JP2020168927A - Muffler for propeller - Google Patents

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松村 俊之
Toshiyuki Matsumura
俊之 松村
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Abstract

To reduce the noise caused by propeller rotation by using a small calculation amount and a small scale constitution.SOLUTION: A muffler for a propeller comprises: a propeller having plural impeller blades; a duct with a peripheral surface surrounding the propeller; plural speakers arranged in a concentrically circular manner on the peripheral surface; one or more error microphones arranged on the exterior of the peripheral surface; and a signal processing circuit for generating a signal indicating control sound to be output by the plural speakers. The number of error microphones is less than the number of speakers. The signal processing circuit generates a first signal which indicates control sound to be output by a first speaker among the plural speakers, so that residual noise collected by the one or more error microphones is minimized, by using transfer characteristics of the sound from the first speaker to the one or more error microphones. Further, the signal processing circuit generates a signal obtained by differing a phase of the first signal by only an amount according to the number of blades, as a second signal which indicates control sound to be output by a second speaker different from the first speaker among the plural speakers.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、プロペラの回転により生じる騒音を低減するプロペラ用消音装置に関するものである。 The present disclosure relates to a propeller silencer that reduces noise generated by the rotation of a propeller.

従来から、例えば、プロペラを取り囲むように筒状のダクトを配置することにより、プロペラの回転により生じる騒音を低減する技術が知られている。この技術では、プロペラの回転により生じた騒音がダクト内で減衰されるとともに、ダクトの内壁で騒音を反射させることで逆位相の騒音を発生させて、騒音を打ち消すことができる。 Conventionally, for example, a technique for reducing noise generated by rotation of a propeller by arranging a tubular duct so as to surround the propeller has been known. In this technology, the noise generated by the rotation of the propeller is attenuated in the duct, and the noise is reflected on the inner wall of the duct to generate the noise of the opposite phase, so that the noise can be canceled.

また、近年では、例えば、特許文献1に記載のように、騒音とは逆位相の制御音をスピーカによって出力させることで騒音を低減し、エラーマイクで集音した残留騒音が最小化するように前記制御音を更新するアクティブノイズコントロール(以降、ANC)技術が知られている。 Further, in recent years, for example, as described in Patent Document 1, noise is reduced by outputting a control sound having a phase opposite to that of noise by a speaker, and residual noise collected by an error microphone is minimized. An active noise control (hereinafter referred to as ANC) technique for updating the control sound is known.

特開平7−160273号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-160273

しかし、プロペラを備えたプロペラ装置の耐荷重又は周囲のスペースによっては、従来技術のように、プロペラの回転により生じる騒音(以降、プロペラ騒音)を減衰できる程度の長さ(例えば、2.5m)を有する大型のダクトを設けられない場合がある。 However, depending on the load capacity of the propeller device equipped with the propeller or the surrounding space, the length (for example, 2.5 m) that can attenuate the noise generated by the rotation of the propeller (hereinafter, propeller noise) as in the prior art. It may not be possible to provide a large duct with.

そこで、上述のANC技術を用いてプロペラの騒音を低減する方法として、プロペラの周囲に配置したスピーカによってプロペラ騒音を低減する制御音を出力させることが考えられる。しかし、ある時点における制御音のある位相の波面は、スピーカの出力面の中央から同心円上に存在する。これに対し、ある時点におけるプロペラ騒音の前記ある位相とは逆位相の波面は、プロペラの回転軸を中心とする渦巻き線上に存在する。このため、ある時点における制御音の前記ある位相の波面とプロペラ騒音の前記逆位相の波面は僅かな位置でしか交差できず、単純なANCシステムでは、プロペラ騒音を十分には低減できないという問題があった。 Therefore, as a method of reducing the noise of the propeller by using the above-mentioned ANC technology, it is conceivable to output a control sound for reducing the propeller noise by a speaker arranged around the propeller. However, the wave surface of a certain phase of the control sound at a certain point in time exists concentrically from the center of the output surface of the speaker. On the other hand, the wave plane of the propeller noise having a phase opposite to that of the propeller noise at a certain time point exists on a spiral line centered on the rotation axis of the propeller. Therefore, the wave surface of the control sound in a certain phase and the wave surface of the propeller noise in the opposite phase can intersect at a slight position, and there is a problem that the propeller noise cannot be sufficiently reduced by a simple ANC system. there were.

この問題を解消するため、プロペラの周囲に可能な限り多くのスピーカを配置し、前記交差する位置を増大させることが考えられる。しかし、ANC技術では、配置するスピーカの個数が増大すると、各スピーカに出力させる制御音を生成する信号処理回路の個数が増大し、膨大な演算を行う必要がある。 In order to solve this problem, it is conceivable to arrange as many speakers as possible around the propeller to increase the intersecting positions. However, in ANC technology, as the number of speakers to be arranged increases, the number of signal processing circuits that generate control sounds to be output to each speaker increases, and it is necessary to perform enormous calculations.

本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、プロペラの回転により生じる騒音を少ない演算量で低減させることができる小規模なプロペラ用消音装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a small-scale propeller muffling device capable of reducing noise generated by rotation of a propeller with a small amount of calculation.

本開示の一態様に係るプロペラ用消音装置は、複数の羽根を有するプロペラと、前記プロペラを取り囲む周面を備えたダクトと、前記周面に同心円状に配置した複数のスピーカと、前記周面の外側に配置された1つ以上のエラーマイクと、前記複数のスピーカに出力させる制御音を示す信号を生成する信号処理回路と、を備え、前記1つ以上のエラーマイクの個数は、前記複数のスピーカの個数よりも少なく、前記信号処理回路は、前記1つ以上のエラーマイクが集音した残留騒音を最小化するように、前記複数のスピーカのうちの第一スピーカに出力させる制御音を示す第一信号を、前記第一スピーカから前記1つ以上のエラーマイクまでの音の伝達特性を用いて生成し、前記第一信号の位相を前記羽根の枚数に応じた量だけ異ならせた信号を、前記複数のスピーカのうちの前記第一スピーカとは異なる第二スピーカに出力させる制御音を示す第二信号として生成する。 The sound deadening device for a propeller according to one aspect of the present disclosure includes a propeller having a plurality of blades, a duct having a peripheral surface surrounding the propeller, a plurality of speakers arranged concentrically on the peripheral surface, and the peripheral surface. One or more error microphones arranged outside the above, and a signal processing circuit for generating a signal indicating a control sound to be output to the plurality of speakers are provided, and the number of the one or more error microphones is the plurality. The signal processing circuit outputs a control sound to the first speaker of the plurality of speakers so as to minimize the residual noise collected by the one or more error microphones. The first signal shown is generated by using the sound transmission characteristics from the first speaker to the one or more error microphones, and the phases of the first signal are different by an amount corresponding to the number of blades. Is generated as a second signal indicating a control sound to be output to a second speaker different from the first speaker among the plurality of speakers.

本開示によれば、プロペラの回転により生じる騒音を少ない演算量で低減させることができる小規模なプロペラ用消音装置を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a small-scale sound deadening device for a propeller that can reduce the noise generated by the rotation of the propeller with a small amount of calculation.

ドローンの外観の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the appearance of a drone. ドローンの外観の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the appearance of a drone. ドローンの機能構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the functional structure of a drone. プロペラ装置の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of a propeller apparatus. 図3AのB−B線断面図である。FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3A. 信号処理回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a signal processing circuit. 複数のスピーカにより再生された制御音の位相分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the phase distribution of the control sound reproduced by a plurality of speakers. エラーマイクの配置位置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the arrangement position of an error microphone. 信号処理回路の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of the signal processing circuit. プロペラ騒音の音圧周波数特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sound pressure frequency characteristic of a propeller noise. 四個のスピーカと四個のエラーマイクを備えるANC制御回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the ANC control circuit which includes four speakers and four error microphones. プロペラ騒音の位相分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the phase distribution of propeller noise.

(本開示に至る経緯)
本発明者は、プロペラの回転により生じる騒音(以降、プロペラ騒音)を低減する技術を開発している。このような技術として、従来から、例えば、プロペラを取り囲むように筒状のダクトを配置することにより、プロペラ騒音を低減する技術が知られている。この技術では、プロペラ騒音がダクト内で減衰されるとともに、ダクトの内壁でプロペラ騒音を反射させることで逆位相の騒音を発生させて、騒音を打ち消すことができる。
(Background to this disclosure)
The present inventor has developed a technique for reducing noise generated by rotation of a propeller (hereinafter referred to as propeller noise). As such a technique, a technique for reducing propeller noise by arranging a tubular duct so as to surround the propeller, for example, has been conventionally known. In this technology, the propeller noise is attenuated in the duct, and the propeller noise is reflected by the inner wall of the duct to generate the noise of the opposite phase, so that the noise can be canceled.

図8は、プロペラ騒音の音圧周波数特性の一例を示す図である。この音圧周波数特性は、例えば図8の右下図に示すように、プロペラを取り囲むようにダクトを設けた場合と、ダクトを設けない場合とのそれぞれにおいて、プロペラの回転軸から2m離れた位置に配置したマイクでプロペラ騒音を測定したときの測定結果を示す。図8の横軸は周波数を示し、図8の縦軸は音圧を示す。図8において、グラフG81は、ダクトを設けない場合の音圧周波数特性を示し、グラフG82は、ダクトを設けた場合の音圧周波数特性を示している。図8に示すように、ダクトを設けた場合、プロペラ騒音に含まれる各周波数の騒音の音圧を、ダクトを設けない場合よりも低減することができる。特に、ダクトを設けた場合、100Hzから1000Hzの中高域のプロペラ騒音の音圧を低減することができる。 FIG. 8 is a diagram showing an example of sound pressure frequency characteristics of propeller noise. As shown in the lower right figure of FIG. 8, the sound pressure frequency characteristic is set at a position 2 m away from the rotation axis of the propeller in each of the case where the duct is provided so as to surround the propeller and the case where the duct is not provided. The measurement result when the propeller noise is measured by the arranged microphone is shown. The horizontal axis of FIG. 8 indicates the frequency, and the vertical axis of FIG. 8 indicates the sound pressure. In FIG. 8, the graph G81 shows the sound pressure frequency characteristic when the duct is not provided, and the graph G82 shows the sound pressure frequency characteristic when the duct is provided. As shown in FIG. 8, when the duct is provided, the sound pressure of the noise of each frequency included in the propeller noise can be reduced as compared with the case where the duct is not provided. In particular, when a duct is provided, the sound pressure of propeller noise in the mid-high range of 100 Hz to 1000 Hz can be reduced.

また、近年では、例えば、特許文献1に記載のように、騒音とは逆位相の制御音をスピーカによって出力させることで騒音を低減し、エラーマイクで集音した残留騒音が最小化するように前記制御音を更新するアクティブノイズコントロール(以降、ANC)技術が知られている。 Further, in recent years, for example, as described in Patent Document 1, noise is reduced by outputting a control sound having a phase opposite to that of noise by a speaker, and residual noise collected by an error microphone is minimized. An active noise control (hereinafter referred to as ANC) technique for updating the control sound is known.

