JP2544899B2 - Active noise control system - Google Patents

Active noise control system

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JP2544899B2
JP2544899B2 JP6125049A JP12504994A JP2544899B2 JP 2544899 B2 JP2544899 B2 JP 2544899B2 JP 6125049 A JP6125049 A JP 6125049A JP 12504994 A JP12504994 A JP 12504994A JP 2544899 B2 JP2544899 B2 JP 2544899B2
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Japan
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signal
frequency
digital
duct
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礼二 山下
修一 伊藤
康信 田中
宏 浅山
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Dai Dan Co Ltd
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Dai Dan Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、空調用ダクトなど、騒
音の伝搬通路内において騒音と同音圧逆位相の音波を放
射して騒音の消音を行なう能動騒音制御システムに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active noise control system for silencing noise by radiating sound waves having the same sound pressure and opposite phase to noise in a noise propagation passage such as an air conditioning duct.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、空調用ダクト内を伝搬する騒音
を消音する一つの方法として、ダクト内に内貼りした吸
音材によって吸音する方法など、主に受動的な消音方法
がとられてきたが、圧力損失や大きさなどの問題点を抱
えている。一方、ダクト内伝搬騒音の音波に対して同音
圧逆位相の音波を同時にダクト内に放射して、両音波の
干渉によって消音を行なう能動的な消音方法の研究が盛
んに行なわれている。しかしまだ多くの問題が残ってい
る。
2. Description of the Related Art Generally, as one method for silencing noise propagating in an air-conditioning duct, a passive silencing method has been mainly used, such as a method of absorbing sound by a sound absorbing material stuck inside the duct. However, there are problems such as pressure loss and size. On the other hand, active muffling methods have been actively researched in which sound waves of the same sound pressure and opposite phase are simultaneously radiated into the duct with respect to the sound waves of noise propagating in the duct, and the sound waves are muted by the interference of both sound waves. However, many problems still remain.

【0003】図6は従来の能動騒音制御システムを示す
構成説明図である。即ち、第1マイクロホン62によっ
てダクト61内を伝搬する騒音の情報をアナログ電気信
号として取り込み、さらにマイクロホンアンプ65を通
して増幅する。
FIG. 6 is a structural explanatory view showing a conventional active noise control system. That is, the information of noise propagating in the duct 61 is taken in as an analog electric signal by the first microphone 62, and further amplified by the microphone amplifier 65.

【0004】前記マイクロホンアンプ65によって増幅
されたアナログ電気信号に対して、まず周波数遮断フィ
ルタ68を通す。その後アナログ−ディジタル変換器7
1を通してディジタル電気信号に変換する。
The analog electric signal amplified by the microphone amplifier 65 is first passed through a frequency cutoff filter 68. After that, the analog-digital converter 7
1 into a digital electric signal.

【0005】こうして消音の対象とする低周波数領域の
信号のみを含むディジタル電気信号を演算部79に入力
する。また、システムが稼働することによるダクト61
内の消音の状況が、騒音源からみて消音用スピーカ63
より下流側に設置された第2マイクロホン64で検知さ
れる。この第2マイクロホン64から得られたダクト6
1内の消音状況の情報であるアナログ電気信号も、第1
マイクロホン62から得られたアナログ電気信号と同じ
ように、マイクロホンアンプ67、アナログ信号処理に
よる周波数遮断フィルタ70、アナログ−ディジタル変
換器73を通す。
In this way, the digital electric signal containing only the signal in the low frequency region to be silenced is input to the arithmetic unit 79. In addition, the duct 61 due to the operation of the system
From the noise source, the muffling speaker 63
It is detected by the second microphone 64 installed further downstream. Duct 6 obtained from this second microphone 64
The analog electric signal, which is the information of the muffling situation in 1, is also the first
The analog electric signal obtained from the microphone 62 is passed through the microphone amplifier 67, the frequency cutoff filter 70 for analog signal processing, and the analog-digital converter 73.

