JP2001355428A - アクティブ消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消音効果さらに高められるようにオンライン
同定を行えるようにする。 【解決手段】 ダクト１の騒音源側に配置される第一の
騒音検出手段４からの検出信号を演算処理して、該ダク
トの下流側に配置された消音信号出力手段３から信号に
より干渉消音し、その下流側に配置した第二の騒音検出
手段６により消音結果を検知して、消音信号出力手段か
ら第二の騒音検出手段までの間の音響伝達関数Ｃの評価
値Ｃ＾を更新して消音信号を演算する手段を有するアク
ティブ消音装置において、前記第一の騒音検出手段から
の検出値と第二の騒音検出手段からの検出値との差が第
一設定値よりも小さくなると、前記評価値を更新して消
音制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、騒音が通過ダクト
に騒音検出手段を配置し、該騒音検出手段にて検出した
騒音信号に対して逆位相の消音信号を出力して、干渉消
音するための制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エンジン排ガス管、給気ダク
ト、換気ダクト等の騒音が伝播するダクトの途中に第一
の騒音検出手段（以下センサーマイク）を配置し、この
センサーマイクの下流側に消音信号を出力するためのス
ピーカ（消音出力手段）を設け、さらにその下流側に第
二の騒音検出手段（以下モニターマイク）を配置して、
前記ダクト内の騒音をセンサーマイクで検知して、騒音
とは逆位相でかつ同一音圧の信号をスピーカから出力し
て、消音を行うアクティブ消音装置は知られている。例
えば、特開平８−１３７４７８の技術である。このよう
な技術はセンサーマイクで検知した信号を制御回路に入
力して、該制御回路において同じ音圧で逆位相の音波を
スピーカから出力できるように処理して、アンプによっ
て増幅してスピーカから消音用音波を放射する。そし
て、騒音と消音用音波との干渉をモニターマイクで検知
し、このモニターマイクからの信号を制御回路にフィー
ドバックして、モニターマイクで検知した値が零となる
ように制御していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、騒音源が例え
ばエンジンの場合、始動から定常運転に至る過渡期や定
常運転時であっても負荷によって騒音の波形は変動して
いる。この変動に対応して消音信号を発するために、定
期的（一定時間毎に）に制御パラメータの更新を行って
いた。所謂、システム同定がエンジン等の始動時にから
一定時間毎に行われていたのである。しかし、このシス
テム同定を定期的に行っていた場合、その間隔が長くな
ると急激な変化に追随できず、消音できずに大きな騒音
が発生し、また、その突発的な騒音の発生が不定期とな
って、システム同定の間隔とズレた場合にも、騒音が増
大する不具合があった。また、システム同定がうまく機
能して同じ状態が長く続いても定期的にシステム同定を
行うので無駄なエネルギーを費やして制御となることが
あった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。即ち、請求項１においては、ダクトの
騒音源側に配置される第一の騒音検出手段からの検出信
号を演算処理して、該ダクトの下流側に配置された消音
信号出力手段からの信号により干渉消音し、その下流側
に配置した第二の騒音検出手段により消音結果を検知し
て、消音信号出力手段から第二の騒音検出手段までの間
の音響伝達関数の評価値を更新して消音信号を演算する
手段を有するアクティブ消音装置において、前記第一の
騒音検出手段からの検出値と第二の騒音検出手段からの
検出値との差が第一設定値よりも小さくなると、前記評
価値を更新して消音制御する。

【０００５】即ち、請求項２においては、前記第一の騒
音検出手段からの検出値と第二の騒音検出手段からの検
出値との差が第一設定値よりも大きい第二設定値以上に
なると前記更新間隔を長くした。

【０００６】即ち、請求項３においては、前記第一の騒
音検出手段からの検出値と第二の騒音検出手段からの検
出値を聴感補正し、そのオーバーオール値の差が設定値
以下となると、前記評価値を更新して消音制御する。

