JP2000132175A - 回転機のアクティブ消音制御システム - Google Patents

回転機のアクティブ消音制御システム

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JP2000132175A
JP2000132175A JP10304245A JP30424598A JP2000132175A JP 2000132175 A JP2000132175 A JP 2000132175A JP 10304245 A JP10304245 A JP 10304245A JP 30424598 A JP30424598 A JP 30424598A JP 2000132175 A JP2000132175 A JP 2000132175A
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Japan
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noise
microphone
rotating machine
speaker
sound
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JP10304245A
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Yutaka Takahashi
裕 高橋
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Toshiba Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Engineering Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】回転機内で発生した騒音源1次音とエンクロー
ジャ内で発生した環境1次音の双方をそれぞれ消音する
ことにある。 【解決手段】エンクロージャ1内にマイクロホン3とス
ピーカ4とを対峙させて首振り可能にそれぞれ設けると
共に、エンクロージャ1内に設置された回転機2内にも
マイクロホン5とスピーカ6とを対峙させて首振り可能
にそれぞれ設け、マイクロホン3により収集された環境
1次音とマイクロホン5により収集された騒音源1次音
をそれぞれコンピュータ7に取込んで、騒音源1次音と
環境1次音の波形をそれぞれ解析し、これらと同振幅で
逆位相の波形を作成して環境1次音と干渉させる環境2
次音をスピーカ4より、騒音源1次音と干渉させる騒音
源2次音をスピーカ6よりそれぞれ発生させると共に、
常に最小の騒音レベルとなるように各マイクロホンとス
ピーカを可動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回転機より発生する
騒音を低減させるアクティブ消音制御システムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】大型回転機が設置されたエンクロージャ
内で各種の作業を行う場合、騒音源となる大型回転機か
ら発生する騒音を消去するアティブ消音制御システムを
採用し、騒音による作業環境の改善が図られている。
【0003】従来、騒音発生源となる大型回転機より発
生する騒音(1次音)をアクティブ消音制御するには、
図4に示すようにエンクロージャ11内にスピーカ12
を及びマイクロホン13を対峙させてそれぞれ配置し、
騒音発生源14から発生する騒音をマイクロホン13に
より収集し、これを入力増幅器15で増幅した後、コン
ピュータ16に入力する。
【0004】コンピュータ16では、図5に示すように
1次音P1の振幅と同振幅で位相が逆位相の2次音P2
を発生させ、これを出力増幅器17で増幅した後、スピ
ーカ12より出力して両方の音波を干渉させることによ
り、騒音を低減させるようにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような回転機のア
クティブ消音制御システムは、騒音発生源そのものの低
減ではなく、エンクロージャ11内の環境としての騒音
低減であるため、例えば回転機自体に異常が発生した場
