JP2004354658A

JP2004354658A - 能動型騒音振動低減装置

Info

Publication number: JP2004354658A
Application number: JP2003151829A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nakamura; 由男中村; Masahide Onishi; 将秀大西; Yoichi Suga; 陽一菅; Toshiro Inoue; 敏郎井上; Akira Takahashi; 高橋　　彰
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】フィールタードＸ−ＬＭＳ法を用いた能動騒音振動低減装置において、異常を予測して個々のシステムの合否判断を行うことができるという量産可能な装置を提供する。
【解決手段】１０７は検査信号発生器であり検査時に所定の信号を発生し、変換手段１０３に信号を供給することによって変換手段１０３から音波または振動を発生させ、１０８は信号分析器であり変換手段１０３からの音波または振動を受けた誤差検出手段１０４からの信号を計測し、１０９は判断手段であり信号分析器１０８の計測結果と当初設定していた所定の値とを比較することによって、システムとしての異常を予測し、システムとしての異常判断を行うことができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車等の車室内に発生する不快な騒音または振動に対し、逆位相かつ等振幅の信号を干渉させることでこの騒音または振動を低減する能動型騒音振動低減装置に関し、特に本発明においては実際にこの能動型騒音振動低減装置を動作させる時に重要となる能動型騒音振動低減装置を含むシステム全体の初期特性のチェック機能をもたせることによって実用性の高い能動型騒音振動低減装置を実現することを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
一般に騒音源から伝達される騒音及び振動を低減する方法として、その騒音及び振動と位相の反転する制御騒音及び振動を発生させ、それを元の騒音及び振動に干渉させて能動的に低減する方法が知られている。
【０００３】
この従来技術における能動型騒音振動低減装置においては、エンジン等の回転体がその回転に伴って発生する騒音を低減するためにエンジン等の回転に同期した基準信号を発生する。一方、騒音を低減すべき位置には誤差検出手段（たとえばマイク等）が設置され、元の騒音と制御音との干渉結果としての音を感知している。制御音は基準信号が入力され、前記騒音を消去するためにフィルタ係数を自動的に変化しうる適応型フィルタの出力を適当な位置に配置された変換手段（たとえばスピーカ）に加えて発生させている。そして前記適応型フィルタを前記基準信号を前記変換手段から前記誤差検出段までの音響伝達特性によって調整した補正信号と前記誤差検出手段の出力とを用いた、いわゆるフィルタードＸ−ＬＭＳアリゴリズムで逐次更新させることによって、誤差検出手段によって検出された騒音を減少させている。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２８９０１９６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかる能動型騒音振動低減装置においては、適応型フィルタを騒音低減のための最適な係数に収束させる上で、基準信号を前記変換手段から前記誤差検出手段までの音響伝達特性によって調整した補正信号が非常に重要であり、もしこの補正信号が真の変換手段から前記誤差検出手段までの音響伝達特性で調整されたものからずれてしまうと騒音の低減性能が低下することはもちろん、動作が不安定になり発散してしまうこともある。実際に、このような能動型騒音振動低減装置が適用されるケースは自動車の車室という場面が多いと考えられるが、この場合車両の組み立て状態によって、あるいは予期しないミス等により、当初設定していた前記変換手段から前記誤差検出手段までの音響伝達特性と個々の実際の車両の伝達特性とに無視できない差が発生し、場合によっては、騒音低減動作が異常となるような状態のまま製品として出荷される可能性が発生する。また、実際騒音低減動作の異常は適応型フィルタによる自動調整が行われる関係から、実使用状態でしか検出することが困難であり、能動型騒音振動低減装置の実用化に対する大きな課題となっている。
