JP2001117567A - Multi-duct electronic muffling system - Google Patents

Multi-duct electronic muffling system

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JP2001117567A
JP2001117567A JP30109999A JP30109999A JP2001117567A JP 2001117567 A JP2001117567 A JP 2001117567A JP 30109999 A JP30109999 A JP 30109999A JP 30109999 A JP30109999 A JP 30109999A JP 2001117567 A JP2001117567 A JP 2001117567A
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JP
Japan
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sound wave
sound
duct
microphone
noise
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JP30109999A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Takahashi
稔 高橋
Kentaro Matsumoto
健太郎 松本
Ryusuke Gotoda
龍介 後藤田
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Hitachi Plant Technologies Ltd
Original Assignee
Hitachi Plant Technologies Ltd
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Publication date
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  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-duct electronic muffling system in which deterioration in muffling effect caused by diffraction of secondary sound, etc., is prevented without installing a sound absorbing duct on the downstream side from the system. SOLUTION: An error microphone 14 of the electronic muffling system consists of two microphone elements 26 and 28 having the same characteristic, a delaying circuit 30, which delays the sound wave signals detected by the element 26 located on the downstream side by an amount equivalent to the propagation time of the sound waves that propagate between the elements 26 and 28, and a differential amplifier 32 which outputs the difference between the sound wave signals detected by the element 28 and the sound wave signals that are detected by the element 26 and delayed by the circuit 30.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はマルチダクト電子消
音システムに係り、特に騒音源からの伝搬音波に対し
て、逆位相でかつ同一音圧の音波を発生させ、音波干渉
により能動的に消音を行うマルチダクト電子消音システ
ムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-duct electronic noise reduction system, and more particularly, to generating a sound wave having the same sound pressure in opposite phase with respect to a sound wave propagated from a noise source, and actively suppressing the sound by sound wave interference. The present invention relates to a multi-duct electronic silencing system.

【0002】[0002]

【従来の技術】管路内を伝搬する低周波騒音の低減方法
の一つとして、騒音に対して逆位相かつ同振幅の2次音
を放射し、音波干渉効果により消音する電子消音システ
ムが実用化されている。
2. Description of the Related Art As one method of reducing low-frequency noise propagating in a pipeline, an electronic noise reduction system that radiates a secondary sound having the same phase and the same amplitude as noise and suppresses the noise by a sound wave interference effect is practically used. Has been

【0003】電子消音システムが適用可能な周波数領域
は、空調ダクト騒音が平面波音波としてダクト内を伝搬
する周波数まであり、ダクト口径の増大に伴い周波数領
域が低下する傾向となるが、空調ダクトの口径が1m角
であれば200Hz程度以下の低周波域に適用可能とな
る。
The frequency range to which the electronic silencing system can be applied is up to the frequency at which air conditioning duct noise propagates in the duct as a plane wave sound wave, and the frequency range tends to decrease as the duct diameter increases. Is 1 m square, it can be applied to a low frequency range of about 200 Hz or less.

【0004】しかしながら、ダクト口径が数m角前後と
なる地下変電所、地下鉄等の空調換気設備では電子消音
システム適用の周波数領域が著しく低下するため、平面
波音波に加え高次モード成分を含めた消音システムの実
現が求められている。
However, in air conditioning and ventilation facilities such as underground substations and subways having a duct diameter of about several square meters, the frequency range to which the electronic silencing system is applied is significantly reduced. The realization of a system is required.

【0005】これに対して、Multiple error filtered-
X LMS アルゴリズムを用いた複数のセンサとアクチュエ
ータによる構成が提案されている。この方法では多入力
多出力の信号処理系が必要になるため、制御対象モード
の数が増加するに伴い信号処理系の演算量が膨大とな
る。
On the other hand, Multiple error filtered-
A configuration using multiple sensors and actuators using the X LMS algorithm has been proposed. In this method, since a multi-input multi-output signal processing system is required, the amount of calculation of the signal processing system becomes enormous as the number of control target modes increases.

【0006】また、ダクト伝搬音の高次モード成分を分
析しモード成分毎に制御を行う構成が提案されている。
制御系はモード分解・生成する処理系とシングルチャン
ネルの filtered-X LMS アルゴリズムを用いた適応制御
系を複数組合せることで構築されている。この方法は1
次のモード制御を対象とした場合でも少なくとも4個の
2次音源が必要とされており、2次音源の配置はダクト
サイズ毎に設計する必要がある。また、2次のモード以
上の制御については、その効果が実証されていない。
Further, a configuration has been proposed in which a higher-order mode component of duct propagation sound is analyzed and control is performed for each mode component.
The control system is constructed by combining multiple processing systems for modal decomposition and generation and adaptive control systems using a single-channel filtered-X LMS algorithm. This method is 1
Even for the next mode control, at least four secondary sound sources are required, and the arrangement of the secondary sound sources must be designed for each duct size. Further, the effect of the control of the second mode or higher has not been demonstrated.