図9は、四個のスピーカと四個のエラーマイクを備えるANC制御回路の一例を示す図である。例えば、図9に示すように、四個のスピーカOUT1〜OUT4と四個のエラーマイクERR1〜ERR4とを配置して、ANC技術を用いて騒音を低減するとする。この場合、四個のエラーマイクERR1〜ERR4には、それぞれ、四個のスピーカOUT1〜OUT4から出力された制御音が伝達される。つまり、制御音の伝達経路は、図9の破線部に示すように16個存在する。したがって、四個のエラーマイクERR1〜ERR4で集音した残留騒音が最小化するように、四個のスピーカOUT1〜OUT4に出力させる制御音を更新するため、制御音の伝達経路の数に応じた16個の信号処理回路V11〜V14、V21〜V24、V31〜V34、V41〜V44が設けられる。 FIG. 9 is a diagram showing an example of an ANC control circuit including four speakers and four error microphones. For example, as shown in FIG. 9, four speakers OUT1 to OUT4 and four error microphones ERR1 to ERR4 are arranged to reduce noise by using ANC technology. In this case, the control sounds output from the four speakers OUT1 to OUT4 are transmitted to the four error microphones ERR1 to ERR4, respectively. That is, there are 16 control sound transmission paths as shown by the broken line portion in FIG. Therefore, in order to update the control sound output to the four speakers OUT1 to OUT4 so as to minimize the residual noise collected by the four error microphones ERR1 to ERR4, the number of control sound transmission paths is adjusted. 16 signal processing circuits V11 to V14, V21 to V24, V31 to V34, and V41 to V44 are provided.

しかし、パソコン及びプロジェクタ等の電子機器に設けられた冷却用ファン、ドローン並びに換気扇等のプロペラ装置の耐荷重又は周囲のスペースによっては、従来技術のように、プロペラ騒音を減衰できる程度の長さ(例えば、2.5m)を有する大型のダクトを設けられない場合がある。このため、ANC技術を用いてプロペラ騒音を低減することが考えられるが、以下に示す問題がある。 However, depending on the load capacity of the propeller device such as a cooling fan, drone, and ventilation fan provided in electronic devices such as a personal computer and a projector, or the surrounding space, the length is sufficient to attenuate the propeller noise as in the prior art. For example, it may not be possible to provide a large duct having 2.5 m). Therefore, it is conceivable to reduce propeller noise by using ANC technology, but there are the following problems.

図10は、プロペラ騒音の位相分布の一例を示す図である。この位相分布は、一枚の羽根が30cmのプロペラを回転させたときに生じた、周波数が300Hzのプロペラ騒音のある時点における位相分布を示すものである。図10は、プロペラの回転面を上方から見た図となっており、図10の中心G101は、プロペラの回転軸を示している。図10の横軸は、左右方向におけるプロペラの回転軸からの相対距離を示し、回転軸よりも右方を正の値で示し、左方を負の値で示している。図10の縦軸は、前後方向におけるプロペラの回転軸からの相対距離を示し、回転軸よりも前方を正の値で示し、後方を負の値で示している。図10において、渦巻き状のグラフG102は、前記時点におけるプロペラ騒音の位相が60°(π/3)の波面を示し、渦巻き状のグラフG103は、前記時点におけるプロペラ騒音の位相が180°(π)の波面を示している。図10に示すように、ある時点におけるプロペラ騒音の各位相の波面は、プロペラの回転軸を中心とする渦巻き線上に存在するという特性を有する。 FIG. 10 is a diagram showing an example of the phase distribution of propeller noise. This phase distribution shows the phase distribution at a certain time point of the propeller noise having a frequency of 300 Hz, which is generated when one blade rotates a propeller of 30 cm. FIG. 10 is a view of the rotating surface of the propeller viewed from above, and the center G101 of FIG. 10 shows the rotation axis of the propeller. The horizontal axis of FIG. 10 indicates the relative distance from the rotation axis of the propeller in the left-right direction, the right side of the rotation axis is indicated by a positive value, and the left side is indicated by a negative value. The vertical axis of FIG. 10 shows the relative distance of the propeller from the rotation axis in the front-rear direction, the front side of the rotation axis is shown by a positive value, and the rear side is shown by a negative value. In FIG. 10, the spiral graph G102 shows a wave surface having a propeller noise phase of 60 ° (π / 3) at the time point, and the spiral graph G103 shows a propeller noise phase of 180 ° (π / 3) at the time point. ) Shows the wave surface. As shown in FIG. 10, the wave front of each phase of the propeller noise at a certain time point has a characteristic that it exists on a spiral line centered on the rotation axis of the propeller.

そこで、ANC技術を用いて、プロペラの周囲に配置したスピーカからプロペラ騒音を低減する制御音を出力させるとする。この場合、スピーカから出力された制御音のある時点におけるある位相の波面は、スピーカの出力面の中央から同心円上に存在する。これに対し、ある時点におけるプロペラ騒音の前記ある位相とは逆位相の波面は、図10に示したように、プロペラの回転軸を中心とする渦巻き線上に存在する。このため、ある時点における制御音の前記ある位相の波面とプロペラ騒音の前記逆位相の波面は僅かな位置でしか交差できず、プロペラ騒音を十分には低減できない。 Therefore, it is assumed that the ANC technology is used to output a control sound that reduces propeller noise from a speaker arranged around the propeller. In this case, the wave plane of a certain phase at a certain point in time of the control sound output from the speaker exists concentrically from the center of the output plane of the speaker. On the other hand, the wave plane of the propeller noise having a phase opposite to that of the propeller noise at a certain time point exists on a spiral line centered on the rotation axis of the propeller, as shown in FIG. Therefore, the wave surface of the certain phase of the control sound at a certain time point and the wave surface of the opposite phase of the propeller noise can intersect only at a slight position, and the propeller noise cannot be sufficiently reduced.

このため、プロペラの周囲に可能な限り多くのスピーカを配置し、ある時点における制御音の前記ある位相の波面とプロペラ騒音の前記逆位相の波面とが交差する位置を増大させることが考えられる。しかし、配置するスピーカの個数が増大すると、図9に示したように、制御音の伝達経路が膨大になり、これに応じて、各スピーカに出力させる制御音を更新するために設ける信号処理回路の数が膨大になる。これにより、プロペラ騒音を低減するための回路が大規模化し、各スピーカに出力させる制御音を更新するための演算量が膨大になるという問題がある。特に、ドローン等の二次電池によって供給される電力でプロペラを駆動する装置では、前記演算量が膨大になると、プロペラの駆動に用いる電力が低減し、稼働時間が低減するという問題がある。 Therefore, it is conceivable to arrange as many speakers as possible around the propeller to increase the position where the wave surface of the certain phase of the control sound and the wave surface of the opposite phase of the propeller noise intersect at a certain time point. However, as the number of speakers to be arranged increases, as shown in FIG. 9, the transmission path of the control sound becomes enormous, and the signal processing circuit provided to update the control sound to be output to each speaker accordingly. The number of is huge. As a result, there is a problem that the circuit for reducing the propeller noise becomes large-scale and the amount of calculation for updating the control sound output to each speaker becomes enormous. In particular, in a device that drives a propeller with electric power supplied by a secondary battery such as a drone, there is a problem that when the amount of calculation becomes enormous, the electric power used for driving the propeller is reduced and the operating time is shortened.

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、プロペラの回転により生じる騒音を少ない演算量で低減させることができる小規模なプロペラ用消音装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a small-scale propeller muffling device capable of reducing noise generated by rotation of a propeller with a small amount of calculation.

本開示の一態様に係るプロペラ用消音装置は、複数の羽根を有するプロペラと、前記プロペラを取り囲む周面を備えたダクトと、前記周面に同心円状に配置した複数のスピーカと、前記周面の外側に配置された1つ以上のエラーマイクと、前記複数のスピーカに出力させる制御音を示す信号を生成する信号処理回路と、を備え、前記1つ以上のエラーマイクの個数は、前記複数のスピーカの個数よりも少なく、前記信号処理回路は、前記1つ以上のエラーマイクが集音した残留騒音を最小化するように、前記複数のスピーカのうちの第一スピーカに出力させる制御音を示す第一信号を、前記第一スピーカから前記1つ以上のエラーマイクまでの音の伝達特性を用いて生成し、前記第一信号の位相を前記羽根の枚数に応じた量だけ異ならせた信号を、前記複数のスピーカのうちの前記第一スピーカとは異なる第二スピーカに出力させる制御音を示す第二信号として生成する。 The sound deadening device for a propeller according to one aspect of the present disclosure includes a propeller having a plurality of blades, a duct having a peripheral surface surrounding the propeller, a plurality of speakers arranged concentrically on the peripheral surface, and the peripheral surface. One or more error microphones arranged outside the above, and a signal processing circuit for generating a signal indicating a control sound to be output to the plurality of speakers are provided, and the number of the one or more error microphones is the plurality. The signal processing circuit outputs a control sound to the first speaker of the plurality of speakers so as to minimize the residual noise collected by the one or more error microphones. The first signal shown is generated by using the sound transmission characteristics from the first speaker to the one or more error microphones, and the phases of the first signal are different by an amount corresponding to the number of blades. Is generated as a second signal indicating a control sound to be output to a second speaker different from the first speaker among the plurality of speakers.

本態様によれば、スピーカよりも少ない1つ以上のエラーマイクが集音した残留騒音を最小化するように、第一スピーカに出力させる制御音を示す第一信号だけが、第一スピーカから前記1つ以上のエラーマイクまでの音の伝達特性を用いて生成される。一方、第一スピーカとは異なる第二スピーカに出力させる制御音を示す第二信号は、第一信号の位相をプロペラの羽根の枚数に応じた量だけ異ならせることによって生成される。 According to this aspect, only the first signal indicating the control sound to be output to the first speaker is described from the first speaker so as to minimize the residual noise collected by one or more error microphones, which is less than the speaker. Generated using the sound transfer characteristics up to one or more error microphones. On the other hand, the second signal indicating the control sound to be output to the second speaker different from the first speaker is generated by making the phase of the first signal different by an amount corresponding to the number of blades of the propeller.

このため、複数のスピーカ及びエラーマイクを配置し、複数のエラーマイクが集音した残留騒音を最小化するように、全スピーカから全エラーマイクまでの音の伝達特性を用いて各スピーカに出力させる制御音を示す信号を生成する場合よりも、当該制御音を示す信号の生成に要する演算量を低減できる。 For this reason, a plurality of speakers and error microphones are arranged, and each speaker is output using the sound transmission characteristics from all the speakers to all the error microphones so as to minimize the residual noise collected by the plurality of error microphones. The amount of calculation required to generate the signal indicating the control sound can be reduced as compared with the case of generating the signal indicating the control sound.

また、ある時点におけるプロペラ騒音の各位相の波面は、プロペラの回転軸を中心とする渦巻き線上に存在する。本態様では、プロペラを取り囲むようにして同心円状に配置された複数のスピーカから、羽根の枚数に応じた量だけ位相が異なる制御音が出力される。このため、プロペラ騒音と同様に、ある時点において制御音の各位相の波面をプロペラの回転軸を中心とする渦巻き線上に存在させることができる。これにより、プロペラ騒音を効果的に低減することができる。 Further, the wave front of each phase of the propeller noise at a certain point in time exists on a spiral line centered on the rotation axis of the propeller. In this embodiment, control sounds having different phases by an amount corresponding to the number of blades are output from a plurality of speakers arranged concentrically so as to surround the propeller. Therefore, similarly to the propeller noise, the wave surface of each phase of the control sound can exist on the spiral line centered on the rotation axis of the propeller at a certain time point. Thereby, the propeller noise can be effectively reduced.

このように、本態様によれば、プロペラ騒音を減衰できる程度に長いダクトを設けない小規模な構成で、プロペラ騒音を少ない演算量で低減することができる。 As described above, according to this aspect, the propeller noise can be reduced with a small amount of calculation by a small-scale configuration in which a duct long enough to attenuate the propeller noise is not provided.

上記態様において、前記複数のスピーカは、前記周面において等間隔に配置され、前記羽根の枚数に応じた量は、前記羽根の枚数が多い程小さく、且つ、前記複数のスピーカの個数が多い程小さく、且つ、前記第一スピーカと前記第二スピーカとの間に存在するスピーカの個数が多い程大きくてもよい。 In the above aspect, the plurality of speakers are arranged at equal intervals on the peripheral surface, and the amount corresponding to the number of blades is smaller as the number of blades is larger and the number of the plurality of speakers is larger. It may be smaller and larger as the number of speakers existing between the first speaker and the second speaker is larger.