【０００７】
そこで、本発明は上述のように能動型騒音振動低減装置の実用化に対する課題に着目してなされたものであり、具体的にはフィルタードＸ−ＬＭＳ法を用いた能動型騒音振動低減装置において、能動型騒音振動低減装置が設置されるシステムの個々の前記変換手段から前記誤差検出手段までの音響伝達特性を測定し、当初設定された音響伝達特性と比較することによって、異常を予測して個々のシステムの合否判断を行うことができるという量産にも適用可能な有用な能動型騒音振動低減装置を提供することをその目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、変換手段に信号を供給する検査信号発生器と、前記検査信号発生器からの出力が前記変換手段に加えられた時に前記誤差検出手段からの信号を分析する信号分析器とを備え、前記信号分析器の分析結果により能動型騒音振動低減装置の合否判断を行う判断手段を設けた構成を有しており、実際に車両等にこの能動型騒音振動低減装置が適用された場合に、検査工程において前記検査信号発生器から信号を発生させ前記変換手段から前記誤差検出手段までの個々のシステムの伝達特性を前記信号分析器によって分析することによって計測し、当初設定した模擬伝達特性補正手段の伝達特性との比較により異常動作の予測を行うことができる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、検査信号発生器が単一または複数の周波数の正弦波を発生する構成になっており、信号分析器は誤差検出手段で検出した単一または複数の周波数ごとの信号の振幅または位相または振幅および位相の両方の値を計測し、判断手段はそれらを所定の値と比較することにより異常動作の予測を行うことができる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、検査信号発生器がピンクノイズを発生する構成になっており、信号分析器は誤差検出手段で検出した信号と検査信号発生器の信号から伝達特性を計測し、判断手段は計測した伝達特性を所定の伝達特性と比較することにより異常動作の予測を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて本発明の特に請求項１に記載の発明について説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態１における能動型騒音振動低減装置のブロック図を示す。図１において、１０１は低減すべき対象の騒音または振動と相関の高い基準信号を発生する基準信号発生手段であり、通常は適当な位置に置かれたマイクや振動センサなどである。１０２は適応型フィルタであり、基準信号発生手段１０１からの信号が入力され、低減すべき騒音または振動と逆位相等振幅の補償信号を発生する。１０３は変換手段であり、前記補償信号を受けて音波または振動に変換する。この変換手段１０３は一般的にスピーカやアクチュエイターが用いられる。
【００１４】
１０４は誤差検出手段であり、低減すべき騒音または振動と前記変換手段１０３からの補償音または補償振動の干渉結果を検出する。この誤差検出手段１０４は一般的にマイクや振動センサが用いられる。１０５は変換手段１０３と誤差検出手段１０４の間の伝達特性で基準信号発生手段１０１の信号を調整し補正信号として出力する模擬伝達特性補正手段である。１０６はこの補正信号と誤差検出手段１０４の信号とで適応型フィルタ１０２のフィルタ係数を更新する係数更新手段である。一般的には係数更新手段１０６は公知のＬＭＳ法等が使用される。この場合上記で説明した構成は、いわゆるフィルタードＸ−ＬＭＳアリゴリズムとして公知であり、誤差検出手段１０４の位置で騒音または振動が低減するメカニズムについても多くの公知資料で解説されており、ここでは割愛する。
【００１５】
１１０は動作モード切替用のスイッチであり、このスイッチ１１０をａ側に倒した時には通常の騒音及び振動の低減動作を行い、ｂ側に倒した時には検査状態となり、通常の騒音及び振動の低減動作は行わず、上述の異常予測のための検査を行うモードになる。
【００１６】
１０７は検査信号発生器であり、検査時に所定の信号を発生し、変換手段１０３に信号を供給することによって変換手段１０３から音波または振動を発生させる。１０８は信号分析器であり、変換手段１０３からの音波または振動を受けた誤差検出手段１０４からの信号を計測し、個々の実際システムでの前記変換手段１０３と前記誤差検出手段１０４との間の伝達特性を求める。１０９は判断手段であり、信号分析器１０８の計測結果である前記伝達特性と前記伝達特性補正手段１０５に当初設定していた所定の伝達特性とを比較することによって、システムとしての異常を予測し、システムとしての異常検出を行うことができる。