【0007】そこで、これらの問題を解決する手段とし
て、複数の電子消音システムをセル形ダクト状に構成し
たマルチダクト電子消音システムが提案されている。こ
の方法は大口径ダクト系の途中を局所的に1次元音場化
して、高次モードを低次モード化することを原理とした
ものである。併せて従来の電子消音システムを適用して
大幅な低コスト化を図るものである。
Therefore, as a means for solving these problems, a multi-duct electronic noise reduction system in which a plurality of electronic noise reduction systems are configured in a cell-shaped duct shape has been proposed. This method is based on the principle that a one-dimensional sound field is locally formed in the middle of a large-diameter duct system, and a higher-order mode is changed to a lower-order mode. At the same time, the conventional electronic silencing system is applied to achieve a significant cost reduction.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マルチ
ダクト電子消音システムは、電子消音システム単体に比
べ消音量が大幅に低下する課題がある。その原因は、マ
ルチダクト電子消音システム下流側で、各々の消音シス
テムダクトから互いに2次音が回り込み、制御系の誤差
信号を増幅していると言われていた。
However, the multi-duct electronic silencing system has a problem that the silencing volume is greatly reduced as compared to the electronic silencing system alone. It was said that the cause was that secondary sounds circulated from each of the muffler system ducts downstream of the multi-duct electronic muffler system, amplifying the error signal of the control system.

【0009】その改善策として、マルチダクト電子消音
システムの下流側に吸音ダクトを設置する方法が提案さ
れているが、その長さは少なくとも63Hzの音波の1
/4波長に相当する1500mm以上必要とされてお
り、マルチダクト電子消音システムが巨大化する課題が
発生し、その改善策が求められていた。
As a remedy, a method of installing a sound-absorbing duct downstream of the multi-duct electronic silencing system has been proposed. The length of the sound-absorbing duct is at least 63 Hz.
Since 1500 mm or more corresponding to に wavelength is required, there is a problem that the multi-duct electronic noise reduction system becomes huge, and an improvement measure has been demanded.

【0010】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、前記従来技術の欠点を解決し、マルチダクト電
子消音システムの下流側に吸音ダクトを設置することな
く、2次音の回折等による消音効果の低下を防止できる
マルチダクト電子消音システムを提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of such circumstances, and solves the above-mentioned disadvantages of the prior art. Therefore, without installing a sound-absorbing duct downstream of a multi-duct electronic noise reduction system, it is possible to diffract secondary sounds. It is an object of the present invention to provide a multi-duct electronic noise reduction system that can prevent a reduction in noise reduction effect due to noise.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、管路を複数のセルに分割
し、各セルごとに各セルを上流側から下流側に伝搬する
騒音を同一音圧で逆位相の二次音源を用いて音波干渉に
より能動消音を行うマルチダクト電子消音システムにお
いて、各セルの下流端近傍に配設され、前記騒音の能動
消音を評価するためのマイクは、前記セルの上流側と下
流側に配設される同一特性からなる2つの音波検出手段
と、前記2つの音波検出手段のうち下流側の音波検出手
段によって検出された音波信号に対して、前記2つの音
波検出手段の間で音波が伝搬する時間分だけ遅延させる
遅延手段と、前記上流側の音波検出手段によって検出さ
れた音波信号と、前記下流側の音波検出手段によって検
出され、前記遅延手段によって遅延された音波信号との
差分を出力する差分信号出力手段と、から成り、下流側
から上流側に伝搬される他のセルの残留騒音を前記マイ
クで検出することを防止したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a pipeline is divided into a plurality of cells, and each cell is propagated from an upstream side to a downstream side for each cell. In a multi-duct electronic noise reduction system that performs active noise reduction by sound wave interference using secondary sound sources of opposite phases at the same sound pressure, the noise is disposed near the downstream end of each cell to evaluate the active noise reduction of the noise. The two microphones are arranged on the upstream side and the downstream side of the cell and have two sound wave detecting means having the same characteristics, and the sound wave signal detected by the sound wave detecting means on the downstream side of the two sound wave detecting means is A delay unit that delays by a time corresponding to the propagation of a sound wave between the two sound wave detection units, a sound wave signal detected by the upstream sound wave detection unit, and a sound wave signal detected by the downstream sound wave detection unit, The delay And a difference signal output means for outputting a difference from the sound wave signal delayed by the stage, wherein residual noise of another cell propagated from the downstream side to the upstream side is prevented from being detected by the microphone. And

【0012】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の発明において、前記2つの音波検出手段は、前
記上流側から下流側に伝搬する騒音の伝搬方向に対して
垂直方向から伝搬する騒音の検出感度が低くなるような
指向性を有することを特徴としている。
The invention described in claim 2 is the first invention.
In the invention described in the above, the two sound wave detecting means have directivity such that the detection sensitivity of noise propagating from a direction perpendicular to the propagation direction of the noise propagating from the upstream side to the downstream side is low. Features.

