DE3342928A1 - ACTIVE ACOUSTIC DAMPING DEVICE - Google Patents

ACTIVE ACOUSTIC DAMPING DEVICE

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DE3342928A1
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Lynn Allen Poole
Jiri 16801 State College Pa. Tichy
Glenn Edwin 16505 Erie Pa. Warnaka
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Lord Corp
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalldämpfungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie bezieht sich insbesondere auf eine Einrichtung zur Dämpfung eines Bandes niedriger Schallfrequenzen sowie einzelner Frequenzen, die sich von einer vorgegebenen Quelle fortpflanzen, durch die Einführung eines Aufhebungsschalles .The present invention relates to a sound attenuation device according to the preamble of claim 1. You relates in particular to a device for attenuating a band of low sound frequencies as well individual frequencies propagating from a given source by introducing a cancellation sound .

In der US-Patentschrift 213 254 ist die Vielzahl von beispielhaften aktiven akustischen Dämpfungsanordnungen mit besonderem Blick auf physikalische Systeme einschließlich der Fortpflanzung von Schall in einem Kanal beschrieben. Die offenbarten Einrichtungen und Verfahren sind einfach auf andere akustische Aufhebungsumgebungen wie z.B. geschlossene Räume oder der freie Raum anwendbar. Gemäß einzelnen Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung sollen beispielhafte Formen einer aktiven Schalldämpfungseinrichtung in einem freien Raum beschrieben werden.In US Pat. No. 213,254, the multitude of are exemplary active acoustic damping arrangements with particular reference to physical systems including describes the propagation of sound in a channel. The devices and methods disclosed are simple Applicable to other acoustic cancellation environments such as closed rooms or free space. According to Particular aspects of the present invention are intended to be exemplary forms of active sound attenuation device can be described in a free space.

In begrenzten Umhüllungen, wie beispielsweise Kanälen, haben beträchtliche Reduzierungen im Schalldruckpegel über viele Jahre ein ungelöstes Problem dargestellt. Beispielsweise kann in Fabriken das durch Maschinen und verschiedene Herstelloperationen erzeugte Geräusch über die Heiz- und Ventilationskanäle in diesen Bereichen auf Kanäle übertragen werden, die mit Büros und anderen Teilen der Fabrik verbunden sind, In denen ein niedriger Geräuschpegel erwünscht ist. Dies stellt ein besonderes Problem bei niedrig frequenten Geräuschen im Bereich des Infraschalles bis 800 Hertz dar, da passive Einrichtungen zur Dämpfung solcher Frequenzen kostspielig, relativ unwirksam und physikalisch groß sind, was sie unpraktisch für die Anwendung in den meisten Anwendungsfällen bei niedrigen Frequenzen macht. In limited enclosures, such as ducts, substantial reductions in sound pressure levels have presented an unsolved problem for many years. For example, in factories, the noise generated by machines and various manufacturing operations via the heating and ventilation ducts in these areas are transferred to ducts that are connected to offices and connected to other parts of the factory where low noise levels are desired. This sets poses a particular problem with low-frequency noises in the infrasound range up to 800 hertz, as it is passive Devices for attenuating such frequencies are costly, relatively ineffective and physically large, as they are impractical for use in most low frequency applications.

Seit 1925 und danach mit extrem hoher Geschwindigkeit bis heute sind elektronische Entwicklungen gemacht worden, die das Konzept der aktiven Dämpfung des Geräusches verwenden und die nicht nur eine mögliche, sondern auch eine attraktive Alternative zur passiven Dämpfung von niedrigen Frequenzen darstellen. Das Prinzip der sog. aktiven Dämpfung beruht auf der Tatsache, daß die Schallgeschwindigkeit in Luft sehr viel geringer als die Geschwindigkeit der elektrischen Signale ist. In der Zeit, die erforderlich ist, damit eine Schallwelle von einem Ort, an der sie festgestellt wird, bis zu einem entfernten Ort, wo sie gedämpft werden kann, sich fortpflanzt, ist ausreichend Zeit vorhanden, die sich fortpflanzende Welle abzutasten, die enthaltene Information in einem elektronischen Schaltkreis zu verarbeiten und ein Signal zu erzeugen, um einen Lautsprecher anzusteuern, der einen um 180° phasenverschobenen Aufhebungsschall mit gleicher Amplitude wie der sich fortpflanzende Schall einführt. Obgleich das Verfahren der aktiven Schalldämpfung im Konzept einfach erscheint, ergibt ein Überblick über den Stand der Technik in diesem Bereich, daß es ein komplexes Problem darstellt, eine gute Dämpfung über ein relativ breites Band von niedrigen Frequenzen zu erhalten.Since 1925 and thereafter at extremely high speed until today electronic developments have been made which use the concept of active noise damping and which represent not only a possible but also an attractive alternative to passive damping of low frequencies. The principle of so-called active damping is based on the fact that the speed of sound in air is much lower than the speed of electrical signals. In the time it takes for a sound wave to travel from a location where it is detected to a remote location where it can be attenuated, there is sufficient time to sample the propagating wave, the information it contains in an electronic circuit and generate a signal to drive a loudspeaker that introduces a 180 ° phase-shifted cancellation sound with the same amplitude as the propagating sound. While the method of active noise attenuation appears simple in concept, a review of the prior art in this area reveals that it is a complex problem to obtain good attenuation over a relatively wide band of low frequencies.

Eine der ersten Anstrengungen im Bereich der aktiven Dämpfungseinrichtungen kann der US-PS 2 043 416 in Fig. 1 entnommen werden. Das bekannte System ist ein Einpol, bestehend aus Mikrophon, Verstärker und Lautsprecher. Das Mikrophon stellt den Quellenschall fest und wandelt ihn in ein elektrisches Signal, das dem Verstärker zugeführt wird. Der durch den Verstärker angesteuerte Lautsprecher ist hinter dem Mikrophon an einem Ort angeordnet, der die notwendige Zeitverzögerung ergibt und eine 180° Phasenumkehr des Quellenschalls verwirklicht. Der Lautsprecher injiziert ein Spiegelbild des Quellen-One of the first efforts in the field of active attenuators can be found in US Pat. No. 2,043,416 in FIG will. The known system is a monopole, consisting of a microphone, amplifier and loudspeaker. The microphone is on the source sound and converts it into an electrical signal that is fed to the amplifier. The one through the amplifier controlled loudspeaker is arranged behind the microphone in a place that provides the necessary time delay results and realizes a 180 ° phase inversion of the source sound. The speaker injects a mirror image of the source

Schalles in den Kanal, so daß beim Vorbeilauf des Quellenschalls an dem Ort des Lautsprechers ein Volumen von entweder hohem oder niedrigem Luftdruck mit einer Phasenbeziehung von 180° zu dem entsprechenden hohen und niedrigen Luftdruck des Quellenschalls eingeführt wird. Wenn der Lautsprecher genau synchronisiert mit dem Vorbeilauf des Quellengeräusches ist, so ergibt sich das Mittel des Druckes der Geräuschquelle und des Lautsprechers zu 0 und das Geräusch wird aufgehoben.Sound in the canal, so that when the source sound passes by at the location of the loudspeaker, a volume of either high or low air pressure with a phase relationship of 180 ° to the corresponding high and low air pressure of the Source sound is introduced. When the speaker is exactly in sync with the passing of the source noise, the mean of the pressure of the noise source and the loudspeaker is 0 and the noise is canceled.

Aus einer Prüfung des Lueg-Systems geht klar hervor, daß die Dämpfung auftritt, wenn der Abstand zwischen dem Mikrophon (wo die Schallquelle abgetastet wird) und dem Lautsprecher (wo der Aufhebungsschall eingeführt wird) dergestalt ist, daß die Zeitverzögerung des elektrischen Signales,das zu dem Verstärker gesandt wird, 180° oder einem ungeraden Vielfachen " von 180° entspricht. Dieser Zustand tritt jedoch nur für ein spezifisches stationäres akustisches Signal auf, das zeitlich keiner Änderung unterliegt. Als praktische Folge hiervon ist das bekannte System nur für eine einzige Frequenz wirksam, da keine Mittel vorgesehen sind, um eine Anpassung an eine Phasenänderung zu erzielen. Aus dieser Einschränkung des bekannten Systems ergeben sich zwei Parameter, die für eine gute Dämpfung erfüllt werden müssen. Diese betreffen die Verzögerungszeit, die der akustischen Welle gestattet, sich von dem Punkt der Erfassung bis zu dem Punkt der Dämpfung zu bewegen und die Phase, die sicherstellt, daß die Dämpfung an der Stelle der Einführung der aufhebenden akustischen Welle auftritt.An examination of the Lueg system clearly shows that the Attenuation occurs when the distance between the microphone (where the sound source is sampled) and the loudspeaker (where the cancellation sound is introduced) is such that the time delay of the electrical signal going to the amplifier is sent corresponds to 180 ° or an odd multiple "of 180 °. However, this condition only occurs for specific stationary acoustic signal that is not subject to any change over time. As a practical consequence of this the known system is only effective for a single frequency, since no means are provided for an adaptation to to achieve a phase change. This limitation of the known system results in two parameters that are important for good attenuation must be met. These concern the delay time that allows the acoustic wave to move from the point of detection to the point of attenuation and the phase that ensures that the attenuation occurs at the point of introduction of the canceling acoustic wave.

Zusätzlich zu der Beschränkung des bekannten Systems bezüglich der Phasenfeststellung und der Anpassung ergibt sich ein Problem bei der Erzeugung von stehenden Wellen durch den Lautsprecher in Richtung zu dem davorliegenden Mikrophon. Aufgrund der stehenden Weife ist der Druck des Schallfeldes an dem Mikrophon künstlich ungleichförmig, was bedeutet, daßIn addition to the limitation of the known system with regard to phase detection and adaptation, this results a problem with the generation of standing waves by the loudspeaker towards the microphone in front of it. Because of the standing line is the pressure of the sound field on the microphone artificially non-uniform, which means that

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bei einer vorgegebenen Frequenz das Mikrophon in einem Knoten oder Bauch einer stehenden Welle angeordnet sein kann. Daher kann das Aufhebungssignal, daß durch den Lautsprecher erzeugt wird, zu groß oder zu klein gemacht werden. Infolgedessen kam das Schallfeld durch die stehenden Wellen in solcher Weise verstärkt werden, daß die sich ergebende Fortpflanzung hinter dem Lautsprecher sogar größer als der durch die Quelle erzeugte Schall ist. Zusätzlich kann das Feld der stehenden Wellen den Schalldruck in dem Kanal intensivieren und es kann mehr Schall durch die Wände des Kanals hindurchtreten, wodurcl ein Sekundärproblem geschaffen wird.at a given frequency, the microphone can be placed in a node or belly of a standing wave. Therefore can cancel the signal that is generated by the speaker will be made too big or too small. As a result, came the sound field can be amplified by the standing waves in such a way that the resulting propagation is behind the loudspeaker is even larger than the sound produced by the source. In addition, the field of standing Waves intensify the sound pressure in the canal and more sound can pass through the walls of the canal a secondary problem is created.

In einer Anstrengung zur Vermeidung des zuvor erwähnten Problems der stehenden Wellen und zur Erweiterung des Dämpfungs-Frequenzbereiches sind verschiedene aktive Dämpfungssysteme nach diesem System entwickelt worden. Ein bekanntes System, das in Fig. 2 dargestellt ist, verwendet die Kombination einer Einpol/Dipol-Anordnung, wobei der Dipol an einer Wand des Kanales angeordnet ist und der Einpol in der dargestellten Weise auf der gegenüberliegenden Seite des Kanales angeordnet ist. Dieses System wurde zuerst von M. Jessel und G. Mangiante eingeführt und ist in einer Arbeit mit dem Titel "Active Sound Absorbers In An Air Duct", JSV (1972) 23 (3,383-390) beschrieben. Der Dipol und der Einpol dieses Systems sind phasenversetzt, so daß sie sich stromabwärts addieren und stromaufwärts subtrahieren, wodurch eine Fortpflanzung in einer Richtung bei ausgeglichenen Quellen gestattet wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die mit diesem System erzielbaren Ergebnisse frequenzabhängig sind und auf die halbe Wellenlänge der Dipoltrennung bezogen sind. Zusätzlich eignet sich der Aufwand dieses Systems nicht für die Benutzung in vielen praktischen Anwendungsfällen.In an effort to avoid the aforementioned standing wave problem and to expand the damping frequency range various active damping systems based on this system have been developed. A well-known system which is shown in Fig. 2 uses the combination of a monopole / dipole arrangement with the dipole on a wall of the Channel is arranged and the monopole is arranged in the manner shown on the opposite side of the channel is. This system was first introduced by M. Jessel and G. Mangiante and is in a work entitled "Active Sound Absorbers In An Air Duct ", JSV (1972) 23 (3,383-390). The dipole and the unipole of this system are out of phase so that they add upstream and subtract upstream, causing propagation in one direction is allowed with balanced sources. However, it has been found that those with this system achievable results are frequency-dependent and are related to half the wavelength of the dipole separation. Additionally the complexity of this system is not suitable for use in many practical applications.

Zur Vereinfachung dieses Systems und zur Erzielung' einer verbesserten Leistung wurden die Dipolsysteme gemäß den Fig. 3 und 4 entwickelt. Das System gemäß Fig. 3 kann der US-PS 4 044 203 entnommen werden. Dort wird der Einpol entfernt und es wird die Phasencharakteristik des Dipoles verändert, so daß der sich fortpflanzende Schall beider Quellen stromabwärts addiert wird und stromaufwärts in Richtung auf das Mikrophon kompensiert wird. Die Dämpfungseinrichtung gemäß Fig. 4 ist in der US-PS 4 109 108 beschrieben, wobei das Mikrophon zwischen zwei Lautsprechern angeordnet ist, um einen Minimumpegel an der Stelle des Mikrophons zu erzeugen, wenn die richtige Phasenbeziehung zwischen den Lautsprechern vorliegt. Während dieses System reflektierend ist und eine stehende Welle stromaufwärts von dem Dipol erzeugt wird, wird das Detektorsystem (Mikrophon) nicht beeinflußt, da es zwischen den Lautsprechern angeordnet ist.To simplify this system and to achieve an improved The dipole systems according to FIGS. 3 and 4 were developed for performance. The system of FIG. 3 can be found in US Pat 4,044,203. There the monopole is removed and the phase characteristic of the dipole is changed, so that the propagating sound of both sources is added downstream and upstream towards the Microphone is compensated. The damping device according to FIG. 4 is described in US Pat. No. 4,109,108, the Microphone is placed between two loudspeakers in order to generate a minimum level at the location of the microphone, when the phase relationship between the speakers is correct. While this system is reflective and one standing wave is generated upstream of the dipole, the detector system (microphone) is not affected as it is between the speakers is arranged.