【0006】前記第2マイクロホン64からはシステム
が稼働することによってどれだけダクト61内伝搬騒音
が消音されたかの情報が入力される。演算部79ではそ
の情報を取り込んでその信号が常にゼロに近づくような
最適な係数を適応制御アルゴリズム78に基づいて算出
し、消音信号発生フィルタ77のフィルタ係数として第
1マイクロホン62からの入力信号に畳み込む演算を行
なう。
From the second microphone 64, information on how much the propagation noise in the duct 61 has been silenced by the operation of the system is input. The calculation unit 79 takes in the information and calculates an optimum coefficient based on the adaptive control algorithm 78 so that the signal always approaches zero, and uses it as a filter coefficient of the silence signal generation filter 77 in the input signal from the first microphone 62. Perform a convolution operation.

【0007】こうして演算部79では様々な係数を第1
マイクロホン62からの入力信号に畳み込み演算して消
音用ディジタル電気信号を作成する。この消音用ディジ
タル電気信号をディジタル−アナログ変換器72により
アナログ電気信号に変換してアナログ信号処理による周
波数遮断フィルタ69を通して最終的に消音の対象とす
る低周波数領域の信号のみを含む消音用アナログ電気信
号にする。
In this way, the arithmetic unit 79 calculates various coefficients as the first coefficient.
The input signal from the microphone 62 is subjected to a convolution operation to create a mute digital electric signal. This mute digital electric signal is converted into an analog electric signal by the digital-analog converter 72, and passed through the frequency cutoff filter 69 by analog signal processing. Finally, the muffling analog electric signal containing only the signal in the low frequency region to be muted. Turn it into a signal.

【0008】この消音用アナログ電気信号をパワーアン
プ66により増幅して消音用スピーカ63を駆動し、ダ
クト61内に消音用音波を放射するのである。こうして
様々な信号処理が施され、ダクト61内を伝搬する騒音
に対して同音圧逆位相の消音用音波がダクト61内に放
射される。放射された消音用音波はダクト61内を伝搬
する騒音音波と干渉を起こし打ち消しあって結果、消音
効果が得られる。
This muffling analog electric signal is amplified by the power amplifier 66 to drive the muffling speaker 63 and radiate the muffling sound wave into the duct 61. In this way, various signal processing is performed, and the sound wave for silencing having the same sound pressure and the opposite phase to the noise propagating in the duct 61 is radiated into the duct 61. The sound deadening sound waves radiated interfere with the noise sound waves propagating in the duct 61 and cancel each other out, resulting in a sound deadening effect.

【0009】ダクト61内を伝搬する騒音を能動的に消
音する際には、第1マイクロホン62からダクト61内
の騒音の情報、および第2マイクロホン64から消音状
況の情報の信号を取り込み、それら2つの信号に対して
様々な処理を施して消音用スピーカ63を駆動する消音
用信号を作成する。その様々な処理のうち欠かせないも
のに、「消音の対象とする周波数領域の信号のみを処理
するために消音対象外の周波数領域の信号を遮断する」
という処理がある。
When the noise propagating in the duct 61 is actively silenced, the signal of the noise in the duct 61 from the first microphone 62 and the signal of the information of the silencing condition from the second microphone 64 are taken in Various processing is performed on one signal to create a muffling signal for driving the muffling speaker 63. Among the various processes, the one that is indispensable is "to cut off signals in the frequency domain that is not subject to noise reduction in order to process only the signals in the frequency domain that are subject to noise reduction."
There is a process called.

【0010】演算部79で作成された消音用信号を消音
用スピーカ63によって再生する際も、消音の対象とす
る周波数領域の音波のみを再生するために、消音の対象
外の周波数領域の信号を遮断するという処理が必要にな
る。
Even when the muffling signal generated by the arithmetic unit 79 is reproduced by the muffling speaker 63, in order to reproduce only the sound wave in the frequency region targeted for muffling, the signal in the frequency region not targeted for muffling is selected. The process of shutting off is required.

【0011】その処理を行なうのが周波数遮断フィルタ
68,69,70で、第1マイクロホン62、第2マイ
クロホン64からの入力信号、および演算部79からの
出力信号をその周波数遮断フィルタ68,69,70に
通さなければならない。
The frequency cut-off filters 68, 69, 70 perform the processing, and the input signals from the first microphone 62 and the second microphone 64 and the output signal from the arithmetic unit 79 are processed by the frequency cut-off filters 68, 69, 70. Must pass 70.