【0013】また、請求項3に記載の発明は、管路を複
数のセルに分割し、各セルごとに各セルを上流側から下
流側に伝搬する騒音を同一音圧で逆位相の二次音源を用
いて音波干渉により能動消音を行うマルチダクト電子消
音システムにおいて、前記騒音を能動消音するために各
セルに設置されるマイクは、前記上流側から下流側に伝
搬する騒音の伝搬方向に対して垂直方向から伝搬する騒
音の検出感度が低くなるような指向性を有する音波検出
手段であることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, the pipeline is divided into a plurality of cells, and the noise propagating in each cell from the upstream side to the downstream side in each cell is converted into a secondary sound having the same sound pressure and opposite phases. In a multi-duct electronic noise reduction system that performs active noise reduction by acoustic interference using a sound source, microphones installed in each cell for active noise reduction of the noise are arranged in a propagation direction of the noise that propagates from the upstream side to the downstream side. The sound wave detecting means has directivity such that the detection sensitivity of noise propagating from the vertical direction is reduced.

【0014】また、請求項4に記載の発明は、請求項2
又は請求項3に記載の発明において、前記音波検出手段
は、同一特性からなる2つのマイク素子を隣接して設
け、該2つのマイク素子によって検出された音波信号の
差分を出力することを特徴としている。
The invention described in claim 4 is the same as the claim 2.
Alternatively, in the invention according to claim 3, the sound wave detecting means is provided with two microphone elements having the same characteristic adjacent to each other, and outputs a difference between sound wave signals detected by the two microphone elements. I have.

【0015】本発明によれば、消音量低下の原因となる
マルチダクト電子消音システムの下流側から伝搬する2
次音の回折音又は他のセルから壁面を透過して伝搬する
透過音の検出を防止することができるため、各セルにお
いて他のセルの2次音により消音効果が低下する不具合
を防止することができ、下流側に回折音防止ダクトを設
置することなく、寸法を押さえたままで、電子消音シス
テム単体と遜色ない消音効果が得られる。
According to the present invention, the sound propagating from the downstream side of the multi-duct electronic silencing system, which causes a decrease in the silencing volume, is obtained.
Since it is possible to prevent the detection of the diffracted sound of the next sound or the transmitted sound transmitted through the wall surface from another cell, it is possible to prevent a problem in which the sound deadening effect is reduced in each cell due to the secondary sound of the other cell. This makes it possible to obtain a noise reduction effect comparable to that of the electronic noise reduction system alone, without having to install a diffraction sound prevention duct on the downstream side and keeping the dimensions down.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るマルチダクト電子消音システムの好ましい実施の形態
について詳説する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a multi-duct electronic noise reduction system according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0017】まず、マルチダクト電子消音システムが平
面波音波に加え高次モード成分音波にも有効なことを説
明する。剛壁で形成された矩形ダクト内で、流れがない
状態における音波の伝搬を考える。+Z方向に伝搬する
音波の任意の点の音圧pは次式で表される。
First, it will be described that the multi-duct electronic noise reduction system is effective for high-order mode component sound waves in addition to plane wave sound waves. Consider the propagation of sound waves in a rectangular duct formed by a rigid wall in a state where there is no flow. The sound pressure p at an arbitrary point of the sound wave propagating in the + Z direction is expressed by the following equation.

【0018】[0018]

【数1】 ここで、m、nはモードを表す添字(0,1,2…)、
m,n は(m,n)モードの振幅を表し、φm,n はダク
トの固有関数を表しており、固有関数は矩形ダクトの場
合は(2)式で表される。
(Equation 1) Here, m and n are subscripts (0, 1, 2,...) Representing modes,
A m, n represents the amplitude of the (m, n) mode, φ m, n represents the eigenfunction of the duct, and the eigenfunction is represented by equation (2) for a rectangular duct.

【0019】[0019]

【数2】 (1)式におけるKZ はZ方向の伝搬定数であり、
(3)式で表される。
(Equation 2) K Z in equation (1) is a propagation constant in the Z direction,
It is expressed by equation (3).

【0020】[0020]

【数3】 m,n は(m,n)モードの遮断周波数であり、ダクト
内面が完全反射面と仮定すると(4)式で表される。
(Equation 3) K m, n is the cutoff frequency of the (m, n) mode, and is expressed by equation (4) assuming that the inner surface of the duct is a perfect reflection surface.

【0021】[0021]

【数4】 従って、(3)式の伝搬定数は(5)式のように表すこ
とができる。
(Equation 4) Therefore, the propagation constant in equation (3) can be expressed as in equation (5).

【0022】[0022]

【数5】 (5)式をもとにm,nモードの周波数とダクト口径を
計算した結果を図2に示す。ここでは、a=bの正方形
断面のダクトについて計算した。ダクト内の音波の周波
数が(1,0)もしくは(0,1)モードより低けれ
ば、音波は平面波として伝搬する。図2から分かるよう
にダクト口径が大きくなるに伴い平面波伝搬の限界周波
数は低下する。ダクト口径が500mm角の時は343
Hz、1000mm角の時は172Hzとなる。
(Equation 5) FIG. 2 shows the result of calculating the m and n mode frequencies and the duct diameter based on the equation (5). Here, calculation was performed for a duct having a square cross section of a = b. If the frequency of the sound wave in the duct is lower than the (1,0) or (0,1) mode, the sound wave propagates as a plane wave. As can be seen from FIG. 2, the limit frequency of the plane wave propagation decreases as the diameter of the duct increases. 343 when the duct diameter is 500mm square
Hz, and 172 Hz for 1000 mm square.

