DE4015313A1 - Aktives geraeuschminderungssystem fuer den innenraum von kraftfahrzeugen - Google Patents
Aktives geraeuschminderungssystem fuer den innenraum von kraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein aktives Geräuschminderungssystem
für den Innenraum von Kraftfahrzeugen und anderen Verkehrs
mitteln mit mindestens einem Geräuschsensor oder Mikrofon,
mindestens einem Lautsprecher und mindestens einer Regelein
richtung, die als Istgröße das Ausgangssignal des Geräusch
sensors oder Mikrofons erhält und ein den Lautsprecher beauf
schlagendes Stellsignal abgibt, wobei der räumliche Abstand
zwischen Lautsprecher und Mikrofon relativ klein ("Nahfeld")
bzw. groß ("Fernfeld") sein kann.
Aus der EP 03 42 353 ist ein Geräuschminderungssystem für
Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem die Mikrofone in einem Helm
holtz-Resonator angeordnet sind. Die Lautsprecher befinden
sich dabei an Orten maximalen Schalldruckes wie im vorderen
Fußbereich oder der Hutablage. Der Helmholtz-Resonator ist
dabei auf die zu dämpfende Hohlraumeigenfrequenz abgestimmt.
Weitere bekannte Regeleinrichtungen der gattungsmäßigen Art
leiten aus der Zündfrequenz der Brennkraftmaschine über einen
Sensor ein Referenzsignal ab, mit dem eine Kompensation der
Schallfeldstruktur bewirkt werden soll.
Den bekannten Systemen ist gemeinsam, daß die Abstrahlung
sehr tiefer Frequenzen relativ große Lautsprecher erforder
lich macht, und bei höheren Frequenzen (ab 150 Hz) sind sehr
viele Lautsprecher erforderlich bzw. in Ohrennähe vorteil
haft. Entsprechend wächst der Kosten- und Rechenaufwand. Die
elektrische Stabilität des Regelkreises wird problematischer.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Frequenzkompensationssystem anzugeben, das kostengünsti
ger und technisch praktikabler handhabbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß minde
stens zwei Teilsysteme mit jeweils mindestens einem Geräusch
sensor oder Mikrofon und einem Lautsprecher, je eines für das
"Nahfeld" und eines für das "Fernfeld" vorhanden sind, daß
die von der Regeleinrichtung zu verarbeitenden Frequenzen für
das Nahfeld oberhalb und für das Fernfeld unterhalb einer
charakteristischen Grenzfrequenz fg liegen, und daß auf min
destens einen bestimmten Innenraumbereich sowohl nach dem
Nahfeldverfahren als auch nach dem Fernfeldverfahren einge
wirkt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen
sein, daß die durch die Grenzfrequenz fg gebildeten Frequenz
bänder teilweise überlappen und im Frequenzüberlappungsbe
reich dasjenige System dominiert, das entsprechend der
Schallfeldstruktur wirkungsvoller arbeiten kann. Das dem
Fernfeld- bzw. Nahfeldverfahren zugeordnete Frequenzband kann
schmalbandig bzw. breitbandig sein oder umgekehrt.
Dabei können die beiden nach Nah- bzw. Fernfeldverfahren ar
beitenden Teilsysteme entweder unabhängig voneinander arbei
ten und nur über das zu mindernde Schallfeld miteinander ge
koppelt sein oder aber eine gemeinsame Regeleinheit benutzen
oder auch jeweils eigene, aber untereinander gekoppelte Re
geleinheiten besitzen.
Das erfindungsgemäße Geräuschminderungssystem hat den wesent
lichen Vorteil, daß es vom regelungstechnischen Aufwand her
zu besserer Kompensation führt und mit weniger Komponenten
wirkungsvoll arbeitet und weniger störanfällig ist hinsicht
lich der Stabilität des Regelkreises.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeich
nungen und eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Schallbeeinflussung des Fahrgastinnenrau
mes entsprechend der Ausführung Nahfeld -
Fernfeld,
Fig. 2 das Frequenzband für Nah- bzw. Fernfeld,
Fig. 3 das Frequenzband mit Überlappungsbereich.
Das in Fig. 1 dargestellte schematische aktive Geräuschmin
derungssystem setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen:
1a und 2a sind Mikrofone bzw. Lautsprecher für den Fernfeld
bereich, während 1b und 2b Mikrofone bzw. Lautsprecher für
den Nahfeldbereich darstellen. Mit 3 ist die elektronische
Regeleinheit der aktiven Geräuschminderungseinheit ANC
(Active Noise Control) gekennzeichnet, die beispielsweise im
Gehäuse 4 eines Autoradios angeordnet sein kann. Die Bezugs
ziffer 5 bezeichnet einen Tacho-Sensor, aus dem ein Referenz
signal proportional der Zündfrequenz abgeleitet werden kann,
um ein Bezugssignal für die ANC (Active Noise Control) zu ge
nerieren.
