を起こす音
波を音波発生手段によって発生させる。この重み付けを
予め所望の結果が得られるように定めておくことによ
り、干渉後の音波の、管路の他方端における周波数成分
の分布をコントロールすることができる。請求項3に記
載の発明に係るアクティブ消音装置においては、干渉後
音波検出手段により検出される干渉後の音波の音圧を示
す信号に、人間の聴覚特性に基づいた所定の重み付けが
される。さらに干渉後音声検出手段から管路の他方端ま
での管路の伝達特性に基づく補正が行なわれ、他方端に
おける干渉後音声が推定される。そしてこの干渉後音声
の所定の状態との誤差信号が得られる。この誤差信号を
最小とするように音波発生手段が動作し、音源からの音
波と干渉を起こす音波を音波発生手段によって発生させ
る。この重み付けを予め所望の結果が得られるように定
めておくことにより、干渉後の音波の、管路の他方端に
おける周波数成分の分布を人間の聴覚上好ましい状態と
なるようにコントロールすることができる。
In the active noise reduction apparatus according to the first aspect of the present invention, the signal indicating the sound pressure of the sound wave after the interference detected by the post-interference sound wave detection means is given a predetermined weight based on the human auditory characteristics. Thus, an error signal is obtained. The sound wave generating means operates so as to minimize the error signal, and the sound wave generating means generates a sound wave which causes interference with the sound wave from the sound source. By determining the weighting in advance so as to obtain a desired result, it is possible to control the distribution of the frequency component of the sound wave after the interference so as to be in a state favorable to human hearing. In the active noise reduction device according to the second aspect of the present invention, the signal indicating the sound pressure of the sound wave after interference detected by the sound wave after interference detection means includes:
Correction is performed based on the transfer characteristics of the pipeline from the post-interference voice detection means to the other end of the pipeline, and the post-interference voice at the other end is estimated. Then, an error signal from the predetermined state of the post-interference voice is obtained. The sound wave generating means operates so as to minimize the error signal, and the sound wave generating means generates a sound wave which causes interference with the sound wave from the sound source. By preliminarily determining the weighting so as to obtain a desired result, it is possible to control the distribution of the frequency component of the sound wave after the interference at the other end of the pipeline. In the active silencer according to the third aspect of the present invention, the signal indicating the sound pressure of the sound wave after interference detected by the sound wave after interference detection means is given a predetermined weight based on human auditory characteristics. Further, correction based on the transfer characteristic of the pipeline from the post-interference voice detection means to the other end of the pipeline is performed, and the post-interference voice at the other end is estimated. Then, an error signal from the predetermined state of the voice after the interference is obtained. The sound wave generating means operates so as to minimize the error signal, and the sound wave generating means generates a sound wave which causes interference with the sound wave from the sound source. By determining this weighting in advance so as to obtain a desired result, it is possible to control the distribution of the frequency component of the sound wave after the interference at the other end of the conduit so as to be in a state that is preferable for human hearing. .

【0012】[0012]

【実施例】図1は、本発明の第1の実施例に係るアクテ
ィブ消音装置の模式図である。この第1の実施例に係る
アクティブ消音装置は、人間の聴感に対するアクティブ
消音装置の効果をより一層高めようとするものである。
人間の聴感は数百Hzの低い周波数の音に比べ、数kH
zの高い周波数の音に敏感であるという特性を有してい
ることが知られている。したがって、アクティブ消音装
置の効果により得られた消音誤差音圧レベルのオーバー
オール値が一定であっても、高い周波数の音波をより多
く減衰させる方が、人間にとっては静かに感じられる。
この実施例はそのために、消音誤差音圧レベルの周波数
軸上において、人間の聴感に対する効果をより一層高め
るような重み付けを行なうものである。
FIG. 1 is a schematic diagram of an active silencer according to a first embodiment of the present invention. The active silencer according to the first embodiment is intended to further enhance the effect of the active silencer on human perception.
Human hearing is several kilohertz compared to low frequency sound of several hundred Hz.
It is known that it has a characteristic of being sensitive to sound having a high frequency of z. Therefore, even if the overall value of the silencing error sound pressure level obtained by the effect of the active silencer is constant, it is more quiet for a human to attenuate higher-frequency sound waves more.
For this purpose, this embodiment performs weighting on the frequency axis of the silencing error sound pressure level so as to further enhance the effect on human hearing.