【0023】このため、大口径ダクトでは平面波伝搬に
加え高次モード成分の伝搬を含めた領域での電子消音を
行うことが求められる。
For this reason, in a large-diameter duct, it is required to perform electronic noise suppression in a region including propagation of higher-order mode components in addition to plane wave propagation.

【0024】また、電子消音システムの長さは実際の空
調換気設備への適用を考え、出来るだけ短くする必要が
ある。2次音源とセンサーマイク間の長さはフィードフ
ォワードの適応制御系の因果律を満足する長さとして設
計されるため、2次音源とエラーマイクの間隔に比べて
かなり広く設定される。これに対して、2次音源とエラ
ーマイク間の長さは2次音源の波面が平面波に変換され
るまでの伝搬距離として設計されるため、エラーマイク
位置は2次音源の近くに設定可能であり、電子消音シス
テムの長さの短縮に寄与している。
Further, the length of the electronic silencing system needs to be as short as possible in consideration of application to actual air conditioning and ventilation equipment. Since the length between the secondary sound source and the sensor microphone is designed to satisfy the causality of the feedforward adaptive control system, it is set to be considerably wider than the distance between the secondary sound source and the error microphone. On the other hand, since the length between the secondary sound source and the error microphone is designed as a propagation distance until the wavefront of the secondary sound source is converted into a plane wave, the position of the error microphone can be set near the secondary sound source. Yes, contributing to shortening the length of the electronic silencing system.

【0025】従って、マルチダクト電子消音システムの
消音効果を電子消音システム単体の消音効果に近づける
ためにはエラーマイク側に対する回折音の低減が必要で
あり、その低減目標値の設定が必要となる。
Therefore, in order to bring the noise reduction effect of the multi-duct electronic noise reduction system closer to the noise reduction effect of the electronic noise reduction system alone, it is necessary to reduce the diffraction sound with respect to the error microphone side, and it is necessary to set a reduction target value.

【0026】フィードフォワードの適応制御系により構
成されたアクティブサイレンサを単一ダクトに設置した
場合の基本構成を図3に示す。同図(1)はアクティブ
サイレンサの概略図であり、符号1はダクト、符号2は
1次音源(騒音源)、符号10は2次音源(スピー
カ)、符号12はセンサーマイク、符号14はエラーマ
イク、符号16はコントローラである。同図(2)は制
御系の基本構成図であり、適応制御アルゴリズムとして
は、filtered-X LMSアルゴリズムを用いた構成を示して
いる。また、同図(2)においてエラーマイク14の出
力信号e(ω)は(6)式のように定義され、コントロ
ーラ16の電気ノイズやダクト1の外部からの侵入音も
エラーマイク14で検出され、雑音として重畳されるこ
とを仮定している。
FIG. 3 shows a basic configuration in which an active silencer constituted by a feedforward adaptive control system is installed in a single duct. FIG. 1A is a schematic diagram of an active silencer, in which reference numeral 1 denotes a duct, reference numeral 2 denotes a primary sound source (noise source), reference numeral 10 denotes a secondary sound source (speaker), reference numeral 12 denotes a sensor microphone, and reference numeral 14 denotes an error. A microphone 16 is a controller. FIG. 2B is a basic configuration diagram of a control system, and shows a configuration using a filtered-X LMS algorithm as an adaptive control algorithm. Further, in FIG. 2B, the output signal e (ω) of the error microphone 14 is defined as shown in Expression (6), and electric noise of the controller 16 and intrusion sound from outside the duct 1 are also detected by the error microphone 14. , Is superimposed as noise.

【0027】[0027]

【数6】 (Equation 6)

【0028】[0028]

【数7】 但し、これらの雑音n(ω)は、1次音源2の信号x
(ω)と無相関として扱う。また、2次音源10の音響
フィードバックは無いと仮定している。同図(3)は同
図(2)を簡略化し、周波数領域で表示したものであ
り、1入力1出力の線形システムとして記述している。
筆者らは以前、同図をもとにアクティブサイレンサの理
論的な消音量を(8)式のように導出している。消音量
(8)式は、エラーマイク14の位置における制御前の
オートパワースペクトルと制御後のオートパワースペク
トルの比で表される。
(Equation 7) However, these noises n (ω) are the signals x of the primary sound source 2
(Ω) and uncorrelated. In addition, it is assumed that there is no acoustic feedback of the secondary sound source 10. FIG. 3 (3) is a simplified version of FIG. 2 (2) displayed in the frequency domain, and is described as a one-input one-output linear system.
The authors have previously derived the theoretical silencing volume of the active silencer based on FIG. The silencing expression (8) is expressed by the ratio of the auto power spectrum before control and the auto power spectrum after control at the position of the error microphone 14.