【００１７】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて本発明の特に請求項２に記載の発明について説明する。
【００１８】
実施の形態２も図１の実施の形態１と基本的な構成は同一となる。図２は図１の検査信号発生器１０７の実施の形態２での構成図である。１１１は正弦波発振器であり、それぞれｆ_１からｆｎの周波数の正弦波を発生する。１１２はスイッチであり、順次スイッチ１１２の位置を変えることによって、それぞれ対応する周波数の正弦波信号を図１の変換手段１０３に加える。
【００１９】
これによって図１の誤差検出手段１０４に発生する信号の振幅もしくは位相もしくは振幅及び位相の両方を図１の信号分析器１０８で計測する。これをスイッチ１１２の位置ごとに、即ち周波数ごとに繰り返すことによって周波数ごとの振幅もしくは位相もしくは振幅及び位相の両方が計測できることになる。そしてこれらの計測値を図１の判断手段１０９において、模擬伝達特性補正手段１０５に当初設定された周波数ごとの振幅もしくは位相もしくは振幅及び位相の両方の値と比較することによって、システムの異常を予測することができる。
【００２０】
なお、図２のように検査信号発生器１０７で単一または複数の正弦波信号を発生させる目的は、検査工程で発生する外部雑音は一般的に広帯域であり、単一の正弦波を使用することによってＳ／Ｎが確保し易くなり、正確な計測により正確にシステムの異常の予測ができるというメリットを持つからである。
【００２１】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて本発明の特に請求項３に記載の発明について説明する。
【００２２】
実施の形態３も図１の実施の形態１と基本的な構成は同一となる。図３は図１の検査信号発生器１０７の実施の形態３での構成図である。１１３はピンクノイズ発振器であり、広い帯域の信号を発生する。これを図１の変換手段１０３に加える。これによって図１の誤差検出手段１０４に発生する信号と検査信号発生器１０７の信号の比である伝達特性を図１の信号分析器１０８で計測する。この計測は公知のＤＦＴ（離散フーリエ変換）やＦＦＴ（ファストフーリエ変換）等を用いて容易に計測できる。そしてこの伝達特性を図１の判断手段１０９で模擬伝達特性補正手段１０５に当初設定された所定の伝達特性と比較することによって、システムの異常を予測することができる。
【００２３】
なお、図３のように検査信号発生器１０７で広帯域のピンクノイズを発生させる目的は、広い周波数範囲の多くの周波数ポイントでの伝達特性（振幅及び位相特性）が一度の計測で可能であり、効率的にシステムの異常予測を行うことができるというメリットをもつからである。
【００２４】
次に、本発明にかかる能動型騒音振動低減装置を車両に適用した場合の具体例を図４を用いて説明する。
【００２５】
１１４は基準信号発生手段であり、この場合はエンジン１１５の回転に起因するいわゆるエンジンこもり音の低減を目的としているために、エンジン１１５に取り付けた振動センサである。１１６は騒音に干渉させる補償信号を発生するいわゆるコントロールユニットであり、このコントロールユニット１１６は適応型フィルタ１１７、模擬伝達特性補正手段１１８、係数更新手段１１９、検査信号発生器１２０、信号分析器１２１、判断手段１２２からなっている。このコントロールユニット１１６の出力は電力増幅器１２３に加えられる。
【００２６】
この電力増幅器１２３は多くの場合車両に具備されているラジオの電力増幅器を利用することが多い。電力増幅器１２３からの出力は変換手段１２４により車室内に騒音と干渉させる制御音として放射される。この場合は変換手段１２４は自動車のドアに設置されたスピーカであり、これもオーディオ再生用のスピーカと共用されることが多い。１２５は誤差検出手段であり、運転席のシート上部に配置され騒音と制御音の残留分を検出している。
【００２７】
１２６はコントロールユニット１１６内にあるスイッチであり、コントロールユニット１１６の動作モードを通常の騒音を低減させる動作を行うモードとシステムの異常を予測するための動作を行うチェックモードを切り替えるものである。
【００２８】