Beim Betrachten der Leistung des Dipol- und des Dipol/Einpol-Systems hat es sich herausgestellt, daß jedes dieser Mehrquellensysteme bezüglich der Geometrie mit Einschränkungen behaftet ist. Der physikalische Abstand der Lautsprecher und Mikrophone erzeugt einen Anpassungseffekt, der die Frequenz der besten Leistung und Bandbreite vorgibt. Obgleich hohe Dämpfungspegel möglich sind, speziell durch das System gemäß Fig. 3, ist eine solche Leistung nur über eine relativ schmale Bandbreite in der Größenordnung von ungefähr maximal 2 1/2 Oktaven erzielbar. Demgemäß haben sich die jüngsten Lösungen der aktiven Geräuschdämpfung in Kanälen auf eine Verbesserung des zuerst erwähnten Einpolsystems konzentriert. In der US-PS 4 122 303 ist ein Beispiel eines Einpolsystems dargestellt und beschrieben, bei dem ein relativ ausgeklügelter elektronischer Schaltkreis in dem grundlegenden Mikrophon/ Lautsprecheraufbau enthalten ist. Es wird dort eine zweiteWhen looking at the performance of the dipole and dipole / monopole systems it has been found that each of these multi-source systems has restrictions in terms of geometry is afflicted. The physical distance between the loudspeakers and microphones creates an adaptation effect that changes the frequency the best performance and bandwidth. Although high levels of attenuation are possible, especially through the system according to FIG Fig. 3, such performance is only maximal over a relatively narrow bandwidth, on the order of approximately maximum 2 1/2 octaves achievable. Accordingly, the most recent solutions to active noise attenuation in ducts have focused on one Concentrated improvement of the first mentioned monopolar system. U.S. Patent No. 4,122,303 shows an example of a single pole system shown and described in which a relatively sophisticated electronic circuit in the basic microphone / Loudspeaker assembly is included. There will be a second one there

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Aufhebungswelle durch ein erstes elektrisches Signal erzeugt, welches die primäre durch ein Mikrophon erfaßte Schallwelle darstellt. Das erste elektrische Signal wird mit dem zweiten Signal verknüpft, das von der System-Impulsantwort als ein Progran m von Operations schritten abgeleitet wird. Dieser Prozeß stellt die Standardoperation eines adaptiven Filters dar, wie es in folgenden Veröffentlichungen beschrieben ist: "Feedback and Control Systems", Schaum*ε Outline Series, 1967, Seiten 179-185; "Adaptive Filters", Widrow, B., Aspects of Network and System Theory, (1971); "Principles and Applications of Adaptive Filters: A Tutorial Review", McCool, J.M.; Widrow, B., Institute of Electrical Engineers, (1976). Zur Vermeidung des Problems der stehenden Wellen, die durch den Lautsprecher erzeugt werden und sich stromaufwärts zu dem Mikrophon fortpflanzen, wird in der US-PS 4 122 303 die Verwendung eines Einrichtungsmikrophones ohne die Auskleidung des Kanales zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrophon mit akustisch absorbierendem Material vorgeschlagen. Zusätzlich wird dort die Möglichkeit der Aufnahme eines Schaltkreises vorgeschlagen, um eine zweite Faltung zu bilden, die in der Lage ist, das Rückführungssignal zu kompensieren, das durch die stromaufwärts befindlichen stehenden Wellen erzeugt wird. Wie weiter unten näher erläutert wird, ist dieser sog. Adaptionsprozeß jedoch zeitaufwendig und benötigt eine Zeitperiode von 5 bis 30 Minuten, was voraussetzt, daß die Signalquelle im wesentlichen über diese Periode konstant bleibt. Darüber hinaus arbeitet das Steuersystem so langsam, daß es in den meisten praktischen Fällen manuell abgeschaltet werden muß, während der erste Faltungsprozeß noch wirksam ist, um Pendelschwingungen oder eine Oszillation zwischen besseren und schlechteren Resultaten zu vermeiden.Cancellation wave generated by a first electrical signal which is the primary sound wave detected by a microphone represents. The first electrical signal is combined with the second signal, which is identified by the system impulse response as a Progran m is derived from operations steps. This process represents the standard operation of an adaptive filter, as described in the following publications: "Feedback and Control Systems", foam * ε Outline Series, 1967, pages 179-185; "Adaptive Filters", Widrow, B., Aspects of Network and System Theory, (1971); "Principles and Applications of Adaptive Filters: A Tutorial Review ", McCool, J.M .; Widrow, B., Institute of Electrical Engineers, (1976). To avoid the problem of standing waves that are generated by the speaker and move upstream to the microphone, U.S. Patent 4,122,303 teaches the use of a unidirectional microphone without the liner the channel between the loudspeaker and the microphone with acoustically absorbing material is proposed. In addition, the possibility of including a circuit is suggested there to form a second fold, which is able to compensate for the feedback signal given by the upstream ones Waves is generated. As will be explained in more detail below, this so-called adaptation process is, however, time-consuming and required a time period of 5 to 30 minutes, which assumes that the signal source is substantially constant over this period remain. In addition, the control system works so slowly that in most practical cases it is manual must be switched off while the first convolution process is still effective to prevent pendulum oscillations or an oscillation to avoid between better and worse results.

Es sei ferner vermerkt, daß öe^es ^er zuvor erwähnten Systeme ein gemeinsames Problem aufweist, das in vielen praktischen Anwendungen seine mögliche Benutzung vermindert oder verbietet. In jedem Fall ist der Lautsprecherteil des Systems direkt in der Umgebung des Kanales angeordnet, um den Aufhebungsschall einzuführen. Es sei vorweggenommen, daß in vielen Anwendungsfällen die vorliegenden Lautsprecher nicht in der Lage sind, die Temperaturen, Partikel oder Fremdmaterialien zu überleben, die sich in der Umgebung des Kanales oder in ungeschützten Bereichen außerhalb des Kanales vorfinden. In der Kanalumgebung kann eine aktive akustische Dämpfungseinrichtung vom modifizierten Einpoltyp, die man sich aus drei getrennten Komponenten bestehend denken kann, welche ein physikalisches System, einen elektronischen Schaltkreis und eine Kopplungskomponente zwischen dem physikalischen System und dem Schaltkreis umfassen, eingerichtet sein. Das physikalische System besteht aus dem Kanal, durch den sich die Schallwellen von einer vorgegebenen Quelle fortpflanzen, einem akustischen Mischer, der in Reihe mit dem Kanal angeordnet ist, einem Lautsprecher in einer Schutzumhüllung in einem Abstand von dem Kanal und einer Wellenführung, die den Lautsprecher mit dem akustischen Mischer verbindet. Die elektronische Schaltkreiskomponente der aktiven Dämpfungseinrichtung besteht hier.aus drei verschiedenen adaptiven Filtern, die eine Modifikation des Widrow-Roff LMS-Algorithmus in einer echten adaptiven akustischen Aufhebungskonfiguration verwenden. Eine Mikrophonanordnung, die in dem Kanal an einer Stelle stromaufwärts von dem akustischen Mischer angeordnet 1st und ein Mikrophon innerhalb des akustischen Mischers stromabwärts von der Wellenführung, bildet die Kopplungseinrichtung zwischen dem physikalischen System und dem elektronischen Schaltkreis. It should also be noted that e ^ ö ^ there he aforementioned systems have a common problem that decreases in many practical applications its possible use or bans. In any case, the loudspeaker part of the system is placed directly in the vicinity of the duct in order to introduce the cancellation sound. It should be anticipated that in many applications the present loudspeakers will not be able to survive the temperatures, particles or foreign materials found in the vicinity of the duct or in unprotected areas outside the duct. In the duct environment, an active acoustic attenuator of the modified monopole type, which can be thought of as consisting of three separate components, which comprise a physical system, an electronic circuit and a coupling component between the physical system and the circuit, can be arranged. The physical system consists of the duct through which the sound waves travel from a given source, an acoustic mixer in series with the duct, a loudspeaker in a protective enclosure at a distance from the duct, and a waveguide that supports the loudspeaker connects to the acoustic mixer. The electronic circuit component of the active attenuator here consists of three different adaptive filters that use a modification of the Widrow-Roff LMS algorithm in a true adaptive acoustic cancellation configuration. A microphone assembly located in the channel at a location upstream of the acoustic mixer and a microphone within the acoustic mixer downstream of the waveguide provide the coupling means between the physical system and the electronic circuit.

Wie später erläutert wird, erfaßt die Mikrophonanordnung den Quellenschall in dem Kanal und wandelt ihn in ein elektrisches Signal um, das zu einem modifizierten adaptiven Filter in der elektronischen Schaltkreiskomponente gesandt wird. Das adaptive Filter erzeugt ein Signal, um den Lautsprecher anzusteuern und einen Aufhebungsschall zu erzeugen, der um 180° gegenüber dem Quellenschall phasenverschoben ist, welcher sich durch die Wellenführung zu dem akustischen Mischer fortpflanzt, wo er mit dem Quellenschall kombiniert wird. Das Mikrophon, das an einer Stelle stromabwärts von der Welenführung innerhalb des akustischen Mischers angeordnet istr erfaßt den Schall, der sich aus der Kombination des Quellenschalls und des Aufhebungsschalls ergibt ,und erzeugt ein Signal, das den Fehler bzw. die Differenz zwischen der in dem akustischen Mischer erzielten Dämpfung und der gewünschten auf voreingestellten Pegel basierenden Dämpfung darstellt. Dieses Fehlersignal wird in das adaptive Filter eingeführt, welches sodann sein den Lautsprecher ansteuerndes Signal einstellt, so daß sich der Aufhebungsschall, der sich in dem akustischen Mischer fortpflanzt, mehr dem Spiegelbild des Quellenschalls annähert. Hohe Dämpfungspegel werden somit innerhalb des akustischen Mischers und sonstwo in dem Fernfeld erzielt.As will be explained later, the microphone assembly detects the source sound in the duct and converts it to an electrical signal which is sent to a modified adaptive filter in the electronic circuit component. The adaptive filter generates a signal to drive the loudspeaker and generate a cancellation sound that is 180 ° out of phase with the source sound that propagates through the waveguide to the acoustic mixer where it is combined with the source sound. The microphone, which is located at a position downstream of the wave guide within the acoustic mixer r detects the sound resulting from the combination of the source sound and the cancellation sound, and generates a signal that the error or the difference between the in the attenuation achieved by the acoustic mixer and the desired attenuation based on preset levels. This error signal is introduced into the adaptive filter, which then adjusts its signal driving the loudspeaker, so that the cancellation sound propagating in the acoustic mixer comes closer to the mirror image of the source sound. High levels of attenuation are thus achieved within the acoustic mixer and elsewhere in the far field.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der aktiven akustischen Dämpfungseinrichtung wird ein adaptives Kompensationsfilter verwendet, um eine stabile Wirkungsweise eines LMS-Algorithmus beim Herstellen des Aufhebungsschalles sicherzustellen. Dieses adaptive Filter sieht eine Phasenkorrektur vor und wird anstatt eines Phasenkorrekturfliters, das von Hand kalibriert werden muß, benutzt. In einer Freiraumumgebung ist es vorteilhaft, den Aufhebungsschallgenerator so nahe wie möglich an der den aufzuhebenden Schall erzeugenden Schallquelle anzuordnen. Um bei der Vollendung der gewünschten PlazierungIn a preferred exemplary embodiment of the active acoustic damping device, an adaptive compensation filter is used in order to ensure a stable operation of an LMS algorithm ensure when creating the cancellation sound. This adaptive filter provides a phase correction and is done by hand instead of a phase correction filter must be calibrated. In an open space environment, it is advantageous to have the canceling sound generator as close as possible at the sound source generating the sound to be canceled to arrange. To help in completing the placement you want

des Aufhebungsschallgenerators zu helfen, sollte das adaptive Eompensationsfliter richtig in der aktiven akustischen Dämpf ungseinrichtung angeordnet werden. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das adaptive Kompensationsfilter aus der Aufhebungsschleife der Dämpfungseinrichtung entfernt und dabei die Verzögerungen in der Aufhebungsschleife reduziert. Das erlaubt eine engere Plazierung des Aufhebungsschallgenerators an der den aufzuhebenden Schall erzeugenden Quelle.To help the cancellation sound generator, the adaptive compensation filter should be set correctly in the active one acoustic damping device are arranged. In accordance with one aspect of the present invention, the adaptive compensation filter comes out of the cancellation loop removed from the attenuator, thereby reducing the delays in the cancellation loop. That allows a closer placement of the canceling sound generator to the one generating the sound to be canceled Source.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden bei der Anwendung der oben beschriebenen aktiven akustischen Dämpf ungseinrichtung in einer Freiraumumgebung mehrere Aufhebungsschallgeneratoren räumlich getrennt von der den aufzuhebenden Schall erzeugenden Quelle in verschiedenen Fortpflanzungsrichtungen des Schalles angeordnet.According to a further aspect of the invention, when using the above-described active acoustic Damping device in a free space environment several Cancellation sound generators spatially separated from the source generating the sound to be canceled in different Arranged directions of propagation of the sound.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung und die Art der Durchführung werden beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung verständlich. Es zeigen:Other objects and advantages of the invention and how it can be carried out will become apparent upon reading the following detailed description with reference to the drawing understandable. Show it:

Fig. 1 eine Ansicht einer vereinfachten Version der aktiven akustischen Dämpfungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.1 is a view of a simplified version of the active acoustic damping device according to FIG of the present invention.

Fig. 2 ein Teil-Blockdiagramm der digitalen Realisierung eines adaptiven Filters mit dem Standard Widrow-Roff DiS-Algorithmus.2 shows a partial block diagram of the digital implementation of an adaptive filter with the Widrow-Roff standard DiS algorithm.

Fig. 3 ein Teil-Blockdiagramm der digitalen Realisierung eines adaptiven Filters mit einem modifizierten Widrow-Roff UiS-Algorithmus.3 is a partial block diagram of the digital implementation an adaptive filter with a modified Widrow-Roff UiS algorithm.

Fig. 4 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen elektris chen S chaltkreiskomponente.Fig. 4 is a block diagram of the electrical system according to the invention circuit component.

Fig. 5 ein Blockdiagramm des adaptiven Entkopplungsfilters der elektrischen Schaltkreiskomponente.Figure 5 is a block diagram of the adaptive decoupling filter the electrical circuit component.

Fig. 6 ein Blockdiagramm des adaptiven Kompensationsfilters der elektrischen Schaltkreiskomponente. Figure 6 is a block diagram of the adaptive compensation filter of the electrical circuit component.

Fig. 7 eine schematische Darstellung der relativen Orientierungen einer den aufzuhebenden Schall erzeugenden Quelle und Aufhebungsschallquellen.7 shows a schematic representation of the relative orientations of a sound to be canceled generating source and canceling sound sources.

Fig. 8 eine schematische Darstellung der relativen Orientierungen von Schallquellen, die in Fig. 7 dargestellt sind, mit zusätzlichen Abtasteinrichtungen und einer aktiven akustischen Schalldämpfungs einri chtung.FIG. 8 is a schematic illustration of the relative orientations of sound sources shown in FIG. 7 are shown, with additional scanning devices and an active acoustic sound attenuation furnishings.

Fig. 9 ein Blockdiagramm einer geänderten Form des elektrischen Schaltkreises von Fig. 4 und9 is a block diagram of a modified form of the electrical circuit of FIGS. 4 and 4

Fig. 10-14 simulierte Fernfeldstrahlungskurven für einzelne bestimmte Positionen einzelner Komponenten der aktiven akustischen Schalldämpfungseinrichtung bezüglich einer Schallquelle.Fig. 10-14 simulated far-field radiation curves for individual, specific positions of individual components the active acoustic sound attenuation device with respect to a sound source.

Indem die Erfindung für viele Abänderungen und alternative Formen empfänglich ist, werden bestimmte illustrative Ausführungen als Beispiel in der Zeichnung gezeigt und nachfolgend im einzelnen beschrieben. Es ist jedoch verständlich, daß es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die spezielle offenbarte Form zu beschränken, sondern im Gegenteil alle Abänderungen, Äquivalente und Alternativen, die in den Erfindungsgedanken und Umfang der Erfindung fallen und in den Ansprüchen definiert sind, zu umfassen.While the invention is susceptible to many modifications and alternative forms, certain illustrative embodiments will be made shown as an example in the drawing and described in detail below. However, it is understandable that it is not intended to limit the invention to the particular form disclosed, but on the contrary all modifications, equivalents, and alternatives that fall within the spirit and scope of the invention and are defined in the claims to include.

Unter Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. ist die aktive akustische Dämpfungseinrichtung gemäß der Erfindung allgemein mit der Bezugsziffer 11 versehen. Vie zuvor erläutert, kann die aktive Dämpfungseinrichtung 11Referring to the drawings, and more particularly to FIG. 1, the active acoustic attenuator according to FIG Invention generally provided with the reference number 11. As previously explained, the active damping device 11

als aus drei verschiedenen Komponenten bestehend angesehen werden und die Erläuterungen in diesem Abschnitt seien in erster Linie auf die physikalische Systemkomponente unter allgemeiner Bezugnahme auf die anderen Komponenten, dort wo es notwendig ist, gerichtet. Das physikalische System umfaßt einen Kanal 13» durch welchen sich Schall aus einer vorgegebenen Quelle fortpflanzt, einen an den Kanal 13 angeschlossenen akustischen Mischer 15, einen Lautsprecher 17, der die Quelle des Aufhebungsschalles darstellt, und eine Wellenführung 19, die den Lautsprecher 17 mit dem akustischen Mischer 15 verbindet.are considered to be composed of three different components and the explanations in this section are in primarily to the physical system component with general reference to the other components wherever it is necessary directed. The physical system comprises a channel 13 »through which sound from a predetermined Source propagates, one connected to channel 13 acoustic mixer 15, a loudspeaker 17 which is the source of the cancellation sound, and a wave guide 19, which connects the loudspeaker 17 to the acoustic mixer 15.

Obgleich der akustische Mischer 15 mit einem geringfügig größeren Durchmesser als der Kanal 13 dargestellt ist, ist diese geometrische Beziehung nicht für die richtige Ausführung der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 erforderlich und hier nur für den Zweck der Erläuterung so dargestellt.Although the acoustic mixer 15 is shown with a slightly larger diameter than the channel 13, is this geometric relationship is not required for the correct implementation of the active damping device 11 and shown here for the purpose of explanation only.