合にはその異常音まで打消される恐れがある。
【0006】また、スピーカ12はエンクロージャ11
内に固定されているため、設置箇所や向きによっては消
音効果が発揮できないこともある。
【0007】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、回転機より発生する騒音を効果的に低減させ
ることができるとともに、機器自体の異常音も検出する
ことができる回転機のアクティブ消音制御システムを提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により回転機のアクティブ
消音制御システムを構成するものである。
【0009】請求項1に対応する発明は、エンクロージ
ャ内に設置された回転機から発生する騒音をアクティブ
制御するシステムにおいて、前記エンクロージャ内の対
峙する壁面の適宜高さ位置にそれぞれ取付けられた第1
のマイクロホン及び第1のスピーカと、前記回転機内の
対峙する適宜位置にそれぞれ取付けられた第2のマイク
ロホン及び第2のスピーカと、前記第1のマイクロホン
により収集された環境騒音(環境1次音)及び前記第2
のマイクロホンにより収集された機内騒音(騒音源1次
音)をそれぞれ取込んで環境1次音と騒音源1次音の波
形を解析し、これらと同振幅で逆位相の波形をそれぞれ
作成して環境1次音と干渉させる環境2次音及び騒音源
1次音と干渉させる騒音源2次音として前記第1のスピ
ーカ及び第2のスピーカより発生させるコンピュータと
を備えたものである。
【0010】請求項2に対応する発明は、前記第1のマ
イクロホン及び第1のスピーカと、前記第2のマイクロ
ホン及び第2のスピーカをそれぞれ首振り可能な構成と
し、且つ前記コンピュータにより常に最小の騒音レベル
となるように各マイクロホン及びスピーカを可動させて
フィードバック制御するようにしたものである。
【0011】上記請求項1及び請求項2に対応する発明
にあっては、回転機内で発生した騒音源1次音とエンク
ロージャ内で発生した環境1次音の双方をそれぞれ消音
することができる。特に請求項2に対応する発明にあっ
ては、各マイクロホン及びスピーカは首振り可能にして
常に最小の騒音レベルとなるように可動させているの
で、より消音効果を向上させることができ、エンクロー
ジャ内の作業環境の改善を大幅に図ることができる。
【0012】請求項3に対応する発明は、前記コンピュ
ータに騒音源1次音及び環境1次音に基づき各種毎に騒
音を分析し、予め設定された正常時の騒音レベルに対す
る閾値(警報設定値)と比較し、この閾値を超えている
とき警報信号を出力する機能を持たせたものである。
【0013】請求項3に対応する発明にあっては、コン
ピュータにより騒音源1次音及び環境1次音に基づき各
種毎に騒音を分析し、予め設定された正常時の騒音レベ
ルに対する閾値と比較し、この閾値を超えているとき警
報信号を出力するようにしているので、回転機に異常音
が発生した場合にはその異常音のみを検知することがで
きる。
【0014】請求項4に対応する発明は、回転機から発
生する騒音をアクティブ制御するシステムにおいて、前
記回転機内の対峙する適宜位置にそれぞれ取付けられた
マイクロホン及びスピーカと、前記マイクロホンにより
収集された機内騒音(騒音源1次音)を取込んで騒音源
1次音の波形を解析し、これと同振幅で逆位相の波形を
作成して騒音源1次音と干渉させる騒音源2次音として
前記スピーカより発生させる機能と騒音源1次音に基づ
き各種毎の騒音を分析し、予め設定された正常時の騒音
レベルに対する閾値(警報設定値)と比較し、この閾値
を超えているとき警報信号を出力する機能を持たせたコ
ンピュータとを備えたものである。
【0015】請求項5に対応する発明は、前記マイクロ
ホン及びスピーカをそれぞれ首振り可能な構成とし、且
つ前記コンピュータにより常に最小の騒音レベルとなる
ように前記マイクロホン及び前記スピーカを可動させて
フィードバック制御するようにしたものである。
【0016】請求項4及び請求項5に対応する発明にあ
っては、エンクロージャがない場合にも、マイクロホン
及びスピーカを首振り可能にして常に最小の騒音レベル
となるように可動させているので、より消音効果を向上
