JP2006053503A - Active noise elimination controller of directly emitted noise - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、騒音源を見通せる一定の空間をアクティブに消音制御する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for actively silencing a certain space where a noise source can be seen.
鉄道や自動車道などの交通騒音問題は、環境問題としてクローズアップされてから久しい。これらの騒音問題に対応するために、これまで、鉄道や自動車道を安全面も考慮して高架にしたり、背の高い防音壁で囲ったりして対策が施されてきてはいるが、まだまだ改善されなければならない課題は少なくない。背の高い防音壁は景観を損ねるばかりでなく人心に閉塞感を与えるなどの弊害もでる。そこで背は低く防音効果の優れた壁の出現が期待されるところとなり、防音壁の先端に能動的な消音制御装置(アクティブノイズコントロール)を設置して回折騒音を低減する技術が開発されるようになった。 It has been a long time since traffic noise problems such as railways and motorways were taken up as environmental problems. In order to deal with these noise problems, measures have been taken so far, such as railways and motorways that have been elevated with safety in mind, or surrounded by tall sound barriers, but they are still improving. There are many challenges that must be addressed. A tall sound barrier not only damages the landscape but also has a negative effect on the human mind. Therefore, the appearance of a wall that is short and excellent in soundproofing is expected, and a technology to reduce diffraction noise by installing an active noise reduction control device (active noise control) at the tip of the soundproofing wall will be developed. Became.
能動的な消音制御装置の取り付けられた防音壁は、防音壁の先端を乗り越えて壁の裏側へ回り込む騒音を低減するものである。防音壁エッジを新たな発音源のようにして背後へ回り込む回折音に対して、防音壁エッジ部に設置されたスピーカより回折音と逆位相の音を騒音の進行方向と同じ方向に向けて放射して双方の音波を干渉させて波動エネルギーを打ち消すものである。
しかしながら、上述の手法による騒音の低減は三次元空間へ拡散する騒音を低減する技術に関するものではあるものの、防音壁エッジを回折する音、すなわち音源を見通すことのできない音を対象にしたものであった。 However, although the noise reduction by the above-mentioned method is related to the technology for reducing the noise diffusing into the three-dimensional space, it is intended for the sound that diffracts the noise barrier edge, that is, the sound that cannot be seen through the sound source. It was.
騒音源から放射される騒音の拡散を抑制する壁面と、該壁面近傍を一定方向に進む騒音の信号サンプルを焦点へ集める第1の音波反射板と、該第1の音波反射板の焦点に配置された第1の騒音検出用マイクロホンと、該第1の騒音検出用マイクロホン出力により騒音と逆位相・同音圧の音波を放射する第1の逆相スピーカと、該第1の逆相スピーカから放射される音波の放射状態を整える第1の音波放射器とから成るアクティブ消音制御装置において、騒音源から放射される音波と上記第1の逆相スピーカより放射される騒音と逆位相・同音圧の音波とが互いに合流する位置を双方の音波の干渉面とするとき、上記騒音源と干渉面、および、上記騒音源から放射された音波が上記第1の集音マイクロホンに入り、上記第1の逆相スピーカから放射されて干渉面に至る2つのルートを進む音波の伝播経路の光学的な距離関係を等距離とするとともに、双方の音波の波束と波束の干渉面への入射角を干渉限界角以内とし、かつ、干渉面内を直線で結ぶことのできる最大の長さが干渉最大波長の1/2を超えない大きさとして、一連のシステムを構成することによって騒音源を見通せる一定の空間へ放射される騒音を低減する直射騒音アクティブ消音制御装置である。 A wall surface that suppresses diffusion of noise emitted from a noise source, a first sound wave reflection plate that collects a noise signal sample traveling in a certain direction in the vicinity of the wall surface at a focal point, and a focus point of the first sound wave reflection plate The first noise detecting microphone, the first antiphase speaker that emits the sound wave having the opposite phase and the same sound pressure as the noise by the output of the first noise detecting microphone, and the first antiphase speaker In the active silencing control device comprising the first sound emitter for adjusting the radiation state of the sound wave to be generated, the sound wave emitted from the noise source, the noise emitted from the first anti-phase speaker, and the anti-phase / sound pressure When the position where the sound waves merge with each other is the interference surface of both sound waves, the sound source, the interference surface, and the sound waves emitted from the noise source enter the first sound collecting microphone, and the first sound collecting microphone From negative phase speaker The optical distance relationship between the propagation path of the sound wave that travels along the two routes to the interference surface is made equal, and the incident angle of both sound waves and the wave packet to the interference surface is within the interference limit angle. In addition, the maximum length that can be connected in a straight line in the interference plane does not exceed 1/2 of the maximum interference wavelength, and is radiated to a certain space where the noise source can be seen by configuring a series of systems. This is a direct noise active silencing control device that reduces noise.