【0013】図1を参照して、この発明の第1の実施例
に係るアクティブ消音装置は、音源1に結合された一方
端11と、開口端12とを有する管路2と、管路2内の
音源1よりに設けられ、音源1から発せられた音波を検
出するための音波検出手段としてのマイク3と、マイク
3から距離L1だけ開口端12側の管路2内に設けら
れ、音源1から発せられる音波と干渉して消音するため
の音波を発生する音波発生手段としてのスピーカ4と、
スピーカ4から距離L2だけ開口端12寄りの管路2内
に設けられ、音源1から発生された音波とスピーカ4か
ら発生された音波とが干渉した後の音波を検出し、消音
誤差音圧レベルを示す信号を出力するための干渉後音波
検出手段としてのマイク6と、マイク6の出力に入力が
接続され、マイク6の出力する信号に対し、図2に示さ
れるようなA特性を有するA特性フィルタなどからな
り、マイク6の出力する信号に対して、図2に示される
ような重み付けを周波数軸上で行なって誤差信号8を出
力するための重み付け手段としての聴感補正フィルタ7
と、マイク3とマイク6とスピーカ4とに接続され、マ
イク3の出力する信号に基づいて、音源1から発生され
る音波とほぼ逆位相の波形を有する音波をスピーカ4に
発生させるようにスピーカ4を駆動するための信号を発
生するとともに、スピーカ4を駆動するための波形を、
誤差信号8の値が小さくなるように制御するための信号
処理回路5とを含む。
Referring to FIG. 1, an active silencer according to a first embodiment of the present invention includes a pipe 2 having one end 11 connected to a sound source 1, an open end 12, and a pipe 2 A microphone 3 provided as a sound wave detecting means for detecting a sound wave emitted from the sound source 1 and provided in the pipe 2 at a distance L1 from the microphone 3 on the side of the open end 12; A speaker 4 as sound wave generating means for generating a sound wave for silencing by interfering with a sound wave emitted from 1;
A sound wave generated after the sound wave generated from the sound source 1 and the sound wave generated from the speaker 4 interfere with each other is provided in the pipe 2 at a distance L2 from the speaker 4 and closer to the opening end 12, and a sound-absorbing error sound pressure level is detected. And a microphone 6 serving as a post-interference sound wave detecting means for outputting a signal indicating the following. A signal having an A characteristic as shown in FIG. An audibility correction filter 7 as a weighting means for weighting the signal output from the microphone 6 on the frequency axis as shown in FIG.
And a speaker connected to the microphone 3, the microphone 6, and the speaker 4 so that the speaker 4 generates a sound wave having a waveform substantially opposite in phase to the sound wave generated from the sound source 1 based on a signal output from the microphone 3. A signal for driving the speaker 4 is generated, and a waveform for driving the speaker 4 is
A signal processing circuit 5 for controlling the value of the error signal 8 to be small.

【0014】信号処理回路5は、マイク3の出力波形に
基づき、マイク3の出力と逆位相の波形を有する信号を
スピーカ4に与えることにより、スピーカ4によって音
源1からの音波との干渉を起こさせるための適応型ディ
ジタルフィルタ9と、マイク3の出力と聴感補正フィル
タ7の出力とに接続され、たとえばLMS(Least
Mean Square)アルゴリズムなどによって
適応型ディジタルフィルタ9のフィルタ係数を逐次更新
し、誤差信号8の二乗平均値が最小となるようにするた
めの適応アルゴリズム10とを含む。
The signal processing circuit 5 gives a signal having a waveform opposite in phase to the output of the microphone 3 to the speaker 4 based on the output waveform of the microphone 3, causing the speaker 4 to interfere with the sound wave from the sound source 1. The digital filter 9 is connected to the output of the microphone 3 and the output of the audibility correction filter 7, and is connected to, for example, an LMS (Least).
And an adaptive algorithm 10 for successively updating the filter coefficients of the adaptive digital filter 9 by a Mean Square algorithm or the like so as to minimize the root mean square value of the error signal 8.