【0029】[0029]

【数8】 (Equation 8)

【0030】[0030]

【数9】 (8)式において、See(ω)、Sdd(ω)、S
xx(ω)は各々誤差信号、参照信号、入力信号のオート
パワースペクトルを示しており、Sxd(ω)は、非制御
時のセンサーマイク12とエラーマイク14のクロスパ
ワースペクトルを示している。γ2 (ω)は、センサー
マイク12とエラーマイク14のコヒーレンスである。
従って、(8)式は適応制御系の設計を考慮しないで、
入出力信号の相関のみから決定されるアクティブサイレ
ンサの理想的な消音量を与えるものである。
(Equation 9) In equation (8), S ee (ω), S dd (ω), S
xx (ω) indicates an auto power spectrum of the error signal, the reference signal, and the input signal, respectively, and S xd (ω) indicates a cross power spectrum of the sensor microphone 12 and the error microphone 14 at the time of non-control. γ 2 (ω) is the coherence between the sensor microphone 12 and the error microphone 14.
Therefore, equation (8) does not consider the design of the adaptive control system,
This is to provide an ideal silencing volume of the active silencer determined only from the correlation between the input and output signals.

【0031】図4に(9)式を消音量に換算した時の計
算結果を示す。同図には、2ケ所の空調設備に設置され
た電子消音システムのセンサーマイクとエラーマイク間
のコヒーレンス実測結果も合わせて示した。理論値と実
測値はよく対応している。
FIG. 4 shows a calculation result when the expression (9) is converted into a silencing volume. The figure also shows the results of actual measurement of coherence between the sensor microphone and the error microphone of the electronic noise reduction system installed in two air conditioning units. Theoretical and measured values correspond well.

【0032】従って、15dBの消音量を得るために
は、コヒーレンスが0.82以上必要であり、マルチダ
クト電子消音システムのエラーマイクに対する他の複数
ダクトからの回折音は、その合成音響パワーを少なくと
も18%以下にすることが必要と考えられる。
Therefore, in order to obtain a noise reduction volume of 15 dB, coherence is required to be 0.82 or more. Diffracted sound from other multiple ducts with respect to the error microphone of the multi-duct electronic noise reduction system has a combined acoustic power of at least. It is considered necessary to reduce the content to 18% or less.

【0033】その対応策の一つとして、図5に示すよう
にダクト1を例えば4つのセル1A〜1Dに分割し、各
セル1A〜1D毎に、上述したのと同様な、2次音源
(スピーカ)10、センサーマイク12、エラーマイク
14、コントローラ(適応型コントローラ)16を装着
したマルチダクト電子消音システムに対して下流側に伝
搬音波の63Hzの1/4波長に相当する1500mm
の回折音防止ダクト4を設置する方法が提案されている
が、その長さの短縮が大きな課題であった。
As one of the countermeasures, as shown in FIG. 5, the duct 1 is divided into, for example, four cells 1A to 1D, and for each of the cells 1A to 1D, the same secondary sound source ( Speaker), a sensor microphone 12, an error microphone 14, and a controller (adaptive controller) 16 attached to a multi-duct electronic silence system 1500 mm downstream of 63 Hz, which is a quarter-wavelength of 63 Hz.
A method of installing the diffraction sound prevention duct 4 has been proposed, but shortening the length has been a major problem.

【0034】そこで、本発明では全く新しい観点からエ
ラーマイク14の構造に着目し、複数のマイクと遅延回
路を組み合わせてエラーマイク14を構成し、エラーマ
イク14に鋭い指向性を与え、回折音を検出出来ないよ
うに対策したことを特徴とする。
Therefore, the present invention focuses on the structure of the error microphone 14 from a completely new point of view, constructs the error microphone 14 by combining a plurality of microphones and a delay circuit, gives sharp error directivity to the error microphone 14, and generates a diffracted sound. It is characterized by taking measures to prevent detection.

【0035】以下、本発明に係るマルチダクト電子消音
システムの実施例を図1を用いて説明する。図1は、マ
ルチダクトの各セルに設置される図3(1)及び図5に
示した円柱状のエラーマイク14内部の電気回路構成を
示したものであり、ダクト壁5に開口部を設け、ダクト
外壁にエラーマイク14を設置した際の断面図を示して
いる。尚、符号20はダクト内壁に内張りされた吸音材
を示し、符号22はダクト壁5の開口部に設置された金
網等の多孔質板を示す。
Hereinafter, an embodiment of a multi-duct electronic noise reduction system according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an electric circuit configuration inside the cylindrical error microphone 14 shown in FIGS. 3A and 5 installed in each cell of the multi-duct, and an opening is provided in the duct wall 5. 2 shows a cross-sectional view when the error microphone 14 is installed on the outer wall of the duct. Reference numeral 20 denotes a sound absorbing material lined on the inner wall of the duct, and reference numeral 22 denotes a porous plate such as a wire mesh installed at the opening of the duct wall 5.