させることができと共に、回転機の異常音も検知するこ
とができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。
【0018】図1は本発明による回転機のアクティブ消
音制御システムの実施の形態を示す構成図である。
【0019】図1において、1はエンクロージャで、こ
のエンクロージャ1内には大型回転機2が設置されてい
る。3はエンクロージャ1内の一方の壁面の適宜高さ位
置に前後、上下、左右に首振り可能に取付けられたマイ
クロホン、4はエンクロージャ1内のマイクロホン3と
対峙する他方の壁面に前後、上下、左右に首振り可能に
取付けられたスピーカである。
【0020】また、5は大型回転機2内の固定子枠の一
端部側に前後、上下、左右に首振り可能に取付けられた
マイクロホン、6はマイクロホン5と対峙する固定子枠
の他端部側に前後、上下、左右に首振り可能に取付けら
れたスピーカである。
【0021】一方、7はエンクロージャ1内のマイクロ
ホン3及び回転機2内のマイクロホン5により収集され
た騒音信号を入力増幅器8を介して取込むコンピュータ
で、このコンピュータ7は騒音源からの騒音(1次音)
信号と環境からの騒音(1次音)信号の波形を解析して
演算処理を実行し、これと同振幅で逆位相の信号を求め
て騒音源の2次音及び環境騒音の2次音の信号として出
力増幅器9を介してスピーカ4,6に出力する機能と、
騒音源及び環境の両騒音信号に基づき騒音を分析し、予
め設定された正常時の騒音レベルに対する閾値(警報設
定値)と比較し、閾値を超えているとき警報信号を出力
する機能とを有している。
【0022】なお、10はコンピュータ7で解析された
結果を記録するレコーダである。
【0023】図2は上記コンピュータ7の機能の詳細を
示すブロック図である。
【0024】図2において、7−1は入力増幅器8を通
して入力される騒音源1次音と環境1次音の各波形をF
FT解析(高速フーリエ解析)する1次音解析手段、7
−2はこの1次音解析手段7−1で波形解析された結果
をもとに騒音源1次音および環境1次音と同振幅で逆位
相の二次音の各波形を作成する演算手段である。
【0025】また、7−3は騒音源1次音と環境1次音
の種類に応じて分析する分析手段、7−4はこの分析手
段7−3により予め分析された正常時における騒音源1
次音および環境1次音の騒音レベルに対する閾値(警報
設定値)が設定された設定手段、7−5は分析手段7−
3により分析された騒音源1次音と環境1次音の種類に
応じた結果と設定手段7−4に設定された騒音レベルに
対する閾値とを比較し、この閾値を超えると警報信号を
出力する比較手段である。
【0026】次に上記のように構成された回転機のアク
ティブ消音制御システムの作用を述べるに、まず本実施
の形態で消音すべき騒音とその種類について説明する。
【0027】人間の可聴周波数の限界は音圧レベルでは
0〜約130 dB、周波数では約20〜約20000 Hzである。
【0028】ここで、回転機の騒音の種類(電源周波
数:f(Hz)、回転周波数:fr(Hz)とする)について挙げ
ると 1)電磁騒音 イ)基本波磁束に基づく騒音(2×f(Hz)) ロ)高調波磁束に基づく騒音(1000〜4000(Hz)) ハ)うなり騒音(誘導機の場合;2|s|f(Hz),|
s|<1 sはすべりとする) 2)通風騒音 ニ)ファン騒音(nb×fr(Hz),nb:ファンの羽枚数) ホ)ダクト騒音(nd×fr(Hz),nd:通風ダクト数) ヘ)機械騒音(nr×fr(Hz),nr:ころがり軸受の転動体
数) 回転機のこのような騒音の主なスペクトルを示すと図3
に示す如くなる。
【0029】次に環境騒音の種類について挙げると イ)回転機を運転しない状態で、連続的に測定される騒
音(暗騒音) ロ)作業に伴う一時的な騒音 これらの騒音の主成分のスペクトルは、通常100HZ 以下
である。
【0030】このような消音すべき騒音とその種類をも
とに環境騒音と騒音源から発生する騒音に対して次のよ
うなアクティブ消音制御が行われる。
【0031】いま、マイクロホン3により収集された環
境1次音とマイクロホン5により収集された騒音源1次
音が入力増幅器8を介してコンピュータ7に取込まれる
と、このコンピュータ7ではまず1次音解析手段7−1