【0015】適応型ディジタルフィルタ9および適応ア
ルゴリズム10によるスピーカ4の駆動においては、音
源1から発せられた音波がマイク3の位置からスピーカ
4の位置までの距離L1を伝播するときの伝達特性や、
スピーカ4から出力された音波が再びマイク3に到達す
るために起こる音響フィードバック等の特性を考慮に入
れて信号処理がされる。適応アルゴリズム10による処
理においても、適応型ディジタルフィルタ9の出力から
聴感補正フィルタ7の出力までの伝達特性が考慮された
処理が行なわれる。
In driving the loudspeaker 4 by the adaptive digital filter 9 and the adaptive algorithm 10, transmission characteristics when a sound wave emitted from the sound source 1 propagates over a distance L 1 from the position of the microphone 3 to the position of the speaker 4,
Signal processing is performed in consideration of characteristics such as acoustic feedback that occurs when a sound wave output from the speaker 4 reaches the microphone 3 again. Also in the processing by the adaptive algorithm 10, processing in which the transfer characteristics from the output of the adaptive digital filter 9 to the output of the audibility correction filter 7 are considered is performed.

【0016】図1に示されるアクティブ消音装置は以下
のように動作する。音源1から発生された音波は一方端
11から管路2内に入り、まずマイク3によって検出さ
れる。マイク3は通過する音波の音圧レベルを検出し、
その信号を適応型ディジタルフィルタ9に与える。適応
型ディジタルフィルタ9は、適応アルゴリズム10によ
ってそのフィルタ係数が逐次更新されながら、前述の音
波の伝達特性を考慮に入れた上で音源1から発生される
音波と逆位相の波形を有する音波が発生されるように、
スピーカ4に対して駆動信号を与える。
The active silencer shown in FIG. 1 operates as follows. The sound wave generated from the sound source 1 enters the duct 2 from one end 11 and is detected by the microphone 3 first. The microphone 3 detects the sound pressure level of the passing sound wave,
The signal is given to the adaptive digital filter 9. The adaptive digital filter 9 generates a sound wave having a waveform opposite in phase to the sound wave generated from the sound source 1 in consideration of the transfer characteristics of the sound wave while the filter coefficients are sequentially updated by the adaptive algorithm 10. To be,
A drive signal is given to the speaker 4.

【0017】スピーカ4から発生された音波と音源1か
ら発生された音波とは管路2内で干渉を起こし、マイク
6を通過する。マイク6は、通過する音波の音圧レベル
を検出し、聴感補正フィルタ7にその信号を与える。聴
感補正フィルタ7は、図2に示されるような特性に従っ
て、入力される信号を周波数軸上で重み付けし、誤差信
号8として適応アルゴリズム10に与える。適応アルゴ
リズム10は、前述のLMSアルゴリズムに従って、誤
差信号8の二乗平均値が最小となるように適応型ディジ
タルフィルタ9のフィルタ係数を逐次更新する。
The sound wave generated from the speaker 4 and the sound wave generated from the sound source 1 cause interference in the pipe 2 and pass through the microphone 6. The microphone 6 detects the sound pressure level of the passing sound wave and gives the signal to the audibility correction filter 7. The audibility correction filter 7 weights the input signal on the frequency axis according to the characteristics as shown in FIG. The adaptive algorithm 10 sequentially updates the filter coefficients of the adaptive digital filter 9 according to the above-mentioned LMS algorithm so that the root mean square value of the error signal 8 is minimized.

【0018】前述のように聴感補正フィルタ7が、図2
に示されるようなA特性を有するため、誤差信号8は、
マイク6によって検出される干渉後の音波のうち、低い
周波数の成分よりも高周波数帯域の成分をより大きく反
映したものとなる。適応アルゴリズム10および適応型
ディジタルフィルタ9は、誤差信号8の自乗平均値を最
小にするようにスピーカ4を駆動する。そのため、マイ
ク6が出力する信号のオーバーオール値は従来と等しい
としても、マイク6を通過する音波のうち人間にとって
比較的敏感に感ぜられる高周波数帯域の成分がより少な
くなり、一方で人間にとってあまり影響のない低周波数
帯域の成分は従来より多くなる。したがって、音源1か
ら発生され、スピーカ4から発生される音波と干渉を起
こした後のうち、特に人間の聴感に敏感な周波数帯域の
騒音に対して、より効率的に消音が行なわれる。したが
って、このアクティブ消音装置によれば、少なくとも人
間に対しては、聴感上の消音効果を従来よりも高めるこ
とができる。
As described above, the audibility correction filter 7 is used in FIG.
The error signal 8 has the A characteristic as shown in FIG.
Of the sound waves after the interference detected by the microphone 6, the components in the high frequency band are reflected more than the components in the low frequency band. The adaptive algorithm 10 and the adaptive digital filter 9 drive the speaker 4 so as to minimize the root mean square of the error signal 8. Therefore, even though the overall value of the signal output from the microphone 6 is equal to the conventional value, the high frequency band component which is relatively sensitive to humans among the sound waves passing through the microphone 6 is reduced, while the human beings are not so likely. The component of the low frequency band which has no influence becomes larger than before. Therefore, after the interference with the sound wave generated from the sound source 1 and generated from the speaker 4, noise in a frequency band particularly sensitive to human hearing is more efficiently silenced. Therefore, according to this active silencer, the silencing effect on the audibility can be enhanced, at least for humans, as compared with the conventional art.

