JP2000214862A - Active silencer for duct and sound wave detecting device - Google Patents
Active silencer for duct and sound wave detecting deviceInfo
- Publication number
- JP2000214862A JP2000214862A JP11013042A JP1304299A JP2000214862A JP 2000214862 A JP2000214862 A JP 2000214862A JP 11013042 A JP11013042 A JP 11013042A JP 1304299 A JP1304299 A JP 1304299A JP 2000214862 A JP2000214862 A JP 2000214862A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sound wave
- duct
- wave
- sound
- traveling wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
- Pipe Accessories (AREA)
- Duct Arrangements (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発電プラント等に
おける大型ダクトに適用されるダクト用能動消音装置及
び音波検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a duct active silencer and a sound wave detector applied to a large duct in a power plant or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】（第１の従来技術）図４は、従来のダク
ト用能動消音装置の概略構成を示す図である。図４に示
す従来のダクト用能動消音装置は、一般に空調用等の小
型ダクトにおける騒音の能動消音制御（アクティブ・ノ
イズ・コントロール：ＡＮＣ）を行なうものであり、一
次元音場を対象にしている。2. Description of the Related Art (First Prior Art) FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional active silencer for a duct. The conventional active silencer for ducts shown in FIG. 4 generally performs active silence control (active noise control: ANC) of noise in a small duct for air conditioning or the like, and targets a one-dimensional sound field. .
【０００３】図４において、矩形状のダクト１１（図４
では断面図が示されている）の開口端付近の一壁面に、
参照用マイクロホン１２、制御用スピーカ１３、及びエ
ラー用マイクロホン１４が進行波の伝搬方向へ順に設け
られている。これら参照用マイクロホン１２、制御用ス
ピーカ１３、及びエラー用マイクロホン１４は、それぞ
れ適応制御部１５に接続されている。なお、消音の効果
を検出するためのエラー用マイクロホン１４は消音位置
であるダクト１１の開口部（出口）に設けられる。In FIG. 4, a rectangular duct 11 (FIG.
A cross section is shown) on one wall near the open end,
A reference microphone 12, a control speaker 13, and an error microphone 14 are sequentially provided in the traveling wave propagation direction. The reference microphone 12, the control speaker 13, and the error microphone 14 are connected to the adaptive control unit 15, respectively. Note that an error microphone 14 for detecting the effect of silencing is provided at the opening (exit) of the duct 11 at the silencing position.
【０００４】この装置では参照用マイクロホン１２で検
出された平面波モード（０次モード）の参照用信号を基
に、適応制御部１５にて騒音を消音するための音波を制
御用スピーカ１３から発生させる。そして、エラー用マ
イクロホン１４で検出された消音後のエラー信号が適応
制御部１５にフィードバックされることで、より消音効
果のある音波が制御用スピーカ１３から発生される。こ
の一連の動作が繰り返されることで、騒音の消音が行な
われる。In this device, an adaptive control unit 15 generates a sound wave for silencing noise from a control speaker 13 based on a reference signal in a plane wave mode (0th order mode) detected by a reference microphone 12. . Then, the error signal after silencing detected by the error microphone 14 is fed back to the adaptive control unit 15, so that sound waves having a more silencing effect are generated from the control speaker 13. By repeating this series of operations, noise is suppressed.
【０００５】（第２の従来技術）図５は、従来の能動消
音用音波検出装置の概略構成を示す図である。図５に示
す従来の能動消音用音波検出装置では、矩形状のダクト
２１（図５では断面図が示されている）として１次元ダ
クトを対象としている。このダクト２１内を伝搬する音
波（騒音）の波長は、ダクト２１の高さ及び幅に比べ十
分に長く、ダクト２１内には音波の伝搬方向への平面波
モードのみが生じる。このため、音波の伝搬方向に対し
て垂直なダクト断面内にマイクロホン２２が１個設けら
れており、このマイクロホン２２により音波を検出し、
ダクト２１内の音圧分布を同定している。(Second Prior Art) FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional active silence sound wave detecting device. In the conventional active noise reduction sound wave detection device shown in FIG. 5, a rectangular duct 21 (a cross-sectional view is shown in FIG. 5) is a one-dimensional duct. The wavelength of the sound wave (noise) propagating in the duct 21 is sufficiently longer than the height and width of the duct 21, and only a plane wave mode in the sound wave propagation direction occurs in the duct 21. For this reason, one microphone 22 is provided in a duct section perpendicular to the propagation direction of the sound wave, and the microphone 22 detects the sound wave,
The sound pressure distribution in the duct 21 is identified.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】（第１の従来技術の課
題）上述した手法を発電プラントなどの大型ダクトに適
用する場合、ダクトの開口端が地上から数十ｍの高さに
ある煙突の出口等になるため、マイクロホン等のメンテ
ナンス性の低下が生じるという問題がある。このため、
ダクトにおけるファン等の騒音源から開口までの任意の
位置にマイクロホン等を設置し、能動消音を行なう必要
が生じている。(Problem of the First Prior Art) When the above-mentioned method is applied to a large duct such as a power plant, a chimney whose opening end is several tens of meters above the ground is used. There is a problem that the maintenance performance of the microphone or the like is deteriorated due to the outlet or the like. For this reason,
It is necessary to install a microphone or the like at an arbitrary position from a noise source such as a fan in a duct to an opening to perform active noise reduction.