複数のスピーカが前記周面において等間隔に配置されている場合、プロペラが有する羽根の枚数が多い程、また、スピーカの個数が多い程、プロペラの各羽根が、第一スピーカの近傍を通過してから第二スピーカの近傍に到達するまでの時間は短くなる。 When a plurality of speakers are arranged at equal intervals on the peripheral surface, the larger the number of blades of the propeller and the larger the number of speakers, the more each blade of the propeller passes in the vicinity of the first speaker. The time from when it reaches the vicinity of the second speaker is shortened.

本態様によれば、これに合わせて、プロペラが有する羽根の枚数が多い程、また、スピーカの個数が多い程、第一信号と第二信号との位相の差異を小さくすることができる。これにより、各羽根が各スピーカの近傍を通過することで騒音を発生させるタイミングに合わせて、当該各スピーカから制御音を出力させることができる。 According to this aspect, the phase difference between the first signal and the second signal can be reduced as the number of blades of the propeller increases and the number of speakers increases accordingly. As a result, the control sound can be output from each speaker at the timing when noise is generated by each blade passing in the vicinity of each speaker.

また、複数のスピーカが前記周面において等間隔に配置されている場合、第一スピーカと第二スピーカとの間に存在するスピーカの個数が多い程、プロペラの各羽根が、第一スピーカの近傍を通過してから当該第二スピーカの近傍に到達するまでの時間は長くなる。 Further, when a plurality of speakers are arranged at equal intervals on the peripheral surface, the larger the number of speakers existing between the first speaker and the second speaker, the closer each blade of the propeller is to the vicinity of the first speaker. It takes a long time to reach the vicinity of the second speaker after passing through.

本態様によれば、これに合わせて、第一スピーカと第二スピーカとの間に存在するスピーカの個数が多い程、第一信号と当該第二スピーカに出力させる第二信号との位相の差異を大きくすることができる。これにより、各羽根が第二スピーカの近傍を通過するときに騒音を発生させるタイミングに合わせて、当該第二スピーカから当該騒音を低減する制御音を出力させることができる。 According to this aspect, the larger the number of speakers existing between the first speaker and the second speaker, the more the phase difference between the first signal and the second signal output to the second speaker. Can be increased. As a result, it is possible to output a control sound for reducing the noise from the second speaker at the timing of generating noise when each blade passes in the vicinity of the second speaker.

上記態様において、前記信号処理回路は、前記プロペラの回転により生じる騒音を示す参照信号に所定の制御係数を用いて信号処理を行う制御フィルタと、前記参照信号と前記第一スピーカから前記1つ以上のエラーマイクまでの音の伝達特性と前記残留騒音を示すエラー信号とを用いて、前記残留騒音を最小化するように前記制御係数を更新する係数更新回路と、を備え、前記制御フィルタの出力信号を前記第一信号として生成させてもよい。 In the above aspect, the signal processing circuit includes a control filter that performs signal processing on a reference signal indicating noise generated by rotation of the propeller using a predetermined control coefficient, and one or more of the reference signal and the first speaker. The output of the control filter is provided with a coefficient update circuit that updates the control coefficient so as to minimize the residual noise by using the sound transmission characteristic to the error microphone and the error signal indicating the residual noise. The signal may be generated as the first signal.

本態様によれば、参照信号に所定の制御係数を用いて信号処理を行う制御フィルタと、参照信号と第一スピーカから1つ以上のエラーマイクまでの音の伝達特性とエラー信号とを用いて、エラー信号が示す残留騒音を最小化するように前記制御係数を更新する係数更新回路と、を備えたANC技術で用いられる公知の信号処理回路を、本態様における信号処理回路に適用することができる。 According to this aspect, a control filter that performs signal processing using a predetermined control coefficient for the reference signal, a reference signal, a sound transmission characteristic from the first speaker to one or more error microphones, and an error signal are used. , A known signal processing circuit used in ANC technology including a coefficient updating circuit that updates the control coefficient so as to minimize the residual noise indicated by the error signal can be applied to the signal processing circuit in this embodiment. it can.

上記態様において、前記参照信号は、前記プロペラを回転させる駆動信号であってもよい。 In the above aspect, the reference signal may be a drive signal for rotating the propeller.

本態様によれば、信号処理回路によって、プロペラを回転させる駆動信号に、所定の制御係数を用いて信号処理を行った後の信号が、第一信号として生成され、当該第一信号とは位相が異なる信号が第二信号として生成される。このため、プロペラが回転することで生じた風がエラーマイクに衝突することで生じる雑音(以降、風雑音)が、エラーマイクが集音する残留騒音に含まれていたとしても、当該風雑音を無視して、駆動信号と同様の周波数成分を有する騒音を低減することができる。 According to this aspect, the signal processing circuit generates a signal after performing signal processing using a predetermined control coefficient for the drive signal for rotating the propeller, and is generated as a first signal, which is in phase with the first signal. A different signal is generated as the second signal. Therefore, even if the noise generated by the wind generated by the rotation of the propeller colliding with the error microphone (hereinafter referred to as wind noise) is included in the residual noise collected by the error microphone, the wind noise is included. It can be ignored to reduce noise having a frequency component similar to that of the drive signal.

上記態様において、前記参照信号は、前記複数の羽根のうちの何れかが近傍で通過したことを検出したことを示す検出信号であってもよい。 In the above aspect, the reference signal may be a detection signal indicating that it has detected that any one of the plurality of blades has passed in the vicinity.

本態様によれば、信号処理回路によって、複数の羽根のうちの何れかが近傍で通過したことを検出したことを示す検出信号に、所定の制御係数を用いて信号処理を行った後の信号が、第一信号として生成され、当該第一信号とは位相が異なる信号が第二信号として生成される。このため、風雑音が、エラーマイクが集音する残留騒音に含まれていたとしても、当該風雑音を無視して、前記検出信号と同様の周波数成分を有する騒音を低減することができる。 According to this aspect, a signal after performing signal processing using a predetermined control coefficient for a detection signal indicating that one of a plurality of blades has been detected to have passed in the vicinity by the signal processing circuit. However, a signal having a phase different from that of the first signal is generated as a second signal. Therefore, even if the wind noise is included in the residual noise collected by the error microphone, the wind noise can be ignored and the noise having the same frequency component as the detection signal can be reduced.

上記態様において、前記参照信号は、前記プロペラの近傍に配置されたマイクが集音した音声を示す音声信号であってもよい。 In the above aspect, the reference signal may be a voice signal indicating a sound collected by a microphone arranged in the vicinity of the propeller.

本態様によれば、信号処理回路によって、プロペラの近傍に配置されたマイクが集音した音声を示す音声信号に、所定の制御係数を用いて信号処理を行った後の信号が、第一信号として生成され、当該第一信号とは位相が異なる信号が第二信号として生成される。このため、風雑音が、エラーマイクが集音する残留騒音に含まれていたとしても、当該風雑音を無視して、プロペラの近傍で集音した音声と同様の周波数成分を有する騒音を低減することができる。 According to this aspect, the signal after performing signal processing using a predetermined control coefficient on the voice signal indicating the sound collected by the microphone arranged in the vicinity of the propeller by the signal processing circuit is the first signal. A signal having a phase different from that of the first signal is generated as a second signal. Therefore, even if the wind noise is included in the residual noise collected by the error microphone, the wind noise is ignored and the noise having the same frequency component as the sound collected in the vicinity of the propeller is reduced. be able to.

本開示の他の一態様に係るプロペラ用消音装置は、複数の羽根を有するプロペラと、前記プロペラを取り囲む周面を備えたダクトと、前記周面に同心円状に配置した複数のスピーカと、前記複数のスピーカに出力させる制御音を示す信号を生成する信号処理回路と、前記複数の羽根のうちの何れかが近傍で通過したことを示す検出信号を出力するセンサーと、を備え、前記信号処理回路は、前記検出信号に所定の制御係数を用いて信号処理を行う制御フィルタを備え、前記制御フィルタの出力信号を、前記複数のスピーカのうちの第一スピーカに出力させる制御音を示す第一信号として生成し、前記第一信号の位相を前記羽根の枚数に応じた量だけ異ならせた信号を、前記複数のスピーカのうちの前記第一スピーカとは異なる第二スピーカに出力させる制御音を示す第二信号として生成し、前記制御係数は、前記検出信号と前記第一スピーカから前記周面の外側の所定のエラーマイクの位置までの音の伝達特性と前記第一スピーカに前記第一信号が示す制御音を出力させたときの前記エラーマイクの位置における残留騒音を示すエラー信号とを用いて、前記残留騒音を最小化するように予め定められている。 The sound deadening device for a propeller according to another aspect of the present disclosure includes a propeller having a plurality of blades, a duct having a peripheral surface surrounding the propeller, a plurality of speakers arranged concentrically on the peripheral surface, and the above. The signal processing circuit includes a signal processing circuit that generates a signal indicating a control sound to be output to a plurality of speakers, and a sensor that outputs a detection signal indicating that any one of the plurality of blades has passed in the vicinity. The circuit includes a control filter that performs signal processing using a predetermined control coefficient for the detection signal, and indicates a control sound for outputting the output signal of the control filter to the first speaker among the plurality of speakers. A control sound generated as a signal and having the phase of the first signal different by an amount corresponding to the number of blades is output to a second speaker different from the first speaker among the plurality of speakers. The control coefficient is generated as the second signal to be shown, and the detection signal, the sound transmission characteristic from the first speaker to the position of a predetermined error microphone outside the peripheral surface, and the first signal to the first speaker. It is predetermined to minimize the residual noise by using an error signal indicating the residual noise at the position of the error microphone when the control sound indicated by is output.

本態様では、制御係数が、複数の羽根のうちの何れかが近傍で通過したことを示す検出信号と第一スピーカからダクトの周面の外側に存在する所定のエラーマイクの位置までの音の伝達特性と第一スピーカに第一信号が示す制御音を出力させたときの前記エラーマイクの位置における残留騒音を示すエラー信号とを用いて、残留騒音を最小化するように予め定められている。そして、第一スピーカに出力させる制御音を示す第一信号は、前記検出信号に当該予め定められた制御係数を用いて信号処理を行うことによって生成される。また、第二スピーカに出力させる制御音を示す第二信号は、第一信号の位相をプロペラの羽根の枚数に応じた量だけ異ならせることによって生成される。 In this embodiment, the control coefficient is a detection signal indicating that one of a plurality of blades has passed in the vicinity and a sound from the first speaker to a predetermined error microphone position outside the peripheral surface of the duct. It is predetermined to minimize the residual noise by using the transmission characteristic and the error signal indicating the residual noise at the position of the error microphone when the control sound indicated by the first signal is output to the first speaker. .. Then, the first signal indicating the control sound to be output to the first speaker is generated by performing signal processing on the detection signal using the predetermined control coefficient. Further, the second signal indicating the control sound to be output to the second speaker is generated by making the phase of the first signal different by an amount corresponding to the number of blades of the propeller.

このため、複数のスピーカ及びエラーマイクを配置し、複数のエラーマイクが集音した残留騒音を最小化するように、全スピーカから全エラーマイクまでの音の伝達特性を用いて各スピーカに出力させる制御音を示す信号を生成する場合よりも、当該制御音を示す信号の生成に要する演算量を大幅に低減できる。 For this reason, a plurality of speakers and error microphones are arranged, and each speaker is output using the sound transmission characteristics from all the speakers to all the error microphones so as to minimize the residual noise collected by the plurality of error microphones. The amount of calculation required to generate the signal indicating the control sound can be significantly reduced as compared with the case of generating the signal indicating the control sound.