Die für die Fernfeldkompensation vorgesehenen Lautsprecher
bzw. Mikrofone sind räumlich zueinander relativ weit beab
standet, indem die Lautsprecher beispielsweise im unteren
Fußbereich für Vorder- und Rücksitz und auf der Hutablage an
geordnet sind, während die korrespondierenden Mikrofone im
oberen Kopfbereich ab Armaturentafelhöhe und darüber angeord
net sein können. Für den Nahfeldbereich sind die Lautsprecher
und korrespondierenden Mikrofone relativ nah beabstandet und
in Kopfnähe von beispielsweise Fahrer bzw. Beifahrer oder den
Fondpassagieren im Bereich der Kopfstützen bzw. Türholme an
geordnet. Durch diese Anordnung wird der obere Bereich des
Passagierraums nach dem Fernfeld- und der Bereich des Fahrers
bzw. Beifahrers respektive der Bereich der Fondpassagiere zu
sätzlich nach dem Nahfeldverfahren beeinflußt.
Das erfindungsgemäße aktive Geräuschminderungssystem (ANC)
für den Innenraum von Kraftfahrzeugen teilt die zu verarbei
tenden Frequenzen in zwei Frequenzbänder ein, die durch eine
charakteristische Grenzfrequenz fg voneinander unterschieden
werden. Das für das Fernfeld charakteristische Frequenzband
A0 (Fig. 2) liegt unterhalb, das für das Nahfeld charakteri
stische Frequenzband B0 oberhalb einer Grenzfrequenz von 100
bis 400 Hz. Im Bereich der Grenzfrequenz fg können die beiden
Frequenzbänder A1, B1 (Fig. 3) teilweise überlappen.
Die elektronische Kontroll- und Regeleinheit für Nah- bzw.
Fernfeld besteht vorzugsweise aus einem Signalprozessor, der
beide Felder gemeinsam beeinflußt, wobei die beiden Teilsy
steme über dezentrale interaktive Logiken gekoppelt sind und
beide digital oder analog oder zum Teil digital und zum Teil
analog arbeiten.
Das erfindungsgemäße Geräuschminderungssystem läßt sich außer
in Kraftfahrzeugen auch z. B. in Flugzeugen und anderen Ver
kehrsmitteln, überall dort, wo Abroll-, starke Wind- und An
triebsmaschinengeräusche entstehen, einsetzen.
Claims (10)
1. Aktives Geräuschminderungssystem für den Innenraum von
Kraftfahrzeugen und anderen Verkehrsmitteln mit minde
stens einem Geräuschsensor oder Mikrofon, mindestens ei
nem Lautsprecher und mindestens einer Regeleinrichtung,
die als Istgröße das Ausgangssignal des Geräuschsensors
oder Mikrofons erhält und ein den Lautsprecher beauf
schlagendes Stellsignal abgibt, wobei der räumliche Ab
stand zwischen Lautsprecher und Mikrofon relativ klein
("Nahfeld") bzw. groß ("Fernfeld") sein kann, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens zwei Teilsysteme mit je
weils mindestens einem Geräuschsensor oder Mikrofon und
einem Lautsprecher, je eines für das "Nahfeld" und eines
für das "Fernfeld" vorhanden sind, daß die von der Re
geleinrichtung zu verarbeitenden Frequenzen für das Nah
feld oberhalb und für das Fernfeld unterhalb einer cha
rakteristischen Grenzfrequenz (fg) liegen, und daß auf
mindestens einen bestimmten Innenraumbereich sowohl nach
dem Nahfeldverfahren als auch nach dem Fernfeldverfahren
eingewirkt wird.
2. Aktives Geräuschminderungssystem nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz (fg) zwi
schen 100 und 400 Hz liegt.
3. Aktives Geräuschminderungssystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzbereiche von
Nah- und Fernfeld teilweise überlappen.
4. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der vorange
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere
Bereich des Passagierraums des Kraftfahrzeuges in Kopf
höhe aller Passagiere nach dem Fernfeldverfahren und der
Bereich des Fahrers bzw. Beifahrers auf den Vordersitzen
zusätzlich nach dem Nahfeldverfahren beeinflußt wird.
5. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der vorange
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Fre
quenzüberlappungsbereich dasjenige System dominiert, das
entsprechend der Schallfeldstruktur wirkungsvoller ar
beiten kann.
6. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der Ansprü
che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernfeld
verfahren schmalbandig und das Nahfeldverfahren breit
bandig wirkt.
7. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der Ansprü
che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernfeld
verfahren breitbandig und das Nahfeldverfahren schmal
bandig wirkt.
8. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der vorange
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide nach
Nah- bzw. Fernfeldverfahren arbeitenden Teilsysteme un
abhängig voneinander arbeiten und nur über das zu min
dernde Schallfeld miteinander gekoppelt sind.
9. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der vorange
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide nach
Nah- bzw. Fernfeldverfahren arbeitenden Teilsysteme über
eine gemeinsame Regeleinheit (Signalprozessor) das
Schallfeld mindern.
10. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der vorange
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
nach Fern- bzw. Nahfeldverfahren arbeitenden Teilsysteme
über dezentrale, interaktive Logiken gekoppelt sind und
beide digital oder analog oder zum Teil digital und zum
Teil analog arbeiten.
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