【0036】本発明では、ダクト構造的に回折音を低減
し、マルチダクト電子消音システムの消音量を改善する
のではなく、エラーマイク14自体が消音システム下流
側から伝搬してくる回折音を検出しないように構成した
ものである。即ち、エラーマイク14をマイク筐体24
内に配設された2本のマイク素子26、28、遅延回路
30及び差動増幅器32で構成し、エラーマイク14に
鋭い指向特性を与え、回折音を検出出来ないように対策
したものである。同図において、マイク筐体24内部に
取り付けられた2本のマイク素子26、28は、ダクト
系の長手方向に並置して取り付けられており、それぞれ
の差動増幅器32のマイナスとプラスの入力端子に接続
される。但し、下流側のマイク素子26は、マイク間隔
Lだけ信号を遅らせる遅延回路30を介して差動増幅器
32に接続される。従って、マイク素子26、28で検
出された回折音は、差動増幅器32によって電気的に消
去され、回折音はエラーマイク14によって検出できな
いような構造になっている。遅延回路30の遅延時間の
設定時間Dは、(10)式で決定できる。
According to the present invention, the error microphone 14 detects the diffracted sound propagating from the downstream side of the muffler system, instead of reducing the diffracted sound in the duct structure and improving the muffling volume of the multi-duct electronic muffler system. It is configured not to. That is, the error microphone 14 is connected to the microphone housing 24.
It is composed of two microphone elements 26 and 28, a delay circuit 30 and a differential amplifier 32 disposed therein, giving a sharp directional characteristic to the error microphone 14 and taking measures to prevent detection of a diffracted sound. . In the figure, two microphone elements 26 and 28 mounted inside the microphone housing 24 are mounted side by side in the longitudinal direction of the duct system, and the negative and positive input terminals of each differential amplifier 32 are provided. Connected to. However, the microphone element 26 on the downstream side is connected to the differential amplifier 32 via the delay circuit 30 that delays the signal by the microphone interval L. Therefore, the diffracted sound detected by the microphone elements 26 and 28 is electrically erased by the differential amplifier 32, and the diffracted sound cannot be detected by the error microphone 14. The set time D of the delay time of the delay circuit 30 can be determined by equation (10).

【0037】[0037]

【数10】 (10)式において、Cは音速、Lはマイク間隔であ
る。また、エラーマイク14はダクト外壁に取り付けら
れ、かつ、吸音材20を介して騒音を検出するようにな
っており、ダクト内の気流音の影響を受けることなく、
ダクト内の騒音を正確に検出可能である。
(Equation 10) In the equation (10), C is a sound speed, and L is a microphone interval. Further, the error microphone 14 is attached to the outer wall of the duct and detects noise through the sound absorbing material 20, so that the error microphone 14 is not affected by airflow noise in the duct.
The noise in the duct can be accurately detected.

【0038】また、図1では、本発明のエラーマイク1
4は、マイク筐体24内部に取り付けられた2本のマイ
ク素子26、28と遅延回路30、差動増幅器32で構
成されており、回折音は、ダクト系のみを伝搬して到達
することを条件としている。しかし、ダクト構造によっ
ては、隣あったダクト壁を透過してくる回折音もあり得
る。図6は、この課題に対応したエラーマイクの発明で
ある。尚、図1に示した部材と同一又は類似作用の部材
には図1と同一符号を付し(吸音材20、多孔質板22
は省略)、その説明は省略する。
FIG. 1 shows an error microphone 1 according to the present invention.
Reference numeral 4 denotes two microphone elements 26 and 28 mounted inside the microphone housing 24, a delay circuit 30, and a differential amplifier 32. The diffracted sound propagates only through the duct system and reaches. It is a condition. However, depending on the duct structure, there may be diffracted sound transmitted through the adjacent duct wall. FIG. 6 is an invention of an error microphone corresponding to this problem. Members having the same or similar functions as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 (the sound absorbing material 20, the porous plate 22).
Is omitted), and the description is omitted.

【0039】本発明では、図1に示したマイク素子2
6、28の代わりに、それぞれ2つのマイク素子40
A、40Bとマイク素子、42A、42B、及び差動増
幅器44、46が設けられる。尚、マイク素子40A、
40Bと差動増幅器44とから構成されるマイク素子2
6に対応する部分をマイク素子40、マイク素子42
A、42Bと差動増幅器46とから構成されるマイク素
子28に対応する部分をマイク素子42とする。図1の
マイク素子26に対応するマイク素子40について説明
すると、図7に示すように、同様な電気音響特性を持つ
マイク素子40A、40Bとが対向して取り付けられ、
これらの検出信号の差分が差動増幅器44で得られるよ
うになっている。従って、このように構成されたマイク
素子40の指向特性は、余弦特性により2次元平面上で
8の字形状になっており、マイク軸方向に直交する音波
は、検出出来ないようになっている。そして、図6に示
すようにこれらの対向配置された2組のマイク素子4
0、42は、ダクト系の長手方向に並置して取り付けら
れ、図7に示す原理からマイク素子40、42にはダク
ト断面方向の音波、即ち、他のセルのダクトからの透過
音波の影響が受け難い構造になっている。そして、図1
と同様に、騒音の下流側のマイク素子40にはマイク間
隔Lだけ信号が遅れる遅延回路が組み込まれており、こ
れにより、回折音が検出できないような構造になってい
る。
In the present invention, the microphone element 2 shown in FIG.
6 and 28 instead of two microphone elements 40
A, 40B, microphone elements, 42A, 42B, and differential amplifiers 44, 46 are provided. The microphone element 40A,
Microphone element 2 composed of 40B and differential amplifier 44
6 correspond to the microphone element 40 and the microphone element 42
A part corresponding to the microphone element 28 composed of A and 42B and the differential amplifier 46 is referred to as a microphone element 42. The microphone element 40 corresponding to the microphone element 26 of FIG. 1 will be described. As shown in FIG. 7, microphone elements 40A and 40B having similar electroacoustic characteristics are attached to face each other,
The difference between these detection signals is obtained by the differential amplifier 44. Therefore, the directional characteristics of the microphone element 40 thus configured have a figure-eight shape on a two-dimensional plane due to cosine characteristics, and sound waves orthogonal to the microphone axis direction cannot be detected. . Then, as shown in FIG. 6, these two sets of microphone elements 4 opposed to each other are arranged.
The microphones 0 and 42 are attached side by side in the longitudinal direction of the duct system. Based on the principle shown in FIG. 7, the microphone elements 40 and 42 are affected by sound waves in the cross-sectional direction of the duct, that is, the sound waves transmitted from the ducts of other cells. The structure is difficult to receive. And FIG.
Similarly to the above, the microphone element 40 on the downstream side of the noise incorporates a delay circuit that delays the signal by the microphone interval L, thereby having a structure in which the diffracted sound cannot be detected.