また、ある時点におけるプロペラ騒音の各位相の波面は、プロペラの回転軸を中心とする渦巻き線上に存在する。本態様では、プロペラを取り囲むようにして同心円状に配置された複数のスピーカから、羽根の枚数に応じた量だけ位相が異なる制御音が出力される。このため、プロペラ騒音と同様に、ある時点において制御音の各位相の波面をプロペラの回転軸を中心とする渦巻き線上に存在させることができる。これにより、プロペラ騒音を効果的に低減することができる。 Further, the wave front of each phase of the propeller noise at a certain point in time exists on a spiral line centered on the rotation axis of the propeller. In this embodiment, control sounds having different phases by an amount corresponding to the number of blades are output from a plurality of speakers arranged concentrically so as to surround the propeller. Therefore, similarly to the propeller noise, the wave surface of each phase of the control sound can exist on the spiral line centered on the rotation axis of the propeller at a certain time point. Thereby, the propeller noise can be effectively reduced.

このように、本態様によれば、プロペラ騒音を減衰できる程度に長いダクトを設けない小規模な構成で、プロペラ騒音を少ない演算量で低減することができる。 As described above, according to this aspect, the propeller noise can be reduced with a small amount of calculation by a small-scale configuration in which a duct long enough to attenuate the propeller noise is not provided.

上記態様において、前記信号処理回路は、前記複数のスピーカに出力させる制御音を示す信号を所定のゲインで増幅するアンプと、前記第一スピーカによる出力音の音圧特性と前記第二スピーカによる出力音の音圧特性との差分に応じて、前記アンプが前記第一信号及び前記第二信号のうちエラーマイクの信号を増幅するときのゲインを補正する補正部と、を更に備えてもよい。 In the above aspect, the signal processing circuit includes an amplifier that amplifies a signal indicating a control sound to be output to the plurality of speakers with a predetermined gain, a sound pressure characteristic of the output sound by the first speaker, and an output by the second speaker. A correction unit that corrects the gain when the amplifier amplifies the signal of the error microphone among the first signal and the second signal may be further provided according to the difference from the sound pressure characteristic of the sound.

本態様によれば、第一スピーカの出力音の音圧特性と第二スピーカの出力音の音圧特性とに差異があったとしても、当該差異を無くすように、ゲインを補正することができる。これにより、複数のスピーカから出力される制御音の音圧のばらつきをなくすことができる。 According to this aspect, even if there is a difference between the sound pressure characteristic of the output sound of the first speaker and the sound pressure characteristic of the output sound of the second speaker, the gain can be corrected so as to eliminate the difference. .. As a result, it is possible to eliminate variations in the sound pressure of the control sounds output from the plurality of speakers.

上記態様において、前記プロペラは、ドローンが備えるプロペラであってもよい。 In the above aspect, the propeller may be a propeller included in the drone.

本態様によれば、ドローンにおいて、プロペラ騒音を減衰できる程度に長いダクトを設けない小規模な構成でプロペラ騒音を少ない演算量で低減することができる。このため、プロペラ騒音を低減するために必要な演算に要する電力を低減し、ドローンのプロペラの回転に要する電力の低減を抑制することができる。その結果、プロペラ騒音の低減のために、プロペラの回転によるドローンの飛行時間が短縮されることを抑制することができる。 According to this aspect, in the drone, the propeller noise can be reduced with a small amount of calculation by a small-scale configuration in which a duct long enough to attenuate the propeller noise is not provided. Therefore, it is possible to reduce the electric power required for the calculation required to reduce the propeller noise and suppress the reduction of the electric power required for the rotation of the propeller of the drone. As a result, it is possible to suppress the shortening of the flight time of the drone due to the rotation of the propeller in order to reduce the propeller noise.

尚、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また全ての実施の形態において、各々の内容を組み合わせることも出来る。 It should be noted that all of the embodiments described below show a specific example of the present disclosure. The numerical values, shapes, components, and the like shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept are described as arbitrary components. Moreover, in all the embodiments, each content can be combined.

(実施の形態)
以下、本開示のプロペラ用消音装置の一実施形態に係るドローン1を図面に基づいて説明する。図1Aは、ドローン1の外観の一例を示す斜視図である。図1Bは、ドローン1の外観の一例を示す上面図である。図1A及び図1Bに示すように、ドローン1は、本体90と、ドローン1の推進力を発生させる四個のプロペラ装置10と、を備える。プロペラ装置10は、四枚の羽根を有するプロペラ11を取り囲む周面191を備えた円筒状のダクト19を備える。ダクト19の周面191は、本体90から四方へ延在する支持部99の先端に取り付けられる。尚、ダクト19は、これに限らず、プロペラ11を取り囲む周面を備えた円錐台状のダクトであってもよい。
(Embodiment)
Hereinafter, the drone 1 according to the embodiment of the silencer for propeller of the present disclosure will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a perspective view showing an example of the appearance of the drone 1. FIG. 1B is a top view showing an example of the appearance of the drone 1. As shown in FIGS. 1A and 1B, the drone 1 includes a main body 90 and four propeller devices 10 that generate propulsive force for the drone 1. The propeller device 10 includes a cylindrical duct 19 having a peripheral surface 191 surrounding the propeller 11 having four blades. The peripheral surface 191 of the duct 19 is attached to the tip of the support portion 99 extending from the main body 90 in all directions. The duct 19 is not limited to this, and may be a truncated cone-shaped duct having a peripheral surface surrounding the propeller 11.

図2は、ドローン1の機能構成の一例を示すブロック図である。図3Aは、プロペラ装置10の一例を示す上面図である。図3Bは、図3AのB−B線断面図である。図2の実線部に示すように、プロペラ装置10は、更に、モータ12と、スピーカ13と、エラーマイク14と、を備える。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the drone 1. FIG. 3A is a top view showing an example of the propeller device 10. FIG. 3B is a sectional view taken along line BB of FIG. 3A. As shown in the solid line portion of FIG. 2, the propeller device 10 further includes a motor 12, a speaker 13, and an error microphone 14.

モータ12は、図3A及び図3Bに示すように、ダクト19の周面191の内側からダクト19の内部へ延在する支持部121の先端に取り付けられ、プロペラ11の回転軸111を回転させる。これにより、モータ12は、プロペラ11を回転させる。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the motor 12 is attached to the tip of a support portion 121 extending from the inside of the peripheral surface 191 of the duct 19 to the inside of the duct 19, and rotates the rotating shaft 111 of the propeller 11. As a result, the motor 12 rotates the propeller 11.

スピーカ13は、図3A及び図3Bに示すように、ダクト19の周面191において等間隔に複数個配置されている。図3Aは、12個のスピーカ13が、周面191において等間隔に配置された例を示している。スピーカ13は、後述の信号処理回路93によって生成された制御音信号が示す制御音を出力する。 As shown in FIGS. 3A and 3B, a plurality of speakers 13 are arranged at equal intervals on the peripheral surface 191 of the duct 19. FIG. 3A shows an example in which 12 speakers 13 are arranged at equal intervals on the peripheral surface 191. The speaker 13 outputs the control sound indicated by the control sound signal generated by the signal processing circuit 93 described later.

エラーマイク14は、図3Bに示すように、ダクト19の周面191の外側であって、スピーカ13の下方に配置される。本実施形態では、エラーマイク14は、図3Bに示すように、二個配置されるものとする。ただし、エラーマイク14の個数は、これに限らず、一個でもよいし、スピーカ13の個数よりも少なければよい。エラーマイク14は、自身が設置された位置の周囲に残留する残留騒音を集音し、当該集音した残留騒音を示すエラー信号を信号処理回路93に出力する。 As shown in FIG. 3B, the error microphone 14 is located outside the peripheral surface 191 of the duct 19 and below the speaker 13. In this embodiment, two error microphones 14 are arranged as shown in FIG. 3B. However, the number of error microphones 14 is not limited to this, and may be one, or may be smaller than the number of speakers 13. The error microphone 14 collects residual noise remaining around the position where it is installed, and outputs an error signal indicating the collected residual noise to the signal processing circuit 93.

図2に示すように、本体90は、通信部94と、駆動回路92と、信号処理回路93と、制御部91と、電源部95と、を備える。 As shown in FIG. 2, the main body 90 includes a communication unit 94, a drive circuit 92, a signal processing circuit 93, a control unit 91, and a power supply unit 95.

通信部94は、例えば赤外線通信又はBluetooth(登録商標)等の無線通信を行う通信インターフェイス回路によって構成され、不図示の遠隔操作装置との間で無線通信を行う。具体的には、通信部94は、前記遠隔操作装置からドローン1の操作指示を受信すると、当該受信した操作指示を制御部91へ出力する。 The communication unit 94 is composed of a communication interface circuit that performs wireless communication such as infrared communication or Bluetooth (registered trademark), and performs wireless communication with a remote control device (not shown). Specifically, when the communication unit 94 receives the operation instruction of the drone 1 from the remote control device, the communication unit 94 outputs the received operation instruction to the control unit 91.

駆動回路92は、制御部91から入力された駆動信号が示す指示に従い、指示された方向及び回転速度でモータ12を回転させる。 The drive circuit 92 rotates the motor 12 in the instructed direction and rotation speed in accordance with the instruction indicated by the drive signal input from the control unit 91.

信号処理回路93は、エラーマイク14が出力したエラー信号及びプロペラ騒音を示す参照信号に基づき、スピーカ13に出力させる制御音を示す信号を生成する。本実施形態では、参照信号は、制御部91から駆動回路92に入力される駆動信号と同じ駆動信号であるものとする。信号処理回路93の詳細については後述する。 The signal processing circuit 93 generates a signal indicating a control sound to be output to the speaker 13 based on the error signal output by the error microphone 14 and the reference signal indicating the propeller noise. In the present embodiment, the reference signal is assumed to be the same drive signal as the drive signal input from the control unit 91 to the drive circuit 92. The details of the signal processing circuit 93 will be described later.

制御部91は、CPU等のプロセッサとRAM及びROM等のメモリを備えたマイクロコンピュータで構成され、通信部94から受信したドローン1の操作指示に従い、ドローン1全体を制御する。 The control unit 91 is composed of a processor such as a CPU and a microcomputer provided with a memory such as RAM and ROM, and controls the entire drone 1 according to an operation instruction of the drone 1 received from the communication unit 94.

例えば、制御部91は、通信部94からドローン1を上方へ飛行させる指示を受信すると、当該指示に従い、4個のプロペラ装置10のそれぞれが備えるモータ12を、所定方向(例えば、時計回り)に、所定の回転速度で回転させる指示を示す駆動信号を、駆動回路92に出力する。これに応じて、駆動回路92は、制御部91から受信した駆動信号が示す指示に従い、4個のプロペラ装置10のそれぞれが備えるモータ12を指示された方向に指示された回転速度で回転させる。 For example, when the control unit 91 receives an instruction to fly the drone 1 upward from the communication unit 94, the control unit 91 sets the motor 12 included in each of the four propeller devices 10 in a predetermined direction (for example, clockwise) according to the instruction. , A drive signal indicating an instruction to rotate at a predetermined rotation speed is output to the drive circuit 92. In response to this, the drive circuit 92 rotates the motor 12 included in each of the four propeller devices 10 in the instructed direction at the instructed rotation speed according to the instruction indicated by the drive signal received from the control unit 91.

電源部95は、例えば、リチウムイオン二次電池又はニッケル水素二次電池等の充放電可能な二次電池により構成されている。電源部95は、本体90が備える各部91〜94及びプロペラ装置10が備える各部品12〜14に電力を供給する。 The power supply unit 95 is composed of a rechargeable secondary battery such as a lithium ion secondary battery or a nickel hydrogen secondary battery. The power supply unit 95 supplies electric power to each unit 91 to 94 included in the main body 90 and each component 12 to 14 included in the propeller device 10.