によりそれぞれの波形が解析され、その解析結果が演算
手段7−2に取込まれる。この演算手段7−2では環境
1次音及び騒音源1次音と同振幅で逆位相の波形をそれ
ぞれ作成し、その環境2次音の信号が出力増幅器9を通
してスピーカ4に与えられ、また騒音源2次音の信号が
スピーカ6に与えられる。
【0032】従って、スピーカ4から発せられる環境2
次音により環境1次音が、またスピーカ6より発せられ
る騒音源2次音により騒音源1次音がそれぞれ干渉する
ことで消音制御される。
【0033】この場合、それぞれの1次音と2次音とが
干渉しているとき、演算手段7−2では波形の解析結果
をもとに常に最小の騒音レベルになるようにマイクロホ
ン3,5とスピーカ4,6の図示しないそれぞれの駆動
源に駆動信号を与え、これらを首振り回動させることに
より、フィードバック制御を行っている。
【0034】一方、このような状態にあるとき分析手段
7−3では環境1次音と騒音源2次音に基づき騒音の種
類に応じてスペクトルを分析し、その分析結果と設定手
段7−4に設定されている正常時の騒音レベルに対する
閾値とを比較手段7−5により比較している。
【0035】従って、各種類毎の分析結果が閾値を超え
ていなければ大型回転機2に異常がないと判断し、また
いずれかの分析結果が閾値を超えていれば大型回転機2
に異常があると判断して警報信号を出力する。
【0036】このように本実施の形態では、エンクロー
ジャ1内にマイクロホン3とスピーカ4とを対峙させて
前後、上下、左右に首振り可能にそれぞれ設けると共
に、エンクロージャ1内に設置された大型回転機2内に
もマイクロホン5とスピーカ6とを対峙させて前後、上
下、左右に首振り可能にそれぞれ設け、マイクロホン3
により収集された環境1次音とマイクロホン5により収
集された騒音源1次音をそれぞれコンピュータ7に取込
んで、騒音源1次音と環境1次音の波形をそれぞれ解析
し、これらと同振幅で逆位相の波形を作成して環境1次
音と干渉させる環境2次音をスピーカ4より、騒音源1
次音と干渉させる騒音源2次音をスピーカ6よりそれぞ
れ発生させると共に、常に最小の騒音レベルとなるよう
に各マイクロホンとスピーカを首振りさせるフィードバ
ック制御を行うようにしたので、大型回転機2内で発生
した騒音源1次音とエンクロージャ1内で発生した環境
1次音の双方をそれぞれ消音することができる。
【0037】ここで、回転機の騒音レベルは、小さい場
合でも80dBを超え、大きい場合には130dBに近
い場合があり、また騒音は発生源からの距離で減衰する
性質があるのに対して、環境騒音のレベルは突発的な作
業騒音を除けば、ほぼ60dB未満である。
【0038】従って、回転機内に設けられたマイクロホ
ン5とスピーカ6により騒音源の騒音を消音することに
より、エンクロージャ1内の騒音をより効果的に消音さ
せることができる。特に各マイクロホン及びスピーカは
首振り可能にして常に最小の騒音レベルとなるように回
動させているので、より消音効果を向上させることがで
き、エンクロージャ1内の作業環境の改善を大幅に図る
ことができる。
【0039】また、コンピュータにより騒音源1次音及
び環境1次音に基づき騒音を分析し、予め設定された正
常時の騒音レベルに対する閾値(警報設定値)と比較
し、この閾値を超えているとき警報信号を出力するよう
にしているので、回転機に異常音が発生した場合にはそ
の異常音のみを検知することができる。
【0040】なお、上記の実施の形態ではエンクロージ
ヤ1内に大型回転機2が設置されている場合のアクティ
ブ消音制御について述べたが、エンクロージャ1がない
場合にも、大型回転機1の騒音に対して消音可能となる
共に、異常音の検出を行うことができる。
【0041】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、回転
機より発生する騒音を効果的に低減させることができ、
且つ機器自体の異常も検出することができる回転機のア
クティブ消音制御システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による回転機のアクティブ消音制御シス
テムの実施の形態を示す全体の構成図。
【図2】同実施の形態におけるコンピュータの機能を説