【０００７】即ち、請求項４においては、エンジンの排
気管側に連通されるダクトに、第一の騒音検出手段から
の検出信号を演算処理して、該ダクトの下流側に配置さ
れた消音信号出力手段から信号により干渉消音し、その
下流側に配置した第二の騒音検出手段により消音結果を
検知して、消音信号出力手段から第二の騒音検出手段ま
での間の音響伝達関数の評価値を更新して消音信号を演
算する手段を有するアクティブ消音装置において、エン
ジン起動時はエンジン停止前の評価値を読み込み消音制
御する。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１は本発明のアクティブ消音
装置の概略構成を示すブロック図、図２は基本的なアク
ティブ消音装置の消音制御を示す図、図３は本発明の消
音制御を示す図、図４は周波数毎に判断して消音した場
合の周波数と音圧レベルの関係を示す図、図５は時間軸
上で判断して消音した場合の時間と音圧レベルの関係及
びオーバーオール値を示す図である。

【０００９】まず、アクティブ消音装置の基本構成から
説明する。図１にはアクティブ消音装置１０の概略構成
を示している。エンジン等の騒音源の排気管に、騒音等
の音波通過ダクト１が連通され、図１における左側から
右側へ騒音が伝播するように一次元音場を形成してい
る。該音波通過ダクト１の騒音源側、即ち、エンジン側
（図１における左側）には第一の騒音検出手段としてマ
イクからなる第一音波センサ（以下センサーマイク）４
が設けられ、該音波通過ダクト１のセンサーマイク４よ
りも下流側（図１における右側）には、第二の騒音検出
手段としてマイクからなる第二音波センサ（以下モニタ
ーマイク）６が設けられている。前記音波通過ダクト１
のセンサーマイク４とモニターマイク６との間から枝管
９が分岐され、該枝管９の端部に消音出力手段としての
スピーカ３が配置されている。そして、センサーマイク
４、モニターマイク６、スピーカ３が変換器等を介して
コントローラ５と接続されている。

【００１０】前記センサーマイク４はダクト１内を伝播
してきた騒音を検出して電気信号に変換され、Ａ／Ｄ変
換器１１によってデジタル信号に変換される。このデジ
タル信号を演算してＤ／Ａ変換器１３によってアナログ
信号に変換してアンプ１２を介してスピーカ３より逆位
相、かつ、同振幅の消音音波が放射される。この消音音
波によってどれだけ消音できたかをモニターマイク６で
検知して、その検出した値をＡ／Ｄ変換器１４によって
デジタル信号に変換されコントローラ５に入力され、モ
ニターマイク６の信号が極力零となるように、該コント
ローラ５で補正値を演算して、Ｄ／Ａ変換器１３、アン
プ１２を介してスピーカ３より消音音波を出力するので
ある。

【００１１】次に、コントローラ５における制御アルゴ
リズムについて説明する。図２において、Ｔはセンサー
マイク４からモニターマイク６までの間のダクト１内の
音響伝達関数、Ｃはスピーカ３からモニターマイク６ま
での間のダクト１内の音響伝達関数、Ｃ＾はＣの評価値
（モデル値）、Ｗは適応型ＦＩＲ（FiniteImpulse Resp
onse、有限長インパルス応答）フィルターの係数、ＬＭ
Ｓは最小二乗法による適応アルゴリズム、ｘは騒音信
号、ｙは制御信号（コントローラ出力）、ｄはフィルタ
リングされた騒音信号、εは誤差信号である。

【００１２】こうして時間ｎにおけるスピーカ３からの
出力信号ｙ（ｎ）は、センサーマイク４より検出された
騒音信号ｘ（ｎ）に適応フィルター係数Ｗを畳み込み、
次式で求められる。

【００１３】

【数１】

【００１４】この出力信号ｙ（ｎ）がアンプ１２等を介
してスピーカ３より出力され、音響伝達関数Ｃを加味し
た伝播特性を有する音波がモニターマイク６に達する。
つまり、二次音がモニターマイク６位置で形成される。
一方、センサーマイク４位置の騒音〔騒音信号ｘ
（ｎ）〕は音響伝達関数Ｔを加味した伝播特性を有する
騒音波がモニターマイク６に達する。従って、このモニ
ターマイク６位置での残存騒音は、次式で表される。 ε(n) ＝Ｔ(n) ・ｘ(n) ＋Ｃ(n) ・ｙ(n)