次に、信号処理回路93の詳細について説明する。図4は、信号処理回路93の一例を示す回路図である。図4に示すように、信号処理回路93は、入力端子30と、ANC制御回路31と、第一アンプ32−1(アンプ)と、(m−1)個の遅延回路33と、(m−1)個の遅延回路33の其々に接続された(m−1)個の第二アンプ32−2(アンプ)と、を備える。尚、mは、スピーカ13の個数を示す。 Next, the details of the signal processing circuit 93 will be described. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the signal processing circuit 93. As shown in FIG. 4, the signal processing circuit 93 includes an input terminal 30, an ANC control circuit 31, a first amplifier 32-1 (amplifier), (m-1) delay circuits 33, and (m-). 1) It is provided with (m-1) second amplifiers 32-2 (amplifiers) connected to each of the delay circuits 33. Note that m indicates the number of speakers 13.

入力端子30には、プロペラ騒音を示す参照信号が入力される。本実施形態では、入力端子30には、参照信号として、制御部91から駆動回路92に入力される駆動信号と同じ駆動信号が入力されるものとする。 A reference signal indicating propeller noise is input to the input terminal 30. In the present embodiment, it is assumed that the same drive signal as the drive signal input from the control unit 91 to the drive circuit 92 is input to the input terminal 30 as a reference signal.

ANC制御回路31は、図3Bに示した二個のエラーマイク14である、第一エラーマイク14−1及び第二エラーマイク14−2が集音した残留騒音を示すエラー信号を最小化するように、m個のスピーカ13のうちの第一スピーカ13−1に出力させる制御音を示す制御音信号(以降、第一信号)を生成する。 The ANC control circuit 31 minimizes the error signal indicating the residual noise collected by the first error microphone 14-1 and the second error microphone 14-2, which are the two error microphones 14 shown in FIG. 3B. In addition, a control sound signal (hereinafter, the first signal) indicating a control sound to be output to the first speaker 13-1 of the m speakers 13 is generated.

具体的には、ANC制御回路31は、制御フィルタ310と、畳み込み回路311(係数更新回路)と、LMS演算器312(係数更新回路)と、を備える。 Specifically, the ANC control circuit 31 includes a control filter 310, a convolution circuit 311 (coefficient update circuit), and an LMS arithmetic unit 312 (coefficient update circuit).

制御フィルタ310は、入力端子30に入力された参照信号に、所定の制御係数を用いて畳み込み処理(信号処理)を行う。制御フィルタ310は、当該畳み込み処理後の信号を第一信号として、第一アンプ32−1へ出力する。また、制御フィルタ310は、当該畳み込み処理後の信号をm個のスピーカ13のうちの第一スピーカ13−1とは異なる(m−1)個の第二スピーカ13−2に出力させる制御音を示す制御音信号(以降、第二信号)の基準信号として、(m−1)個の遅延回路33へ出力する。 The control filter 310 performs convolution processing (signal processing) on the reference signal input to the input terminal 30 by using a predetermined control coefficient. The control filter 310 outputs the signal after the convolution process as the first signal to the first amplifier 32-1. Further, the control filter 310 outputs a control sound that outputs the signal after the convolution process to the second speaker 13-2 (m-1) different from the first speaker 13-1 of the m speakers 13. It is output to (m-1) delay circuits 33 as a reference signal of the control sound signal (hereinafter, the second signal) shown.

畳み込み回路311は、入力端子30に入力された参照信号に、第一スピーカ13−1から第一エラーマイク14−1までの音の伝達特性を模擬した係数C1を畳み込む。また、畳み込み回路311は、入力端子30に入力された参照信号に、第一スピーカ13−1から第二エラーマイク14−2までの音の伝達特性を模擬した係数C2を畳み込む。畳み込み回路311は、参照信号に係数C1を畳み込んだ信号と参照信号に係数C2を畳み込んだ信号とを加算した信号をLMS演算器312に出力する。 The convolution circuit 311 convolves the reference signal input to the input terminal 30 with a coefficient C1 that simulates the sound transmission characteristics from the first speaker 13-1 to the first error microphone 14-1. Further, the convolution circuit 311 convolves the reference signal input to the input terminal 30 with a coefficient C2 simulating the sound transmission characteristics from the first speaker 13-1 to the second error microphone 14-2. The convolution circuit 311 outputs a signal obtained by adding a signal obtained by convolving the coefficient C1 to the reference signal and a signal obtained by convolving the coefficient C2 to the reference signal to the LMS calculator 312.

LMS演算器312は、畳み込み回路311から入力された信号と第一エラーマイク14−1及び第二エラーマイク14−2から入力されたエラー信号とを用いて、LMS(Least Mean Square)アルゴリズム(最小二乗法)等の公知の係数更新アルゴリズムを実行することにより、第一エラーマイク14−1及び第二エラーマイク14−2から入力されるエラー信号が示す残留騒音を最小化するように、制御フィルタ310が用いる前記制御係数を更新する。 The LMS calculator 312 uses the signal input from the convolution circuit 311 and the error signal input from the first error microphone 14-1 and the second error microphone 14-2, and uses the LMS (Least Mean Square) algorithm (minimum). A control filter is executed so as to minimize the residual noise indicated by the error signals input from the first error microphone 14-1 and the second error microphone 14-2 by executing a known coefficient update algorithm such as the square method). The control coefficient used by 310 is updated.

第一アンプ32−1は、ANC制御回路31から入力された制御音信号を所定の増幅率(ゲイン)で増幅し、当該増幅後の制御音信号を第一スピーカ13−1に出力する。これにより、第一スピーカ13−1は、当該増幅後の制御音信号が示す制御音を出力(再生)する。 The first amplifier 32-1 amplifies the control sound signal input from the ANC control circuit 31 at a predetermined amplification factor (gain), and outputs the amplified control sound signal to the first speaker 13-1. As a result, the first speaker 13-1 outputs (reproduces) the control sound indicated by the amplified control sound signal.

(m−1)個の遅延回路33は、ANC制御回路31から入力された基準信号の位相を遅延させることにより、第二信号を生成する。 The (m-1) delay circuits 33 generate a second signal by delaying the phase of the reference signal input from the ANC control circuit 31.

具体的には、第一スピーカ13−1を1番目のスピーカ13とする。そして、第一スピーカ13−1に対し、プロペラ11の回転方向に隣接する第二スピーカ13−2を、2番目のスピーカ13及び1番目の第二スピーカ13−2とする。これと同様に、残りの第二スピーカ13−2をプロペラ11の回転方向に順次順番付けるものとする。 Specifically, the first speaker 13-1 is referred to as the first speaker 13. Then, the second speaker 13-2 adjacent to the first speaker 13-1 in the rotation direction of the propeller 11 is designated as the second speaker 13 and the first second speaker 13-2. Similarly to this, the remaining second speakers 13-2 are sequentially ordered in the rotation direction of the propeller 11.

遅延回路33−(m−1)は、m番目のスピーカ13である(m−1)番目の第二スピーカ13−2に出力させる制御音を示す第二信号を生成する遅延回路33である。遅延回路33−(m−1)は、入力された基準信号の位相を所定の遅延時間Δtと(m−1)との積が示す時間(m−1)Δtだけ遅延させる。遅延回路33−(m−1)は、当該位相を遅延させた信号を、(m−1)番目の第二スピーカ13−2に出力させる制御音を示す第二信号として、自身に接続された第二アンプ32−2に出力する。当該第二アンプ32−2は、入力された第二信号を所定の増幅率(ゲイン)で増幅し、当該増幅後の第二信号を自身に接続された第二スピーカ13−2に出力する。これにより、当該第二スピーカ13−2は、当該増幅後の第二信号が示す制御音を出力(再生)する。 The delay circuit 33- (m-1) is a delay circuit 33 that generates a second signal indicating a control sound to be output to the (m-1) th second speaker 13-2, which is the mth speaker 13. The delay circuit 33- (m-1) delays the phase of the input reference signal by the time (m-1) Δt indicated by the product of the predetermined delay time Δt and (m-1). The delay circuit 33- (m-1) is connected to itself as a second signal indicating a control sound for outputting the signal whose phase is delayed to the (m-1) th second speaker 13-2. Output to the second amplifier 32-2. The second amplifier 32-2 amplifies the input second signal at a predetermined amplification factor (gain), and outputs the amplified second signal to the second speaker 13-2 connected to itself. As a result, the second speaker 13-2 outputs (reproduces) the control sound indicated by the second signal after the amplification.

このため、例えば、2番目の第二スピーカ13−2に出力させる制御音を示す第二信号は、基準信号の位相を時間2Δtだけ遅延させた信号となり、3番目の第二スピーカ13−2に出力させる制御音を示す第二信号は、基準信号の位相を時間3Δtだけ遅延させた信号となる。このように、第二スピーカ13−2に出力させる制御音を示す第二信号は、プロペラ11の回転方向において、第一スピーカ13−1と当該第二スピーカ13−2との間に存在するスピーカ13の個数が多い程、基準信号である第一信号の位相を大きく遅延させた信号となる。 Therefore, for example, the second signal indicating the control sound to be output to the second second speaker 13-2 becomes a signal in which the phase of the reference signal is delayed by 2Δt of time, and the third second speaker 13-2 The second signal indicating the control sound to be output is a signal in which the phase of the reference signal is delayed by 3Δt for a time. As described above, the second signal indicating the control sound to be output to the second speaker 13-2 is a speaker existing between the first speaker 13-1 and the second speaker 13-2 in the rotation direction of the propeller 11. The larger the number of 13, the larger the phase of the first signal, which is the reference signal, is delayed.

尚、遅延時間Δtは、下記の式(1)によって定められる。
The delay time Δt is determined by the following equation (1).

例えば、図3Aに示すように、プロペラ11の羽根の枚数が4枚であり、スピーカ13の個数が12個であるものとする。また、モータ12の1秒当たりの回転数が50回であるものとする。この場合、遅延時間Δtは、式(1)を用いて0.000417(=1/4×12×50)秒に定められる。一方、プロペラ11の羽根の枚数が5枚であり、スピーカ13の個数が12個であり、モータ12の1秒当たりの回転数が50回であるものとする。この場合、遅延時間Δtは、式(1)を用いて0.000333(=1/5×12×50)秒に定められる。このように、遅延時間Δtは、プロペラ11の羽根の枚数が多い程、小さくなるように定められている。したがって、第二信号は、プロペラ11の羽根の枚数が多い程、第一信号の位相を小さく遅延させた信号となる。 For example, as shown in FIG. 3A, it is assumed that the number of blades of the propeller 11 is four and the number of speakers 13 is twelve. Further, it is assumed that the rotation speed of the motor 12 per second is 50 times. In this case, the delay time Δt is set to 0.00417 (= 1/4 × 12 × 50) seconds using the equation (1). On the other hand, it is assumed that the number of blades of the propeller 11 is 5, the number of speakers 13 is 12, and the number of rotations of the motor 12 per second is 50. In this case, the delay time Δt is set to 0.000333 (= 1/5 × 12 × 50) seconds using the equation (1). As described above, the delay time Δt is set to be smaller as the number of blades of the propeller 11 increases. Therefore, as the number of blades of the propeller 11 increases, the second signal becomes a signal in which the phase of the first signal is delayed by a small amount.