Einer der unmittelbar hervortretenden Vorteile der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 gegenüber den bekannten Systemen ist der, daß der Lautsprecher 17 an einer von dem Kanal entfernten Stelle angeordnet und nit dem akustischen Mischer 15 durch eine längliche Wellenfiihrung 19 verbunden ist, wobei die Wellenführung mit nicht dargestellten Ventileinrichtungen versehen sein kann, um zu verhindern, daß Staubpartikel, ätzendes Material oder andere durch den Kanal 13 fliessende Überbleibsel den Lautsprecher 17 beschädigen. Gemäß den bekannten aktiven Dämpfungseinrichtungen wird der Lautsprecher direkt in dem Kanal angeordnet, wo die internen und externen Zustände, die in vielen Anwendungsfällen angetroffen werden können, ihn rasch beschädigen oder außer Betrieb setzen. Der Lautsprecher 17 ist nicht nur gegenüber der internen Umgebung des Kanales 13 und des akustischen Mischers 15 durch die Wellenführung 19 geschützt, sondern in einer Umhüllung 21 enthalten, die den Lautsprecher 17 gegenüber der externen Umgebung des Kanales 13 schützt. Die Umhüllung 21 muß hohe Transmissionsverluste besitzen und kann ebenfalls mit akustisch absorbierendem Material ausgekleidet sein, um zu verhindern, daß das Ausgangssignal des Lautsprechers 17 sich in einer anderen Richtung als durch die Wellenführung 19 ausbreitet. Es versteht sich, daß die Wellenführung 19 vollständig von dem Kanal 13 und dem akustischen Mischer 15 getrennt ist; d.h. die Wellenführung 19 bildet keinen Verzweigungskanal und somit wird kein Schallfluß von dem Hauptkanal 13 in die Wellenführung 19 übertragen. Die Wellenführung 19 ist alleine zum Zwecke der Übertragung des Aufhebungsgeräusches von dem Lautsprecher 17 zu dem akustischen Mischer 15 und zur Isolierung und zum Schutz des Lautsprechers 17 gegen die Umgebung des Kanales 13 vorgesehen.One of the immediately emerging advantages of the active damping device 11 over the known systems is that the loudspeaker 17 is placed at a location remote from the duct and with the acoustic mixer 15 is connected by an elongated wave guide 19, wherein the shaft guide can be provided with valve devices, not shown, in order to prevent dust particles, Corrosive material or other debris flowing through the channel 13 will damage the loudspeaker 17. According to the known active damping devices, the loudspeaker is placed directly in the duct, where the internal and external conditions that may be encountered in many use cases quickly damage it or put it out of operation. The speaker 17 is not only facing the internal environment of the channel 13 and the acoustic mixer 15 protected by the wave guide 19, but contained in a casing 21, the protects the loudspeaker 17 from the external environment of the channel 13. The envelope 21 must have high transmission losses and can also be lined with acoustically absorbent material to prevent the output signal of the loudspeaker 17 propagates in a different direction than through the wave guide 19. It will be understood that the wave guide 19 is completely separated from the channel 13 and the acoustic mixer 15; i.e., the wave guide 19 does not form a branch duct and thus no sound flow from the main duct 13 into the Wave guide 19 transferred. The wave guide 19 is solely for the purpose of transmitting the cancellation noise from the Loudspeaker 17 to the acoustic mixer 15 and to isolate and protect the loudspeaker 17 from the environment of the channel 13 is provided.

Die elektronische Komponente der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 ist in ihrer einfachsten Form in Fig. 1 zum Zwecke der vorliegenden Erläuterung dargestellt. Eine detaillierte Beschreibung der Elektronik gemäß der Erfindung wird weiter hinten angegeben und umfaßt eine Erläuterung des vollständigen hier benutzten Schaltkreises. Die einfachste Version der elektronischen Komponente der aktiven Dämpf ungs einrichtung 11 umfaßt ein adaptives Filter 23, einen Verstärker 25, ein Phasenkorrekturfilter 29 und eine Gleichstromschleife, die allgemein mit der Bezugsziffer 31 versehen ist. Die Kupplungskomponente gemäß der Erfindung, die das physikalische System mit dem elektronischen System koppelt, besteht aus einer Mikrophonanordnung 33, welche in dem Kanal 13 stromaufwärts von der Wellenführung 19 zur Erfassung des Quellenschalles angeordnet ist,und aus einem Mikrophon 35, das in dem akustischen Mischer 15 stromabwärts von der WeI-lenfiihrung 19 für Zwecke angeordnet ist, die weiter unten noch erkennbar werden.The electronic component of the active damping device 11 is shown in its simplest form in FIG. 1 for the purpose of the present explanation. A detailed description of the electronics according to the invention is given below and includes an explanation of the complete circuitry used herein. The simplest version of the electronic component of the active damping device 11 comprises an adaptive filter 23, an amplifier 25, a phase correction filter 29 and a direct current loop, which is indicated generally by the reference numeral 31. The coupling component according to the invention, which couples the physical system with the electronic system, consists of a microphone arrangement 33, which is arranged in the channel 13 upstream of the wave guide 19 for detecting the source sound, and of a microphone 35, which is in the acoustic mixer 15 is arranged downstream of the wave guide 19 for purposes that will be seen below.

Im allgemeinen arbeitet die aktive Dämpfungseinrichtung 11 im Aufhebungs-Qperationsmodus folgendermaßen. Ein breitbandiges Geräusch pflanzt sich durch den Kanal 13 fort und wird durch die Mikrophonanordnung 33 erfaßt, die ein Signal erzeugt, welches zu dem adaptiven Filter 23 gesendet wird. Das adaptive Filter 23 liefert ein Ausgangssignal zur Ansteuerung des Lautsprechers 17, der ein Aufhebungsgeräusch über die Wellenführung 19 In den akustischen Mischer 15 einführt. Da eine Schallwelle aus einer Folge von Kompressionen und Expansionen besteht, die sich mit einer vorgegebenen Phase und Frequenz fortpflanzen, kann der Druck solcher Schallwellen reduziert oder aufgehoben werden, indem eine zweite Schallwelle erzeugt wird, die Kompressionen und Expansionen mit gleicher Amplitude und einer Phasenverschiebung von 180° zu den primären Schallwellen aufweist.In general, the active attenuator 11 operates in the cancellation mode as follows. A broadband one Noise propagates through the channel 13 and is detected by the microphone assembly 33 which is a signal which is sent to the adaptive filter 23. The adaptive filter 23 supplies an output signal for control of the loudspeaker 17, which sends a canceling sound through the wave guide 19 into the acoustic mixer 15 introduces. Because a sound wave consists of a series of compressions and expansions that deal with a given one Propagating phase and frequency, the pressure of such sound waves can be reduced or canceled by a second sound wave is generated, the compressions and expansions with the same amplitude and a phase shift of 180 ° to the primary sound waves.

Das Mikrophon 35, das stromabwärts von der Wellenführung 19 in dem akustischen Mischer 15 angeordnet ist, erfaßt das Maß der Dämpfung bzw. Aufhebung des Quellenschalles, nachdem die durch den Lautsprecher 17 erzeugten Schallwellen mit diesem kombiniert worden sind. Das Signal von dem Mikrophon 35 wird zu dem adaptiven Filter 23 als ein Fehlersignal gesendet, welches tatsächlich ein Hinweis auf die innerhalb des akustischen Mischers 15 erzielte Dämpfung darstellt. Das adaptive Filter stellt sein Ausgangssignal in Abhängigkeit vom Wesen des Fehlersignales ein, so daß der Lautsprecher 17 angesteuert wird, um einen Aufhebungsschall zu erzeugen, dessen Amplitude und 180°-Phasenverschiebung besser an den Quellenschall angenähert wird.The microphone 35, which is arranged downstream of the wave guide 19 in the acoustic mixer 15, detects this Degree of attenuation or cancellation of the source sound after the sound waves generated by the loudspeaker 17 with have been combined with this. The signal from the microphone 35 is sent to the adaptive filter 23 as an error signal, which actually represents an indication of the attenuation achieved within the acoustic mixer 15. That adaptive filter adjusts its output signal depending on the nature of the error signal, so that the loudspeaker 17 is activated to generate a cancellation sound, whose amplitude and 180 ° phase shift better match the Source sound is approximated.

Die zweite primäre Komponente der aktiven akustischen Dämpfungseinrichtung 11 gemäß der Erfindung stellt die elektronische Steuerung des zuvor beschriebenen physikalischen Systemes dar. Eine kurze Beschreibung des Standes der Technik kann helfen, die Fortschritte schätzen zu lernen, die mit dem vorliegenden elektronischen Steuerschaltkreis erzielt wurden. Die lineare Summierung von zwei gleichen und entgegengesetzter Signalen ist lange als eine Lösung angesehen worden, um den Wert Null elektronisch bzw. akustisch zu erzeugen. Verschiedene der akustischen Aufhebungseinrichtungen, die bis heute entwickelt wurden, machen von der Anwendung von gleic hen und entgegengesetzten Werten Gebrauch, wobei eine Aufhebungswelle, die durch einen Lautsprecher erzeugt wird, in einen begrenzten Raum, wie beispielsweise einen Kanal, eingeführt wird, um die durch Schallwellen erzeugten Druckvariationen zu ver- ' mindern, welche sich von einer vorgegebenen Quelle durch den Kanal fortpflanzen· Im einfachsten Modell kann das durch die Quelle erzeugte Signal als ein reiner Ton angesehen werden, der sich durch einen einzigen rotierenden Vektor darstellt. Das Aufhebungssignal muß dem Quellensignal mit irgendeinem maximal statthaften Fehler folgen, um die gewünschte Dämpfung zu erzielen. Ein bedeutendes Problem bei dieser Lösung, dasThe second primary component of the active acoustic attenuator 11 according to the invention provides the electronic control of the physical previously described System. A brief description of the prior art can help to appreciate the advances that have been made with the present electronic control circuitry. The linear summation of two equal and opposite Signals has long been viewed as a solution to electronically or acoustically generate the value zero. Different of the acoustic cancelers that have been developed to date make use of the same and use of opposite values, whereby a cancellation wave generated by a loudspeaker is limited in one Space, such as a duct, is introduced to accommodate the pressure variations produced by sound waves. which propagate through the channel from a given source · In the simplest model, this can be done through the The signal generated by the source can be viewed as a pure tone represented by a single rotating vector. The cancellation signal must follow the source signal with some maximum allowable error in order to achieve the desired attenuation to achieve. A significant problem with this solution is that

von der vorliegenden Erfindung erkannt und gelöst wurde, ist darin zu sehen, daß die statthaften Amplituden- und Phasenfehler sich innerhalb Toleranzen halten müssen, die nur in den allerbesten akustischen Einrichtungen verfügbar sind. IM beispielsweise einen Aufhebungspegel von 20 dB zu erzielen, müssen die Fehler in den Mikrophonen, Lautsprechern und elektronischen Schaltkreisen solcher Systeme kleiner als 1 dB in der Amplitude sein und dürfen keine Phasenverschiebung von mehr als 6° aufweisen. Vie weiter unten in näheren Einzelheiten erläutert wird, löst die vorliegende Erfindung dieses Problem unter Verwendung einer Toleranz-Relaxationstechnik, die auf Rückführungsprinzipien beruht. Anstelle Genauigkeit für alle Komponenten zu fordern, konzentriert das Rückführungssystem die Leistungsanforderungen in wenigen leicht steuerbaren Einrichtungen.was recognized and solved by the present invention, can be seen in the fact that the permissible amplitude and phase errors must keep within tolerances only available in the very best acoustic facilities. IN THE For example, to achieve a cancellation level of 20 dB, the errors in the microphones, speakers and electronic circuits of such systems must be less than 1 dB in amplitude and must not be phase shifted of more than 6 °. As explained in more detail below, the present invention achieves address this problem using a tolerance relaxation technique based on feedback principles. Instead of Demanding accuracy for all components, the feedback system concentrates the performance requirements in a few easily controllable facilities.

Eines der jüngsten sog. aktiven Dämpfungssysteme kann der US-PS 4 122 303 entnommen werden, wobei dort angeblich ein adaptiver Prozeß verwendet wird, um eine Aufhebungswelle zu erzeugen, die in der Lage ist, den Vert Null zu bilden, wenn sie mit den Schallwellen einer Quelle kombiniert wird. Eine Prüfung dieses Systems zeigt jedoch auf, äer elektronische Schaltkreis nicht auf einem wahren adaptiven Prozeß beruht, sondern eine Annäherungs- und Fehlerlösung beinhaltet, wobei eine Reihe von aufeinanderfolgenden Annahmen bzw. Abschätzungen des Fehlersignales gemacht werden, welches durch die Differenz zwischen der gewünschten und tatsächlichen Dämpfung vorgegeben ist. Unter Umständen werden die Annahmen des Fehlersignales immer enger an das gesuchte Fehlersignal gemäß von voreingestellten Werten angenähert. Die Annäherungs- und Fehlermethode ist nicht nur unverhältnismäßig langsam (im Bereich zwischen 5 und 30 Minuten), sondern das System muß nach Beendigung des Verfahrens von Hand abgeschaltet werden, um eine Systempendelung bzw. Schwingung zwischen besseren und schlechteren Werten zuOne of the most recent so-called active damping systems can do the U.S. Patent No. 4,122,303 which allegedly uses an adaptive process to generate a cancellation wave capable of forming the vert zero when combined with the sound waves of a source. Examination of this system, however, reveals that the electronic circuitry is not based on a true adaptive process but contains an approximation and an error solution, whereby a series of successive assumptions or Estimates of the error signal can be made, which is determined by the difference between the desired and actual Damping is given. Under certain circumstances, the assumptions of the error signal become closer and closer to the one sought Error signal approximated according to preset values. The approximation and error method is not only disproportionate slowly (in the range between 5 and 30 minutes) but the system must finish the procedure of Can be switched off manually to prevent system oscillation or Oscillation between better and worse values

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vermeiden. Wenn der Annäherungs- und Fehlerprozeß in dem bekannten System einmal begonnen hat, so führt 3ede Änderung des Quellenschalles in den 5 bis 30 Minuten, die erforderlich sind, um den Prozeß zu vervollständigen, zusätzlich zu einer Systempendelung.avoid. If the approach and error process in the Once the known system has started, every change takes place of the source sound in the 5 to 30 minutes required to complete the process, in addition to a system oscillation.

Ein Grundaspekt des hier vorliegenden elektronischen Schaltkreises ist der, daß es sich um ein zwangsläufiges System handelt, das echte adaptive Filter im Gegensatz zu der Annäherungs- und Fehlerlösung der zuvor erwähnten bekannten Einrichtung verwendet. Dies bedeutet, daß der elektronische Schaltkreis gemäß der Erfindung automatisch seine eigenen Parameter einstellt und seine Leistung gemäß spezifischen Kriterien zu optimieren versucht. Durch die Verwendung der zuvor erwähnten Rückführungsprinzipien ist der hier vorliegende elektronische Schaltkreis zusätzlich nicht so abhängig von den Toleranzanforderungen der akustischen Einrichtungen, wie sie in vielen bekannten Systemen verwendet werden. "Wenn die statthaften Amplituden- und Phasenfehler der akustischen Einrichtungen in bekannten Systemen in der Größenordnung von 1 dB bezüglich der Amplitude und 6° bezüglich der Phase liegen, so kann der hier vorliegende elektronische Schaltkreis in der Tat Amplituden- und Phasenfehler im Bereich von wenigstens 10 dB und 45° tolerieren. Durch Entspannung der Toleranz anforderungen kann die Installierung und Wartung des Systems durch gewöhnlich ausgebildete Techniker ausgeführt werden, wodurch sich die aktive akustische Dämpfungseinrichtung 11 in einer Vielzahl von Anwendungsfällen als kommerziell lebensfähig erweist.A basic aspect of the electronic circuit presented here is that it is an inevitable system, the real adaptive filter in contrast to the approximation and error solving of the aforementioned known device is used. This means that the electronic Circuit according to the invention automatically adjusts its own parameters and its performance according to specific Tried to optimize criteria. By using the aforementioned feedback principles, this is present here electronic circuit also not so dependent on the tolerance requirements of the acoustic equipment, as used in many known systems. "If the permissible amplitude and phase errors of the acoustic Devices in known systems are on the order of 1 dB in amplitude and 6 ° in phase, so the present electronic circuit can in fact amplitude and phase errors in the range of at least Tolerate 10 dB and 45 °. By relaxing the tolerance requirements, the installation and maintenance of the system be carried out by technicians usually trained, whereby the active acoustic damping device 11 Commercially viable in a variety of use cases.