【0019】図1に示されるアクティブ消音装置におい
て、聴感補正フィルタ7の特性は、図2に示されるよう
なA特性であった。しかし、聴感補正フィルタ7の周波
数特性は、図2に示されるものに限られない。たとえ
ば、前述の第1の実施例においては、騒音のうちの高周
波数帯域の成分を選択的に低減させることにより、聴感
上の騒音の大きさを小さくするようにした。しかし、消
音効果を高めるためにはこの方法には限られない。たと
えば、一次音源となる騒音の周波数スペクトルにおい
て、どの周波数成分の音をどの程度減衰させると人間に
とって快適な音質になるかを予め調べ、減衰させたい周
波数成分を、快適な音質にするために望ましい程度に通
過させるような特性のフィルタを聴感補正フィルタ7と
して用いることもできる。これにより、騒音のうち特に
その騒音を不快と感じさせるような周波数を選択的に減
衰させることができ、騒音の音質をより快適にするよう
なアクティブ消音装置を実現することができる。
In the active silencer shown in FIG. 1, the characteristics of the audibility correction filter 7 are A characteristics as shown in FIG. However, the frequency characteristics of the audibility correction filter 7 are not limited to those shown in FIG. For example, in the above-described first embodiment, the magnitude of the audible noise is reduced by selectively reducing the high frequency band component of the noise. However, the method is not limited to this method in order to enhance the silencing effect. For example, in the frequency spectrum of the noise that is the primary sound source, it is desirable to examine in advance how much frequency component sound should be attenuated to obtain a sound quality that is comfortable for humans, and to make the frequency component to be attenuated a comfortable sound quality. A filter having such characteristics as to allow the light to pass through can be used as the audibility correction filter 7. As a result, it is possible to selectively attenuate the frequency of the noise that makes the noise uncomfortable, thereby realizing an active noise reduction device that makes the sound quality of the noise more comfortable.

【0020】図3は、この発明の第2の実施例に係るア
クティブ消音装置の模式図である。このアクティブ消音
装置は、以下のような考え方に基づくものである。
FIG. 3 is a schematic diagram of an active silencer according to a second embodiment of the present invention. This active silencer is based on the following concept.

【0021】図5に示される従来のアクティブ消音装置
において、信号処理回路14の特性は、マイク6で検出
された消音誤差音圧レベルが小さくなるように制御され
る。しかし、実際には管路2内には、開口端12で開口
端反射された音波によって生ずる定在波が存在する。し
たがってマイク6の出力波形は、開口端12から外部に
放射される実際の騒音波形とは異なるものとなる。従来
技術においては、前述のようにマイク6の出力信号をそ
のまま消音誤差信号として用いている。管路2内の定在
波の影響が全く考慮されていないため、開口端から放射
される音波に対する最適な消音制御を行なうことができ
ない。
In the conventional active silencer shown in FIG. 5, the characteristics of the signal processing circuit 14 are controlled so that the silencing error sound pressure level detected by the microphone 6 is reduced. However, actually, a standing wave generated by the sound wave reflected at the open end 12 at the open end 12 exists in the conduit 2. Therefore, the output waveform of the microphone 6 is different from the actual noise waveform radiated from the opening end 12 to the outside. In the prior art, as described above, the output signal of the microphone 6 is used as it is as a muffling error signal. Since the effect of the standing wave in the conduit 2 is not considered at all, it is not possible to perform the optimal noise reduction control on the sound wave radiated from the opening end.