【０００７】（第２の従来技術の課題）上述したように
ダクト内を伝搬する音波（騒音）の波長がダクトの高さ
及び幅に比べて長い場合、ダクト内には平面波モードの
みが生じる。しかし、音波の波長がダクトの高さまたは
幅のどちらかに対して短くなるような２次元ダクトにお
いては、平面波モードだけではなく音波の伝搬方向に対
して斜め方向への高次モードも生じる。この場合、ダク
トの断面の音圧は一定でなくなるため、１個のマイクロ
ホンだけでは、音波を検出しダクト内の音圧分布を同定
することが困難となる。(Problem of Second Prior Art) As described above, when the wavelength of sound waves (noise) propagating in a duct is longer than the height and width of the duct, only a plane wave mode occurs in the duct. However, in a two-dimensional duct in which the wavelength of the sound wave becomes shorter with respect to either the height or the width of the duct, not only a plane wave mode but also a higher mode oblique to the propagation direction of the sound wave occurs. In this case, since the sound pressure at the cross section of the duct is not constant, it is difficult to detect a sound wave and identify the sound pressure distribution in the duct using only one microphone.
【０００８】本発明の第１の目的は、ダクト内の任意の
位置に設置することが可能なダクト用能動消音装置を提
供することにある。A first object of the present invention is to provide a duct active silencer which can be installed at an arbitrary position in a duct.
【０００９】本発明の第２の目的は、ダクト内を伝搬す
る高次モードを含む進行波の成分を同定することができ
る音波検出装置を提供することにある。A second object of the present invention is to provide a sound wave detecting device capable of identifying a traveling wave component including a higher mode propagating in a duct.
【００１０】本発明の第３の目的は、ダクト内を伝搬す
る高次モードを含む進行波及び後退波の各成分を同定す
ることができる音波検出装置を提供することにある。A third object of the present invention is to provide a sound wave detecting device capable of identifying each component of a traveling wave and a backward wave including higher-order modes propagating in a duct.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明のダクト用能動消音装置及び音
波検出装置は以下の如く構成されている。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, an active noise reduction device for a duct and a sound wave detection device according to the present invention are configured as follows.
【００１２】（１）本発明のダクト用能動消音装置は、
ダクト内に音波の伝搬方向に沿って設けられ、前記ダク
ト内の音波を検出する少なくとも一つの第１の音波検出
手段と、前記第１の音波検出手段の検出結果を基に前記
音波の進行波成分を検出する第１の進行波成分検出手段
と、前記第１の音波検出手段の後流側に設けられ、前記
第１の進行波成分検出手段で検出された進行波成分を低
減するための音波を発生する少なくとも一つの音波発生
手段と、前記音波発生手段の後流側に設けられ、前記ダ
クト内の音波を検出する少なくとも一つの第２の音波検
出手段と、前記第２の音波検出手段の検出結果を基に前
記音波の進行波成分を検出する第２の進行波成分検出手
段と、前記第１及び第２の進行波成分検出手段で検出さ
れた進行波成分を低減するよう、前記音波発生手段を制
御する制御手段と、から構成されている。(1) The active noise reduction device for a duct according to the present invention comprises:
At least one first sound wave detecting means provided in the duct along the propagation direction of the sound wave and detecting the sound wave in the duct, and the traveling wave of the sound wave based on the detection result of the first sound wave detecting means A first traveling wave component detecting means for detecting a component; and a downstream side of the first sound wave detecting means for reducing a traveling wave component detected by the first traveling wave component detecting means. At least one sound wave generating means for generating sound waves, at least one second sound wave detecting means provided on the downstream side of the sound wave generating means for detecting sound waves in the duct, and the second sound wave detecting means A second traveling wave component detecting means for detecting a traveling wave component of the sound wave based on the detection result, and reducing the traveling wave component detected by the first and second traveling wave component detecting means. Control means for controlling the sound wave generating means; It is constructed from.
【００１３】（２）本発明の音波検出装置は、ダクト内
に音波の伝搬方向に沿って設けられ、前記ダクト内の音
波を検出するＮ個（Ｎは２以上の整数）の音波検出手段
と、前記Ｎ個の音波検出手段の検出結果を基にＮ個の高
次モードを含む進行波の成分を同定する同定手段と、か
ら構成されている。(2) The sound wave detecting device of the present invention is provided in the duct along the propagation direction of the sound wave, and comprises N (N is an integer of 2 or more) sound wave detecting means for detecting the sound wave in the duct. And identification means for identifying a traveling wave component including N higher-order modes based on the detection results of the N sound wave detection means.
【００１４】（３）本発明の音波検出装置は、ダクト内
に音波の伝搬方向に沿って設けられ、前記ダクト内の音
波を検出する２Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の音波検出手
段と、前記２Ｎ個の音波検出手段の検出結果を基に、Ｎ
個の高次モードを含む進行波の成分とＮ個の高次モード
を含む後退波の成分とを同定する同定手段と、から構成
されている。(3) The sound wave detecting device of the present invention is provided in the duct along the propagation direction of the sound wave, and comprises 2N (N is an integer of 2 or more) sound wave detecting means for detecting the sound wave in the duct. , Based on the detection results of the 2N sound wave detecting means,
Identification means for identifying components of a traveling wave including N high-order modes and components of a backward wave including N high-order modes.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
発明の第１の実施の形態に係るダクト用能動消音装置の
概略構成を示す図である。図１に示すように、矩形状を
なす大型のダクト１（図１では断面図が示されている）
の一壁面に、複数の参照用マイクロホン２、複数の制御
用スピーカ３、及び複数のエラー検出用マイクロホン４
が進行波の伝搬方向（Ｚ方向）に沿って順に設けられて
いる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an active silencer for a duct according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a large-sized duct 1 having a rectangular shape (a cross-sectional view is shown in FIG. 1).