Der elektronische Schaltkreis der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 verwendet eine modifizierte Form des adaptivenThe electronic circuit of the active damping device 11 uses a modified form of the adaptive

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Widrow-Roff UIS-Algorithmus in einer echten adaptiven akustischen Aufhebungskonfiguration. Der LIiS-Algorithmus wurde für die Verwendung in Signalverbesserungssystemen entworfen, wobei die Verbesserung des Verhältnisses von Signal zu Geräusch d.h. die Geräuschverminderung, alleine in dem elektronischen Schaltkreis erzielt wurde. Dieser Algorithmus wurde beträchtlich in dem vorliegenden Schaltkreis modifiziert, um seinen Betrieb auch dann zu gestatten, wenn die Vibrations- bzw. Geräuschverminderung und/oder Aufhebung in einem physikalischen System erzielt werden soll, das mit Verzögerungen, wie beispielsweise in einem akustischen Feld, behaftet ist. Die Modifikationen des Widrow-Roff LMS-Algorithmus behalten die Vorteile der Signalverarbeitung in dem ursprünglichen Algorithmus bei und gestatten die Anwendung dieser Vorteile auf aktive akustische Aufhebungsprobleme. Andere adaptive Algorithmen liegen für die Lösung der quadratischen Fehlerfunktion vor und viele dieser Lösungen könnten modifiziert werden, um befriedigend in einer akustischen Kompensationseinrichtung zu arbeiten. Der Zweck des adaptiven Algorithmus, der unten in Einzelheiten erläutert wird, liegt darin, eine optimale oder nahezu optimale Lösung für das Aufhebungsfilter zu finden. Andere Algorithmen, die gemäß der vorliegenden Lehre modifiziert werden, können diese Funktion ebenfalls verwirklichen und sollen daher als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung feilend angesehen werden.Widrow-Roff UIS algorithm in a true adaptive acoustic Override configuration. The LIiS algorithm was designed for Designed for use in signal enhancement systems, improving the signal-to-noise ratio i.e. the noise reduction achieved in the electronic circuit alone. This algorithm got sizeable modified in the present circuit to allow its operation even when the vibration or vibration Noise reduction and / or cancellation in a physical system is to be achieved with delays such as for example in an acoustic field. The modifications of the Widrow-Roff LMS algorithm keep the Advantages of the signal processing in the original algorithm and allow these advantages to be applied active acoustic cancellation problems. Other adaptive algorithms are available for solving the quadratic error function before and many of these solutions could be modified to work satisfactorily in an acoustic canceller to work. The purpose of the adaptive algorithm, which is explained in detail below, is to find an optimal or to find a near optimal solution for the cancellation filter. Other algorithms that can be used in accordance with the present teaching Modified can also realize this function and are therefore intended to be included within the scope of the present Invention to be viewed filing.

Bevor die Modifikation des LMS-Algorithmus in den adaptiven Filtern der vorliegenden Erfindung erläutert wird, sei ein adaptives Filter erläutert, dessen Betrieb durch einen LMS-Standard-Algorithmus gesteuert wird. Gemäß Fig. 2 ist ein adaptives Filter dargestellt, das den Widrow-RoffBefore discussing the modification of the LMS algorithm in the adaptive filters of the present invention, let us know adaptive filter, the operation of which is controlled by an LMS standard algorithm. According to Fig. 2 is an adaptive filter is shown, which the Widrow-Roff

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LMS-Standard-Algorithmus verwendet. Das Grundelement eines adaptiven Filters ist als Transversalfilter 53 bekannt, das durch gestrichelte Linien in Fig. 2 angezeigt ist. Das Transversalfilter 53 kann als eine Reihe von Verzögerungselementen angesehen werden, wobei der Filterausgang von einer gewichteten Summierung der verzögerten Ausgangssignale abgeleitet wird. In Fig. 2 wird eine Gruppe von η Messungen S(t) abgetastet, um η Abtastmessungen S(3) zu bilden, wobei j den Abtast-Zeitindex darstellt. Jeder der Punkte 37 in Fig. 2 kann als Quelle von abgetasteten Eingangswerten angesehen werden, wobei der Faktor Z eine Verzögerung darstellt. Jeder Abtastwert 37 wird mit einem entsprechenden Gewichtskoeffizienten ¥(d) in dem Multiplizierer 39 multipliziert und die gewichteten Meßwerte werden in einen Summierer 41 eingegeben, um ein Ausgangs signal y.» am Ausgang des Transversalfilters 53 zu bilden. Dieses Ausgangssignal y.» wird mit einer geforderten Antwort d.. in einem Summierer 43 verglichen, um ein Fehlersignal e. zu bilden.LMS standard algorithm used. The basic element of a adaptive filter is known as transversal filter 53, which is indicated by dashed lines in FIG. That Transversal filter 53 can be viewed as a series of delay elements with the filter output from one weighted summation of the delayed output signals is derived. In Fig. 2 a group of η measurements S (t) sampled to form η sample measurements S (3), where j denotes Represents sampling time index. Each of the points 37 in Fig. 2 can be viewed as a source of sampled input values, where the factor Z represents a delay. Each sample 37 is assigned a corresponding weight coefficient ¥ (d) is multiplied in the multiplier 39 and the weighted measured values are input into a summer 41, an output signal y. " at the output of the transversal filter 53 to build. This output signal y. » is required with a Answer d .. compared in a summer 43 to an error signal e. to build.

Das Ziel des LMS-Algorithmus, der den Betrieb des Transversalfilters 53 steuert, liegt darin, zwangsweise den Gewichtskoeffizienten in solcher Weise zu erhalten, daß das Fehlersignal e,, auf ein Minimum reduziert wird und die gewichtete Summe der Eingangssignale gefunden wird, die am besten der geforderten Antwort entspricht. Veränderungen in dem Gewichtsvektor zur Verwirklichung dieses Zieles werden entlang der Richtung des geschätzten Gradientenvektors vorgenommen, wobei diese Veränderungen auf der Methode des steilsten Abfalles der quadratischen Fehlerfläche basieren. Eine detaillierte Behandlung dieses Gegenstandes kann dem Artikel von Prof. Bernard Widrow mit dem Titel "Adaptive Filters" ausThe goal of the LMS algorithm that controls the operation of the transversal filter 53 is to forcibly obtain the weight coefficient in such a manner that the error signal e ,, is reduced to a minimum and the weighted Sum of the input signals is found that best corresponds to the requested response. Changes in the weight vector to achieve this goal are made along the Direction of the estimated gradient vector is made, these changes being based on the steepest descent method based on the square error area. A detailed treatment of this subject can be found in the article by Prof. Bernard Widrow with the title "Adaptive Filters"

Aspects of Network and System Theory, herausgegeben von Rudolph E. Kalman und Nicholas -DeClaris, entnommen werden. Eine Blockdiagrammdarstellung einer digitalen Verwirklichung des IMS-Algorithmus findet sich in dem rechten Teil von Fig. 2, der in den gestrichelten Linien enthalten ist und allgemein mit der Bezugsziffer 55 versehen ist. Obgleich hier eine digitale Form gezeigt ist, sei vermerkt, daß eine analoge Realisierung des LMS-Algorithmus und des Transversalfilters ebenfalls verwendet werden kann.Aspects of Network and System Theory edited by Rudolph E. Kalman and Nicholas-DeClaris. A block diagram representation of a digital implementation of the IMS algorithm is found in the right part of Fig. 2, which is included in the dashed lines and generally designated by the reference point 55. Although a digital form is shown here, it should be noted that an analog implementation of the LMS algorithm and the transversal filter can also be used.

Zum Zwecke der Darstellung sind nur zwei Abtast-Eingangswerte und ihre entsprechenden gewichteten Funktionen in der Zeichnung dargestellt. Der Eingang S(3) wird zu einem Multiplizierer 45 gesendet. Das Fehlersignal e. zusammen mit einem Skalierungsfaktor u, der die Konvergenzgeschwindigkeit und Stabilität des Algorithmus steuert, wird in einen Multiplizierer 45 eingegeben. Das skalierte Fehlersignal wird sodann in den Multiplizierer 45 mit dem Signal S(J) multipliziert und dieses Produkt wird in einen Summierer 49 und eine Einheitsverzögerung 51 bzw. in einen Speicher C RAM (Koeffizient Random Access Memory) eingeführt. Die Gewichtseinstellung W1 (3+1) wird zu dem einstellbaren Gewicht 39 entsprechend dem Eingangssignal S(3+1) zurückgesendet, dessen Produkt sodann einen Teil des Ausgangssignales des Transversalfilters 53 bildet. Die gleiche Operation wird für das Eingangssignal S(3-1) entsprechend dem Gewicht W2(3) ausgeführt. Wie zuvor erwähnt, hat sich der LMS-Algorithmus als wirksam in vielen adaptiven Signalverarbeitungsanwendungen erwiesen, wobei die von dem Fehlersignal festgestellte Gewichtseinstellung direkt zu dem einstellbaren Gewicht entsprechend dem Eingangssignal zurückgeführt werden kann, fürFor purposes of illustration, only two sample input values and their corresponding weighted functions are shown in the drawing. The input S (3) is sent to a multiplier 45. The error signal e. together with a scaling factor u, which controls the speed of convergence and stability of the algorithm, is input to a multiplier 45. The scaled error signal is then multiplied by the signal S (J) in the multiplier 45 and this product is introduced into a summer 49 and a unit delay 51 or into a memory C RAM (coefficient random access memory). The weight setting W 1 (3 + 1) is sent back to the adjustable weight 39 in accordance with the input signal S (3 + 1), the product of which then forms part of the output signal of the transversal filter 53 . The same operation is carried out for the input signal S (3-1) corresponding to the weight W 2 (3). As previously mentioned, the LMS algorithm has proven effective in many adaptive signal processing applications where the weight setting determined by the error signal can be fed back directly to the adjustable weight corresponding to the input signal for

welches es im wesentlichen ohne Verzögerung bestimmt wurde.which it was determined essentially without delay.

In der in Fig. 2 gezeigten Form sind der IJiS-Algorithmus und das Transversalfilter nicht für die Anwendung bei einem akustischen Kompensationsproblem geeignet. Die Aufhebung einer akustischen Welle, die sich in einem Kanal fortpflanzt, erfordert ein gleiches und entgegengesetztes Signal zum Zusammenwirken mit dieser Welle, um die maximalen Druckvariationen zu vermindern, die in dem akustischen Mischer 15 erzeugt werden. Die Zusammenwirkung von zwei Wellen erfordert eine endliche Länge der Wanderstrecke und einen entsprechenden Betrag an Zeit. Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 kann beobachtet werden, daß in dem physikalischen System der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 eine endliche Zeitdauer erforderlich ist, um zu der Mikrophonanordnung 33 fortzuschreiten, an der das Eingangssignal erfaßt wird. Zusätzlich liegt eine Zeitverzögerung für den Aufhebungsschall vor, der durch den Lautsprecher 17 erzeugt wird und sich durch die Wellenführung 19 zu dem akustischen Mischer 15 fortpflanzt. Diese Verzögerungen müssen abgeschätzt werden aufgrund der Entfernungen in Metern in dem Kanal 13, dem akustischen Mischer 15 und der Wellenführung 19, wobei die Entfernung durch 330 m/sec zu dividieren ist, entsprechend der Schallgeschwindigkeit. Die zu erwartende Verzögerung für die meisten Systeme bewegt sich zwischen einigen Millisekunden und einigen Zehntel Sekunden. Unter Verwendung einer Abtastgeschwindigkeit von mehr als 2000 Abtastungen pro Sekunde ergibt sich - ausgedrückt in Abtastintervallen - die Verzögerung durch mehrere Hundert Abtastintervalle.In the form shown in Figure 2 are the IJiS algorithm and the transversal filter is not suitable for use in an acoustic compensation problem. The repeal an acoustic wave propagating in a channel requires an equal and opposite signal to interact with this wave to reduce the maximum pressure variations generated in the acoustic mixer 15 will. The interaction of two waves requires a finite length of the hiking route and a corresponding one Amount of time. With reference to Figs. 3 and 4 it can be observed that in the physical system the active Damping device 11 required a finite period of time to proceed to microphone assembly 33 at which the input signal is detected. In addition, there is a Time delay for the cancellation sound coming through the Loudspeaker 17 is generated and propagates through wave guide 19 to acoustic mixer 15. These delays must be estimated based on the distances in meters in the channel 13, the acoustic mixer 15 and the wave guide 19, the distance by 330 m / sec is to be divided according to the speed of sound. The expected delay for most systems is moving between a few milliseconds and a few tenths of a second. Using a scanning speed of more than 2000 samples per second results - expressed in sampling intervals - the delay by several A hundred sampling intervals.

BAD ORIGfNALBAD ORIGfNAL

Ausgedrückt in Abtastintervallen ergibt sich die Verzögerung wie folgt:Expressed in sampling intervals, the delay results as follows:

Verzögerung = K (1/Abtastgeschwindigkeit) Hierin bedeutet K = eine ganzzahlige Konstante.Delay = K (1 / scanning speed) Here, K = an integer constant.

Der ¥idrow-Roff UiS-Algorithmus wurde modifiziert, um der dem physikalischen System der aktiven Dämp fungs einrichtung 11 anhaftenden Verzögerung Rechnung zu tragen, so daß die Gewichtskoeffizienten, die in dem Algorithmus festgelegt werden, an die entsprechenden Signaleingänge in dem Transversalfilter, für das die Gewichtskoeffizienten bestimmt wurden, angepaßt werden.The ¥ idrow-Roff UiS algorithm was modified to accommodate the the physical system of the active damping device 11 inherent delay to take into account, so that the Weight coefficients, which are determined in the algorithm, to the corresponding signal inputs in the transversal filter, for which the weight coefficients have been determined.

Für eine neue Signalabtastung S(j) kann der entsprechende Gewichtskoeffizient folgendermaßen angegeben werden:For a new signal sample S (j) the corresponding Weight coefficient can be specified as follows:

w 1 (3-1) + J7 7[w 1 (3-1) + J7 7 [

Hierin bedeutet ρ « Skalierungsfaktor.Here ρ means «scaling factor.

Der nächste Wert des Gewichts kann folgendermaßen angegeben werden:The next value of the weight can be given as follows:

Hierin bedeutet: i «= Abgriff identifikationHerein means: i «= tap identification

Eingangs abtastung K Intervalle danach.Input sampling K intervals thereafter.

'lDRlQiNAL'lDRlQiNAL

COPY % COPY %

Da jeder neue Abtastwert des Eingangssignales zu dem Transversalfilter 53 gesendet wird, erzeugt es das Produkt des ersten Gewichtskoeffizienten und der letzten Eingangs abtastung welches Produkt zu dem Produkt aus dem zweiten Gewichtskoeffizienten und der vorletzten Eingangsabtastung usw. bis zum letzten Gewichtskoeffizienten mal der ältesten Abtastung addiert wird. Die Gesamtansammlung dieser Ausdrücke bildet das Ausgangssignal y(j) des Transversalfilters 53. Die Gewichtskoeffizienten werden durch die entsprechende Eingangsabtastung und das Fehlersignal fortgeschrieben, um den anhaftenden Verzögerungen in dem physikalischen System Rechnung zu tragen. Fig. 13 zeigt eine digitale Realisierung des modifizierten LMS-Algorithmus gemäß der vorliegenden Erfindung (mit K=2), wobei die zuvor erläuterte Verzögerung berücksichtigt wird, so daß entsprechende Gewichtskoeffizienten, Eingangs abtastungen und Fehlersignale in dem adaptiven Filter kombiniert werden, um das Ausgangssignal y(j) zu erzeugen.As each new sample of the input signal to the transversal filter 53, it produces the product of the first weight coefficient and the last input sample which product to the product of the second weight coefficient and the penultimate input sample, etc. up to is added to the last weight coefficient times the oldest sample. The total collection of these terms makes up the output signal y (j) of the transversal filter 53. The weight coefficients are updated by the appropriate input sample and the error signal to the adherent Delays in the physical system must be taken into account. Fig. 13 shows a digital implementation of the modified one LMS algorithm according to the present invention (with K = 2), taking into account the delay explained above so that corresponding weight coefficients, input samples and error signals in the adaptive filter can be combined to produce the output signal y (j).

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 4 sei nun der elektronische Schaltkreis der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 einschließlich der einen modifizierten Fidrow-Roff I2tfS-Algorithmus verwendenden adaptiven Filter erläutert. In seiner einfachsten Form gemäß Fig. 1 kann die grundlegende Operation der elektronischen Verwirklichung der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 durch die folgende Schrittfolge beschrieben werden: With reference to FIGS. 1 and 4, the electronic circuit of the active damping device 11 is now inclusive which explains adaptive filters using a modified Fidrow-Roff I2tfS algorithm. In its simplest form according to Fig. 1 can be the basic operation of the electronic implementation of the active damping device 11 can be described by the following sequence of steps:

1. Abtasten der Quellen-Schallwelle, die sich in dem Kanal 13 fortpflanzt (Signal).1. Sampling the source sound wave propagating in the channel 13 (signal).