【0012】第1マイクロホン62で得られたダクト6
1内を伝搬する騒音の情報、および第2マイクロホン6
4で得られた消音状況の情報はアナログ電気信号であ
る。従来は図6のように、各マイクロホン62,64に
よって取り込まれ、アンプ65,67によって増幅され
たアナログ電気信号に対してアナログ信号処理のみを施
して消音の対象外である周波数領域の信号を遮断してき
た。また、消音の対象とする周波数領域の音波だけを消
音用スピーカ63で再生するために、消音対象外の周波
数領域の信号を遮断しなければならないが、その際に
も、演算部79によって作成された消音用ディジタル電
気信号をディジタル−アナログ変換器72により消音用
アナログ電気信号にしてからアナログ信号処理を施して
いた。
Duct 6 obtained with the first microphone 62
Information of noise propagating in the first microphone 6 and the second microphone 6
The information on the muffling situation obtained in 4 is an analog electric signal. Conventionally, as shown in FIG. 6, only analog signal processing is performed on the analog electric signals captured by the microphones 62 and 64 and amplified by the amplifiers 65 and 67 to block signals in the frequency domain that are not subject to noise reduction. I've been Further, in order to reproduce only the sound wave in the frequency range to be muted by the muffling speaker 63, the signal in the frequency range not to be muted must be cut off. The mute digital electric signal is converted to a mute analog electric signal by the digital-analog converter 72 and then subjected to analog signal processing.

【0013】つまりアナログ信号処理による周波数遮断
フィルタ68,69,70のみに通すことによって、消
音の対象外である周波数を遮断していたのである。とこ
ろで、従来の受動的な消音方法は、中・高周波数領域の
騒音に対しては十分な消音効果を発揮するが、低周波数
領域の騒音に対して同じような十分な消音効果を得るの
は困難であった。(グラスウールを用いた消音ダクトの
多用はダクト内の空気抵抗を大きくし、空調機に与える
負担が大きくなる。また、かなり大きな消音ダクトでな
いと低周波数領域の音を効果的に吸音することができな
い。)したがって、騒音を能動的に消音する際に特に効
果的な周波数領域は低周波数領域であると考えられる。
That is, the frequencies which are not the target of the noise reduction are cut off by passing only the frequency cut-off filters 68, 69 and 70 by analog signal processing. By the way, the conventional passive noise reduction method exerts a sufficient noise reduction effect on noise in the middle and high frequency regions, but does not achieve the same sufficient noise reduction effect on noise in the low frequency region. It was difficult. (Excessive use of the muffling duct using glass wool increases the air resistance inside the duct, which increases the load on the air conditioner. Also, unless the muffling duct is quite large, it is not possible to effectively absorb the sound in the low frequency range. Therefore, it is considered that the particularly effective frequency range for actively muting noise is the low frequency range.

【0014】しかし、アナログ信号処理により中・高周
波数領域の信号を遮断する場合(低周波数領域の信号の
みを取り込む場合)、「処理に要する時間=時間遅延」
と「周波数遮断の精度=周波数遮断特性」の間には相反
する関係がある。図5のように周波数遮断特性を急峻に
してf′Hz以上の信号を精度良く遮断すると時間遅延
が大きくなってしまい、逆に時間遅延を小さくすると図
4のように周波数遮断特性が緩やかで、f′Hz以上の
信号も含んでしまい周波数遮断の精度が悪くなってしま
う。
However, when the signal in the middle / high frequency region is cut off by analog signal processing (when only the signal in the low frequency region is taken in), "time required for processing = time delay"
And “frequency cutoff accuracy = frequency cutoff characteristic” have contradictory relationships. When the frequency cutoff characteristic is made steep as shown in FIG. 5 to accurately cut off a signal of f ′ Hz or higher, the time delay becomes large, and conversely, when the time delay is made small, the frequency cutoff characteristic becomes gentle as shown in FIG. Since the signal of f'Hz or more is also included, the accuracy of frequency cutoff deteriorates.