A plurality of reference microphones 2, a plurality of control speakers 3, and a plurality of error detection microphones 4
Are sequentially provided along the propagation direction (Z direction) of the traveling wave.
【００１６】各参照用マイクロホン２は所定間隔毎に設
けられ、それぞれ進行波検出部５１を介して適応制御部
６に接続されている。各制御用スピーカ３は所定間隔毎
に設けられ、それぞれ直接適応制御部６に接続されてい
る。各エラー検出用マイクロホン４は所定間隔毎に設け
られ、それぞれ進行波検出部５２を介して適応制御部６
に接続されている。このように、参照用マイクロホン
２、制御用スピーカ３、及びエラー検出用マイクロホン
４は、それぞれ制御対象のダクト１に応じて複数個、い
ずれもダクト１内の開口端でない任意の位置、すなわち
ファン等の騒音源から開口までの任意の位置に設置され
る。Each of the reference microphones 2 is provided at a predetermined interval, and is connected to the adaptive control unit 6 via the traveling wave detecting unit 51. Each control speaker 3 is provided at a predetermined interval, and is directly connected to the adaptive control unit 6. Each of the error detection microphones 4 is provided at a predetermined interval, and is connected to the adaptive control unit 6 via the traveling wave detection unit 52.
It is connected to the. As described above, the reference microphone 2, the control speaker 3, and the error detection microphone 4 are each provided in a plurality according to the duct 1 to be controlled, and at any position other than the open end in the duct 1, that is, the fan or the like. It is installed at any position from the noise source to the opening.
【００１７】プラント等に用いられるダクトでは、その
曲部等で音波の反射が生じ、ダクト内は、騒音源から伝
搬してくる進行波と騒音源の方へ向かう後退波とが混在
する状態となる。ダクト１の任意の位置で能動消音制御
を行ない、ダクトの開口部から外部へ放射される音波を
低減するためには、ダクト１内の進行波成分のみを検出
し低減することが必要である。In a duct used in a plant or the like, sound waves are reflected at a curved portion or the like, and a state in which a traveling wave propagating from a noise source and a backward wave traveling toward the noise source are mixed in the duct. Become. In order to perform active noise reduction control at an arbitrary position in the duct 1 and reduce sound waves radiated from the opening of the duct to the outside, it is necessary to detect and reduce only the traveling wave component in the duct 1.
【００１８】そこで本ダクト用能動消音装置では、各参
照用マイクロホン２で検出された参照用信号を基に進行
波検出部５１でダクト１内の進行波成分を検出する。適
応制御部６では、この進行波成分を用い、各参照用マイ
クロホン２から各制御用スピーカ３までの音場の状況等
を換算して、騒音を消音するための音波を各制御用スピ
ーカ３から発生させる。また、各エラー用マイクロホン
４で検出された消音後のエラー信号を基に、進行波検出
部５２でダクト１内の進行波成分を検出して適応制御部
６にフィードバックすることで、進行波に対してより低
減効果のある音波が制御用スピーカ３から発生される。
この一連の動作が繰り返される逐次制御により、徐々に
ダクト１内の進行波が低減される。Therefore, in the duct active silencer, the traveling wave detector 51 detects the traveling wave component in the duct 1 based on the reference signal detected by each reference microphone 2. The adaptive control unit 6 converts the sound field condition from each reference microphone 2 to each control speaker 3 using the traveling wave component, and generates a sound wave for silencing noise from each control speaker 3. generate. Further, based on the error signal after silencing detected by each error microphone 4, the traveling wave detection unit 52 detects the traveling wave component in the duct 1 and feeds it back to the adaptive control unit 6, so that the traveling wave is converted into a traveling wave. On the other hand, a sound wave having a further reducing effect is generated from the control speaker 3.
The traveling wave in the duct 1 is gradually reduced by the sequential control in which this series of operations is repeated.
【００１９】以下、適応制御部６で行なわれる高次モー
ドを含む進行波の低減アルゴリズムとして、一般的な手
法であるＭｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｒｒｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ
ｅｄ−ｘ ＬＭＳ（最小二乗法）を適用した場合につい
て説明する。参照用信号の個数をｋ、制御用スピーカ３
の個数をｍ、信号の個数をｌとすると、ｌ番目（ｌ＝
１，２，…Ｎ）のエラー信号ｅl (ξ) は、下式（１）
で表わされる。Hereinafter, a multiple error filter, which is a general method, is used as an algorithm for reducing traveling waves including higher-order modes performed by the adaptive control unit 6.
A case where ed-x LMS (least square method) is applied will be described. The number of reference signals is k, and the control speaker 3
Is m and the number of signals is l, the l-th (l =
1, 2,... N) error signal e l (ξ) is given by the following equation (1).