【0040】尚、図6に示したマイク素子40、42
は、マルチダクトにおいて他のセルからの透過音波の影
響を防止するために単独でも利用することができる。ま
た、各マイク素子40、42におけるマイク素子40
A、40B又はマイク素子42A、42Bの設置方向
は、ダクト系の長手方向でなく垂直方向(紙面垂直方
向)であってもよい。更に、マイク素子40A、40B
(又はマイク素子42A、42B)は、対向させるので
はなく、同一方向(例えば上流側に向けて)に平行に配
設してもよく、2つのマイク素子40A、40B(又は
マイク素子42A、42B)がダクト壁面に垂直な方向
から伝搬する音波に対して同一の検出感度となるような
配置であればよい。
The microphone elements 40 and 42 shown in FIG.
Can be used alone to prevent the influence of transmitted sound waves from other cells in the multi-duct. Also, the microphone elements 40 in each of the microphone elements 40 and 42
The installation direction of the microphone elements A and 40B or the microphone elements 42A and 42B may be a vertical direction (perpendicular to the paper surface) instead of the longitudinal direction of the duct system. Further, the microphone elements 40A, 40B
(Or the microphone elements 42A and 42B) may be arranged in parallel in the same direction (for example, toward the upstream side) instead of facing each other, and the two microphone elements 40A and 40B (or the microphone elements 42A and 42B). ) May be arranged so as to have the same detection sensitivity for sound waves propagating from a direction perpendicular to the duct wall surface.

【0041】本発明によりセンサーマイクとエラーマイ
ク間のコヒーレンスは、コヒーレンスが0.82以上に
改善され、15dBの消音量が得られるようになった。
According to the present invention, the coherence between the sensor microphone and the error microphone is improved to 0.82 or more, so that a silencing volume of 15 dB can be obtained.

【0042】以上、上記実施の形態では、エラーマイク
14における回折音の検出防止について説明したが、上
記説明したマイク構成は、センサーマイク12にも同様
に適用できる。
As described above, the prevention of the detection of the diffracted sound in the error microphone 14 has been described in the above embodiment, but the above described microphone configuration can be similarly applied to the sensor microphone 12.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上本発明に係るマルチダクト電子消音
システムによれば、消音量低下の原因となるマルチダク
ト電子消音システムの下流側から伝搬する2次音の回折
音又は他のセルから壁面を透過して伝搬する透過音の検
出を防止することができるため、各セルにおいて他のセ
ルの2次音により消音効果が低下する不具合を防止する
ことができ、下流側に回折音防止ダクトを設置すること
なく、寸法を押さえたままで、電子消音システム単体と
遜色ない消音効果が得られる。
As described above, according to the multi-duct electronic noise reduction system according to the present invention, the wall surface is formed from the diffracted sound of the secondary sound or another cell that propagates from the downstream side of the multi-duct electronic noise reduction system, which causes the reduction of the volume. Since it is possible to prevent the detection of a transmitted sound that is transmitted and propagated, it is possible to prevent a problem in which the sound deadening effect is reduced due to the secondary sound of another cell in each cell, and a diffraction sound prevention duct is provided downstream. Without reducing the size, a noise reduction effect comparable to that of the electronic noise reduction system alone can be obtained.

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

【図1】図1は、マルチダクト電子消音システム用エラ
ーマイクの構造図である。
FIG. 1 is a structural diagram of an error microphone for a multi-duct electronic noise reduction system.

【図2】図2は、ダクト口径と固有モード周波数の関係
を示した図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a duct diameter and an eigenmode frequency.

【図3】図3は、電子消音システムの構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an electronic silencing system.

【図4】図4は、コヒーレンスと消音量の関係を示した
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between coherence and silencing volume.

【図5】図5は、マルチダクト電子消音システムの従来
の改善策を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing a conventional improvement measure of a multi-duct electronic noise reduction system.

【図6】図6は、マルチダクト電子消音システム用改良
型エラーマイクの構造図である。
FIG. 6 is a structural diagram of an improved error microphone for a multi-duct electronic noise reduction system.