【0015】騒音の音波は第1マイクロホン62で検知
されたあと、さらにダクト61内を消音用スピーカ63
の設置位置まで伝搬する。システムでは、騒音音波が第
1マイクロホン62から消音用スピーカ63まで伝搬す
る間に様々な信号処理を行ない消音用音波を消音用スピ
ーカ63から放射する。したがって、システム内の信号
処理に要する時間が長くなると(遅延時間が大きくなる
と)第1マイクロホン62と消音用スピーカ63の距離
を大きくしなければならない。(信号処理を行なってい
る間に消音すべき音波が消音用スピーカ63の設置位置
を通過してしまっては意味がない)従来のようにアナロ
グ信号処理による方法のみで低周波数領域のみの信号を
精度良くとりだそうとすると、周波数遮断特性を急峻に
せねばならず時間遅延が大きくなるので第1マイクロホ
ン62と消音用スピーカ63の距離を大きくする必要が
ありシステムが大きくなってしまう。
After the sound wave of noise is detected by the first microphone 62, the speaker 61 for silencing is further placed in the duct 61.
Propagate to the installation position of. In the system, various signal processing is performed while the noise sound wave propagates from the first microphone 62 to the noise reduction speaker 63, and the noise reduction sound wave is emitted from the noise reduction speaker 63. Therefore, if the time required for signal processing in the system becomes longer (the delay time becomes longer), the distance between the first microphone 62 and the muffling speaker 63 must be increased. (It is meaningless if the sound wave to be silenced passes through the installation position of the silencing speaker 63 during the signal processing.) As in the prior art, only the signal in the low frequency range is obtained by the method by analog signal processing. In order to take out accurately, the frequency cutoff characteristic must be made steep and the time delay becomes large, so that the distance between the first microphone 62 and the muffling speaker 63 must be made large, and the system becomes large.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、精度のよい周波数遮断を小さい
時間遅延で得られることを可能とし、精度の高い騒音制
御を行ない、かつダクト内の騒音を検知するセンサと消
音用スピーカの距離を小さくしてコンパクトなシステム
とし得る能動騒音制御システムを提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and makes it possible to obtain an accurate frequency cutoff with a small time delay, perform highly accurate noise control, and perform duct operation. An object of the present invention is to provide an active noise control system in which a compact system can be provided by reducing a distance between a sensor for detecting internal noise and a muffling speaker.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、消音の対象外である中・高周波数領域の信
号を遮断する手段として、アナログ信号処理だけでなく
ディジタル信号処理による周波数遮断フィルタも用いる
ことによって、時間遅延を小さくして精度よく周波数遮
断を行なうものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a means for cutting off signals in the middle and high frequency regions, which are not subject to noise reduction, by using not only analog signal processing but also frequency processing by digital signal processing. By also using a cutoff filter, the time delay is reduced and frequency cutoff is performed accurately.

【0018】[0018]

【作用】上記手段により、消音の対象外である中・高周
波数領域の信号を遮断するのに、アナログ信号処理によ
る周波数遮断フィルタとディジタル信号処理による周波
数遮断フィルタを併用すると、アナログ信号処理だけで
周波数遮断したときほど大きな時間遅延を伴わずに精度
の高い周波数遮断を行なうことができる。
With the above means, if a frequency cutoff filter by analog signal processing and a frequency cutoff filter by digital signal processing are used together to cut off signals in the middle and high frequency regions that are not subject to noise reduction, only analog signal processing is required. The frequency cutoff can be performed with high accuracy without a large time delay as when the frequency cutoff is performed.

【0019】[0019]

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。本発明の能動騒音制御システムの全体の流れ
を図1にしたがって説明する。第1マイクロホン(第1
センサ)2によってダクト1内を伝搬する騒音の情報を
アナログ電気信号として取り込み、さらにマイクロホン
アンプ5を通して増幅する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. The overall flow of the active noise control system of the present invention will be described with reference to FIG. First microphone (first
Information of noise propagating in the duct 1 is taken in by a sensor 2 as an analog electric signal and further amplified through a microphone amplifier 5.

【0020】ここで、本システムは低周波数領域の騒音
を消音の対象としているので、この騒音のアナログ電気
信号を対象外である中・高周波領域の信号を遮断する周
波数遮断フィルタに通す必要がある。
Since the present system targets the noise in the low frequency range to be silenced, it is necessary to pass the analog electric signal of this noise through a frequency cutoff filter for blocking the signals in the medium and high frequency ranges which are not the target. .