【0022】この問題を解決するために、図4に示され
るように開口端12の外側に消音誤差検出手段であるマ
イク6aを設置することが考えられる。しかし、アクテ
ィブ消音装置を適用する対象によっては、マイク6aを
開口端12の外側に設置できない場合が多い。この実施
例は、干渉後音波検出手段としてのマイク6が管路2内
に設置されたアクティブ消音装置において、開口端から
放射される音波に対しての最適な消音制御を実現するた
めのものである。
In order to solve this problem, it is conceivable to install a microphone 6a as a noise reduction error detecting means outside the opening end 12, as shown in FIG. However, depending on the target to which the active silencer is applied, the microphone 6a cannot be installed outside the opening end 12 in many cases. In this embodiment, in an active silencer in which a microphone 6 as a post-interference sound wave detecting means is installed in the conduit 2, optimal silencing control for sound waves emitted from an open end is realized. is there.

【0023】図3に示される第2の実施例のアクティブ
消音装置が図1に示される第1の実施例のアクティブ消
音装置と異なるのは、図1の聴感補正フィルタ7に変え
て、マイク6の出力する消音誤差信号に基づいて、開口
端12から放射される騒音の波形を推定するための、重
み付け手段としてのフィルタ13が設けられていること
である。フィルタ13の出力は、誤差信号8として信号
処理回路5の適応アルゴリズム10に与えられる。他の
点において、図3に示される装置と図1に示される装置
とは同一である。同一の部品には同一の参照符号および
名称が与えられている。それらの機能も同一である。し
たがって、ここではそれらについての詳しい説明は繰り
返されない。
The active silencer of the second embodiment shown in FIG. 3 is different from the active silencer of the first embodiment shown in FIG. 1 in that a microphone 6 is used instead of the audibility correction filter 7 shown in FIG. Is provided with a filter 13 as a weighting means for estimating the waveform of the noise radiated from the opening end 12 based on the noise canceling error signal output from. The output of the filter 13 is provided as an error signal 8 to the adaptive algorithm 10 of the signal processing circuit 5. Otherwise, the device shown in FIG. 3 and the device shown in FIG. 1 are identical. Identical parts are given identical reference numerals and names. Their functions are the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.

【0024】フィルタ13の特性は、以下のようにして
決定される。図4を参照して、管路2内に設置されたマ
イク6によって検出される音波は、開口端12の後方で
マイク6よりも距離L3だけ後方に設置されたマイク6
aにおいては、管路2内の距離L3を音波が伝播すると
きの伝達特性Hを通して検出されることになる。この伝
達特性Hは予め管路2について測定しておくことができ
る。管路内に設置されたマイク6の出力をこの伝達特性
Hで補正することにより、開口端12の外側に設置され
たマイク6aによって検出される騒音波形を推定するこ
とができる。フィルタ13の特性は、この伝達特性Hで
もって、マイク6の出力する信号を補正するように選ば
れる。
The characteristics of the filter 13 are determined as follows. Referring to FIG. 4, a sound wave detected by microphone 6 installed in conduit 2 is located behind microphone 6 at a distance L3 behind microphone 6.
In a, the distance L3 in the pipeline 2 is detected through the transfer characteristic H when the sound wave propagates. This transfer characteristic H can be measured for the pipe 2 in advance. By correcting the output of the microphone 6 installed in the conduit with this transfer characteristic H, it is possible to estimate a noise waveform detected by the microphone 6a installed outside the opening end 12. The characteristic of the filter 13 is selected so as to correct the signal output from the microphone 6 with the transfer characteristic H.