また、上記第1の音波放射器の導波板終端エッジを回折する騒音の信号サンプルを焦点へ集める第2の音波反射板と、該第2の音波反射板の焦点に配置された第2の騒音検出用マイクロホンと、該第2の騒音検出用マイクロホン出力により回折音と逆位相・同音圧の音波を放射する第2の逆相スピーカと、スリット状の開口を有する第2の音波放射器とによって構成され、上記第1の音波放射器の導波板終端を回折エッジとして回折する音波と上記第2の音波放射器のスリット状の開口より放射される回折音と逆位相・同音圧の音波とが干渉によって波動吸収され、騒音源を直接見通すことのできる一定のエリアと上記の消音制御装置で陰となり騒音源を直接見通すことのできない裏側となるエリアを合わせた三次元空間の広いエリアの騒音のエネルギーを効率よく低減する。 A second sound wave reflecting plate for collecting a signal sample of noise diffracting the wave guide plate end edge of the first sound wave emitter at a focal point; and a second sound wave reflecting plate disposed at the focal point of the second sound wave reflecting plate. A noise detecting microphone, a second anti-phase speaker that emits a sound wave having a phase opposite to that of the diffracted sound by the output of the second noise detecting microphone, and a second sound emitter having a slit-like opening And a sound wave diffracted by using the waveguide plate end of the first sound wave radiator as a diffraction edge, and a sound wave having an opposite phase and the same sound pressure as the diffraction sound emitted from the slit-shaped opening of the second sound wave radiator Is a large area in a three-dimensional space that combines a certain area where the wave is absorbed by the interference and the noise source can be seen directly, and the back area that is hidden behind the noise control device and cannot be seen directly. noise The energy efficiently to reduce.
上記の直射騒音アクティブ消音制御装置の複数セットを任意の位置に配置して用いるとき、それぞれの上記第1の逆相スピーカと上記第1の音波放射器とによって放射される音波の波束に強い指向特性を与えるとともに、複数セットの各装置が対応する個々の干渉面をそれぞれつなぎ合わせて全体で一定の範囲をカバーする大きな干渉面を得ることによって騒音源を見通せる一定の大空間へ放射される騒音を低減する。 When a plurality of sets of the direct noise active silencing control device are arranged at arbitrary positions and used, the directivity strong against the wave packet of the sound wave emitted by each of the first reverse phase speaker and the first sound wave emitter is used. Noise radiated to a certain large space that gives a characteristic and provides a large interference surface that covers a certain range as a whole by connecting individual interference surfaces corresponding to multiple sets of devices. Reduce.
本発明による直射騒音アクティブ消音制御装置は、騒音放射体から放射される騒音源を直接見通せる位置であっても音源から放射された音がそのまま減音されずに到達することのないエリアをつくることができ、かつ騒音源を直接見通すことのできない壁面の裏側へ回折して回り込む騒音についても低減できるため、騒音による影響の弱められた静音域を三次元の広いエリアの空間に創出できるものである。 The direct noise active silencing control device according to the present invention creates an area where the sound radiated from the sound source is not reduced without reaching even if it is a position where the noise source radiated from the noise radiator can be directly seen. Noise that diffracts around the back of the wall where the noise source cannot be directly seen can be reduced, so that a quiet area where the influence of noise is weakened can be created in a large three-dimensional space. .