【0021】従来は、マイクロホンアンプによって増幅
されたアナログ電気信号に対してアナログ信号処理によ
る周波数遮断のみを行なっていた。(図6参照)しか
し、アナログ信号処理による周波数遮断フィルタで精度
よく中・高周波数領域に対する周波数遮断を行なうため
に周波数遮断特性を急峻にすると大きな時間遅延が生じ
る。
Conventionally, only the frequency cut-off by analog signal processing has been performed on the analog electric signal amplified by the microphone amplifier. (See FIG. 6) However, if the frequency cutoff characteristic is sharpened in order to accurately cut the frequency in the middle and high frequency regions by the frequency cutoff filter by analog signal processing, a large time delay occurs.

【0022】そこで、本実施例では中・高周波数領域の
信号を遮断するのに、アナログ信号処理による周波数遮
断フィルタ8,9,10とディジタル信号処理による周
波数遮断フィルタ14,15,16の2種類の周波数遮
断フィルタを用いる。
Therefore, in the present embodiment, two types of frequency cutoff filters 8, 9, 10 by analog signal processing and frequency cutoff filters 14, 15, 16 by digital signal processing are used to cut off signals in the middle and high frequency regions. The frequency cutoff filter of is used.

【0023】ディジタル信号処理による周波数遮断フィ
ルタ14,15,16とは、ある一定の時間過去から現
在までの入力信号をメモリに格納し、それに対して周波
数遮断の係数を畳み込み演算し、中・高周波数遮断処理
された最新信号を算出するものであり、急峻な周波数遮
断特性を時間遅延をあまり持たずに得ることができる。
The frequency cutoff filters 14, 15 and 16 based on digital signal processing store an input signal from a past to the present for a certain fixed time in a memory and perform a convolution calculation of a frequency cutoff coefficient to the middle and high frequencies. Since the latest signal subjected to frequency cutoff processing is calculated, steep frequency cutoff characteristics can be obtained without much time delay.

【0024】前記マイクロホンアンプ5によって増幅さ
れたアナログ電気信号に対して、まず時間遅延をもたな
いように緩やかな周波数遮断特性をもった第1の周波数
遮断フィルタ8を通す。その後アナログ−ディジタル変
換器11を通してディジタル電気信号に変換する。
The analog electric signal amplified by the microphone amplifier 5 is first passed through a first frequency cutoff filter 8 having a gentle frequency cutoff characteristic so as to have no time delay. After that, it is converted into a digital electric signal through the analog-digital converter 11.

【0025】緩やかに周波数遮断されたディジタル電気
信号に対して、今度は時間遅延をもたずに急峻な周波数
遮断特性を得ることができるディジタル信号処理による
第2の周波数遮断フィルタ14を通す。こうして消音の
対象とする低周波数領域の信号のみを含むディジタル電
気信号を演算部19に入力する。
The digital electric signal whose frequency is cut off gently is passed through the second frequency cut-off filter 14 by digital signal processing which can obtain a sharp frequency cut-off characteristic without time delay. In this way, the digital electric signal including only the signal in the low frequency region to be silenced is input to the arithmetic unit 19.

【0026】また、システムが稼働することによるダク
ト1内の消音の状況が、騒音源からみて消音用スピーカ
3より下流側に設置された第2マイクロホン(第2セン
サ)4で検知される。この第2マイクロホン4から得ら
れたダクト1内の消音状況の情報であるアナログ電気信
号も、第1マイクロホン2から得られたアナログ電気信
号と同じように、マイクロホンアンプ7、アナログ信号
処理による周波数遮断フィルタ10、アナログ−ディジ
タル変換器13及びディジタル信号処理による周波数遮
断フィルタ16を通す。
Further, the situation of noise reduction in the duct 1 due to the operation of the system is detected by the second microphone (second sensor) 4 installed downstream of the noise reduction speaker 3 as seen from the noise source. Similarly to the analog electric signal obtained from the first microphone 2, the analog electric signal obtained from the second microphone 4 which is the information on the muffling condition in the duct 1 is also cut off by the microphone amplifier 7 and the analog signal processing. It is passed through a filter 10, an analog-digital converter 13 and a frequency cutoff filter 16 by digital signal processing.