明するためのブロック図。
【図3】同実施の形態における回転機の騒音の主なスペ
クトルを示す図。
【図4】従来の回転機のアクティブ消音制御システムを
示す構成図。
【図5】同制御システムにおいて、騒音の1次音と2次
音により消音させる原理を説明するための波形図。
【符号の説明】
1……エンクロージャ 2……大型回転機 3,5……マイクロホン 4,6……スピーカ 7……コンピュータ 7−1……1次音解析手段 7−2……演算手段 7−3……分析手段 7−4……設定手段 7−5……比較手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンクロージャ内に設置された回転機か
    ら発生する騒音をアクティブ消音するシステムにおい
    て、 前記エンクロージャ内の対峙する壁面の適宜高さ位置に
    それぞれ取付けられた第1のマイクロホン及び第1のス
    ピーカと、前記回転機内の対峙する適宜位置にそれぞれ
    取付けられた第2のマイクロホン及び第2のスピーカ
    と、 前記第1のマイクロホンにより収集された環境騒音(環
    境1次音)及び前記第2のマイクロホンにより収集され
    た機内騒音(騒音源1次音)をそれぞれ取込んで環境1
    次音と騒音源1次音の波形を解析し、これらと同振幅で
    逆位相の波形をそれぞれ作成して環境1次音と干渉させ
    る環境2次音及び騒音源1次音と干渉させる騒音源2次
    音として前記第1のスピーカ及び第2のスピーカより発
    生させるコンピュータとを備えたことを特徴とする回転
    機のアクティブ消音制御システム。
  2. 【請求項2】 前記第1のマイクロホン及び第1のスピ
    ーカと、前記第2のマイクロホン及び第2のスピーカを
    それぞれ首振り可能な構成とし、且つ前記コンピュータ
    により常に最小の騒音レベルとなるように各マイクロホ
    ン及びスピーカを首振り回動させてフィードバック制御
    することを特徴とする請求項1記載の回転機のアクティ
    ブ消音制御システム。
  3. 【請求項3】 前記コンピュータに騒音源1次音及び環
    境1次音に基づき各種毎に騒音を分析し、予め設定され
    た正常時の騒音レベルに対する閾値(警報設定値)と比
    較し、この閾値を超えているとき警報信号を出力する機
    能を持たせたことを特徴とする請求項1記載の回転機の
    アクティブ消音制御システム。
  4. 【請求項4】 回転機から発生する騒音をアクティブ消
    音するシステムにおいて、 前記回転機内の対峙する適宜位置にそれぞれ取付けられ
    たマイクロホン及びスピーカと、 前記マイクロホンにより収集された機内騒音(騒音源1
    次音)を取込んで騒音源1次音の波形を解析し、これと
    同振幅で逆位相の波形を作成して騒音源1次音と干渉さ
    せる騒音源2次音として前記スピーカより発生させる機
    能と騒音源1次音に基づき各種毎の騒音を分析し、予め
    設定された正常時の騒音レベルに対する閾値(警報設定
    値)と比較し、この閾値を超えているとき警報信号を出
    力する機能を持たせたコンピュータとを備えたことを特
    徴とする回転機のアクティブ消音制御システム。
  5. 【請求項5】 前記マイクロホン及びスピーカをそれぞ
    れ首振り可能な構成とし、且つ前記コンピュータにより
    常に最小の騒音レベルとなるように前記マイクロホン及
    び前記スピーカを回動させてフィードバック制御するこ
    とを特徴とする請求項4記載の回転機のアクティブ消音
    制御システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015111827A1 (ko) * 2014-01-23 2015-07-30 강릉원주대학교산학협력단 소음 제어 및 감쇄 유도를 위한 장치 및 방법
CN114483719A (zh) * 2021-12-28 2022-05-13 江苏宏盛液压机械有限公司 适用于多规格液压设备的减震降噪装置

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