この構成からわかるように、実際に能動型騒音振動低減装置を適用する場合、電力増幅器１２３や変換手段１２４はその能動型騒音振動低減装置専用のものではなく、一般的には車両のオーディオ再生機能と共用しているケースが多い。
【００２９】
これらのバラツキや、さらに自動車の組み立て状態によりコントロールユニット１１６の出力から変換手段１２４を通じ、誤差検出手段１２５までの伝達特性がバラツクことも大いに考えられ、模擬伝達特性補正手段１１８に当初設定した伝達特性と合致せず、全体として騒音低減の動作に異常をもたらすものが出てくる可能性がある。
【００３０】
そこで、全てが組み立てられた状態で、スイッチ１２６をｂ側に倒し検査信号発生器１２０からの信号を電力増幅器１２３に加え、誤差検出手段１２５からの信号を信号分析器１２１で分析することにより、個々のシステムでの実際の伝達特性を測定する。
【００３１】
このようにして測定された実際の伝達特性と、当初設定された伝達特性を判断手段１２２で比較することによって、通常の騒音低減動作を行わせた時の異常を予測することが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば能動型騒音振動低減装置を実際の機器に適合する際に、その機器のバラツキを含めた伝達特性を測定でき、能動型騒音振動低減装置の模擬伝達特性補正手段に設定してある所定の伝達特性と比較することによって、騒音振動低減動作時の異常を予測し合否判断を行うことができるという実用上の有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における能動型騒音振動低減装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態２における検査信号発生器の構成図
【図３】本発明の実施の形態３における検査信号発生器の構成図
【図４】本発明にかかる能動型騒音振動低減装置を車両に適用した場合の構成図
【符号の説明】
１０１基準信号発生手段
１０２適応型フィルタ
１０３変換手段
１０４誤差検出手段
１０５模擬伝達特性補正手段
１０６係数更新手段
１０７検査信号発生器
１０８信号分析器
１０９判断手段
１１０スイッチ
１１１正弦波発振器
１１２スイッチ
１１３ピンクノイズ発振器
１１４基準信号発生手段（振動センサ）
１１５エンジン
１１６コントローラユニット
１１７適応型フィルタ
１１８模擬伝達特性補正手段
１１９係数更新手段
１２０検査信号発生器
１２１信号分析器
１２２判断手段
１２３電力増幅器（ラジオ）
１２４変換手段（スピーカ）
１２５誤差検出手段（マイク）
１２６スイッチ

Claims

騒音または振動と逆位相で等振幅の補償信号を形成して前記騒音または振動の低減を行うために、前記補償信号を音波または振動に変換する変換手段と、前記騒音または振動を制御すべき位置に設置され前記騒音または振動と制御音または制御振動の残留分を誤差信号として検出する誤差検出手段と、騒音または振動と相関の高い基準信号を入力し前記騒音または振動を消去するためフィルタ係数を自動的に変化させて前記補償信号を形成する適応型フィルタと、前記基準信号を前記適応型フィルタの出力から前記誤差検出手段までの伝達特性を模擬し初期等価する模擬伝達特性補正手段と、前記誤差信号と前記基準信号を模擬伝達特性補正手段によって処理した補正信号で適応型フィルタのフィルタ係数を更新する係数更新手段とを備えた能動型騒音振動低減装置であって、前記変換手段に信号を供給する検査信号発生器と、この検査信号発生器からの出力が前記変換手段に加えられた時に前記誤差検出手段からの信号を分析する信号分析器とを備え、この信号分析器の分析結果により能動型騒音振動低減装置の合否判断を行う判断手段を設けたことを特徴とする能動型騒音振動低減装置。
検査信号発生器の発生する信号は単一または複数の周波数の正弦波であり、信号分析器は単一または複数の周波数ごとに誤差検出手段で検出した正弦波の振幅または位相または振幅および位相の両方を計測し、判断手段はそれらを所定の値と比較して能動型騒音振動低減装置の合否判断を行うことを特徴とする請求項１に記載の能動型騒音振動低減装置。
検査信号発生器の発生する信号はピンクノイズであり、信号分析器は前記検査信号発生器からの信号と誤差検出手段で検出した信号との伝達特性を計測し、判断手段は前記計測された伝達特性と所定の伝達特性とを比較することにより能動型騒音振動低減装置の合否判断を行うことを特徴とする請求項１に記載の能動型騒音振動低減装置。