【0027】そして消音の対象とする低周波数領域の信
号のみのディジタル電気信号を演算部19に入力する。
前記演算部19では消音用スピーカ3がダクト1内伝搬
騒音に対して同音圧逆位相の音波を放射するような消音
用信号を作成する。しかし、単純に第1マイクロホン2
から得られた騒音信号を同音圧逆位相にするだけではダ
クト1内騒音を消音できない。そこで、演算部19で
は、「消音用スピーカ3が、その設置されている箇所で
のダクト1内騒音の音波に対して同音圧逆位相の音波を
放射して、音波干渉を起こしたあとのダクト1内の騒音
がゼロになる」ような消音用信号を作成するように以下
に述べる演算を行なう。
Then, the digital electric signal of only the signal in the low frequency region to be muted is input to the arithmetic unit 19.
In the calculation unit 19, the muffling speaker 3 creates a muffling signal for emitting sound waves having the same sound pressure and opposite phase to the noise propagated in the duct 1. However, simply the first microphone 2
The noise in the duct 1 cannot be silenced only by making the noise signal obtained from the above into the same sound pressure antiphase. Therefore, in the calculation unit 19, the “sound-reducing speaker 3 radiates a sound wave having the same sound pressure and an opposite phase to the sound wave of the noise in the duct 1 at the place where the speaker 3 is installed to cause the sound wave interference. The calculation described below is performed so as to create a silencing signal such that the noise in 1 becomes zero.

【0028】システム内では、図2のように音波がダク
ト内を伝搬したり信号が回路内を通過するときに、時間
遅延や周波数特性の変化などそれぞれ固有な伝達関数の
影響を受ける(あとで詳しく説明する)。したがって、
騒音制御に特に悪影響を及ぼす伝達関数に関しては補正
を行わなければならない。そこで演算部19では、シス
テム稼働前にあらかじめ測定しておいたそれらの伝達関
数を補正する係数を第1マイクロホン2から得られた騒
音のディジタル電気信号に畳み込み演算を行なう。
In the system, as shown in FIG. 2, when a sound wave propagates in a duct or a signal passes through a circuit, it is affected by its own transfer function such as a time delay and a change in frequency characteristic (later. explain in detail). Therefore,
Correction must be made for transfer functions that have a particularly adverse effect on noise control. Therefore, the calculation unit 19 performs a convolution calculation on the noise digital electric signal obtained from the first microphone 2 with the coefficient for correcting the transfer functions measured in advance before the system is operated.

【0029】第2マイクロホン4からはシステムが稼働
することによってどれだけダクト1内伝搬騒音が消音さ
れたかの情報が入力される。演算部19ではその情報を
取り込んでその信号が常にゼロに近づくような最適な係
数を適応制御アルゴリズム18に基づいて算出し、消音
信号発生フィルタ17のフィルタ係数として第1マイク
ロホン2からの入力信号に畳み込む演算を行なう。
From the second microphone 4, information about how much the noise propagating in the duct 1 has been silenced by the operation of the system is input. The calculation unit 19 takes in the information and calculates an optimum coefficient based on the adaptive control algorithm 18 such that the signal always approaches zero, and uses it as the filter coefficient of the mute signal generation filter 17 for the input signal from the first microphone 2. Perform a convolution operation.

【0030】こうして演算部19では様々な係数を第1
マイクロホン2からの入力信号に畳み込み演算して消音
用ディジタル電気信号を作成する。あとは、この消音用
ディジタル電気信号によって消音用スピーカ3を駆動し
て消音用音波を放射するが、消音の対象とする低周波数
領域の音波のみをダクト1内に放射するために、消音対
象外の周波数領域の信号を遮断しなければならない。そ
こでこの消音用ディジタル電気信号をディジタル信号処
理による急峻な周波数遮断フィルタ15に通す。さらに
ディジタル−アナログ変換器12によりアナログ電気信
号に変換してアナログ信号処理による緩やかな周波数遮
断フィルタ9を通して最終的に消音の対象とする低周波
数領域の信号のみを含む消音用アナログ電気信号にす
る。高周波の電気ノイズが特に問題にならない場合な
ど、場合によってはアナログ信号処理による周波数遮断
フィルタ9は省いてもよい。
In this way, the arithmetic unit 19 calculates various coefficients as the first coefficient.
The input signal from the microphone 2 is subjected to a convolution calculation to create a mute digital electric signal. After that, the sound deadening speaker 3 is driven by the sound deadening digital electric signal to radiate the sound deadening sound wave. However, since only the sound wave in the low frequency region to be muted is radiated into the duct 1, it is not a sound deadening target. Signals in the frequency domain of must be cut off. Therefore, this noise-eliminating digital electric signal is passed through a steep frequency cutoff filter 15 by digital signal processing. Further, it is converted into an analog electric signal by the digital-analog converter 12 and passed through the gradual frequency cutoff filter 9 by analog signal processing to finally become a muffling analog electric signal containing only the signal in the low frequency region to be muted. In some cases, such as when high-frequency electrical noise is not a problem, the frequency cutoff filter 9 based on analog signal processing may be omitted.