2. Verzögerung, Filterung und Skalierung des Signales.2. Delay, filtering and scaling of the signal.

BADBATH

3. Ansteuerung des Lautsprechers 17 mit dem Ausgangssignal aus dem Schritt 2, um die geeignete Umkehrung des Signales zu injizieren.3. Control of the loudspeaker 17 with the output signal from step 2 in order to reverse the signal appropriately to inject.

4. Erfassen des akustischen Ausgangssignales des akustischen Mischers 15 (Fehler).4. Detection of the acoustic output signal of the acoustic mixer 15 (error).

5. Einstellung (2) unter Verwendung des modifizierten LMS-Algorithmus.5. Setting (2) using the modified LMS algorithm.

6. Rückkehr zu (1).6. Return to (1).

Das adaptive Filter 23 gemäß Fig. 1 ist eine Anordnung mit drei Anschlüssen, wobei es zwei Eingänge und einen Ausgang aufweist. Es erhält ein Eingangssignal von der Mikrophonanordnung 33 zugeführt, welches ein elektrisches Signal entsprechend dem Quellenschall in dem Kanal 13 ist,und es erzeugt ein Ausgangssignal für die Ansteuerung des Lautsprechers und die Erzeugung eines spiegelbildlichen Gegenstückes des Quellenschalls, wobei dieses Gegenstück in den akustischen Mischer 15 über die Wellenführung 19 eingeführt wird. Das durch das Mikrophon 35 erfaßte Ausgangssignal des akustischen Mischers 15 wird in das adaptive Filter 23 als ein Fehlersignal eingeführt, welches sich aus der Summierung des Quellen· schalles und des spiegelbildlichen Gegenstückes in dem akustischen Mischer 15 ergibt·The adaptive filter 23 of FIG. 1 is a three-port arrangement, with two inputs and one output having. It receives an input signal from the microphone arrangement 33, which is an electrical signal accordingly the source sound is in the channel 13, and it generates an output signal for the control of the loudspeaker and the generation of a mirror-image counterpart of the source sound, this counterpart being in the acoustic Mixer 15 is introduced via the wave guide 19. The detected by the microphone 35 output signal of the acoustic Mixer 15 is introduced into adaptive filter 23 as an error signal resulting from the summation of the source sound and the mirror image counterpart in the acoustic mixer 15 results

Die akustische Fortpflanzungsverzögerung, die dem physikalischen System der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 anhaftet, muß als eine Verzögerung über den vollen interessierenden Frequenzbereich auftreten. Die Phasentoleranz dieser Verzögerung ist ungefähr +_ 45° bei jeder Frequenz. In dem Blockdiagrammschema des elektronischen Schaltkreises in Fig. 1 ist ein Phasenkorrekturfilter 29 zweiter Ordnung enthalten, umThe acoustic propagation delay associated with the physical System adhered to the active attenuator 11 must be considered a delay over the full range of interest Frequency range occur. The phase tolerance of this delay is approximately + _ 45 ° at each frequency. In the block diagram scheme of the electronic circuit in Fig. 1, a phase correction filter 29 of the second order is included

PYjlC ° PY jl

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

die akustischen Resonanzen in dem akustischen Mischer 15 zu kompensieren. Die Charakteristik des Filters 29 muß von Hand bestimmt werden unter Verwendung einer geeigneten Instrumentierung und basierend auf der Charakteristik des Kanals in einem speziellen Anwendungsfall. Wie weiter unten erläutert, kann diese Punktion mit einem adaptiven Filter verwirklicht werden, womit die manuelle Kalibrierung des Filters 29 entfällt. to compensate for the acoustic resonances in the acoustic mixer 15. The characteristics of the filter 29 must be done by hand can be determined using appropriate instrumentation and based on the characteristics of the channel in a special application. As explained further below, this puncture can be realized with an adaptive filter manual calibration of the filter 29 is not necessary.

Eine Gleichstromschleife ist ebenfalls in dem Blockdiagramm der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 in Fig. 1 enthalten und allgemein mit der Bezugsziffer 31 versehen. Das Mikrophon 35 ist nicht in der Lage, Komponenten sehr geringer Frequenz am Ausgang des akustischen Mischers 15 festzustellen, wobei diese Komponenten zusätzlich zu einer Gleichstromkomponente für den stabilen Betrieb des UiS-Algorithmus des adaptiven Filters 23 benötigt werden. Die Gleichstromschleife 31 ist enthalten, um die gleiche Komponente zu liefern und der IMS-Algorithmus ist modifiziert worden, um eine Anpassung an ein solches Eingangssignal herbeizuführen.A DC loop is also included in the block diagram of the active attenuator 11 in FIG. 1 and generally provided with the reference number 31. The microphone 35 is incapable of picking up very low frequency components at the output of the acoustic mixer 15, these components in addition to a direct current component for the stable operation of the UiS algorithm of the adaptive Filters 23 are required. The DC loop 31 is included to provide the same component and the IMS algorithm has been modified to accommodate to bring about such an input signal.

Gemäß den Fig. 4 bis 6 ist eine fortgeschrittene Ausführungsform der elektronischen Komponente der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 dargestellt. Drei diskrete adaptive Filter sind in der elektronischen Komponente der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 enthalten, wobei jedes Filter eine separate Funktion ausführt. Bevor die adaptiven Filterprozesse erläutert werden, sei die Funktion der verbleibenden Schaltkreiselemente erwähnt. Eine digitale Verwirklichung des adaptiven Algorithmus wird in dem Ausführungsbeispiel des elektronischen Schaltkreises der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 verwendet. Die Analog/4 to 6 is an advanced embodiment of the electronic component of the active damping device 11 shown. Three discrete adaptive filters are in the electronic component of the active attenuator 11, each filter performing a separate function. Before discussing the adaptive filtering processes the function of the remaining circuit elements should be mentioned. A digital realization of the adaptive algorithm is used in the embodiment of the electronic circuit of the active damping device 11. The analog /

Digital-Wandler (A/D), die in den Fig. 4 "bis 6 allgemein mit der Bezugsziffer 63 versehen sind, liefern die Abtastwerte der ausgewählten Eingangssignale in digitaler Darstellung. Die Analog/Digital-Wandler 63 sind 12 Bit-Wandler mit sukzessiver Annäherung.Digital converters (A / D) shown generally in Figures 4 "through 6 are provided with the reference numeral 63, provide the sample values of the selected input signals in digital representation. The analog / digital converters 63 are 12-bit converters with successive approximation.

Der größte Teil der Signalverarbeitung innerhalb des elektronischen Schaltkreises erfolgt digital und die Abtastgeschwindigkeit der Analog/Digital-Wandler 63 gibt einen oberen Grenzwert bezüglich der statthaften Bandbreite des Signales und der Fehlereingänge vor. Die beschränkte Abtastgeschwindigkeit erfordert, daß die maximale Eingangs frequenz weniger als die Hälfte der Abtastgeschwindigkeit betragen muß. Die Tiefpaßfilter 65 der Systemeingänge sind erforderlich, um die maximale Eingangsfrequenz auf weniger als die Hälfte der Analog/Digital-Abtastgeschwindigkeit zu begrenzen. Das Ausgangs signal des Digital/Analog-Wandlers 67 weist ebenfalls ein Frequenz-Zuordnungsproblem auf. Das Ausgangssignal der adaptiven Filter kann eine Resonanz in dem System anregen, wobei diese irgendein Vielfaches des Ausgangssignales des Digital/Analog-Wandlers 67 beträgt. Daher ist das Tiefpaßfilter 65 am Ausgang des Digital/Analog-Wandlers 67 erforderlich, um die maximale Ausgangsfrequenz auf das interessierende Frequenzband zu begrenzen.Most of the signal processing within the electronic The circuit is digital and the sampling speed of the analog-to-digital converter 63 is a upper limit value with regard to the permissible bandwidth of the signal and the error inputs. The limited scanning speed requires that the maximum input frequency be less than half the scan speed got to. The low-pass filters 65 of the system inputs are required to reduce the maximum input frequency to less than that Half of the analog / digital sampling speed. The output signal of the digital / analog converter 67 also has a frequency assignment problem. The output of the adaptive filters can stimulate a resonance in the system, this being any multiple of the output signal of the digital-to-analog converter 67. Hence the low pass filter 65 at the output of the digital / analog converter 67 is required to get the maximum output frequency to the point of interest Limit frequency band.

Die Multiplizierer 39, 45, 47 und 69 und die Akkumulatoren bzw. Addierer 41, 43, 49 und 71 in den Fig. 2-6 führen die für den adaptiven Prozeß erforderlichen Berechnungen durch. Es hat sich herausgestellt, daß der Multiplizierer/ Akkumulator für 12 parallele Bit der Firma TRW mit der Typenbezeichnung TDC1OO3J oder eine geeignete äquivalenteThe multipliers 39, 45, 47 and 69 and the accumulators and adders 41, 43, 49 and 71 in Figures 2-6, respectively, perform the calculations required for the adaptive process by. It has been found that the multiplier / accumulator for 12 parallel bits from TRW with the Type designation TDC1OO3J or a suitable equivalent

Einrichtung, die hohen Anforderungen an die Rechengeschwindigkeit erfüllt.Facility that has high demands on computing speed Fulfills.

Das erste der drei adaptiven Filter, die in der elektronischer Schaltkreiskomponente der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 verwendet werden, kann als adaptives Aufhebungsfilter 22 bezeichnet werden, das in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist. Das adaptive Aufhebungsfilter 23 umfaßt einen modifizierten LMS-Algorithmus, um den Betrieb seines Transversalfilters in der zuvor erläuterten Weise zu steuern. Die grundlegenden Filterfunktionen des adaptiven Aufhebungsfilters 23, die das Phasenverhalten, die Amplitude und die Verzögerung beinhalten, werden durch das Transversalfilter verwirklicht, welches ein nicht-rekursives endliches Impuls-Antwortfilter ist. Die Filterverwirklichung ist ihrer Natur nach digital, wobei sowohl der Eingangssignalverlauf als auch die Abgriffgewichtung in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) gespeichert sind. Wie zuvor erwähnt, kann die Operation des Transversalfilters beschrieben werden durch die Erzeugung des Produktes aus der ersten aus dem LMS-Algorithmus erhaltenen Gewichtung und der letzten Eingangsabtastung plus der zweiten Gewichtung aus dem Algorithmus mal der vorletzten Eingangsabtastung usw., bis die letzte Gewichtung mal der frühesten Abtastung aufsummiert ist. In Gleichungsform kann dies folgendermaßen angegeben werden:The first of the three adaptive filters used in the electronic circuit component of the active attenuator 11 may be referred to as adaptive cancellation filter 22 which is shown in Figs. The adaptive cancellation filter 23 comprises a modified LMS algorithm, to control the operation of its transversal filter in the manner previously explained. The basic filter functions of the adaptive cancellation filter 23, which include the phase response, the amplitude and the delay realized by the transversal filter which is a non-recursive finite impulse response filter. The filter realization is digital in nature, with both input waveform and tap weighting in a random access memory (RAM) are stored. As mentioned earlier, the operation of the transversal filter can be described by generating the product of the first weighting obtained from the LMS algorithm and the last input sample plus the second weight from the algorithm times the penultimate input sample, and so on, to the last weighting times the earliest sample summed up is. In equation form, this can be stated as follows:

Ausgang «= / S1W1 ( 3)Output «= / S 1 W 1 (3)

COPYCOPY

Hierin bedeuten:Herein mean:

S. = abgetastetes Eingangssignal entsprechend demS. = sampled input signal corresponding to the

Abgriff i
W. «= Gewichtung des Abgriffes i i = Abgriffkennzeichnung
Tap i
W. «= weighting of the tap ii = tap identification

I = Anzahl der AbgriffeI = number of taps

Das adaptive Aufhebungsfilter 23 kann als ein Transversalfilter betrachtet werden, wenn die Gewichtungseinstellungen festgehalten werden. Der Betrieb des adaptiven Aufhebungsfilters 23 bestimmt die erforderlichen Werte für die Gewichtungen des gesuchten Filters (d.h. die optimalen Filterbedingungen) durch adaptive Einrichtungen und sie realisiert sodann die gesuchte Filterfunktion durch Verwendung der festgestellten Gewichtungen, in dem Transversalfilter. Der Zweck des modifizierten LMS-Algorithmus ist es, den Betrieb des Transversalfilters zu steuern, indem die Filterfunktion des adaptiven Aufhebungsfilters 23 an die gewünschte Filterfunktion angepaßt wird. The adaptive cancellation filter 23 can be used as a transversal filter can be viewed when the weighting settings are retained. The operation of the adaptive cancellation filter 23 determines the required values for the weightings of the filter sought (i.e. the optimal filter conditions) adaptive devices and it then realizes the filter function sought by using the weightings determined, in the transversal filter. The purpose of the modified LMS algorithm is to control the operation of the transversal filter control by adapting the filter function of the adaptive cancellation filter 23 to the desired filter function.

Das durch das Mikrophon 35 erfaßte Fehlersignal, welches zu dem adaptiven Aufhebungsfilter 23 gesendet wird, kann als die Summierung der durch das Mikrophon 33 erfaßten Quellendruckwelle, verzögert um die akustische Laufzeit von diesem Punkt zu dem Mikrophon 35,und der durch den Lautsprecher 17 erzeugten Aufhebungswelle ,verzögert durch die Laufzeit über die Wellenführung 19 und den akustischen Mischer 15 zu dem Mikrophon 35fangesehen werden. Bei der physikalischen Positionierung der Mikrophonanordnung 33» des Lautsprechers 17» der Wellenführung 19 und des Mikrophons 35 in bezug aufeinander in dem Kanal 13 und in dem akustischen Mischer 15 muß die Gesamtverzögerung bzw. Tätige von der Mikrophonanordnung 33 zu demThe error signal detected by the microphone 35, which to the adaptive cancellation filter 23 is sent as the summation of the source pressure wave detected by the microphone 33, delayed by the acoustic running time from this point to the microphone 35, and that generated by the loudspeaker 17 Cancellation wave, delayed by the running time over the Waveguide 19 and acoustic mixer 15 to microphone 35 can be seen. When it comes to physical positioning the microphone arrangement 33 "of the loudspeaker 17" of the wave guide 19 and the microphone 35 with respect to each other in the channel 13 and in the acoustic mixer 15, the total delay Operators from the microphone assembly 33 to the

Mikrophon 35 größer als die Gesamtverzögerung bzw. Länge von dem Lautsprecher 17 zu dem Mikrophon 35 plus der Verzögerung durch die zugeordneten Tiefpaßfilter 65 sein. In Gleichungsform kann diese Beziehung folgendermaßen ausgedrückt werden (siehe Fig. 1):Microphone 35 greater than the total delay or length from speaker 17 to microphone 35 plus the delay through the associated low-pass filter 65. In equation form, this relationship can be expressed as follows (see Fig. 1):

Hierin bedeuten:Herein mean:

^. min = kürzeste interessierende Wellenlänge^. min = shortest wavelength of interest

L = Abstand zwischen der Mikrophonanordnung 33 und dem Mikrophon 35L = distance between the microphone arrangement 33 and the microphone 35

d.. = Abstand von der Wellenführung 19 zu dem Mikrophon 35d .. = distance from the wave guide 19 to the microphone 35

d2 = Abstand von dem akustischen Mischer 15 (d.h. in Ausrichtung mit dem Mikrophon 35) zu dem Lautsprecher 17d 2 = distance from acoustic mixer 15 (ie in alignment with microphone 35) to loudspeaker 17

Df «= Verzögerung, die den Tiefpaßfiltern 65 zugeordnet istD f = delay associated with the low-pass filters 65

c = Schallgeschwindigkeit. c = speed of sound.

Die Verzögerung Df der Tiefpaßfilter 65 kann durch die Grenzfrequenz F_.Q__ ausgedrückt werden. Ein Tiefpaßfilter 65 vierter Ordnung besitzt eine Verzögerung von 45 für jeden Pol der Grenzfrequenz und ein guter Filterentwurf stellt eine Annäherung an ein konstantes Verzögerungsfilter dar. Daher kann die Verzögerung für ein Filter vierter Ordnung an 1/2Fgren2 angenähert werden und D^ kann als ungefähr gleich mit 1/Fßrenz für die zwei Gruppen von Filtern vierter Ordnung in Reihe angesehen werden.The delay D f of the low-pass filter 65 can be determined by the cut-off frequency F_. Q __ be expressed. A fourth order low pass filter 65 has a delay of 45 for each pole of the cutoff frequency and a good filter design approximates a constant delay filter. Therefore, the delay for a fourth order filter can be approximated to 1 / 2Fg ren2 and D ^ can be considered to be approximately equal to 1 / FSS Renz be considered for two groups of fourth order filters in series.