Is represented by
【００２０】[0020]
【数１】 (Equation 1)
【００２１】ここで、Here,
【００２２】[0022]
【数２】 (Equation 2)
【００２３】 ξ ：観測時刻 Ｎ ：モード数（０次〜Ｎ−１次モード） ｅl (ξ) ：ｌ番目のエラー信号 ｄl (ξ) ：ｌ番目のエラー信号に含まれる騒音源からの伝搬音成分 ｘk (ξ) ：ｋ番目の参照用信号ベクトル ｒkml (ξ) ：Ｃmlをｋ番目の参照用信号に畳み込んで得られるフィルタ化 参照信号 Ｃml ：ｍ番目の制御用スピーカ３からｌ番目のエラー信号検出部まで の電気音響系の伝達特性 Ｗkm(ξ) ：ｋ番目のフィルタ化参照信号を入力とし、ｍ番目の制御用ス ピーカ３に出力する適応フィルタ係数ベクトル Γkml (ξ) ：Ｃmlをｋ番目の参照用信号に畳み込んで得られるフィルタ化 参照信号ベクトル である。：: Observation time N: Number of modes (0th to N-1st modes) e l (ξ): l-th error signal d l (ξ): noise source included in the l-th error signal Propagation sound component x k (ξ): k-th reference signal vector r kml (ξ): Filtered obtained by convolving C ml with k-th reference signal Reference signal C ml : m-th control speaker Transfer characteristic of the electroacoustic system from the third to the l-th error signal detection unit W km (ξ): Adaptive filter coefficient vector that receives the k-th filtered reference signal and outputs it to the m-th control speaker 3 kml (ξ): Filtered reference signal vector obtained by convolving C ml with the k-th reference signal.
【００２４】ここで、参照用信号は、参照用マイクロホ
ン２から出力される信号をもとに進行波検出部５１で検
出される進行波の各高次モード成分、エラー信号は、エ
ラー用マイクロホン４から出力される信号をもとに進行
波検出部５２で検出される進行波の各高次モード成分を
適用する。Here, the reference signal is a higher-order mode component of the traveling wave detected by the traveling wave detector 51 based on the signal output from the reference microphone 2, and the error signal is the error microphone 4. Each higher-order mode component of the traveling wave detected by the traveling wave detection unit 52 based on the signal output from is applied.
【００２５】そして、このアルゴリズムによれば、減音
の評価関数Ｊが下式（２）で表わされる。According to this algorithm, the sound reduction evaluation function J is represented by the following equation (2).
【００２６】また、エラー信号は低減すべき成分に応じ
て任意に増減可能である。従って、あるモードのみに着
目した消音や多周波数成分（広帯域成分）の消音など
も、消音条件に応じた信号をエラー信号に設定すること
で、消音を実行することが可能である。The error signal can be arbitrarily increased or decreased according to the component to be reduced. Therefore, it is possible to execute the silencing by focusing only on a certain mode or the silencing of a multi-frequency component (broadband component) by setting a signal corresponding to the silencing condition to the error signal.
【００２７】[0027]
【数３】 (Equation 3)
【００２８】すなわち適応制御部６は、各エラー用マイ
クロホン４の出力信号をもとに、進行波検出部５２で検
出された進行波成分の各高次モードをエラー信号とし
て、そのエラー信号の２乗和である上記評価関数Ｊが最
小値になるよう、消音制御を行なうことになる。That is, based on the output signal of each error microphone 4, the adaptive control section 6 sets each higher-order mode of the traveling wave component detected by the traveling wave detection section 52 as an error signal, and The muffling control is performed so that the evaluation function J, which is the sum of squares, becomes the minimum value.
【００２９】なお、制御対象となるダクトは１次元ダク
トに限らず、任意の大きさ、形状のものが適用可能であ
る。The duct to be controlled is not limited to a one-dimensional duct, but may be of any size and shape.
【００３０】本第１の実施の形態によれば、ダクトの任
意の位置で能動消音制御を行なうことが可能となり、従
来のような能動消音装置の設置位置の制限が無くなる。
また、能動消音装置の設置位置以降の音波は低減される
ため、本能動消音装置を設置するとともに従来の受動型
の消音装置を本能動消音装置の設置位置以降に設置する
ことで、騒音をより一層低減することができる。According to the first embodiment, active silence control can be performed at an arbitrary position in the duct, and the installation position of the active silencer as in the related art is not limited.
Since sound waves after the installation position of the active silencer are reduced, the noise can be further reduced by installing the active silencer and installing the conventional passive silencer after the installation position of the active silencer. It can be further reduced.
【００３１】（第２の実施の形態）図２は、本発明の第
２の実施の形態に係るダクト用音波検出装置の概略構成
を示す図である。本第２の実施の形態では、矩形状のダ
クト１（図２では断面図が示されている）を伝搬する音
波が進行波だけである場合を示す。(Second Embodiment) FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a sound wave detecting device for a duct according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, there is shown a case where the sound wave propagating through the rectangular duct 1 (a cross-sectional view is shown in FIG. 2) is only a traveling wave.
【００３２】図２において、矩形状のダクト１は、高さ
がｌｘ、幅がｌｙであり、消音対象となる音波（騒音）
の波長をλとし、ｌｙ＜＜λ、λ＜２ｌｘとしている。
この場合、ダクト１内を伝搬する波長λの音波は、Ｎ＝
｛（２ｌｘ／λ）＋１｝個（ただし、小数点以下は切り
捨て）のモードの線形和として表すことができる。In FIG. 2, a rectangular duct 1 has a height of lx and a width of ly, and a sound wave (noise) to be silenced.