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面に基づき詳細に説明する。
なお、各図中、同一部分は同一符号を付し、重複する説明は省略する。The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
In addition, in each figure, the same part attaches | subjects the same code | symbol and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1、図2、図3は、実施例1の構成および動作原理を示す図である。実施例1は、本発明を高速自動車道の防音壁、および、一般自動車道の背の低い防音壁に用いたものである。図1、図2、図3において、21は騒音源、22は干渉面、23は回折エッジである。
図1、図2は、本発明による直射騒音アクティブ消音制御装置を防音壁1の先端部に、横一列に多数並べて設置したものである。第1の音波反射板2は、走行自動車より放射される騒音の成分を高い精度で集音するための焦点を有するパラボラ反射板で、回転放物面の回転軸を騒音源21の方向へ向けて設置されている。第1の騒音検出用マイクロホン3は、第1の音波反射板2の焦点に配置された無指向性のマイクロホンであり、第1の逆相スピーカ4は、第1の騒音検出用マイクロホン3で検出された情報を基に、騒音源21より放射される騒音の伝播性状と干渉面22において逆位相・同音圧となる音波を放射するスピーカである。第1の音波放射器5は、形状が上面の一部を切り欠いた変則的な筒状であって、第1の逆相スピーカ4から放射される音波の波束の進行方向に指向性を与え、第1の逆相スピーカ4の守備範囲外への拡散を防止する。1, FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams showing the configuration and operation principle of the first embodiment. In Example 1, the present invention is used for a soundproof wall of a highway and a short soundproof wall of a general motorway. 1, 2, and 3, 21 is a noise source, 22 is an interference surface, and 23 is a diffraction edge.
1 and 2 show a large number of direct noise active silencing control devices according to the present invention arranged in a row in the front end portion of the
第2の音波反射板12は、直射騒音アクティブ消音制御装置の第1の音波放射器5の導波板24の終端の回折エッジ23を回折する音の参照信号を得るための焦点を有する反射板で、回折エッジ23の直近に設置されている。第2の騒音検出用マイクロホン13は、第2の音波反射板12の焦点に配置されたマイクロホンであり、第2の逆相スピーカ14は、第2の騒音検出用マイクロホン13で検出された情報により回折エッジ23を回折する騒音と逆位相・同音圧の音を放射する。第2の音波放射器15は、第2の逆相スピーカ14から出力される音波をスリット状の開口を介して回折エッジ23を回折する回折波を干渉消音できる性状の音を放射できるように先端がスリット状に絞り込まれた形状となっている。 The second
以下、その動作について図1、図2に示した図と共に説明する。
自動車走行時に発生する騒音は半自由空間を放射状に拡散する。この拡散する騒音を騒音源21で示す。
ここで、防音壁1の上端エッジ近傍の空間に騒音の伝播方向に対して垂直な一定の大きさの面を想定し、この開放面を通過する騒音の音波としての性状について考察する。
騒音源21の音波放射面が点音源でなく平面的な大きさを有し、この平面的な広がりのある各部を構成する各点から放射状に放射された音波の包絡面からなる波面が次々に伝播して開放面を通過するとき、開放面に各方面から入射される音波の進行方向に対して平均的かつ近似的に垂直な面が設定できるものとして、この面の最大長径がこの面を通過する音波の波長の1/2以内であるとき、通過する音波の振幅と位相は、開放面内の各部分の全域にわたって特性上の差異や乱れの少ない比較的に安定した特性を有する。そこで、この開口面を直射騒音アクティブ消音制御装置による干渉面22とすると、防音壁上端エッジ近傍を通過する騒音を音波干渉作用によって効率よく波動吸収することができるようになる。このときの音波の波長または周波数について、以下、干渉限界波長または干渉限界周波数という。The operation will be described below with reference to FIGS.