Das zweite adaptive Filter in der elektrischen Schaltkreiskomponente des aktiven Dämpfungsgliedes 11 kann als adaptives Entkopplungsfilter 75 bezeichnet werden, das in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Ein den meisten aktiven Dämpfungseinrichtungen zugeordnetes wichtiges Problem ist die Erzeugung von stehenden Wellen oder mechanischen Vibrationen des Kanales infolge des Aufhebungssehaltes, der durch den Lautsprecher eingeführt wird und sich in Richtung auf das Mikrophon bzw. die Mikrophonanordnung fortpflanzt, die den Quellenschall erfaßt. Diese Kopplung hat das Bestreben, die Einschätzung des durch das Mikrophon erfaßten Signales des stromabwärts sich fortpflanzenden Quellenschalls zu beeinträchtigen und die Wirksamkeit des Aufhebungssystems zu vermindern. Obgleich in einer Richtung abstrahlende Mikrophone vorgeschlagen worden sind, um dieses Problem zu vermeiden, sind sie alleine nicht hinreichend wirksam, um diese dem System anhaftende Beschränkung zu vermeiden.The second adaptive filter in the electrical circuit component of the active attenuator 11 can be referred to as an adaptive decoupling filter 75, which is shown in FIG and 5 is shown. An important problem associated with most active attenuators is generation of standing waves or mechanical vibrations of the channel due to the cancellation caused by the loudspeaker is introduced and propagates in the direction of the microphone or the microphone arrangement, the source sound recorded. This coupling tends to improve the assessment of the signal detected by the microphone of the downstream affecting propagating source noise and reducing the effectiveness of the cancellation system. Although Unidirectional microphones have been proposed to avoid this problem, they are alone not effective enough to avoid this limitation inherent in the system.

Das hier vorliegende adaptive Entkopplungsfilter 75 löst dieses Problem folgendermaßen. Gemäß Fig. 5 steuert eine breitbandige Geräuschquelle 76 den Aufhebungs-Lautsprecher 17 und das adaptive Entkopplungsfilter 75. Vor dem Start des Systems wird die Geräuschquelle 76 automatisch eingestellt, um den Kanal 13 auf einem Schallpegel zu betreiben, der höher als der Schallpegel der Quelle ist und für die Aufhebung des erwarteten Quellengeräuschs erforderlich ist. Der adaptive Prozeß vermindert das Ausgangs signal des Fehlersummierers und paßt die Übertragungsfunktion des Transversalfilters in dem adaptiven Entkopplungsfilter 75 an die akustische in dem Kanal 13 vorliegende Kopplung an, zu welchem Zeitpunkt die Geräuschquelle 76 abgeschlossen ist. Beim Start des Systems steuert das adaptive Entkopplungsfilter 75 den LautsprecherThe present adaptive decoupling filter 75 solves this problem as follows. 5 controls a broadband noise source 76 the cancellation loudspeaker 17 and the adaptive decoupling filter 75. Before the start of the System, the noise source 76 is automatically adjusted to operate the channel 13 at a sound level that is higher than the sound level of the source and is required to cancel the expected source noise. The adaptive Process reduces the output signal of the error summer and adapts the transfer function of the transversal filter the adaptive decoupling filter 75 to the acoustic coupling present in the channel 13, at which point in time the Noise source 76 is complete. When the system starts, the adaptive decoupling filter 75 controls the loudspeaker

an. Die Komponenten der Lautsprecheransteuerung, die in dem Ausgangssignal der Mikrophonanordnung 33 auftreten, werden entfernt, indem ein gleiches und entgegengesetztes Signal im Summierer 71 subtrahiert wird. Der Subtraktionsprozeß wird im digitalen Bereich des adaptiven Entkopplungsfilters 75 und in dem Summierer 71 verwirklicht. Obgleich dieses Verfahren nicht gänzlich den Einfluß des Ausgangssignales von dem Lautsprecher 17 auf die Mikrophonanordnung 33 eliminiert, ist in den meisten Anwendungsfällen eine ausreichende Verminderung erzielbar.at. The components of the loudspeaker control which appear in the output signal of the microphone arrangement 33 are removed by subtracting an equal and opposite signal in the summer 71. The subtraction process is implemented in the digital domain of the adaptive decoupling filter 75 and in the summer 71. Although this method does not completely eliminate the influence of the output signal from the loudspeaker 17 on the microphone arrangement 33, a sufficient reduction can be achieved in most applications.

Gemäß den Fig. 4 und 6 ist das dritte adaptive Filter der elektronischen Schaltkreiskomponente in der aktiven Dämpfungseinrichtung 11 dargestellt, welches als ein adaptives Kompensationsfilter 79 bezeichnet werden lenn. Wie zuvor im Zusammenhang mit der Erläuterung der grundlegenden elektronischen Komponente gemäß Fig. 1 erwähnt, muß die Kompensationseinrichtung in Reihe zwischen dem Ausgangs signal des adaptiven Aufhebungsfilters 23 und dem Eingang des Fehlersignales vorgesehen sein, um einen stabilen Betrieb des modifizierten LMS-Algorithmus sicherzustellen. Während diese Kompensation durch ein Phasenkorrekturfilter 29 zweiter Ordnung in Fig. 14 and 6, the third adaptive filter is the Electronic circuit component shown in the active damping device 11, which as an adaptive compensation filter 79 are designated lenn. As previously related mentioned with the explanation of the basic electronic component according to FIG. 1, the compensation device provided in series between the output signal of the adaptive cancellation filter 23 and the input of the error signal to ensure stable operation of the modified LMS algorithm. During this compensation by a phase correction filter 29 of the second order in FIG. 1

dargestellt wurde, wurde vermerkt, daß die manuelle Kalibrierung des Filters 29 durch ein adaptives Filter verwirklicht werden kann.: Das adaptive Kompensationsfilter 79 führt diese Funktion aus.it was noted that the manual calibration of the filter 29 can be accomplished by an adaptive filter. : The adaptive compensation filter 79 performs this function.

Gemäß Fig. 6 sind das adaptive Kompensationsfilter 79 f der Lautsprecher 17, die Wellenfiihrung 19# der akustische Mischer 15 und das Mikrophon 35 in Reihe zueinander und parallel zu dem Breitband-Verzögerungsschaltkreis, bestehend aus der Verzögerung bzw. dem Speicher 78, geschaltet. Vor dem Start desAccording to FIG. 6, the adaptive compensation filter 79 f of the loudspeakers 17, the wave guide 19 #, the acoustic mixer 15 and the microphone 35 are connected in series with one another and in parallel with the broadband delay circuit consisting of the delay or the memory 78. Before starting the

COP* ■ ÖAD ORIGINALCOP * ■ ÖAD ORIGINAL

-..«, .1V ■■' ■- .. «,. 1 V ■■ '■

Systems und nach Beendigung des zuvor beschriebenen Entkopplungsprozesses wird die Geräuschquelle 76 aktiviert, um den Kanal 13 und den akustischen Mischer 15 anzusteuern. Die Summierung der parallelen Signalpfade ergibt das Fehler-Eingangssignal in das adaptive Kompensationsfilter 79. Der adaptive Prozeß paßt die Gesamt-Übertragungsfunktion der Reihenschaltung an die echte Verzögerung der Geräuschquelle 76 durch die Verzögerung 78 an. Auf diese Weise werden die Gewichtungen für das gesuchte Filter erzeugt ,und das durch das adaptive Aufhebungsfilter 23 empfangene Fehlersignal liegt innerhalb der richtigen Phasentoleranz, um den stabilen Betrieb sicherzustellen.System and after completing the previously described decoupling process the noise source 76 is activated in order to control the channel 13 and the acoustic mixer 15. the Summing up the parallel signal paths gives the error input signal to the adaptive compensation filter 79. The adaptive Process matches the overall transfer function of the series circuit to the real delay of the noise source 76 by delay 78. In this way, the weightings for the filter you are looking for are generated, and that by the adaptive cancellation filter 23 received error signal is within the correct phase tolerance to ensure stable operation to ensure.

Der Verzögerungsschaltkreis 78 in Fig. 6 verzögert das Signal von der Geräuschquelle 76 um ein ganzzahliges Vielfaches der Eingangs-Abtastintervalle (K). Die Modifikation des LMS-Algorithmus im adaptiven Filter 23 in Fig. 4 liefert eine Verzögerung von K Abtastintervallen in der Berechnung für den nächsten Wert von W^ Der Wert von K wird größer sein als die akustische Verzögerung von dem Lautsprecher 17 zu dem Signaleingang des adaptiven Kompensationsfilters 79 in Fig. 6. Der Wert von K kann groß eingestellt werden, so daß ein Wert in den meisten Anwendungsfällen benutzt werden kann. Die Anpassung der Verzögerung' von dem Ausgang zu dem Fehlereingang des adaptiven Aufhebuhgsfilters 23 in Fig. 4 an die Verschiebung des abgetasteten Signales,das bei der Berechnung des Wertes für die nächste Gewichtung benutzt wird, stellt die Stabilität des modifizierten LMS-Algorithmus sicher.The delay circuit 78 in FIG. 6 delays the signal from the noise source 76 by an integral multiple the input sampling intervals (K). The modification of the LMS algorithm in adaptive filter 23 in Fig. 4 provides a delay of K sampling intervals in the calculation for the next value of W ^ the value of K will be greater as the acoustic delay from the loudspeaker 17 to the signal input of the adaptive compensation filter 79 in FIG Fig. 6. The value of K can be set large so that one value can be used in most applications. Adjusting the delay from the output to the error input of the adaptive cancellation filter 23 in FIG. 4 to the shift of the sampled signal that is used in the calculation of the value is used for the next weighting, ensures the stability of the modified LMS algorithm.

Bei Gebrauch der aktiven akustischen Dämpfungseinrichtung in einer Freiraumumgebung ist der allgemeine Begriff der Reduzierung von durch Schallwellen erzeugten Schallstärken durch Ausstrahlen von Schallwellen wn einer anderen Quelle mit einer Phasenbeziehung zu der Originalquelle, daß der Schalldruck in dem interessierenden Bereich im wesentlichen reduziert wird, nicht neu. Zum Beispiel wurden Versuche zur Reduzierung der Schallpegel an den Ohren einer in einer lauten Umgebung arbeitenden Person kurz nach dem Zweiten Weltkrieg gemacht. Gemessen an dem technischen Stand der Elektronik zu dieser Zeit waren die Erfolge relativ niedrig und die Ausrüstung massig. Vie oben herausgestellt, wurden viele Annäherungsversuche gemacht, um Systeme zu entwickeln, die die Reduzierung von Schallfortpflanzung in Kanälen erlauben. Eine allgemeine Diskussion des Standes auf diesem akustischen Dämpfungsgebiet, einschließlich der Freiraumsituation, kann "Active Attenuation of Noise — The State of the Art" von Glenn E. Varnaka, Noise Control Engineering (Mai-Juni 1982) entnommen werden. When using the active acoustic damping device In an open space environment, the general term is the reduction of sound levels generated by sound waves by emitting sound waves from another source with a phase relationship to the original source, that the sound pressure in the area of interest is substantially reduced is not new. For example were Attempts to reduce sound levels in the ears of a person working in a noisy environment shortly after made during World War II. Measured against the technical level of electronics at the time, the successes were relative low and the equipment bulky. As pointed out above, many overtures have been made to systems to develop that allow the reduction of sound propagation in ducts. A general discussion of the The status of this acoustic damping area, including the free space situation, can be "Active Attenuation of Noise - The State of the Art "by Glenn E. Varnaka, Noise Control Engineering (May-June 1982).

Vor der Beschreibung des Gebrauchs von aktiven akustischen Dämpfungseinrichtungen in einer Freiraumumgebung sollten einige theoretische Aspekte der Quelleninterferenz im Freiraum betrachtet werden. Für eine einfache Monopol-Schallquelle in einem unbegrenzten Raum kann die Intensität Ix, in radialer Richtung ausgedrückt werden durch:Before describing the use of active acoustic attenuators in a free space environment, some theoretical aspects of source interference in free space should be considered. For a simple monopole sound source in an unlimited space, the intensity I x can be expressed in the radial direction by:

I1. » S2 £c/2/k/4 TrJ2 (5)I 1 . »S 2 £ c / 2 / k / 4 TrJ 2 (5)

In diesem Ausdruck ist r der Abstand von der Quelle, k die Vellennunmer (gleich jP-)9 $ die Dichte des Mediums, c die Schallgeschwindigkeit und S die Quellenstärke (die Durchschnittsamplitude der Oberflächenschwingungsgeschwindigkeit multipliziert mit der Quellenoberfläche).In this expression, r is the distance from the source, k is the volume number (equal to jP-) 9 $ is the density of the medium, c is the speed of sound and S is the source strength (the mean amplitude of the surface vibration speed multiplied by the source surface).

Für zwei Quellen S^, S2, wovon jede bezüglich der Amplitude gleiches S aber mit entgegengesetztem Vorzeichen aufweist, kann die Schallintensität näherungsweise beschrieben werden durch:For two sources S ^, S 2 , each of which has the same S with respect to the amplitude but with an opposite sign, the sound intensity can be approximately described by:

Ir * S2 $c/2/k/2 TrJ2 sin2(kd cos 0) (6)I r * S 2 $ c / 2 / k / 2 TrJ 2 sin 2 (kd cos 0) (6)

Wie in Fig. 7 gezeigt, sind dje beiden Schallquellen durch einen Abstand von 2d voneinander getrennt und der Winkel 0 wird von der Verbindungslinie der zwei Quellen gemessen. In dem abgeleiteten Ausdruck für die Schallintensität für zwei Monopole ist r viel größer als d (d.h., der Ausdruck ist für das Fernfeld). Es kann aus der Zwei-Monopol-Gleichung herausgelesen werden, daß die Aufhebung des Schalls am wirksamsten entlang der Symmetrieachse zwischen den zwei Quellen ist, wo β gleich 90° ist.As shown in Fig. 7, both sound sources are through separated by a distance of 2d and the angle 0 is measured from the line connecting the two sources. In the derived expression for the sound intensity for two monopoles, r is much larger than d (i.e., the expression is for the far field). It can be seen from the two-monopole equation that the cancellation of the sound is most effective along the axis of symmetry between the two sources, where β equals 90 °.

Es kann gezeigt werden, daß Nullen (Aufhebungen) dort erzeugt werden, woIt can be shown that zeros (cancellations) are generated where

cos 0 = η Ä/2d η « 0, 1, 2 ... (7)cos 0 = η Ä / 2d η «0, 1, 2 ... (7)

In diesem Ausdruck ist }L die Wellenlänge jeder Frequenz des Schalls und cos ö ist selbstverständlich kleiner oder gleich eins. Weil cos θ kleiner oder gleich eins ist, sindIn this expression } L is the wavelength of each frequency of the sound and cos δ is of course less than or equal to one. Because cos θ is less than or equal to one, are

Werte von η für die n^/2d kleiner oder gleich eins zulässig. Deshalb kann für großes d gegenüber JV. ( X/d <^C1) der maximal erlaubte Wert für η hoch sein, vas bedeutet» daß das Strahlungsdiagramm aus vielen Schleifen (lobes) besteht. Die Null bei θ « 0 ist verhältnismäßig nahe und die Fläche mit reduziertem Schalldruckpegel ist klein. Gerade wenn die Ausstrahlung in die Seitenschleifen durch Absorption reduziert wurde, ist diese Quellenanordnung ziemlich unwirksam und unpraktisch. Je näher die Quellen sind, um so weiter ist die Null (Aufhebung) in der Nähe von Q " If/2. Wenn d//l oder kd klein wird, können die beiden Monopole als Dipole behandelt werden. Für einen Dipol ist die angenäherte Schallintensität:Values of η for the n ^ / 2d less than or equal to one are permissible. Therefore, for capital d versus JV. (X / d <^ C1) the maximum permissible value for η must be high, which means that the radiation diagram consists of many loops (lobes). The zero at θ «0 is relatively close and the area with reduced sound pressure level is small. Just when the radiation into the side loops has been reduced by absorption, this source arrangement is quite ineffective and impractical. The closer the sources are, the further the zero (cancellation) near Q "If / 2. When d // l or kd becomes small, the two monopoles can be treated as dipoles. For a dipole, the approximate one is Sound intensity:

I1. ~ fs2 y c/2J[2akZ/hTr]2 cos2 θ (8)I 1 . ~ fs 2 y c / 2J [2ak Z / hTr] 2 cos 2 θ (8)

Wie aus der Formel (8) ersichtlich, muß, um eine wirksame Schallreduzierung durch eine zusätzliche Quelle, die mit entgegengesetzter Phase ausstrahlt, zu erreichen, die Position dieser Quelle so nahe wie möglich an der Originalquelle sein. Der Abstand 2d zwischen den Quellen muß so sein, daß die Bedingung für einen Dipol, k(2d) ** 2ψ (2d//I)^d, erfüllt sein muß. Je höher die Frequenz ist, um so kleiner muß der Abstand sein.As can be seen from formula (8), in order to achieve effective sound reduction by an additional source which emits in opposite phase, the position of this source must be as close as possible to the original source. The distance 2d between the sources must be such that the condition for a dipole, k (2d) ** 2ψ (2d // I) ^ d, must be fulfilled. The higher the frequency, the smaller the distance must be.