【００１５】また、騒音信号ｘ（ｎ）はモデリング（評
価）されてその値Ｃ＾がフィルタリングされてｄ(n) が
次式で求められる。

【００１６】

【数２】

【００１７】そして、このｄ(n) と誤差ε(n) がＦｉｌ
ｔｅｒｄ−ＸＬＭＳアルゴリズムにより次式で演算され
て、誤差ε(n) の二乗平均値を最小となるように、Ｗ
(n) を更新する。 Ｗｉ（ｎ＋１）＝Ｗｉ（ｎ）−μ・ｄ（ｎ−１）・ε
(n)

【００１８】上記原理は、エンジンからの騒音が変化し
ない場合は、Ｃ＾が一定となり、音響伝達関数も変化せ
ず消音が確実に行われる。しかし、現実にはエンジンの
運転時において負荷が変化すると、騒音が変化するし音
響伝達関数Ｔが変化するので、Ｃを調整する必要があ
る。これをオンライン同定と称し、オンライン同定する
ことにより騒音が変化しても消音制御が適切に機能して
消音を行うことができるのである。

【００１９】本発明はこのオンライン同定をタイミング
良く行うことで消音効果を高めるものである。即ち、図
３に示すように、コントローラ５にオンライン同定制御
手段１５を設けて、該オンライン同定制御手段１５から
適宜同定トリガーを出力することによって、オンライン
同定を行い、消音が確実にできるようにするものであ
る。

【００２０】先ず第一実施例として、この同定トリガー
を出力するために、オンライン同定制御手段１５にセン
サーマイク４からの信号とモニターマイク６からの信号
を入力して、その差（ａ＝ｘ−ε）を演算し、その差ａ
が第一設定値ｂ１になると同定トリガーを出力してオン
ライン同定を行うようにするのである。

【００２１】この差は図４に示すように、周波数毎に判
断することも、図５に示すように時間軸上で音圧レベル
の差をとることもできる。なお、破線はセンサーマイク
４からの信号、実線はモニターマイク６からの信号であ
る。つまり、消音が所望するレベルに達している場合に
は、センサーマイク４からの信号の音圧レベルは高く、
モニターマイク６からの信号の音圧レベルは低くなり
（消音されている）、その差ａは大きくなり（図４ａ、
図５ａ）、第一設定値ｂ１以上では、モデル値Ｃ＾がＣ
に近い値となりオンライン同定する必要がない。また、
第一設定値ｂ１よりも小さくなると（図４ｂ、図５
ｂ）、モデル値Ｃ＾とＣが一致せず位相がズレたり音圧
が大きくなり、オンライン同定が必要となる。そして更
に、差ａが第二設定値ｂ２以上になると（ｂ１＜ｂ
２）、モデル値Ｃ＾とＣが略一致していることとなり、
オンライン同定を行う間隔を長くし、制御を簡略化でき
て安定した消音が続くようにしている。

【００２２】また、第二実施例として、騒音が人間の耳
に聞こえる周波数帯域を特に消音させたい時には、セン
サーマイク４からの信号及びモニターマイク６からの信
号を聴感補正する。この聴感補正した値でアクティブ消
音装置を行うことによって更に現実に近い消音ができて
いるかどうかが判るのである。そして、本発明はこの聴
感補正後のオーバーオール値の差（図５ｃ、図５ｄ）を
とり、その差が設定値以上（ｂ２’）となると、前記同
様にオンライン同定制御手段１５から同定間隔を長く
し、設定値（ｂ１’）以下となるとトリガーしてオンラ
イン同定を行うようにしている。

【００２３】また、エンジン等が停止して、再度始動時
においては、音響伝達関数Ｃが判らないと消音できない
ので、エンジンが停止したときＣをメモリー１６に記憶
させ、再起動時に停止したときのＣをメモリ１６から読
み込みアクティブ消音を行うのである。こうして、起動
時において消音効果が小さくなることを防止している。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。即ち、請求項１の如く、
ダクトの騒音源側に配置される第一の騒音検出手段から
の検出信号を演算処理して、該ダクトの下流側に配置さ
れた消音信号出力手段からの信号により干渉消音し、そ
の下流側に配置した第二の騒音検出手段により消音結果
を検知して、消音信号出力手段から第二の騒音検出手段
までの間の音響伝達関数の評価値を更新して消音信号を
演算する手段を有するアクティブ消音装置において、前
記第一の騒音検出手段からの検出値と第二の騒音検出手
段からの検出値との差が第一設定値よりも小さくなる
と、前記評価値を更新して消音制御するようにしたの
で、消音が十分行われないと差が小さくなるので、差が
設定値になるとオンライン同定が行われて正確な消音が
できるようになり、消音効果を上げることができる。