また、プロペラ11の羽根の枚数が4枚であり、スピーカ13の個数が15個であり、モータ12の1秒当たりの回転数が50回であるものとする。この場合、遅延時間Δtは、式(1)を用いて0.000333(=1/4×15×50)秒に定められる。一方、上述したように、プロペラ11の羽根の枚数が4枚であり、スピーカ13の個数が12個であり、モータ12の1秒当たりの回転数が50回である場合、遅延時間Δtは、0.000417(=1/4×12×50)秒に定められる。このように、遅延時間Δtは、スピーカ13の個数が多い程、小さくなるように定められている。したがって、第二信号は、スピーカ13の個数が多い程、第一信号の位相を小さく遅延させた信号となる。 Further, it is assumed that the number of blades of the propeller 11 is 4, the number of speakers 13 is 15, and the number of rotations of the motor 12 per second is 50. In this case, the delay time Δt is set to 0.000333 (= 1/4 × 15 × 50) seconds using the equation (1). On the other hand, as described above, when the number of blades of the propeller 11 is 4, the number of speakers 13 is 12, and the rotation speed of the motor 12 per second is 50, the delay time Δt is determined. It is set to 0.00417 (= 1/4 × 12 × 50) seconds. As described above, the delay time Δt is set to be smaller as the number of speakers 13 increases. Therefore, as the number of speakers 13 increases, the second signal becomes a signal in which the phase of the first signal is delayed by a small amount.

上記実施形態の構成では、スピーカ13の個数よりも少ない二個のエラーマイク14が集音した残留騒音を最小化するように、第一信号だけが、第一スピーカ13−1から二個のエラーマイク14までの音の伝達特性を用いて生成される。一方、第二信号は、第一信号の位相を、プロペラ11の羽根の枚数、スピーカ13の個数及びプロペラ11の回転方向において第一スピーカ13−1と第二スピーカ13−2との間に存在するスピーカ13の個数に応じた量だけ遅延させることによって生成される。 In the configuration of the above embodiment, only the first signal has two errors from the first speaker 13-1 so as to minimize the residual noise collected by the two error microphones 14, which are smaller than the number of speakers 13. It is generated using the sound transmission characteristics up to the microphone 14. On the other hand, the second signal has the phase of the first signal between the first speaker 13-1 and the second speaker 13-2 in the number of blades of the propeller 11, the number of speakers 13, and the rotation direction of the propeller 11. It is generated by delaying by an amount corresponding to the number of speakers 13 to be used.

このため、畳み込み回路311及びLMS演算器312において、2個のエラーマイク14が集音した残留騒音を最小化するように、m個のスピーカ13から2個のエラーマイク14までの2m個の音の伝達特性を用いて、第一信号及び(m−1)個の第二信号を生成する場合よりも、制御音信号の生成に要する演算量を低減できる。 Therefore, in the convolution circuit 311 and the LMS calculator 312, 2 m of sounds from the m speakers 13 to the two error microphones 14 are minimized so as to minimize the residual noise collected by the two error microphones 14. The amount of calculation required to generate the control sound signal can be reduced as compared with the case of generating the first signal and (m-1) second signals by using the transmission characteristics of.

図5は、複数のスピーカ13により再生された制御音の位相分布の一例を示す図である。この位相分布は、本実施形態の構成において、プロペラ11を取り囲むようにして同心円状に配置された12個のスピーカ13(図3A)から、プロペラ11の回転方向に順次遅延時間Δtずつ位相が異なる制御音を出力させたときの制御音のある時点の位相分布を示すものである。図5は、プロペラ11の回転面を上方から見た図となっており、図5の中心G51は、プロペラ11の回転軸111を示している。図5の横軸は、左右方向におけるプロペラ11の回転軸111からの相対距離を示し、回転軸111よりも右方を正の値で示し、左方を負の値で示している。図5の縦軸は、前後方向におけるプロペラ11の回転軸111からの相対距離を示し、回転軸111よりも前方を正の値で示し、後方を負の値で示している。図5において、渦巻き状のグラフG52は、前記時点における制御音の位相が60°(π/3)の波面を示している。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the phase distribution of the control sound reproduced by the plurality of speakers 13. In the configuration of the present embodiment, the phase distribution of the 12 speakers 13 (FIG. 3A) concentrically arranged so as to surround the propeller 11 is sequentially different in phase by a delay time Δt in the rotation direction of the propeller 11. It shows the phase distribution of the control sound at a certain point in time when the control sound is output. FIG. 5 is a view of the rotating surface of the propeller 11 as viewed from above, and the center G51 of FIG. 5 shows the rotating shaft 111 of the propeller 11. The horizontal axis of FIG. 5 indicates the relative distance of the propeller 11 from the rotation axis 111 in the left-right direction, the right side of the rotation axis 111 is indicated by a positive value, and the left side is indicated by a negative value. The vertical axis of FIG. 5 shows the relative distance of the propeller 11 from the rotation axis 111 in the front-rear direction, the front side of the rotation axis 111 is shown by a positive value, and the rear side is shown by a negative value. In FIG. 5, the spiral graph G52 shows a wave surface in which the phase of the control sound at the time point is 60 ° (π / 3).

図5に示すように、本実施形態の構成によれば、ある時点における制御音の各位相の波面を、プロペラ騒音の位相(図10)と同様に、プロペラ11の回転軸111を中心とする渦巻き線上に存在させることができる。これにより、ある時点における制御音の各位相の波面とプロペラ騒音の逆位相の波面とが、プロペラ11の回転軸111を中心とする渦巻き線上で重なるようにして、プロペラ騒音を効果的に低減することができる。 As shown in FIG. 5, according to the configuration of the present embodiment, the wave surface of each phase of the control sound at a certain time point is centered on the rotation axis 111 of the propeller 11 as in the phase of the propeller noise (FIG. 10). It can be present on a spiral. As a result, the wave surface of each phase of the control sound at a certain time point and the wave surface of the opposite phase of the propeller noise are overlapped on the spiral line centered on the rotation axis 111 of the propeller 11, and the propeller noise is effectively reduced. be able to.

このように、本実施形態の構成によれば、プロペラ騒音を減衰できる程度に長いダクト19を設けない小規模な構成で、プロペラ騒音を少ない演算量で低減することができる。 As described above, according to the configuration of the present embodiment, the propeller noise can be reduced with a small amount of calculation in a small-scale configuration in which the duct 19 long enough to attenuate the propeller noise is not provided.

また、本実施形態の構成では、12個のスピーカ13(図3A)がダクト19の周面191において等間隔に配置されている。このため、プロペラ11の回転方向において、第一スピーカ13−1と第二スピーカ13−2との間に存在するスピーカ13の個数が多い程、プロペラ11の各羽根が、第一スピーカ13−1の近傍を通過してから当該第二スピーカ13−2の近傍に到達するまでの時間は長くなる。 Further, in the configuration of the present embodiment, 12 speakers 13 (FIG. 3A) are arranged at equal intervals on the peripheral surface 191 of the duct 19. Therefore, in the rotation direction of the propeller 11, as the number of the speakers 13 existing between the first speaker 13-1 and the second speaker 13-2 increases, each blade of the propeller 11 becomes the first speaker 13-1. It takes a long time to reach the vicinity of the second speaker 13-2 after passing through the vicinity of the second speaker.

本実施形態の構成によれば、これに合わせて、プロペラ11の回転方向において、第一スピーカ13−1と第二スピーカ13−2との間に存在するスピーカ13の個数が多い程、第一信号と当該第二スピーカ13−2に出力させる第二信号との位相の差異を大きくすることができる。これにより、各羽根が第二スピーカ13−2の近傍を通過するときに騒音を発生させるタイミングに合わせて、当該第二スピーカ13−2から当該騒音を低減する制御音を出力させることができる。 According to the configuration of the present embodiment, the larger the number of speakers 13 existing between the first speaker 13-1 and the second speaker 13-2 in the rotation direction of the propeller 11, the first. The phase difference between the signal and the second signal output to the second speaker 13-2 can be increased. As a result, the control sound for reducing the noise can be output from the second speaker 13-2 at the timing when the noise is generated when each blade passes in the vicinity of the second speaker 13-2.

また、本実施形態の構成によれば、信号処理回路93によって、プロペラ11を回転させる駆動信号に所定の制御係数を用いて信号処理を行った後の信号が、第一信号として生成される。また、当該第一信号とは位相が異なる信号が第二信号として生成される。このため、プロペラ11が回転することで生じた風がエラーマイク14に衝突することで生じる雑音(以降、風雑音)が、エラーマイク14が集音する残留騒音に含まれていたとしても、当該風雑音を無視して、駆動信号と同様の周波数成分を有する騒音を低減することができる。 Further, according to the configuration of the present embodiment, the signal processing circuit 93 generates a signal after performing signal processing using a predetermined control coefficient for the drive signal for rotating the propeller 11, as the first signal. Further, a signal having a phase different from that of the first signal is generated as the second signal. Therefore, even if the noise generated by the wind generated by the rotation of the propeller 11 colliding with the error microphone 14 (hereinafter referred to as wind noise) is included in the residual noise collected by the error microphone 14, the said noise. Wind noise can be ignored and noise having a frequency component similar to that of the drive signal can be reduced.

(変形実施形態)
尚、上記実施形態は、本開示に係る実施形態の例示に過ぎず、本開示を上記実施形態に限定する趣旨ではない。例えば、以下に示す変形実施形態であってもよい。尚、以降の説明では、上述した構成要素と同様の構成要素については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
(Modified Embodiment)
It should be noted that the above embodiment is merely an example of the embodiment according to the present disclosure, and does not mean that the present disclosure is limited to the above embodiment. For example, it may be a modified embodiment shown below. In the following description, the same components as those described above will be designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

(1)上記実施形態では、12個のスピーカ13が、周面191に等間隔で配置されている例について説明したが、スピーカ13の個数はこれに限定されない。また、プロペラ11が有する羽根の枚数が4枚である例について説明したが、プロペラ11が有する羽根の枚数もこれに限定されない。上記式(1)を用いて、周面191に等間隔で配置されたスピーカ13の個数及びプロペラ11が有する羽根の枚数に応じて遅延時間Δtを定めればよい。 (1) In the above embodiment, an example in which 12 speakers 13 are arranged on the peripheral surface 191 at equal intervals has been described, but the number of speakers 13 is not limited to this. Further, although the example in which the number of blades of the propeller 11 is four has been described, the number of blades of the propeller 11 is not limited to this. Using the above equation (1), the delay time Δt may be determined according to the number of speakers 13 arranged at equal intervals on the peripheral surface 191 and the number of blades of the propeller 11.

複数のスピーカ13が、周面191に等間隔で配置されている場合、プロペラ11が有する羽根の枚数が多い程、また、スピーカ13の個数が多い程、プロペラ11の各羽根が、第一スピーカ13−1の近傍を通過してから第二スピーカ13−2の近傍に到達するまでの時間は短くなる。上記式(1)を用いて遅延時間Δtを定めれば、プロペラ11が有する羽根の枚数が多い程、また、スピーカ13の個数が多い程、第一信号と第二信号との位相の差異を小さくすることができる。これにより、各羽根が各スピーカ13の近傍を通過することで騒音を発生させるタイミングに合わせて、当該各スピーカから制御音を出力させることができる。 When a plurality of speakers 13 are arranged on the peripheral surface 191 at equal intervals, the larger the number of blades of the propeller 11 and the larger the number of speakers 13, the more each blade of the propeller 11 becomes the first speaker. The time from passing the vicinity of 13-1 to reaching the vicinity of the second speaker 13-2 is shortened. If the delay time Δt is determined using the above equation (1), the larger the number of blades of the propeller 11 and the larger the number of speakers 13, the greater the difference in phase between the first signal and the second signal. It can be made smaller. As a result, the control sound can be output from each speaker at the timing when noise is generated by each blade passing in the vicinity of each speaker 13.