Is λ, and ly << λ and λ <2lx.
In this case, the sound wave of wavelength λ propagating in the duct 1 has N =
It can be expressed as a linear sum of {(2lx / λ) +1} (however, fractions are rounded down).
【００３３】また、ダクト１の一壁面には、音波検出用
の複数のマイクロホン７が音波の伝搬方向（Ｚ方向）に
沿って所定間隔毎に設けられており、各マイクロホン７
はそれぞれ高次モード検出部８に接続されている。ダク
ト１内には、進行波のみが存在し、その進行波にＮ個の
モードが存在する場合、マイクロホン７はＮ個設置さ
れ、これらの位置（ｘ，ｚ）を（０，ｚi ）｛ｉ＝１，
２，…，Ｎ｝とする。A plurality of microphones 7 for detecting sound waves are provided on one wall surface of the duct 1 at predetermined intervals along the direction of propagation of sound waves (Z direction).
Are connected to the higher-order mode detection unit 8, respectively. When only traveling waves are present in the duct 1 and the traveling waves have N modes, N microphones 7 are installed and their positions (x, z) are set to (0, zi) i. = 1
2, ..., N}.
【００３４】高次モード同定部８は、Ｎ個のマイクロホ
ン７からの各音圧信号を基にダクト１内の音波を同定す
る。なお高次モード同定部３は、各マイクロホン７から
の音圧信号を離散的な電気信号に変換する図示しない装
置（プリアンプ、Ａ／Ｄ等）と図示しない演算部を有し
ている。The higher-order mode identification section 8 identifies sound waves in the duct 1 based on sound pressure signals from the N microphones 7. Note that the higher-order mode identification unit 3 includes a device (not illustrated) (a preamplifier, an A / D, etc.) that converts a sound pressure signal from each microphone 7 into a discrete electric signal, and a calculation unit (not illustrated).
【００３５】このように、Ｎ個のマイクロホン７はＮ個
の高次モードを含む進行波の成分を検出するためにダク
ト１内に設置されており、各マイクロホン７で検出され
る音圧信号は、高次モード検出回路８において演算さ
れ、高次モードの各成分が同定される。As described above, the N microphones 7 are installed in the duct 1 in order to detect the traveling wave components including the N higher-order modes, and the sound pressure signal detected by each microphone 7 is Is calculated in the high-order mode detection circuit 8 to identify each component of the high-order mode.
【００３６】以下、具体的な同定方法を説明する。ダク
ト１の壁面を剛壁と仮定した場合、各マイクロホン７の
位置における音圧すなわちマイクロホン出力は、次式
（３）で表される。Hereinafter, a specific identification method will be described. Assuming that the wall surface of the duct 1 is a rigid wall, the sound pressure at the position of each microphone 7, that is, the microphone output is represented by the following equation (3).
【００３７】[0037]
【数４】 (Equation 4)
【００３８】ここで、各マイクロホン出力をフーリエ変
換すると、次式（４）となる。Here, when the output of each microphone is Fourier transformed, the following equation (4) is obtained.
【００３９】[0039]
【数５】 (Equation 5)
【００４０】次に、各マイクロホン出力をフーリエ変換
した値Ｐn(f) （ｎ＝１，２，…，Ｎ）を連立方程式に
し、マトリクス表示を行なうと次式（５）となる。Next, the values P n (f) (n = 1, 2,..., N) obtained by Fourier transforming the outputs of the respective microphones are converted into simultaneous equations, and a matrix display is performed.
【００４１】[0041]
【数６】 (Equation 6)
【００４２】上式（５）において、左辺はマイクロホン
出力をフーリエ変換して求めることができ、また右辺の
マトリクスは各マイクロホン７の設置位置により決ま
る。このことから、進行波の各高次モードの成分Ｐfn
（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）は、式（５）を解くことに
より求めることができる。In the above equation (5), the left side can be obtained by Fourier transforming the microphone output, and the matrix on the right side is determined by the installation position of each microphone 7. From this, the components P fn of each higher-order mode of the traveling wave
(N = 0, 1,..., N−1) can be obtained by solving equation (5).
【００４３】上記のような方法により、矩形状のダクト
１内を伝搬するＮ個の高次モードを含む進行波の成分を
同定することができ、高次モードを含む音波（騒音）を
消音するための音波検出が可能となる。According to the above-described method, it is possible to identify a traveling wave component including N higher-order modes propagating in the rectangular duct 1 and to muffle sound waves (noise) including higher-order modes. Sound waves can be detected.
【００４４】なお、上記のように検出された高次モード
を含む進行波を、図示しない複数の制御用スピーカを用
いて低減する場合、図示しない適応制御部にて上記第１
の実施の形態で示した低減アルゴリズムにおける評価関
数Ｊを用いる。この場合、評価の対象となるのは、高次
モードを含む進行波成分であるので、上式（５）から導
かれるＰfn が、下式（６）のように代入される。When the traveling wave including the higher-order mode detected as described above is reduced by using a plurality of control speakers (not shown), the first control unit (not shown) uses the adaptive control unit (not shown).
The evaluation function J in the reduction algorithm described in the embodiment is used. In this case, since the evaluation target is a traveling wave component including a higher-order mode, P fn derived from the above equation (5) is substituted as in the following equation (6).