Noise generated when driving a car diffuses radially in a semi-free space. This spreading noise is indicated by a
Here, a surface having a certain size perpendicular to the direction of noise propagation is assumed in the space near the upper edge of the
The sound wave radiating surface of the
騒音源21より放射され、干渉面22を通過する騒音の参照信号は、第1の音波反射板2の焦点へ集められ、この焦点に設置されている第1の騒音検出用マイクロホン3に入力された信号により抽出される。第1の逆相スピーカ4からは、騒音源21より放射された騒音が干渉面22へ到達するときの音波の波面と逆位相・同音圧となるような波面が電気的に加工されて出力される。このとき、騒音源21より放射された音波が干渉面22へ至る伝播経路と、騒音源21から第1の音波反射板2、第1の騒音検出用マイクロホン3、第1の逆相スピーカ4、および干渉面22へ至る2つのルートを進む音波の伝播経路を光学的に等距離とすることで、双方の音波伝播のタイミングを一致させるとともに、音響的ブリッジによるハウリングの発生を抑止する。 Noise reference signals radiated from the
騒音源21より放射された騒音の進行方向は、干渉面22の方向へ近似的に一次元的な波面で進行し、これに対して、第1の逆相スピーカ4からは、波動吸収効率の劣化が大きくならない一定の角度、以下これを干渉限界角と呼ぶことにして、たとえば20°以内の放射角が与えられて、干渉面22の方向へ騒音と逆位相・同音圧の一次元的な波面を有する音波を放射する。このように、進行方向のほぼ一致しかつ逆位相関係で同音圧の音波が干渉面22で合流すると、双方の音波のエネルギーは効率良く波動吸収され、波動としてのエネルギーが瞬時かつ劇的に消耗される。一たん消失した騒音のエネルギーは干渉面22以遠の下流側全域で再び出現することはなく、騒音源21を見通せる空間へ放射される騒音を一様に低減する。 The traveling direction of the noise radiated from the
図1は、本発明を高速自動車道の防音壁1に適用させた例であり、それぞれの装置の干渉面22は、騒音源21から干渉面22へ放射される音波と第1の逆相スピーカ4から干渉面22へ放射される音波との進行方向のなす角が干渉限界角の与えられた面であり、個々の装置の守備範囲となる干渉面22の大きさは、それぞれ干渉限界波長の1/2を超えない大きさに設定されている。騒音源21は走行自動車による騒音であり、干渉面22へ進む直進音は第1の逆相スピーカ4によって消音制御される。
図2は、本発明を一般自動車道の背の低い防音壁1に適用させた例であり、干渉面22の位置で干渉限界角を維持しながら防音壁1の後背で騒音源21を直接見通せる領域を大きく拡張したものであり、干渉面22は回折エッジ23の外側に設定している。回折エッジ23は干渉面22の位置より手前、内側となるため、騒音は回折エッジ23を回折して防音壁1の外側へ漏出する。そこで、スリットの幅が干渉限界波長の1/20程度に開口された第2の音波放射器15より回折騒音と逆位相・同音圧の音波を放射し、回折エッジ23を回折して拡散しようとする騒音を干渉作用によって波動吸収する。
図3は、第1の音波放射器5の形状が焦点を有する放物面の一部を用いたものであって、この焦点部から第1の逆相スピーカ4のスピーカ音が放射される。第1の逆相スピーカ4から放射された音波は、強い指向性を有する一次元的な平面波となるため、干渉面22を防音壁1の先端部より外側へ任意の距離の与えられた位置に設定することができる。騒音源21に対して一定方向の特定範囲と限定されるが、干渉面22以遠の下流側に騒音源21を完全に見通せる空間の場合であっても、騒音からガードされた静音域をつり出す。FIG. 1 is an example in which the present invention is applied to a
FIG. 2 shows an example in which the present invention is applied to a short
FIG. 3 shows a part of the parabolic surface in which the shape of the first
図4に基づいて実施例2を説明する。
図4は、実施例2の構成および動作を示す斜視図である。実施例2は、本発明を送風ダクトに用いたものである。図1、図2、図3と共通の部分は、共通の符号を付してある。
28はダクトである。
図4は、本発明による複数個の直射騒音アクティブ消音制御装置を大きな開口面の送風ダクト28の開口端外周部に取り付けたものである。複数セットの各装置のそれぞれ対応する干渉面22の位置は、回折エッジ23の直近の外側で、かつダクト28の中心軸方向に対して垂直な面であり、個々の装置の守備範囲となる干渉面22の大きさは、それぞれ干渉限界波長の1/2を超えない大きさに設定されている。騒音源21はダクト28の内部にあり、干渉面22へ進む直進音は第1の逆相スピーカ4で、回折エッジ23を回折する回折音は第2の逆相スピーカ14によって消音制御される。複数セットの各装置が対応する個々の干渉面をそれぞれつなぎ合わせて全体で一定の範囲をカバーする大きな干渉面とすることによって、大きな開口面の場合であっても実質的に干渉限界周波数を超えた波長の短い周波数の音まで制御し得るシステムを構成できるようになるため、ダクト28の開口より外部へ放射される騒音は、効果的、かつ全域で一様に低減される。
各部の動作は、実施例1と同様である。A second embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a perspective view illustrating the configuration and operation of the second embodiment. Example 2 uses this invention for a ventilation duct. Portions common to FIGS. 1, 2, and 3 are denoted by common reference numerals.
28 is a duct.