(2)上記実施形態では、信号処理回路93の入力端子30に入力される参照信号が、制御部91から駆動回路92に入力される駆動信号と同じ駆動信号である場合を例に説明したが、前記参照信号は、前記駆動信号に限らず、プロペラ騒音を示す他の信号であってもよい。 (2) In the above embodiment, the case where the reference signal input to the input terminal 30 of the signal processing circuit 93 is the same drive signal as the drive signal input from the control unit 91 to the drive circuit 92 has been described as an example. The reference signal is not limited to the drive signal, and may be another signal indicating propeller noise.

例えば、プロペラ装置10が、プロペラ11の羽根が近傍を通過したことを示す検出信号を制御部91に出力する光センサー15(センサー)を備えるようにしてもよい。これに合わせて、制御部91が、光センサー15から入力された検出信号を参照信号として信号処理回路93に出力するようにしてもよい。 For example, the propeller device 10 may include an optical sensor 15 (sensor) that outputs a detection signal indicating that the blades of the propeller 11 have passed in the vicinity to the control unit 91. In accordance with this, the control unit 91 may output the detection signal input from the optical sensor 15 to the signal processing circuit 93 as a reference signal.

具体的には、図2及び図3Bの破線部に示すように、光センサー15は、ダクト19の周面191の内側であって、プロペラ11の羽根と対向する位置に配置される。光センサー15は、例えば、発光部と受光部とを備え、発光部からプロペラ11に向けて光を照射し、受光部が反射光を受信した時に、プロペラ11の羽根が近傍を通過したことを示す検出信号を制御部91に出力する。 Specifically, as shown by the broken lines in FIGS. 2 and 3B, the optical sensor 15 is arranged inside the peripheral surface 191 of the duct 19 and at a position facing the blades of the propeller 11. The optical sensor 15 includes, for example, a light emitting unit and a light receiving unit, irradiates light from the light emitting unit toward the propeller 11, and when the light receiving unit receives the reflected light, the blades of the propeller 11 have passed in the vicinity. The indicated detection signal is output to the control unit 91.

この場合、信号処理回路93によって、光センサー15が出力した検出信号に所定の制御係数を用いて信号処理を行った後の信号が第一信号として生成される。また、当該第一信号とは位相が異なる信号が第二信号として生成される。このため、風雑音が、エラーマイク14が集音する残留騒音に含まれていたとしても、当該風雑音を無視して、前記検出信号と同様の周波数成分を有する騒音を低減することができる。 In this case, the signal processing circuit 93 generates a signal after performing signal processing on the detection signal output by the optical sensor 15 using a predetermined control coefficient as the first signal. Further, a signal having a phase different from that of the first signal is generated as the second signal. Therefore, even if the wind noise is included in the residual noise collected by the error microphone 14, the wind noise can be ignored and the noise having the same frequency component as the detection signal can be reduced.

また、例えば風が強い環境においてドローン1を飛行させた場合等、プロペラ11が、周囲の環境によって、駆動信号によって指示された回転速度で回転しない場合がある。この場合、上記実施形態のように、駆動信号を参照信号として用いると、実際に生じているプロペラ騒音を精度良く低減できない虞がある。しかし、本変形実施形態では、プロペラ11が実際に回転している速度に対応するタイミングで出力される検出信号を参照信号として用いる。このため、上記実施形態よりも、実際に生じているプロペラ騒音を精度良く低減することができる。 Further, for example, when the drone 1 is flown in a windy environment, the propeller 11 may not rotate at the rotation speed indicated by the drive signal depending on the surrounding environment. In this case, if the drive signal is used as the reference signal as in the above embodiment, there is a possibility that the propeller noise actually generated cannot be reduced accurately. However, in this modification, the detection signal output at the timing corresponding to the speed at which the propeller 11 is actually rotating is used as the reference signal. Therefore, the propeller noise actually generated can be reduced more accurately than in the above embodiment.

そこで、更に、制御部91において、光センサー15から所定時間(例えば、1秒)当たりに検出信号が入力される回数をカウントするようにし、当該カウントした回数をプロペラ11の羽根の枚数で除算した結果を、プロペラ11の回転速度として計測するようにしてもよい。 Therefore, the control unit 91 further counts the number of times the detection signal is input from the optical sensor 15 per predetermined time (for example, 1 second), and divides the counted number of times by the number of blades of the propeller 11. The result may be measured as the rotation speed of the propeller 11.

そして、ドローン1の試験飛行を行い、畳み込み回路311及びLMS演算器312(図4)によって制御フィルタ310(図4)が用いる制御係数が更新される度に、制御部91が、当該更新された制御係数と当該制御係数が更新された時に計測したプロペラ11の回転速度とを対応付けて、自身が備えるメモリ等に記憶するようにしてもよい。 Then, every time the test flight of the drone 1 was performed and the control coefficient used by the control filter 310 (FIG. 4) was updated by the convolution circuit 311 and the LMS calculator 312 (FIG. 4), the control unit 91 was updated. The control coefficient and the rotation speed of the propeller 11 measured when the control coefficient is updated may be associated with each other and stored in a memory or the like provided by the propeller.

そして、上記試験飛行後、ドローン1を飛行させている場合に、制御部91が計測したプロペラ11の回転速度に対応付けられた制御係数がメモリに記憶されているときは、畳み込み回路311及びLMS演算器312(図4)による制御係数の更新を停止させるようにしてもよい。そして、前記メモリに記憶されている、制御部91が計測したプロペラ11の回転速度に対応付けられた制御係数を、制御フィルタ310が用いる制御係数として用いるようにしてもよい。 Then, after the test flight, when the drone 1 is flying and the control coefficient associated with the rotation speed of the propeller 11 measured by the control unit 91 is stored in the memory, the convolution circuit 311 and the LMS The update of the control coefficient by the arithmetic unit 312 (FIG. 4) may be stopped. Then, the control coefficient associated with the rotation speed of the propeller 11 measured by the control unit 91, which is stored in the memory, may be used as the control coefficient used by the control filter 310.

このようにして、制御フィルタ310が、試験飛行において畳み込み回路311及びLMS演算器312(図4)によって更新され、メモリに予め記憶された(予め定められた)制御係数を用いる構成にしてもよい。この場合、畳み込み回路311及びLMS演算器312(図4)が制御係数の更新のためにLMSアルゴリズムを実行する機会を大幅に低減することができる。これにより、電源部95(図2)から信号処理回路93に供給される電力を低減することができる。その結果、電源部95(図2)からモータ12に供給される電力が低減されることで、ドローン1を飛行させる時間が低減することを抑制することができる。 In this way, the control filter 310 may be configured to use the (predetermined) control coefficients that are updated by the convolution circuit 311 and the LMS calculator 312 (FIG. 4) in the test flight and stored in the memory in advance. .. In this case, the chances of the convolution circuit 311 and the LMS calculator 312 (FIG. 4) executing the LMS algorithm for updating the control coefficients can be significantly reduced. As a result, the power supplied from the power supply unit 95 (FIG. 2) to the signal processing circuit 93 can be reduced. As a result, the electric power supplied from the power supply unit 95 (FIG. 2) to the motor 12 is reduced, so that it is possible to suppress the reduction in the time required for the drone 1 to fly.

または、モータ12が取り付けられた支持部121(図3B)に参照マイクを配置するようにしてもよい。そして、当該参照マイクによって集音された音声を示す音声信号を制御部91に出力するようにし、制御部91が当該音声信号を参照信号として信号処理回路93に出力するようにしてもよい。または、当該参照マイクから信号処理回路93に直接的に音声信号を出力するようにしてもよい。 Alternatively, the reference microphone may be arranged on the support portion 121 (FIG. 3B) to which the motor 12 is attached. Then, an audio signal indicating the sound collected by the reference microphone may be output to the control unit 91, and the control unit 91 may output the audio signal as a reference signal to the signal processing circuit 93. Alternatively, the audio signal may be output directly from the reference microphone to the signal processing circuit 93.

この場合、信号処理回路93によって、プロペラ11の近傍に配置された参照マイクが集音した音声を示す音声信号に、所定の制御係数を用いて信号処理を行った後の信号が、第一信号として生成され、当該第一信号とは位相が異なる信号が第二信号として生成される。このため、風雑音が、エラーマイク14が集音する残留騒音に含まれていたとしても、当該風雑音を無視して、プロペラ11の近傍で集音した音声と同様の周波数成分を有する騒音を低減することができる。 In this case, the signal after the signal processing circuit 93 performs signal processing on the voice signal indicating the sound collected by the reference microphone arranged in the vicinity of the propeller 11 using a predetermined control coefficient is the first signal. A signal having a phase different from that of the first signal is generated as a second signal. Therefore, even if the wind noise is included in the residual noise collected by the error microphone 14, the noise having the same frequency component as the sound collected in the vicinity of the propeller 11 is ignored by ignoring the wind noise. It can be reduced.

(3)図6は、エラーマイク14の配置位置の変形例を示す図である。エラーマイク14の配置位置は、図3Bに示す位置に限らない。エラーマイク14は、例えば、図6に示すように、ダクト19の周面191の下端に取り付けられた、ダクト19の周面191の内壁192と所定角度θをなすアーム193の先端に取り付けてもよい。尚、当該所定角度θは30度以上が好ましい。 (3) FIG. 6 is a diagram showing a modified example of the arrangement position of the error microphone 14. The arrangement position of the error microphone 14 is not limited to the position shown in FIG. 3B. For example, as shown in FIG. 6, the error microphone 14 may be attached to the tip of an arm 193 attached to the lower end of the peripheral surface 191 of the duct 19 and forming a predetermined angle θ with the inner wall 192 of the peripheral surface 191 of the duct 19. Good. The predetermined angle θ is preferably 30 degrees or more.

この場合、エラーマイク14が、プロペラ11の回転によって生じた風がエラーマイク14に衝突することで生じる風雑音を残留騒音として集音する可能性を低減することができる。これにより、信号処理回路93において、風雑音を低減するような制御音信号が生成される虞を低減できる。 In this case, it is possible to reduce the possibility that the error microphone 14 collects the wind noise generated by the wind generated by the rotation of the propeller 11 colliding with the error microphone 14 as residual noise. As a result, it is possible to reduce the possibility that the signal processing circuit 93 will generate a control sound signal that reduces wind noise.

(4)図7は、信号処理回路93の変形例を示す回路図である。図7に示すように、信号処理回路93が、第一スピーカ13−1による出力音の音圧特性と、(m−1)個の第二スピーカ13−2のうちの何れか一個の第二スピーカ13−2による出力音の音圧特性との差分に応じて、第一アンプ32−1が、第一信号を増幅するときの増幅率(ゲイン)を補正する補正部34−1を備えるようにしてもよい。これに合わせて、信号処理回路93が、各第二スピーカ13−2による出力音の音圧特性の差分に応じて、各第二アンプ32−2が第二信号を増幅するときの増幅率を補正する補正部34−2を備えるようにしてもよい。 (4) FIG. 7 is a circuit diagram showing a modified example of the signal processing circuit 93. As shown in FIG. 7, the signal processing circuit 93 has the sound pressure characteristic of the output sound from the first speaker 13-1 and the second of any one of the (m-1) second speakers 13-2. The first amplifier 32-1 is provided with a correction unit 34-1 that corrects the amplification factor (gain) when amplifying the first signal according to the difference from the sound pressure characteristic of the output sound by the speaker 13-2. It may be. In accordance with this, the signal processing circuit 93 sets the amplification factor when each second amplifier 32-2 amplifies the second signal according to the difference in the sound pressure characteristics of the output sound by each second speaker 13-2. A correction unit 34-2 for correction may be provided.