Wegen der physikalischen Größe der Quellen ist es schwieriger, diese Bedingungen bei hohen Frequenzen zu erfüllen. In dieser höheren Frequenzregion jedoch bieten irgendwelche Umhüllungen, die die Freiraumumgebung Timhüllen, gewöhnlich eine gute Einfügungsdämpfung. Auf der anderenBecause of the physical size of the sources, it is more difficult to meet these conditions at high frequencies. In this higher frequency region, however, any envelopes that create the free space environment offer tim envelopes, usually good insertion loss. On the other

Seite ist der Niederfrequenzbereich gewöhnlich schwieriger passiv zu dämpfen, so daß hier aktive Schallsteuersysteme eine gute Anvendungsmöglichkeit haben.On the other hand, the low frequency range is usually more difficult to attenuate passively, so that active sound control systems can be used here.

Die gesamte ausgestrahlte Schalleistung kann aus dem Doppelintegral von Ir · dS über eine sphärische Oberfläche, die die Quelle oder Quellen umgibt, bestimmt werden. Im Verhältnis zu der Schalleistung, die von einem einzelnen Monopol herrührt, ist die Schalleistung für einen doppelten Monopol zweimal so groß, wenn sie weit auseinander sind. Im Falle der Dipole jedoch ist die gesamte ausgestrahlte Leistung geringer als die für zwei Monopole. Der genaue Betrag der gesamten ausgestrahlten Leistung hängt von den Räumlichkeiten zwischen den Schallquellen und der Frequenz des erzeugten Schalles ab.The total emitted sound power can be determined from the double integral of I r · dS over a spherical surface that surrounds the source or sources. In relation to the sound power resulting from a single monopoly, the sound power for a double monopoly is twice as great if they are far apart. In the case of dipoles, however, the total radiated power is less than that for two monopoles. The exact amount of total radiated power depends on the space between the sound sources and the frequency of the sound generated.

Es existieren Verfahren zur Berechnung der Fernfeldstrahlungscharakteristik durch Computer unter Verwendung von Nahfeldtechniken. Dies kann beispielsweise dem Artikel von Robert D. Marciniak, "Near Field, Underwater Measurement System" in J. Acoust. Soc. Am., 66(4), Oktober 1979» entnommen werden. Dieser Artikel beschreibt eine akustische Nahfeldmeßtechnik zur genauen Berechnung der Fernfeldstrahlungscharakteristik von Schallumwandlern durch Computer. Die Analyse wurde auf eine Entwicklung einer Form des Heimholtz-Integrals gestützt, welche eine Green-Funktion verwendet, die über der integrierten Oberfläche verschwindet, wobei nur die Kenntnis des akustischen Nahfelddruckes zur Berechnung der Fernfeldstrahlung mittels Computer erforderlich ist.There are methods for calculating the far-field radiation characteristics by computers using near field techniques. This can be the article, for example by Robert D. Marciniak, "Near Field, Underwater Measurement System" in J. Acoust. Soc. Am., 66 (4), October 1979 ». This article describes an acoustic near-field measurement technique for precise calculation the far-field radiation characteristics of sound transducers by computer. The analysis was based on a development of a form of the Heimholtz integral which is a Green function used, which disappears over the integrated surface, with only the knowledge of the acoustic Near-field pressure is required to calculate the far-field radiation using a computer.

Aus den theoretischen Betrachtungen von Fernfeldberechnungen und unter Berücksichtigung des Quellenfeldes, beispielsweise von Figur 7, ist ersichtlich, daß eine erste Schallquelle und eine zweite Schallquelle, die eine spiegelbildliche Aufhebungsschallquelle sein kann, ein Fernfeldintensitätsmodell erzeugen, das in der Hauptsache berechnet werdenkenn. Wie bereits diskutiert, tritt, wenn die zwei Schallquellen näher und naher aufeinander zu bewegt werden, eine mehr und mehr vollständige Aufhebung auf. Unter Verwendung von weiteren Techniken wie solche, die im Artikel von Marciniak herausgestellt, können die Fernfeldeffekte von komplexeren Nahfeldfeldern ebenso berechnet werden. Die früher beschriebene aktive akustische Dämpfungseinrichtung ist teilweise entsprechend in solchen Nahfeldfeldern zu verwenden, um eine gute Schallaufhebung und/oder Reduzierung in einigen oder allen Bereichen des Fernfeldes zu erzeugen. Eine richtige Nahfeldpositionierung für eine Vielzahl von Aufhebungsschallquellen kann entweder empirisch oder durch Verwendung der oben erwähnten Berechnungstechniken erreicht werden.From the theoretical considerations of far-field calculations and taking into account the source field, for example From Figure 7, it can be seen that a first sound source and a second sound source, which is a mirror image Can be canceling sound source, generate a far-field intensity model, which in the main can be calculated As discussed earlier, it occurs when the two sound sources get closer and closer to each other be moved to a more and more complete suspension. Using other techniques such as those highlighted in Marciniak's article, the far-field effects of more complex near-field fields can as well be calculated. The active acoustic damping device described earlier is partially corresponding in FIG to use such near-field fields in order to achieve good sound cancellation and / or to generate reduction in some or all areas of the far field. Correct near-field positioning for a variety of cancellation sources can either be empirical or by use of the above-mentioned computation techniques can be achieved.

Wie z.B. in Fig. 8 gezeigt, weist eine aktive akustische Dämpfungeeinrichtung 11 einen ersten Aufhebungsschallgenerator wie einen Lautsprecher S^ und einen zweiten Aufhebungsschallgenerator Sc2 auf. Beide Aufhebungsschallgeneratoren Sq1 und Sc2 werden durch den gemeinsamen Ausgang des Schaltkreises der aktiven akustischen Dämpfungseinrichtung betrieben. Die Dämpfungseinrichtung 11 weist außerdem erste Abtastmittel, wie z.B. ein Mikrophon Äj, zur Erkennung der Schwingungen (Vibrationen) von einer den Aufhebungsschall erzeugenden Quelle S auf. Ein zwei-As shown, for example, in FIG. 8, an active acoustic damping device 11 has a first canceling sound generator such as a loudspeaker S ^ and a second canceling sound generator S c2 . Both canceling sound generators S q1 and S c2 are operated by the common output of the circuit of the active acoustic damping device. The damping device 11 also has first scanning means, such as a microphone Aj, for detecting the oscillations (vibrations) from a source S generating the cancellation sound. A two-

ter Abtaster (Sensor), wie z.B. ein Mikrophon M2, erkennt die Stimme der Schwingungen von der Quelle S und den Aufhebungsßchallgeneratoren S^ und Sc2, um ein Fehlereingangssignal für den Schaltkreis der Dämpfungseinrichtung 11 zu erzeugen. Die Einzelaufhebungsschleife der Dämpfungseinrichtung kann beispielsweise die durchschnittliche akustische Verzögerung von den Generatoren an den Fehlersensor anpassen. In der dargestellten Anordnung ist das Mikrophon im wesentlichen koinzident mit der Quelle S des aufzuhebenden Schalls und die drei Schallquellen und das Mikrophon M2 sind in einer geraden Linie angeordnet.The scanner (sensor), such as a microphone M 2 , detects the voice of the vibrations from the source S and the cancellation sound generators S ^ and S c2 to generate an error input to the circuit of the attenuator 11. The single cancellation loop of the attenuator can, for example, adapt the average acoustic delay from the generators to the fault sensor. In the arrangement shown, the microphone is substantially coincident with the source S of the sound to be canceled and the three sound sources and the microphone M 2 are arranged in a straight line.

Der elektrische Schaltkreisabschnitt der in Fig. 8 gezeigten aktiven akustischen Dämpfungseinrichtung 11 kann im wesentlichen dem in Fig. 4 gezeigten entsprechen. Es wurde jedoch festgestellt» daß bestimmte Veränderungen des Schaltkreises, wie in Fig. 9 gezeigt, in einer verbesserten Leistungsfähigkeit der Dämpfungseinrichtung resultieren. In Fig. 9 wurde das adaptive Kompensationsfilter 79* aus der Aufhebungsschleife entfernt und in Reihe in den Fehlersignalweg vom Fehlermikrophon zum adaptiven Aufhebungsfilter 23' gesetzt. Das adaptive Kompensationsfilter 79* wird, wie in Fig. 6 gezeigt, initialisiert und dann in dieser örtlichkeit in dem Schaltkreis während der Wirkungsweise des DämpfungseJLnrichtungsschaltkreises gehalten. Die Beseitigung des adaptiven Kompensationsfilters aus der Aufhebungsschleife beseitigt einige der Verzögerungen, die zwischen dem Aufnahmemikrophon 33 und dem Aufhebungslautsprecher 17 eingeführt werden. Dafür kann der Aufhebungslautsprecher näher an das Aufnahmemikrophon und damit zu dem Quellenschall angeordnet werden.The electrical circuit portion of that shown in FIG active acoustic damping device 11 can essentially correspond to that shown in FIG. It was however, stated "that certain changes in the circuit, as shown in Fig. 9, result in improved performance of the damper. In 9, the adaptive compensation filter 79 * has been removed from the cancellation loop and placed in series in the error signal path from the error microphone to the adaptive cancellation filter 23 '. The adaptive compensation filter 79 * is initialized as shown in Fig. 6 and then in this location in the circuit during operation of the attenuator circuit. The elimination of the adaptive compensation filter out of the cancel loop eliminates some of the delays that exist between the recording microphone 33 and the Override speaker 17 are introduced. To do this, the override speaker can be closer to the recording microphone and thus arranged to the source sound.

In den Fig. 10-14 repräsentiert eine Serie von Fernfeldstrahlungskurven Simulationen von dualen Aufhebungsquellen, die auf eine einzelne Punktschallquelle einwirken. In jedem Fall werden die Frequenzen in Hertz und alle Abstände in Meter (bzw. Fuß) gemessen. Die Kurven repräsentieren eine Punktquelle, die aufzuhebenden Schall erzeugt und im Zentrum des Gittersystems angeordnet ist. Die Stärke der Quelle beträgt willkürlich + 30 dB. Alle 10 dB sind durch konzentrisch um die Lärmquelle im Zentrum des Gitters angeordnete punktierte Kreise markiert. Der +30 dB Kreis ist der äußerste Kreis der drei und ist geringfügig stärker dargestellt, um die Stärke des Schalls anzudeuten. Die Orientierung der Aufhebungsquellen und Detektoren bei Jeder Simulation korrespondiert im wesentlichen mit den in Fig. 8 gezeigten Orientierungen. Zwei abgestimmte Aufhebungsquellen sind symmetrisch auf jeder Seite der Schallquelle mit Abstand auf der ebenso mit Fehlersensor gemeinsamen horizontalen Achse angeordnet. Der Quellensensor wird hauptsächlich an der Stelle der Originalschallquelle angeordnet angenommen. Das System ist, wie offenbart, unter Verwendung einer einzelnen adaptiven akustischen Aufhebungsschleife für die akustische Dämpfungseinrichtung 11 eingeführt.Figures 10-14 represent a series of far field radiation curves Simulations of dual cancellation sources acting on a single point source. In In each case, the frequencies are measured in Hertz and all distances in meters (or feet). The curves represent a point source that generates the sound to be canceled and is located in the center of the grid system. The strenght of the source is arbitrarily + 30 dB. All 10 dB are through concentric around the noise source in the center of the grille arranged dotted circles marked. The +30 dB circle is the outermost circle of the three and is insignificant shown stronger to indicate the strength of the sound. The orientation of the sources of cancellation and detectors at Each simulation essentially corresponds to the orientations shown in FIG. Two coordinated sources of repeal are symmetrical on each side of the sound source with a distance on the one that is also shared with the error sensor arranged horizontal axis. The source sensor is mainly used in the place of the original sound source arranged assumed. As disclosed, the system is using a single adaptive acoustic cancellation loop introduced for the acoustic damping device 11.

Die Vollkurve ist die Kombination des Fernfeldstrahlungsmodells der Quelle und zwei Aufhebungsgeneratoren. Das Kurvendiagramm (plot) stellt nur die Fernfeldlärmreduzierung bei einem 360° Durchlauf mit dem Zentrum um die Lärmquelle dar. Dem Diagramm ist keine Information über den Abstand zu entnehmen. Wo das feste Modell den stark gepunkteten Kreis überschreitet, ist die kombinierte Feldstärke größer als die der Originalquelle oder, mitThe full curve is the combination of the far-field radiation model the source and two override generators. The curve diagram (plot) only shows the far-field noise reduction in a 360 ° sweep with the center around the noise source. The diagram has no information about to take the distance. Where the solid model crosses the heavily dotted circle is the combined one Field strength greater than that of the original source or, with

anderen Worten, die Aufhebungsanordnung verkleinert nicht, sondern vergrößert den ausgestrahlten Schall. Der Vorteil von starker Verkleinerung des ausgestrahlten Schallpegels in einem großen "Kegel" überwindet in vielen Fällen irgendwelche Probleme, die durch das Ansteigen des Schalls in andere Richtungen verursacht werden.In other words, the cancellation arrangement does not reduce the size of the emitted sound, but increases it. The advantage by greatly reducing the emitted sound level in a large "cone" overcomes any in many cases Problems caused by the sound rising in other directions.

Ein Vergleich der Figuren 10 und 12 und ebenso ein Vergleich der Figuren 11 und 13 zeigt die verbesserte Leistungsfähigkeit bei niedrigeren Frequenzen für die gleiche Quelle im Verhältnis zum Aufhebungsgeneratorabstand. Man wird sich erinnern, daß der allgemeine Vorschlag war, je enger der Zwischenraum der Schallquellen oder je länger die Wellenlänge (niedriger die Frequenz), um so besser ist die Leistungsfähigkeit in einer Zwei-Quellen-Anordnung. Das gleiche scheint sich für drei linear angeordnete Quellen der simulierten Strahlungskurven zu bewahrheiten. Vie weiterhin aus der Figur 14 ersichtlich, wird, wenn der Abstand zwischen der den aufzuhebenden Schall erzeugenden Quelle und der Aufhebungsschallquelle bedeutend größer wird, die Fernfeldstrahlungskurve komplexer. Wieder wird, wie in Fig. 14 gezeigt, gerade in der dargestellten Anordnung ein wesentlicher "Kegel" von angehobenem oder im wesentlichen gedämpften Schall erzeugt.A comparison of Figures 10 and 12 and also a comparison of Figures 11 and 13 shows the improved performance at lower frequencies for the same source relative to the cancellation generator spacing. One will remember that the narrower the general proposal was Space between the sound sources or the longer the wavelength (the lower the frequency), the better the performance in a two-source arrangement. The same seems to be true for three linearly arranged sources of the simulated radiation curves. Vie continue It can be seen from FIG. 14 if the distance between the source generating the sound to be canceled and the cancellation sound source becomes significantly larger, the far-field radiation curve becomes more complex. Again, as in 14, just in the illustrated arrangement, a substantial "cone" of raised or substantial generated attenuated sound.

In den dargestellten Strahlungskurvendiagrammen ist das Fehlermikrophon weit von der Quelle des aufzuhebenden Schalls in Richtung der gewünschten Aufhebung entfernt. In den Kurvendiagrammen ist das rechts der Quelle entlang der horizontalen Achse. Obwohl die Strahlungskurvendiagramme für einzelne Frequenzen dargestellt sind, sieht die aktive akustische Dämpfungseinrichtung der vorliegendenIn the radiation curve diagrams shown, the error microphone is far from the source of the one to be canceled Sound removed in the direction of the desired cancellation. In the curve diagrams this is to the right of the source the horizontal axis. Although the radiation curve diagrams are shown for individual frequencies, the active acoustic damping device of the present

Erfindung eine Breitbandreduzierung von akustischen Schwingungen oder Lärm vor. Das durch die Dämpfungseinrichtung erzeugte Fernfeldstrahlungsmodell würde über das effektive Dämpf ungsspektrum, abhängig von den spektralen Bestandteilen des Lärms, variieren.Invention a broadband reduction of acoustic vibrations or noise. That through the damping device The far-field radiation model generated would be based on the effective attenuation spectrum, depending on the spectral components of noise, vary.