【図7】図7は、マイク素子の指向特性図である。FIG. 7 is a directional characteristic diagram of a microphone element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ダクト、2…1次音源(騒音源)、10…2次音源
(スピーカ)、12…センサーマイク、14…エラーマ
イク、16…コントローラ、20…吸音材、22…多孔
質板、26、28、40、40A、40B、42、42
A、42B…マイク素子、30…遅延回路、32、4
4、46…差動増幅器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... duct, 2 ... primary sound source (noise source), 10 ... secondary sound source (speaker), 12 ... sensor microphone, 14 ... error microphone, 16 ... controller, 20 ... sound absorbing material, 22 ... porous plate, 26, 28, 40, 40A, 40B, 42, 42
A, 42B: microphone element, 30: delay circuit, 32, 4
4, 46… Differential amplifier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤田 龍介 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日 立プラント建設株式会社内 Fターム(参考) 5D061 EE11 FF02  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ryusuke Gotoda 1-1-14 Uchikanda, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Futatsu Plant Construction Co., Ltd. 5D061 EE11 FF02

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】管路を複数のセルに分割し、各セルごとに
各セルを上流側から下流側に伝搬する騒音を同一音圧で
逆位相の二次音源を用いて音波干渉により能動消音を行
うマルチダクト電子消音システムにおいて、 各セルの下流端近傍に配設され、前記騒音の能動消音を
評価するためのマイクは、 前記セルの上流側と下流側に配設される同一特性からな
る2つの音波検出手段と、 前記2つの音波検出手段のうち下流側の音波検出手段に
よって検出された音波信号に対して、前記2つの音波検
出手段の間で音波が伝搬する時間分だけ遅延させる遅延
手段と、 前記上流側の音波検出手段によって検出された音波信号
と、前記下流側の音波検出手段によって検出され、前記
遅延手段によって遅延された音波信号との差分を出力す
る差分信号出力手段と、 から成り、下流側から上流側に伝搬される他のセルの残
留騒音を前記マイクで検出することを防止したことを特
徴とするマルチダクト電子消音システム。
1. A pipe line is divided into a plurality of cells, and noise propagating in each cell from an upstream side to a downstream side is actively silenced by sound interference using secondary sound sources having the same sound pressure and opposite phases. In the multi-duct electronic silencing system that performs the above, the microphones arranged near the downstream end of each cell and for evaluating the active silence of the noise have the same characteristics arranged on the upstream side and the downstream side of the cell. Two sound wave detecting means, and a delay for delaying a sound wave signal detected by a sound wave detecting means on the downstream side of the two sound wave detecting means by a time required for a sound wave to propagate between the two sound wave detecting means. Means for outputting a difference signal between the sound wave signal detected by the upstream sound wave detecting means and the sound wave signal detected by the downstream sound wave detecting means and delayed by the delay means. A multi-duct electronic noise reduction system comprising: a microphone configured to prevent detection of residual noise of another cell transmitted from a downstream side to an upstream side by the microphone.
【請求項2】前記2つの音波検出手段は、前記上流側か
ら下流側に伝搬する騒音の伝搬方向に対して垂直方向か
ら伝搬する騒音の検出感度が低くなるような指向性を有
することを特徴とする請求項1のマルチダクト電子消音
システム。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said two sound wave detecting means have directivity such that the detection sensitivity of noise propagating from a direction perpendicular to the direction of propagation of said noise propagating from said upstream side to said downstream side is low. The multi-duct electronic silencing system according to claim 1, wherein
【請求項3】管路を複数のセルに分割し、各セルごとに
各セルを上流側から下流側に伝搬する騒音を同一音圧で
逆位相の二次音源を用いて音波干渉により能動消音を行
うマルチダクト電子消音システムにおいて、 前記騒音を能動消音するために各セルに設置されるマイ
クは、前記上流側から下流側に伝搬する騒音の伝搬方向
に対して垂直方向から伝搬する騒音の検出感度が低くな
るような指向性を有する音波検出手段であることを特徴
とするマルチダクト電子消音システム。
3. A pipe line is divided into a plurality of cells, and noise propagating in each cell from upstream to downstream in each cell is actively silenced by sound wave interference using secondary sound sources having the same sound pressure and opposite phases. In the multi-duct electronic noise reduction system, a microphone installed in each cell for active noise reduction of the noise detects noise propagating from a direction perpendicular to a propagation direction of the noise propagating from the upstream side to the downstream side. A multi-duct electronic noise reduction system, characterized in that it is a sound wave detecting means having directivity such that sensitivity is reduced.
【請求項4】前記音波検出手段は、同一特性からなる2
つのマイク素子を隣接して設け、該2つのマイク素子に
よって検出された音波信号の差分を出力することを特徴
とする請求項2又は請求項3のマルチダクト電子消音シ
ステム。
4. The sound wave detecting means according to claim 2, wherein
4. The multi-duct electronic silencing system according to claim 2, wherein two microphone elements are provided adjacent to each other, and a difference between sound wave signals detected by the two microphone elements is output.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019039954A (en) * 2017-08-22 2019-03-14 日本車輌製造株式会社 Noise reduction device and construction machine
CN111197188A (en) * 2020-03-10 2020-05-26 米霞 Fine cotton opener with dust collector

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