【0025】フィルタ13の出力は適応アルゴリズム1
0に与えられる。適応アルゴリズム10および適応型デ
ィジタルフィルタ9は、第1の実施例におけると同様
に、誤差信号8の二乗平均が最小となるようにスピーカ
4を駆動する。したがって、スピーカ4からは、開口端
12の外側に放射される騒音が最適に制御されるような
音波が発生され、音源1からの音波と干渉を起こす。す
なわち、この実施例のアクティブ消音装置によれば、マ
イク6の設置位置と開口端12との間の伝達特性まで考
慮に入れてマイク6の出力する誤差信号を補正(重み付
け)するため、従来の装置に比べて一層消音効果を高め
ることができる。
The output of the filter 13 is the adaptive algorithm 1
0 is given. As in the first embodiment, the adaptive algorithm 10 and the adaptive digital filter 9 drive the speaker 4 so that the root-mean-square of the error signal 8 is minimized. Therefore, a sound wave is generated from the speaker 4 so that the noise radiated outside the opening end 12 is optimally controlled, and interferes with the sound wave from the sound source 1. In other words, according to the active noise reduction device of this embodiment, the error signal output from the microphone 6 is corrected (weighted) in consideration of the transfer characteristics between the installation position of the microphone 6 and the opening end 12, so that the conventional device is used. The silencing effect can be further enhanced as compared with the device.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、干渉後音
波検出手段の出力に対して人間の聴覚特性に基づく補正
を行なったり、管路の他方端における干渉後音波の状態
を推定したり、またはその双方を行ったりした後で、こ
の干渉後音波が最小となるように音波発生手段をコント
ロールすることで、干渉後の音波(放射される騒音)の
周波数成分の分布をコントロールすることができる。装
置の置かれた環境に応じて、周囲への影響が最も少なく
なるような重み付けを選ぶことにより、従来と比較し
て、検出される騒音誤差音圧レベルが一定でも、より周
囲への影響を少なくすることができる。
As described above, according to the present invention, the output of the post-interference sound wave detecting means is corrected based on human auditory characteristics, and the state of the post-interference sound wave at the other end of the pipeline is estimated. Control the distribution of the frequency components of the sound waves (radiated noise) after interference by controlling the sound wave generator so that the sound waves after interference are minimized after performing both or both. Can be. By selecting a weighting that minimizes the effect on the surroundings according to the environment where the device is placed, the effect on the surroundings can be reduced even if the detected noise error sound pressure level is constant compared to the past. Can be reduced.

【0027】すなわち、消音誤差音圧レベルのオーバー
オール値がそれ以上下げられない場合でも、管路の外部
に放出される、人間の聴覚上の騒音の影響をより小さく
することができるアクティブ消音装置を提供することが
できる。
In other words, an active silencer capable of reducing the influence of noise on human hearing emitted to the outside of a pipeline even if the overall value of the silencing error sound pressure level cannot be reduced any more. Can be provided.

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

【図1】本発明の第1の実施例のアクティブ消音装置の
模式図である。
FIG. 1 is a schematic view of an active silencer according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例の聴感補正フィルタの特性図であ
る。
FIG. 2 is a characteristic diagram of the audibility correction filter of the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施例のアクティブ消音装置の
模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of an active silencer according to a second embodiment of the present invention.

【図4】第2の実施例の誤差信号の補正原理を示す模式
図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a principle of correcting an error signal according to a second embodiment.

【図5】従来のアクティブ消音装置の模式図である。FIG. 5 is a schematic view of a conventional active silencer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 音源 2 管路 3、6 マイク 4 スピーカ 5 信号処理回路 7 聴感補正フィルタ 8 誤差信号 9 適応型ディジタルフィルタ 10 適応アルゴリズム 12 開口端 13 適応型ディジタルフィルタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sound source 2 Pipeline 3 and 6 Microphone 4 Speaker 5 Signal processing circuit 7 Perception correction filter 8 Error signal 9 Adaptive digital filter 10 Adaptive algorithm 12 Open end 13 Adaptive digital filter