Eine aktive akustische Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung eines verhältnismäßig breiten Bandes von niedriger Schallfrequenz von einer gegebenen Quelle durch die Einführung von Aufhebungsschall mit der spiegelbildlichen Amplituden- und Phasencharakteristika des Quellenschalls. Die aktive akustische Dämpfungseinrichtung umfaßt einen oder mehrere Lautsprecher, die an einer weit entfernten örtlichkeit von der den aufzuhebenden Schall erzeugenden Quelle angeordnet ist (sind). Jeder Lautsprecher wird durch einen elektronischen Schaltkreis betrieben, der ein adaptives Filter mit einem modifizierten LMS-Algorithmus umfaßt, das die Wirkungsweise seines Transversalfilters beherrscht, welches die gegebenen Verzögerungen verbunden mit der Fortpflanzung von akustischen Wellen und anderen Verzögerungen in dem System anpaßt.An active acoustic damping device for damping a relatively wide band of low sound frequency from a given source by introducing cancellation sound with the mirror image amplitude and phase characteristics of the source sound. the active acoustic damping device comprises one or more loudspeakers at a distant location of the source generating the sound to be canceled is (are) arranged. Every speaker will operated by an electronic circuit that has an adaptive filter using a modified LMS algorithm includes that dominates the operation of its transversal filter, which the given delays associated with the propagation of acoustic waves and other delays in the system.

Claims (8)

Or. FfiS^Pj Pf. Or. FfiS ^ Pj Pf. Postfach 7D0i-!5
iU?;v;Jx^hoUrafie 27
P.O. Box 7D0i-! 5
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;c..vjn iOSil) 6170T9; c..vjn iOSil) 6170T9 24. November 1983 FuKk/Ra.November 24, 1983 FuKk / Ra. Lord Corporation, Erie, PA 16512 / U.S.A.Lord Corporation, Erie, PA 16512 / U.S.A. Aktive akustische Dä^pfungseinrichtungActive acoustic damping device PatentansprücheClaims .j Einrichtung für die Aufhebung der Vibrationen von einer Quelle, gekennzeichnet durch:.j Device for canceling the vibrations of a Source, characterized by: eine erste Sensoreinrichtung für die Erfassung der Vibrationen, wobei die erste Sensoreinrichtung erste elektrische Signale erzeugt, die die Amplituden- und Phasencharakteristik der Vibrationen darstellen; eine Aufhebungseinrichtung für die Erzeugung von Aufhebungsvibrationen zur Kombination mit den Vibrationen von der Quelle, die einen ersten Aufhebungsvibrationsgenerator, der mit Abstand von der Quelle in einer ersten Fortpflanzungsrichtung der Vibration, und einen zweiten. Aufhebungsvibrationsgenerator, der mit Abstand von der Quelle in einer zweiten Fortpflanzungsrichtung der Vibration angeordnet ist, umfaßt; eine zweite Sensoreinrichtung an einer Stelle im Abstand von der ersten Sensoreinrichtung in Richtung der Fortpflanzung der Vibrationen, wobei die zweite Sensoreinrichtung die Summierung der Vibrationen von der Quelle und der Aufhebungseinrichtung erfaßt und zweite elektrische Signale erzeugt, die die Amplituden- unda first sensor device for detecting the vibrations, the first sensor device first generating electrical signals representative of the amplitude and phase characteristics of the vibrations; a cancellation means for generating canceling vibrations to be combined with the vibrations from the source having a first cancellation vibration generator spaced from the source in a first direction of propagation of the vibration, and a second. Suspension vibration generator that with distance located from the source in a second direction of propagation of the vibration; a second sensor device at a point at a distance from the first sensor device in the direction of the Propagation of the vibrations, wherein the second sensor means the summation of the vibrations from the Source and the canceller detected and second generates electrical signals that determine the amplitude and Phasencharakteristik der Summation darstellen; und ein adaptives Filter für die Ansteuerung der Aufhebungseinrichtung , um die Aufhebungsvibrationen zu erasugen, wobei das adaptive Filter ein Transversalfilter, das einen IÄS-Algorithmus verwendet, aufweist, um eine Anpassung an die Verzögerung der Fortpflanzung der Vibrationen von der ersten Sensoreinrichtung zu der zweiten Sensoreinrichtung und an die Verzögerung der Fortpflanzung der Aufhebungsvibrationen von dem ersten und zweiten Aufhebungsvibrationsgenerator zu dem Kombinationspunkt der Aufhebungsvibrationen mit den Vibrationen der Quelle, wobei das adaptive Filter sukzessive die ersten elektrischen Signale der ersten Sensoreinrichtung verzögert, filtert und skaliert, um entsprechende Ausgangssignale für die Ansteuerung der Aufhebungseinrichtung zu erzeugen und um sodann zwangsläufig die Verzögerung, Filterung und Skalierung basierend auf den ersten elektrischen Signalen der zweiten Sensoreinrichtung einzustellen und entsprechende revidierte Ausgangssignale für die Ansteuerung der Aufhebungseinrichtung zu liefern und Aufhebungsvibrationen so zu erzeugen, daß ihre Amplituden- und Phasencharakteristik ein Spiegelbild der Vibrationen der Quelle innerhalb vorgegebener Grenzen ist.Represent the phase characteristic of the summation; and an adaptive filter for controlling the cancellation device to detect the cancellation vibrations, the adaptive filter being a transversal filter, using an IÄS algorithm to generate a Adaptation to the delay in the propagation of the vibrations from the first sensor device to the second sensor means and delaying the propagation of the cancellation vibrations from the first and the second canceling vibration generator to the combining point of the canceling vibrations with the vibrations the source, wherein the adaptive filter successively the first electrical signals of the first sensor device delays, filters and scales to provide appropriate output signals for triggering the override device to generate and then inevitably based on the delay, filtering and scaling to adjust to the first electrical signals of the second sensor device and revised accordingly To provide output signals for the control of the cancellation device and cancellation vibrations so that their amplitude and phase characteristics are a reflection of the vibrations of the source within given limits.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Aufhebungsvibrationsgenerator, der zweite Aufhebungsvibrationsgenerator und die zweite Sensoreinrichtung in einem linearen Feld ausgerichtet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the first cancellation vibration generator, the second cancellation vibration generator and the second sensor means are aligned in a linear field. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sensoreinrichtung im wesentlichen an der Vibrationsquelle angeordnet ist.3. Device according to claim 2, characterized in that the first sensor device is substantially at the Vibration source is arranged. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sensoreinrichtung an einer örtlichkeit, die mit Abstand von der ersten Sensoreinrichtung in der Vibrationsf ortpf lanzungsri chtung, in der die Aufhebung gewünscht ist, angeordnet ist.4. Device according to claim 1 or 3, characterized in that that the second sensor device at a location which is at a distance from the first sensor device is arranged in the vibration propagation direction in which the cancellation is desired. 5. Einrichtung für die Aufhebung der Vibrationen von einer Quelle, gekennzeichnet durch:5. Device for the cancellation of vibrations from a source, characterized by: eine erste Sensoreinrichtung für die Erfassung der Vibrationen, wobei die erste Sensoreinrichtung erste elektrische Signale erzeugt, die die Amplituden- und Phasencharakteristik der Vibrationen darstellen; eine Aufhebungseinrichtung für die Erzeugung von Aufhebungsvibrationen zur Kombination mit den Vibrationen der Quelle;a first sensor device for detecting the vibrations, the first sensor device first generating electrical signals representative of the amplitude and phase characteristics of the vibrations; a cancellation device for generating cancellation vibrations to combine with the vibrations of the source; eine zweite Sensoreinrichtung an einer Stelle im Abstand von der ersten Sensoreinrichtung in einer Richtung der Fortpflanzung der Vibrationen, wobei die zweite Sensoreinrichtung die Summation der Vibrationen der Quelle und der Aufhebungseinrichtung feststellt und zweite elektrische Signale erzeugt, die die Amplituden- und Phasencharakteristik der Summation darstellen; unda second sensor device at a location spaced from the first sensor device in one direction the propagation of the vibrations, wherein the second sensor device the summation of the vibrations the source and the cancellation device detects and generates second electrical signals that the amplitude and represent phase characteristics of the summation; and ein adaptives Filter für die Ansteuerung der Aufhebungseinrichtung, um die Aufhebungsvibrationen zu erzeugen, wobei das adaptive Filter ein Transversalfilter, das einen IMS-Algorithmus verwendet, aufweist, um eine Anpassung an die Verzögerung der Fortpflanzung der Vibra- an adaptive filter for driving the cancellation device to generate the cancellation vibrations, the adaptive filter having a transversal filter using an IMS algorithm to adapt to the delay in the propagation of the vibra- tionen von der ersten Sensoreinrichtung zu der zweiten Sensoreinrichtung und an die Verzögerung der Fortpflanzung der Aufhebungsvibrationen von der Aufhebungseinrichtung zu dem Kombinationspunkt der Aufhebungsvibrationen mit der Vibration der Quelle zu erzielen, wobei das adaptive Filter sukzessive die ersten elektrischen Signale der ersten Sensoreinrichtung verzögert, filtert und skaliert, um entsprechende Ausgangssignale für die Ansteuerung der Aufhebungseinrichtung zu erzeugen und um sodann zwangsläufig die Verzögerung, Filterung und Skalierung basierend auf den zweiten elektrischen Signalen der zweiten Sensoreinrichtung einzustellen und entsprechende revidierte Ausgangssignale für die Ansteuerung der Aufhebungseinrichtung zu liefern und Aufhebungsvibrationen so zu erzeugen, daß ihre Amplituden- und Phasencharakteristik ein Spiegelbild der Vibration der Quelle innerhalb vorgegebener Grenzen ist, wobei das adaptive Filter weiterhin ein adaptives Kompensationsfilter, das Einrichtungen zur zwangsläufigen Einstellung der Phasencharakteristiken des zweiten durch die zweite Sensoreinrichtung erzeugten elektrischen Signals zur Einführung in das adaptive Kompensationsfilter, um eine stabile Betriebsweise zu gewährleisten, hat und in Reihe zwischen die zweite Sensoreinrichtung und einem Eingang des adaptiven Aufhebungsfilters geschaltet ist, aufweist.functions from the first sensor device to the second sensor device and the delay in the propagation of the canceling vibrations from the canceling means to the combining point of the canceling vibrations with the vibration of the source, the adaptive filter successively the first electrical Signals from the first sensor device are delayed, filtered and scaled to produce corresponding output signals to generate the control of the cancellation device and then inevitably the delay, filtering and adjust scaling based on the second electrical signals of the second sensor device and to provide corresponding revised output signals for actuating the override device and generate cancellation vibrations so that their amplitude and phase characteristics are mirror images the vibration of the source is within predetermined limits, the adaptive filter still being an adaptive one Compensation filter, the devices for the inevitable adjustment of the phase characteristics of the second electrical signal generated by the second sensor device for introduction into the adaptive Compensation filter, to ensure stable operation, has and in series between the second Sensor device and an input of the adaptive cancellation filter is connected, has. 6. Steuerung für eine Einrichtung zur Aufhebung von Vibrationen von einer Quelle mit einem adaptiven Aufhebungsfilter, das ein Transversalfilter, welches einen modifizierten LMS-Algorithmus zur Anpassung akustischer Verzögerungen verwendet, umfaßt, wobei das adaptive6. Control for a device for canceling vibrations from a source with an adaptive cancellation filter, which is a transversal filter, which is a modified LMS algorithm used to adjust acoustic delays includes, the adaptive Aufhebungsfilter einen Eingang, der mit einer ersten Sensoreinrichtung zur Erkennung von Vibrationen von einer aufzuhebende Vibrationen erzeugenden Quelle, einen Ausgang, der mit einer Aufhebungseinrichtung zur Erzeugung von Aufhebungsvibrationen, um diese mit den Vibrationen von der Quelle zu kombinieren, verbunden ist, und einen Fehlereingang aufweist, und ein adaptives Kompensationsfilter, das zwischen einer zweiten Sensoreinrichtung, welche an einer räumlich getrennten Örtlichkeit und in einer Fortpflanzungsrichtung der aufzuhebenden Vibrationen angeordnet ist, und dem Fehlereingang des adaptiven Aufhebungsfilters geschaltet 1st, wobei das adaptive Kompensationsfilter fähig ist, zwangsläufig die Phasencharakteristika des Ausgangs der zweiten Sensoreinrichtung einzustellen, um einen stabilen Betrieb des adaptiven Aufhebungsfilters sicherzustellen.Cancellation filter has an input that is connected to a first sensor device for detecting vibrations from a vibration generating source to be canceled, an output connected to a cancellation means to generate cancellation vibrations to combine with the vibrations from the source, is connected, and has an error input, and an adaptive compensation filter that is between a second sensor device, which is at a spatially separate location and in a direction of propagation the vibrations to be canceled and the error input of the adaptive cancellation filter 1st switched, the adaptive compensation filter being capable, the phase characteristics inevitably of the output of the second sensor means to ensure stable operation of the adaptive cancellation filter to ensure. 7. Einrichtung für die Aufhebung der Vibration in einem physikalischen System, gekennzeichnet durch: eine erste Sensoreinrichtung für die Erfassung der Vibration, wobei die erste Sensoreinrichtung erste elektrische Signale erzeugt, die die Amplituden- und Phasencharakteristik der Vibration darstellen; eine Aufhebungseinrichtung für die Erzeugung einer Aufhebungsvibration zur Kombination mit der Vibration des physikalischen Systems;7. Device for the cancellation of the vibration in a physical system, characterized by: a first sensor device for detecting the vibration, the first sensor device first generating electrical signals representative of the amplitude and phase characteristics of the vibration; a cancellation means for generating a cancellation vibration to be combined with the vibration the physical system; eine zweite Sensoreinrichtung an einer Stelle im Abstand von der ersten Sensoreinrichtung in Richtung der Fortpflanzung der Vibration, wobei das physikalische System und die Aufhebungsvlbration zweite elektrische Signale erzeugt, die die Amplituden- und Phasen-a second sensor device at a point at a distance from the first sensor device in the direction of the Propagation of vibration, with the physical system and the dissipation vibration second electrical Generates signals that determine the amplitude and phase Charakteristik der Summation darstellen; und ein adaptives Filter, welches einen modifizierten LMS-Algorithmus und ein Transversalfilter umfaßt, wobei das adaptive Filter sukzessive die ersten elektrischen Signale der ersten Sensoreinrichtung verzögert, filtert und skaliert, um entsprechende Ausgangssignale für die Ansteuerung der Aufhebungseinrichtung zu erzeugen und um sodann zwangsläufig die Verzögerung, Filterung und Skalierung basierend auf den zweiten elektrischen Signalen von der zweiten Sensoreinrichtung einzustellen und entsprechende revidierte Ausgangssignale für die Ansteuerung der Aufhebimgseinrichtung zu liefern und eine Aufhebungsvibration so zu erzeugen, daß ihre Amplituden- und Phasencharakteristik ein Spiegelbild der Vibration des physikalischen Systems innerhalb vorgegebener Grenzen darstellt. Show the characteristic of the summation; and an adaptive filter using a modified LMS algorithm and a transversal filter, the adaptive filter successively the first electrical Signals from the first sensor device are delayed, filtered and scaled to produce corresponding output signals to generate for the control of the cancellation device and then inevitably the delay, filtering and scaling based on the second set electrical signals from the second sensor device and corresponding revised output signals to deliver for the control of the Aufhebimgseinrichtung and a cancellation vibration so to produce that their amplitude and phase characteristics are a reflection of the vibration of the physical System within given limits. 8. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der modifizierte LMS-Algorithmus Mittel zur Anpassung der Verzögerungen umfaßt, die der Fortpflanzung der Vibration von der ersten Sensoreinrichtung zu der zweiten Sensoreinrichtung und der Fortpflanzung der Aufhebungsvibration von der Aufhebungseinrichtung zu dem Kombinationspunkt der Aufhebungsvibration mit der Vibration des physikalischen Systems anhaften.8. Device according to claim 7 »characterized in that the modified LMS algorithm means for adaptation including delays in propagating the vibration from the first sensor means to the second sensor means and the propagation of the cancellation vibration from the cancellation means to the combining point of the cancellation vibration with the vibration of the physical system cling.
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