【００２５】請求項２の如く、前記第一の騒音検出手段
からの検出値と第二の騒音検出手段からの検出値との差
が第一設定値よりも大きい第二設定値以上になると前記
更新間隔を長くしたので、無駄なオンライン同定がなく
なり、制御を簡略化することができる。

【００２６】請求項３の如く、前記第一の騒音検出手段
からの検出値と第二の騒音検出手段からの検出値を聴感
補正し、そのオーバーオール値の差が設定値以下となる
と、前記評価値を更新して消音制御するので、人間の耳
に聞こえる音に重点をおいて消音することができるよう
になり、音が小さくなったことを容易に判断でき、消音
効果も高めることができる。

【００２７】請求項４の如く、エンジンの排気管側に連
通されるダクトに、第一の騒音検出手段からの検出信号
を演算処理して、該ダクトの下流側に配置された消音信
号出力手段から信号により干渉消音し、その下流側に配
置した第二の騒音検出手段により消音結果を検知して、
消音信号出力手段から第二の騒音検出手段までの間の音
響伝達関数の評価値を更新して消音信号を演算する手段
を有するアクティブ消音装置において、エンジン起動時
はエンジン停止前の評価値を読み込み消音制御するの
で、起動時において評価値が決まり、不確定要素となら
ず、最新の停止状態を初期設定値となって確実に消音が
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクティブ消音装置の概略構成を示す
ブロック図である。

【図２】基本的なアクティブ消音装置の消音制御を示す
図である。

【図３】本発明の消音制御を示す図である。

【図４】周波数毎に判断して消音した場合の周波数と音
圧レベルの関係を示す図である。

【図５】時間軸上で判断して消音した場合の時間と音圧
レベルの関係及びオーバーオール値を示す図である。

【符号の説明】

１ 音波通過ダクト ３ スピーカ ４ センサーマイク ５ コントローラ ６ モニターマイク １５ オンライン同定制御手段

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G004 BA01 CA00 DA00 DA01 DA25 EA00 3L080 AE02 5D061 FF02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダクトの騒音源側に配置される第一の騒
   音検出手段からの検出信号を演算処理して、該ダクトの
   下流側に配置された消音信号出力手段からの信号により
   干渉消音し、その下流側に配置した第二の騒音検出手段
   により消音結果を検知して、消音信号出力手段から第二
   の騒音検出手段までの間の音響伝達関数の評価値を更新
   して消音信号を演算する手段を有するアクティブ消音装
   置において、前記第一の騒音検出手段からの検出値と第
   二の騒音検出手段からの検出値との差が第一設定値より
   も小さくなると、前記評価値を更新して消音制御するこ
   とを特徴とするアクティブ消音装置。
2. 【請求項２】 前記第一の騒音検出手段からの検出値と
   第二の騒音検出手段からの検出値との差が第一設定値よ
   りも大きい第二設定値以上になると前記更新間隔を長く
   したことを特徴とする請求項１記載のアクティブ消音装
   置。
3. 【請求項３】 前記第一の騒音検出手段からの検出値と
   第二の騒音検出手段からの検出値を聴感補正し、そのオ
   ーバーオール値の差が設定値以下となると、前記評価値
   を更新して消音制御することを特徴とする請求項１記載
   のアクティブ消音装置。
4. 【請求項４】 エンジンの排気管側に連通されるダクト
   に、第一の騒音検出手段からの検出信号を演算処理し
   て、該ダクトの下流側に配置された消音信号出力手段か
   ら信号により干渉消音し、その下流側に配置した第二の
   騒音検出手段により消音結果を検知して、消音信号出力
   手段から第二の騒音検出手段までの間の音響伝達関数の
   評価値を更新して消音信号を演算する手段を有するアク
   ティブ消音装置において、エンジン起動時はエンジン停
   止前の評価値を読み込み消音制御することを特徴とする
   アクティブ消音装置。