【００４５】[0045]
【数７】 (Equation 7)
【００４６】上記適応制御部は、上記評価関数Ｊが最小
値になるよう、消音制御を行なうことになる。The adaptive control unit performs the silencing control so that the evaluation function J becomes the minimum value.
【００４７】（第３の実施の形態）図３は、本発明の第
３の実施の形態に係るダクト用音波検出装置の概略構成
を示す図である。本第３の実施の形態では、矩形状のダ
クト１（図３では断面図が示されている）を伝搬する音
波が進行波だけでなく、後退波も存在する場合を示す。(Third Embodiment) FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a sound wave detecting device for a duct according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, a case where not only a traveling wave but also a backward wave is present in a sound wave propagating through a rectangular duct 1 (a cross-sectional view is shown in FIG. 3).
【００４８】図５において、矩形状のダクト１は、高さ
がｌｘ、幅がｌｙであり、消音対象となる音波（騒音）
の波長をλとし、ｌｙ＜＜λ、λ＜２ｌｘとしている。
この場合、ダクト１内を伝搬する波長λの音波は、Ｎ＝
｛（２ｌｘ／λ）＋１｝個（ただし、小数点以下は切り
捨て）のモードの線形和として表すことができる。In FIG. 5, a rectangular duct 1 has a height of lx and a width of ly, and a sound wave (noise) to be silenced.
Is λ, and ly << λ and λ <2lx.
In this case, the sound wave of wavelength λ propagating in the duct 1 has N =
It can be expressed as a linear sum of {(2lx / λ) +1} (however, fractions are rounded down).
【００４９】また、ダクト１の一壁面には、音波検出用
の複数のマイクロホン７が音波の伝搬方向（Ｚ方向）に
沿って所定間隔毎に設けられており、各マイクロホン７
はそれぞれ高次モード検出部９に接続されている。ダク
ト１内の進行波及び後退波にそれぞれＮ個のモードが存
在する場合、マイクロホン７は２Ｎ個設置され、これら
の位置（ｘ，ｚ）を（０，ｚi ）｛ｉ＝１，２，…，２
Ｎ｝とする。A plurality of microphones 7 for detecting sound waves are provided on one wall surface of the duct 1 at predetermined intervals along the direction of propagation of sound waves (Z direction).
Are connected to the higher-order mode detector 9 respectively. If there are N modes respectively in the traveling wave and the backward wave in the duct 1, 2N microphones 7 are installed, and these positions (x, z) are set to (0, zi) ｛i = 1, 2,. , 2
N｝.
【００５０】高次モード同定部９は、２Ｎ個のマイクロ
ホン７からの音圧信号を基にダクト１内の音波を同定す
る。なお高次モード同定部９は、各マイクロホン７から
の音圧信号を離散的な電気信号に変換する図示しない装
置（プリアンプ、Ａ／Ｄ等）と図示しない演算部を有し
ている。The higher-order mode identification section 9 identifies sound waves in the duct 1 based on sound pressure signals from the 2N microphones 7. The higher-order mode identification unit 9 includes a device (not shown) (a preamplifier, an A / D, etc.) for converting the sound pressure signal from each microphone 7 into a discrete electric signal, and a calculation unit (not shown).
【００５１】このように、２Ｎ個のマイクロホン７は、
Ｎ個の高次モードを含む進行波及びＮ個の高次モードを
含む後退波の成分を検出するためにダクト１内に設置さ
れており、各マイクロホン７で検出される音圧信号は、
高次モード検出回路９において演算され、高次モードの
各成分が同定される。As described above, the 2N microphones 7
In order to detect components of a traveling wave including N higher-order modes and a backward wave including N higher-order modes, they are installed in the duct 1.
The higher-order mode detection circuit 9 calculates and identifies each component of the higher-order mode.
【００５２】以下、具体的な同定方法を説明する。ダク
ト１の壁面を剛壁と仮定した場合、各マイクロホン７の
位置における音圧すなわちマイクロホン出力は、次式
（７）で表される。Hereinafter, a specific identification method will be described. Assuming that the wall surface of the duct 1 is a rigid wall, the sound pressure at the position of each microphone 7, that is, the microphone output is represented by the following equation (7).
【００５３】[0053]
【数８】 (Equation 8)
【００５４】ここで、各マイクロホン出力をフーリエ変
換すると、次式(８）となる。Here, when the output of each microphone is Fourier transformed, the following equation (8) is obtained.
【００５５】[0055]
【数９】 (Equation 9)
【００５６】次に、各マイクロホン出力をフーリエ変換
した値Ｐn(f) （ｎ＝１，２，…，２Ｎ）を連立方程式
にし、マトリクス表示を行なうと次式（９）となる。Next, the values P n (f) (n = 1, 2,..., 2N) obtained by Fourier-transforming the outputs of the respective microphones are converted into simultaneous equations, and a matrix display is performed.
【００５７】[0057]
【数１０】 (Equation 10)
【００５８】上式（９）において、左辺はマイクロホン
出力をフーリエ変換して求めることができ、また右辺の
マトリクスは各マイクロホン７の設置位置により決ま
る。このことから、進行波の各高次モードの成分Ｐfn
（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）、及び後退波の各高次モー
ドの成分Ｐbn （ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）は、式
（９）を解くことにより求めることができる。In the above equation (9), the left side can be obtained by Fourier transforming the microphone output, and the matrix on the right side is determined by the installation position of each microphone 7. From this, the components P fn of each higher-order mode of the traveling wave
(N = 0, 1,..., N−1) and the components P bn (n = 0, 1,..., N−1) of each higher-order mode of the backward wave are obtained by solving Equation (9). be able to.