例えば、第一スピーカ13−1による出力音の音圧特性が、1番目の第二スピーカ13−2による出力音の1.1倍の音圧で制御音を出力する特性であるものとする。また、2番目から(m−1)番目までの第二スピーカ13−2の出力音の音圧特性は等しいものとする。しかし、第一スピーカ13−1による出力音の音圧特性は、当該2番目から(m−1)番目までの第二スピーカ13−2による出力音の1.2倍の音圧で制御音を出力する特性であるものとする。 For example, it is assumed that the sound pressure characteristic of the output sound by the first speaker 13-1 is the characteristic of outputting the control sound at a sound pressure 1.1 times the sound pressure of the output sound by the first second speaker 13-2. Further, it is assumed that the sound pressure characteristics of the output sounds of the second speakers 13-2 from the second speaker to the (m-1) th speaker are the same. However, the sound pressure characteristic of the output sound from the first speaker 13-1 is 1.2 times the sound pressure of the output sound from the second speaker 13-2 from the second speaker to the (m-1) th speaker. It is assumed that it is a characteristic to be output.

この場合、第一スピーカ13−1に接続された補正部34−1は、第一アンプ32−1の増幅率を1.2倍に補正するようにすればよい。また、1番目の第二スピーカ13−2に接続された補正部34−2は、自身に接続された第二アンプ32−2の増幅率を1.2/1.1倍に補正するようにすればよい。 In this case, the correction unit 34-1 connected to the first speaker 13-1 may correct the amplification factor of the first amplifier 32-1 by 1.2 times. Further, the correction unit 34-2 connected to the first second speaker 13-2 corrects the amplification factor of the second amplifier 32-2 connected to itself 1.2 / 1.1 times. do it.

本変形実施形態の構成によれば、第一スピーカ13−1の出力音の音圧特性と、(m−1)個の第二スピーカ13−2の出力音の音圧特性とに差異があったとしても、当該差異を無くすように増幅率を補正することができる。これにより、m個全てのスピーカ13から出力される制御音の音圧のばらつきをなくすことができる。 According to the configuration of this modified embodiment, there is a difference between the sound pressure characteristic of the output sound of the first speaker 13-1 and the sound pressure characteristic of the output sound of the (m-1) second speakers 13-2. Even so, the amplification factor can be corrected so as to eliminate the difference. As a result, it is possible to eliminate variations in the sound pressure of the control sounds output from all the m speakers 13.

(5)上記実施形態では、本開示のプロペラ用消音装置の実施形態としてドローン1を例に説明したが、本開示のプロペラ用消音装置は、ドローン1に限らず、パソコン及びプロジェクタ等のプロペラを有する冷却用ファンを備えた電子機器及び換気扇等のプロペラを回転させる装置であってもよい。 (5) In the above embodiment, the drone 1 has been described as an example of the embodiment of the propeller muffling device of the present disclosure, but the propeller muffling device of the present disclosure is not limited to the drone 1, but a propeller such as a personal computer and a projector It may be a device for rotating a propeller such as an electronic device having a cooling fan and a ventilation fan.

本開示のプロペラ用消音装置は、プロペラを備えたプロペラ装置の耐荷重又は周囲のスペースによらずに、プロペラの回転により生じる騒音を低減するうえで有用である。 The propeller silencer of the present disclosure is useful for reducing noise generated by the rotation of a propeller regardless of the load capacity of the propeller device equipped with the propeller or the surrounding space.

1 ドローン(プロペラ用消音装置)
11 プロペラ
111 回転軸
13 スピーカ
13−1 第一スピーカ
13−2 第二スピーカ
14 エラーマイク
15 光センサー(センサー)
19 ダクト
191 周面
31 ANC制御回路
310 制御フィルタ
311 畳み込み回路(係数更新回路)
312 LMS演算器(係数更新回路)
32−1 第一アンプ(アンプ)
32−2 第二アンプ(アンプ)
33 遅延回路
34 補正部
93 信号処理回路
1 Drone (silencer for propeller)
11 Propeller 111 Rotating axis 13 Speaker 13-1 First speaker 13-2 Second speaker 14 Error microphone 15 Optical sensor (sensor)
19 Duct 191 Peripheral surface 31 ANC control circuit 310 Control filter 311 Convolution circuit (coefficient update circuit)
312 LMS calculator (coefficient update circuit)
32-1 First amplifier (amplifier)
32-2 Second amplifier (amplifier)
33 Delay circuit 34 Correction unit 93 Signal processing circuit

Claims (9)

複数の羽根を有するプロペラと、
前記プロペラを取り囲む周面を備えたダクトと、
前記周面に同心円状に配置した複数のスピーカと、
前記周面の外側に配置された1つ以上のエラーマイクと、
前記複数のスピーカに出力させる制御音を示す信号を生成する信号処理回路と、
を備え、
前記1つ以上のエラーマイクの個数は、前記複数のスピーカの個数よりも少なく、
前記信号処理回路は、前記1つ以上のエラーマイクが集音した残留騒音を最小化するように、前記複数のスピーカのうちの第一スピーカに出力させる制御音を示す第一信号を、前記第一スピーカから前記1つ以上のエラーマイクまでの音の伝達特性を用いて生成し、前記第一信号の位相を前記羽根の枚数に応じた量だけ異ならせた信号を、前記複数のスピーカのうちの前記第一スピーカとは異なる第二スピーカに出力させる制御音を示す第二信号として生成する、
プロペラ用消音装置。
A propeller with multiple blades and
A duct with a peripheral surface surrounding the propeller and
A plurality of speakers arranged concentrically on the peripheral surface,
With one or more error microphones located outside the peripheral surface,
A signal processing circuit that generates a signal indicating a control sound to be output to the plurality of speakers, and
With
The number of the one or more error microphones is less than the number of the plurality of speakers.
The signal processing circuit outputs a first signal indicating a control sound to be output to the first speaker among the plurality of speakers so as to minimize the residual noise collected by the one or more error microphones. Of the plurality of speakers, a signal generated by using the sound transmission characteristics from one speaker to the one or more error microphones and having the phase of the first signal different by an amount corresponding to the number of blades is generated. Is generated as a second signal indicating a control sound to be output to a second speaker different from the first speaker.
Mute device for propellers.
前記複数のスピーカは、前記周面において等間隔に配置され、
前記羽根の枚数に応じた量は、前記羽根の枚数が多い程小さく、且つ、前記複数のスピーカの個数が多い程小さく、且つ、前記第一スピーカと前記第二スピーカとの間に存在するスピーカの個数が多い程大きい、
請求項1に記載のプロペラ用消音装置。
The plurality of speakers are arranged at equal intervals on the peripheral surface.
The amount corresponding to the number of blades is smaller as the number of blades is larger, and is smaller as the number of the plurality of speakers is larger, and the speaker exists between the first speaker and the second speaker. The larger the number, the larger
The muffling device for a propeller according to claim 1.
前記信号処理回路は、
前記プロペラの回転により生じる騒音を示す参照信号に所定の制御係数を用いて信号処理を行う制御フィルタと、
前記参照信号と前記第一スピーカから前記1つ以上のエラーマイクまでの音の伝達特性と前記残留騒音を示すエラー信号とを用いて、前記残留騒音を最小化するように前記制御係数を更新する係数更新回路と、を備え、
前記制御フィルタの出力信号を前記第一信号として生成する、
請求項1又は2に記載のプロペラ用消音装置。
The signal processing circuit
A control filter that performs signal processing using a predetermined control coefficient for the reference signal indicating noise generated by the rotation of the propeller, and
The control coefficient is updated so as to minimize the residual noise by using the reference signal, the sound transmission characteristic from the first speaker to the one or more error microphones, and the error signal indicating the residual noise. With a coefficient update circuit,
The output signal of the control filter is generated as the first signal.
The muffling device for a propeller according to claim 1 or 2.
前記参照信号は、前記プロペラを回転させる駆動信号である、
請求項3に記載のプロペラ用消音装置。
The reference signal is a drive signal for rotating the propeller.
The sound deadening device for a propeller according to claim 3.
前記参照信号は、前記複数の羽根のうちの何れかが近傍で通過したことを検出したことを示す検出信号である、
請求項3に記載のプロペラ用消音装置。
The reference signal is a detection signal indicating that it has been detected that any one of the plurality of blades has passed in the vicinity.
The sound deadening device for a propeller according to claim 3.
前記参照信号は、前記プロペラの近傍に配置されたマイクが集音した音声を示す音声信号である、
請求項3に記載のプロペラ用消音装置。
The reference signal is an audio signal indicating a sound collected by a microphone arranged in the vicinity of the propeller.
The sound deadening device for a propeller according to claim 3.
複数の羽根を有するプロペラと、
前記プロペラを取り囲む周面を備えたダクトと、
前記周面に同心円状に配置した複数のスピーカと、
前記複数のスピーカに出力させる制御音を示す信号を生成する信号処理回路と、
前記複数の羽根のうちの何れかが近傍で通過したことを示す検出信号を出力するセンサーと、
を備え、
前記信号処理回路は、前記検出信号に所定の制御係数を用いて信号処理を行う制御フィルタを備え、前記制御フィルタの出力信号を、前記複数のスピーカのうちの第一スピーカに出力させる制御音を示す第一信号として生成し、前記第一信号の位相を前記羽根の枚数に応じた量だけ異ならせた信号を、前記複数のスピーカのうちの前記第一スピーカとは異なる第二スピーカに出力させる制御音を示す第二信号として生成し、
前記制御係数は、前記検出信号と前記第一スピーカから前記周面の外側の所定のエラーマイクの位置までの音の伝達特性と前記第一スピーカに前記第一信号が示す制御音を出力させたときの前記エラーマイクの位置における残留騒音を示すエラー信号とを用いて、前記残留騒音を最小化するように予め定められている、
プロペラ用消音装置。
A propeller with multiple blades and
A duct with a peripheral surface surrounding the propeller and
A plurality of speakers arranged concentrically on the peripheral surface,
A signal processing circuit that generates a signal indicating a control sound to be output to the plurality of speakers, and
A sensor that outputs a detection signal indicating that any one of the plurality of blades has passed in the vicinity, and
With
The signal processing circuit includes a control filter that performs signal processing using a predetermined control coefficient for the detection signal, and outputs a control sound for outputting the output signal of the control filter to the first speaker among the plurality of speakers. A signal generated as the first signal to be shown and having the phases of the first signal differed by an amount corresponding to the number of blades is output to a second speaker different from the first speaker among the plurality of speakers. Generated as a second signal indicating the control sound,
The control coefficient causes the detection signal, the sound transmission characteristic from the first speaker to the position of a predetermined error microphone outside the peripheral surface, and the first speaker to output the control sound indicated by the first signal. It is predetermined to minimize the residual noise by using an error signal indicating the residual noise at the position of the error microphone.
Mute device for propellers.
前記信号処理回路は、
前記複数のスピーカに出力させる制御音を示す信号を所定のゲインで増幅するアンプと、
前記第一スピーカによる出力音の音圧特性と前記第二スピーカによる出力音の音圧特性との差分に応じて、前記アンプが前記第一信号及び前記第二信号のうちエラーマイクの信号を増幅するときのゲインを補正する補正部と、
を更に備える、
請求項1から7の何れか一項に記載のプロペラ用消音装置。
The signal processing circuit
An amplifier that amplifies a signal indicating a control sound to be output to the plurality of speakers with a predetermined gain, and
The amplifier amplifies the error microphone signal among the first signal and the second signal according to the difference between the sound pressure characteristic of the output sound from the first speaker and the sound pressure characteristic of the output sound from the second speaker. A correction unit that corrects the gain when
Further prepare
The sound deadening device for a propeller according to any one of claims 1 to 7.
前記プロペラは、ドローンが備えるプロペラである、
請求項1から8の何れか一項に記載のプロペラ用消音装置。
The propeller is a propeller provided in the drone.
The sound deadening device for a propeller according to any one of claims 1 to 8.
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KR20220160382A (en) * 2021-05-27 2022-12-06 주식회사 바른기술 Drone flight situation provision system using drone forensics

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