FIG. 4 shows a configuration in which a plurality of direct noise active silencing control devices according to the present invention are attached to the outer peripheral portion of the opening end of the
The operation of each part is the same as in the first embodiment.
上記実施形態においては本発明を、自動車道の防音壁、あるいは、送風ダクトなどに適用した場合について説明したが、本発明は、騒音源を見通せる空間すなわち直射騒音をアクティブ消音制御すると同時に回折騒音も合わせてアクティブ消音制御し、三次元の広いエリアに静音域を創出するものであり、産業上の利用の可能性は多岐にわたる。たとえば、騒音を発生する機械や設備を囲う防音室の開口部、換気、廃熱などのためどうしても密閉することのできない通気口など、非接触可動部や通気性は必要だが音は遮断したいといった用途に上記実施形態と同様に本発明を適用することが可能である。そして、このように本発明を適用した場合においても、上記実施形態と同様な作用効果が得られる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a soundproof wall of an automobile road or a blower duct is described. However, the present invention performs active silencing control on a space where a noise source can be seen, that is, direct noise, and also diffraction noise. In addition, active silencing control is performed to create a quiet area in a large three-dimensional area, and there are a wide range of industrial applications. For example, the opening of the soundproof chamber surrounding the machinery and equipment that generates noise, ventilation, etc. can not vent of that absolutely sealed because such waste heat, the contactless moving or breathable applications such like to desired but sound blocking The present invention can be applied to the same as the above embodiment. Even when the present invention is applied as described above, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
1 防音壁
2 第1の音波反射板
3 第1の騒音検出用マイクロホン
4 第1の逆相スピーカ
5 第1の音波放射器
12 第2の音波反射板
13 第2の騒音検出用マイクロホン
14 第2の逆相スピーカ
15 第2の音波放射器
21 騒音源
22 干渉面
23 回折エッジ
24 導波板
28 ダクトDESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004257736A JP2006053503A (en) | 2004-08-10 | 2004-08-10 | Active noise elimination controller of directly emitted noise |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004257736A JP2006053503A (en) | 2004-08-10 | 2004-08-10 | Active noise elimination controller of directly emitted noise |
Publications (1)
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JP2006053503A true JP2006053503A (en) | 2006-02-23 |
Family
ID=36031001
Family Applications (1)
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JP2004257736A Pending JP2006053503A (en) | 2004-08-10 | 2004-08-10 | Active noise elimination controller of directly emitted noise |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006053503A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110738978A (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-31 | 卢笛 | noise eliminator for study or office |
-
2004
- 2004-08-10 JP JP2004257736A patent/JP2006053503A/en active Pending
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CN110738978A (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-31 | 卢笛 | noise eliminator for study or office |
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