【００５９】上記のような方法により、矩形状のダクト
内を伝搬するＮ個の高次モードを含む進行波及びＮ個の
高次モードを含む後退波の各成分を同定することがで
き、高次モードを含む音波（騒音）を消音するための音
波検出が可能となる。According to the method described above, it is possible to identify the components of the traveling wave including the N higher-order modes and the backward wave including the N higher-order modes that propagate in the rectangular duct. Sound wave detection for silencing sound waves (noise) including the next mode becomes possible.
【００６０】なお、高次モードを含む進行波及び後退波
が存在するダクトで、進行波のみを、図示しない複数の
制御用スピーカを用いて低減する場合、図示しない適応
制御部にて上記第１の実施の形態で示した低減アルゴリ
ズムにおける評価関数Ｊを用いる。この場合、評価の対
象となるのは、高次モードを含む進行波成分であるの
で、上式（９）から導かれるＰfnが、下式（１０）のよ
うに代入される。In a case where a traveling wave including a higher-order mode and a backward wave are present and only the traveling wave is reduced by using a plurality of control speakers (not shown), the first control unit (not shown) uses the adaptive control unit (not shown). The evaluation function J in the reduction algorithm described in the embodiment is used. In this case, since the evaluation target is a traveling wave component including a higher-order mode, P fn derived from the above equation (9) is substituted as in the following equation (10).
【００６１】[0061]
【数１１】 [Equation 11]
【００６２】上記適応制御部は、上記各評価関数Ｊが最
小値になるよう、消音制御を行なうことになる。The adaptive control section performs the silencing control so that each of the evaluation functions J becomes a minimum value.
【００６３】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施で
きる。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention.
【００６４】[0064]
【発明の効果】本発明のダクト用能動消音装置によれ
ば、ダクト内を伝搬する音波の進行波を制御対象にする
ことで、装置の設置位置の制限が取り除かれ、ダクト内
の任意の位置に装置を設置することが可能になる。According to the active noise reduction device for a duct of the present invention, by limiting the traveling wave of the sound wave propagating in the duct to the control object, the restriction on the installation position of the device is removed, and the arbitrary position in the duct is eliminated. It becomes possible to install a device in the system.
【００６５】本発明の音波検出装置によれば、ダクト内
を伝搬するＮ個の高次モードを含む進行波の成分を同定
することができ、高次モードを含む音波（騒音）を消音
するための音波検出が可能になる。According to the sound wave detecting device of the present invention, it is possible to identify a traveling wave component including N higher-order modes propagating in a duct, and to muffle sound waves (noise) including higher-order modes. Can be detected.
【００６６】本発明の音波検出装置によれば、ダクト内
を伝搬するＮ個の高次モードを含む進行波及びＮ個の高
次モードを含む後退波の各成分を同定することができ、
高次モードを含む音波（騒音）を消音するための音波検
出が可能になる。According to the sound wave detection device of the present invention, it is possible to identify the components of the traveling wave including the N high-order modes and the backward wave including the N high-order modes, which propagate in the duct.
Sound wave detection for silencing sound waves (noise) including higher-order modes becomes possible.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るダクト用能動
消音装置の概略構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a duct active silencer according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るダクト用音波
検出装置の概略構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a sound wave detecting device for a duct according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るダクト用音波
検出装置の概略構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a sound wave detecting device for a duct according to a third embodiment of the present invention.
【図４】従来のダクト用能動消音装置の概略構成を示す
図。FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional duct active silencer.
【図５】従来の能動消音用音波検出装置の概略構成を示
す図。FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional active silence sound wave detecting device.
１…ダクト ２…参照用マイクロホン ３…制御用スピーカ ４…エラー検出用マイクロホン ５１，５２…進行波検出部 ６…適応制御部 ７…マイクロホン ８…高次モード検出部 ９…高次モード検出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Duct 2 ... Reference microphone 3 ... Control speaker 4 ... Error detection microphone 51, 52 ... Traveling wave detection unit 6 ... Adaptive control unit 7 ... Microphone 8 ... Higher mode detection unit 9 ... Higher mode detection unit
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１１年２月１２日（１９９９．２．１
２）[Submission date] February 12, 1999 (1999.2.1
2)
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１９[Correction target item name] 0019
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１９】以下、適応制御部６で行なわれる高次モー
ドを含む進行波の低減アルゴリズムとして、一般的な手
法であるＭｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｒｒｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ
ｅｄ−ｘ ＬＭＳ（最小二乗法）を適用した場合につい
て説明する。参照用信号の個数をｋ、制御用スピーカ３
の個数をｍ、エラー信号の個数をｌとすると、ｌ番目
（ｌ＝１，２，…Ｎ）のエラー信号ｅl (ξ) は、下式
（１）で表わされる。Hereinafter, a multiple error filter, which is a general method, is used as an algorithm for reducing traveling waves including higher-order modes performed by the adaptive control unit 6.
A case where ed-x LMS (least square method) is applied will be described. The number of reference signals is k, and the control speaker 3
Is the number of error signals and l is the number of error signals, the l-th (l = 1, 2,... N) error signal e l (ξ) is represented by the following equation (1).