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 音源からの音波が導入される一方端と、
音波が放出される開放された他方端とを有し、内部を音
波が伝播する管路と、 前記管路を伝播する音波を検出するための音波検出手段
と、 前記管路内に音波を発生させるための音波発生手段と、 前記音源からの音波と、前記音波発生手段からの音波と
が干渉することによって得られる干渉後音波を検出する
ための干渉後音波検出手段と、 前記干渉後音波検出手段の出力信号に対し、人間の聴覚
特性に基づいた予め定める周波数別の重み付けを行なう
ことにより、前記干渉後音波の所定の状態との誤差を表
わす誤差信号を出力するための重み付け手段と、 前記音波検出手段の出力と前記誤差信号とに応答して、
前記誤差信号の値が予め定める値に近づくように前記音
波発生手段による音波の発生を適応制御するための適応
制御手段とを含むアクティブ消音装置。
1. One end to which a sound wave from a sound source is introduced;
A pipe having an open other end from which a sound wave is emitted and through which the sound wave propagates, sound wave detecting means for detecting a sound wave propagating through the pipe, and generating a sound wave in the pipe line Sound wave generating means for causing the sound wave from the sound source and the sound wave from the sound wave generating means to interfere with each other. Weighting means for outputting an error signal indicating an error from a predetermined state of the post-interference sound wave by performing weighting for each predetermined frequency based on human auditory characteristics to the output signal of the means, In response to the output of the sound wave detection means and the error signal,
And an adaptive control means for adaptively controlling the generation of the sound wave by the sound wave generating means so that the value of the error signal approaches a predetermined value.
【請求項2】 音源からの音波が導入される一方端と、
音波が放出される開放された他方端とを有し、内部を音
波が伝播する管路と、 前記管路を伝播する音波を検出するための音波検出手段
と、 前記管路内に音波を発生させるための音波発生手段と、 前記音源からの音波と、前記音波発生手段からの音波と
が干渉することによって得られる干渉後音波を検出する
ための干渉後音波検出手段と、 前記干渉後音波検出手段の出力信号に対し、前記干渉後
音波検出手段から前記管路の前記他方端までの前記管路
の伝達特性に基づく補正を行なって、前記他方端におけ
る干渉後音声の状態を推定し、当該推定された干渉後音
声の所定の状態との誤差を表わす誤差信号を出力するた
めの手段と、 前記音波検出手段の出力と前記誤差信号とに応答して、
前記誤差信号の値が予め定める値に近づくように前記音
波発生手段による音波の発生を適応制御するための適応
制御手段とを含むアクティブ消音装置。
2. One end to which a sound wave from a sound source is introduced,
A pipe having an open other end from which a sound wave is emitted and through which the sound wave propagates, sound wave detecting means for detecting a sound wave propagating through the pipe, and generating a sound wave in the pipe line Sound wave generating means for causing the sound wave from the sound source and the sound wave from the sound wave generating means to interfere with each other. The output signal of the means is corrected based on the transfer characteristics of the pipeline from the post-interference sound wave detection unit to the other end of the pipeline to estimate the state of the post-interference sound at the other end. Means for outputting an error signal indicating an error from a predetermined state of the estimated post-interference voice, and in response to the output of the sound wave detection means and the error signal,
And an adaptive control means for adaptively controlling the generation of the sound wave by the sound wave generating means so that the value of the error signal approaches a predetermined value.
【請求項3】 音源からの音波が導入される一方端と、
音波が放出される開放された他方端とを有し、内部を音
波が伝播する管路と、 前記管路を伝播する音波を検出するための音波検出手段
と、 前記管路内に音波を発生させるための音波発生手段と、 前記音源からの音波と、前記音波発生手段からの音波と
が干渉することによって得られる干渉後音波を検出する
ための干渉後音波検出手段と、 前記干渉後音波検出手段の出力信号に対し、人間の聴覚
特性に基づいた予め定める周波数別の重み付けを行な
い、さらに前記干渉後音波検出手段から前記管路の前記
他方端までの前記管路の伝達特性に基づく補正を行なっ
て、前記他方端における干渉後音声の状態を推定し、当
該推定された干渉後音声の所定の状態との誤差を表わす
誤差信号を出力するための重み付け手段と、 前記音波検出手段の出力と前記誤差信号とに応答して、
前記誤差信号の値が予め定める値に近づくように前記音
波発生手段による音波の発生を適応制御するための適応
制御手段とを含むアクティブ消音装置。
3. One end to which a sound wave from a sound source is introduced,
A pipe having an open other end from which a sound wave is emitted and through which the sound wave propagates, sound wave detecting means for detecting a sound wave propagating through the pipe, and generating a sound wave in the pipe line Sound wave generating means for causing the sound wave from the sound source and the sound wave from the sound wave generating means to interfere with each other. The output signal of the means is weighted for each predetermined frequency based on human auditory characteristics, and further, correction based on the transfer characteristic of the pipeline from the post-interference sound wave detection unit to the other end of the pipeline is performed. Weighting means for estimating the state of the post-interference sound at the other end, and outputting an error signal indicating an error from a predetermined state of the estimated post-interference sound, and an output of the sound wave detection means. In response to said error signal,
And an adaptive control means for adaptively controlling the generation of the sound wave by the sound wave generating means so that the value of the error signal approaches a predetermined value.
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