Claims (3)
れ、前記ダクト内の音波を検出する少なくとも一つの第
１の音波検出手段と、 前記第１の音波検出手段の検出結果を基に前記音波の進
行波成分を検出する第１の進行波成分検出手段と、 前記第１の音波検出手段の後流側に設けられ、前記第１
の進行波成分検出手段で検出された進行波成分を低減す
るための音波を発生する少なくとも一つの音波発生手段
と、 前記音波発生手段の後流側に設けられ、前記ダクト内の
音波を検出する少なくとも一つの第２の音波検出手段
と、 前記第２の音波検出手段の検出結果を基に前記音波の進
行波成分を検出する第２の進行波成分検出手段と、 前記第１及び第２の進行波成分検出手段で検出された進
行波成分を低減するよう、前記音波発生手段を制御する
制御手段と、 を具備したことを特徴とするダクト用能動消音装置。A first sound wave detecting means provided in the duct along a propagation direction of the sound wave for detecting the sound wave in the duct; and a detection result of the first sound wave detecting means. A first traveling wave component detecting means for detecting a traveling wave component of the sound wave; a first traveling wave component detecting means provided on a downstream side of the first sound wave detecting means;
At least one sound wave generating means for generating a sound wave for reducing the traveling wave component detected by the traveling wave component detecting means, provided on the downstream side of the sound wave generating means, and detecting the sound wave in the duct At least one second sound wave detecting means, a second traveling wave component detecting means for detecting a traveling wave component of the sound wave based on a detection result of the second sound wave detecting means, and the first and second An active noise reduction device for a duct, comprising: control means for controlling the sound wave generation means so as to reduce the traveling wave component detected by the traveling wave component detection means.
れ、前記ダクト内の音波を検出するＮ個（Ｎは２以上の
整数）の音波検出手段と、 前記Ｎ個の音波検出手段の検出結果を基にＮ個の高次モ
ードを含む進行波の成分を同定する同定手段と、 を具備したことを特徴とする音波検出装置。2. An N-number (N is an integer of 2 or more) sound wave detecting means provided in a duct along a sound wave propagation direction and detecting sound waves in the duct; An identification means for identifying a component of a traveling wave including N higher-order modes based on the detection result.
れ、前記ダクト内の音波を検出する２Ｎ個（Ｎは２以上
の整数）の音波検出手段と、 前記２Ｎ個の音波検出手段の検出結果を基に、Ｎ個の高
次モードを含む進行波の成分とＮ個の高次モードを含む
後退波の成分とを同定する同定手段と、 を具備したことを特徴とする音波検出装置。3. A method comprising: 2N (N is an integer of 2 or more) sound wave detecting means provided in a duct along a propagation direction of a sound wave to detect sound waves in the duct; and 2N sound wave detecting means. Identification means for identifying a component of a traveling wave including N higher-order modes and a component of a backward wave including N higher-order modes based on the detection result; .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013042A JP2000214862A (en) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | Active silencer for duct and sound wave detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013042A JP2000214862A (en) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | Active silencer for duct and sound wave detecting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000214862A true JP2000214862A (en) | 2000-08-04 |
Family
ID=11822068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11013042A Pending JP2000214862A (en) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | Active silencer for duct and sound wave detecting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000214862A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006075377A1 (en) * | 2005-01-13 | 2006-07-20 | Fujitsu Limited | Sound receiver |
-
1999
- 1999-01-21 JP JP11013042A patent/JP2000214862A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006075377A1 (en) * | 2005-01-13 | 2006-07-20 | Fujitsu Limited | Sound receiver |
| KR100936684B1 (en) | 2005-01-13 | 2010-01-13 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Sound receiver |
| US8315418B2 (en) | 2005-01-13 | 2012-11-20 | Fujitsu Limited | Sound receiver |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2598483B2 (en) | Electronic silencing system | |
| WO2015133094A1 (en) | Signal processing device, program, and range hood device | |
| JPH0526200B2 (en) | ||
| JPH11509008A (en) | Active noise control method and apparatus for duct high order mode | |
| JP5728378B2 (en) | Noise reduction device | |
| Gerhold et al. | Development of an experimental rig for investigation of higher order modes in ducts | |
| JP2000214862A (en) | Active silencer for duct and sound wave detecting device | |
| JP4110043B2 (en) | Active silencer | |
| JP3412718B2 (en) | Air-conditioning duct system silencing calculator | |
| JPS63311396A (en) | Electronic muffling system | |
| JP3446242B2 (en) | Active silencer | |
| JPH0574835B2 (en) | ||
| JP4298865B2 (en) | Active silencer system | |
| JP3445295B2 (en) | Active silencer | |
| JP3047721B2 (en) | Duct silence control device | |
| JP2544900B2 (en) | Sound emission radiating device for active noise control system | |
| JP4921954B2 (en) | Noise reduction device | |
| JP2001075576A (en) | Three-dimensional active muffling device | |
| JP2001117567A (en) | Multi-duct electronic muffling system | |
| JPH08146970A (en) | Electronic apparatus mounted with active silencer | |
| JPH07334174A (en) | Speaker installing device of active noise control system. | |
| JPH0336897A (en) | Electronic silencing system | |
| JPS621156A (en) | Electronic noise eliminating system | |
| JP4189102B2 (en) | Silencer | |
| JPH0313998A (en) | Electronic sound deadening system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040622 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050913 |