【0031】この消音用アナログ電気信号をパワーアン
プ6により増幅して消音用スピーカ3を駆動し、ダクト
1内に消音用音波を放射するのである。こうして様々な
信号処理が施され、ダクト1内を伝搬する騒音に対して
同音圧逆位相の消音用音波がダクト1内に放射される。
放射された消音用音波はダクト1内を伝搬する騒音音波
と干渉を起こし打ち消しあって結果、精度の高い消音効
果が得られる。
The mute analog electric signal is amplified by the power amplifier 6 to drive the muffling speaker 3 to radiate the muffling sound wave into the duct 1. In this way, various signal processing is performed, and the sound wave for silencing having the same sound pressure and the opposite phase to the noise propagating in the duct 1 is radiated into the duct 1.
The emitted sound wave for silencing interferes with the noise sound wave propagating in the duct 1 and cancels each other, resulting in a highly accurate sound deadening effect.

【0032】それでは、システム内伝達関数について詳
しく説明する。能動騒音制御システムにおいて特に考慮
を必要とする伝達関数、第1マイクロホン2から得られ
た信号が、消音スピーカ3から放射されるまでに通過す
る回路内の伝達関数「D,E」、消音用スピーカ3から
放射された音波が第1マイクロホン2に到達するまでに
通過するダクト1内の伝達関数「B」、消音用スピーカ
3から放射された音波が第2マイクロホン4に到達する
までに通過するダクト1内の伝達関数「C」、について
図2に基づいて説明する。
Now, the in-system transfer function will be described in detail. A transfer function that needs special consideration in an active noise control system, a transfer function “D, E” in a circuit through which a signal obtained from the first microphone 2 passes before being emitted from the muffling speaker 3, a muffling speaker The transfer function "B" in the duct 1 through which the sound wave radiated from the sound wave 3 reaches the first microphone 2, and the duct through which the sound wave radiated from the muffling speaker 3 reaches the second microphone 4. The transfer function "C" in 1 will be described with reference to FIG.

【0033】まず、関数「D,E」について説明する。
ダクト1内の騒音の情報は、第1マイクロホン2、マイ
クロホンアンプ5、アナログ信号処理による周波数遮断
フィルタ8、アナログ−ディジタル変換器11、ディジ
タル信号処理による周波数遮断フィルタ14、演算部1
9、ディジタル信号処理による周波数遮断フィルタ1
5、ディジタル−アナログ変換器12、パワーアンプ
6、消音用スピーカ3の順に処理されて消音用音波とし
てダクト1内に放射される。
First, the function "D, E" will be described.
The information on the noise in the duct 1 includes the first microphone 2, the microphone amplifier 5, the frequency cutoff filter 8 by analog signal processing, the analog-digital converter 11, the frequency cutoff filter 14 by digital signal processing, and the calculation unit 1.
9. Digital signal processing frequency cut-off filter 1
5, the digital-analog converter 12, the power amplifier 6, and the muffling speaker 3 are processed in this order and radiated into the duct 1 as a muffling sound wave.

【0034】信号を処理する際には処理時間を必要とす
るので、第1マイクロホン2で検知された信号が消音用
スピーカ3から放射されるまでに時間遅延を生じる。こ
の処理によって生じる遅延時間の間に消音すべき音波が
消音用スピーカ3を通り過ぎてしまっては消音の効果が
ない。したがって、この伝達関数「D,E」は、第1マ
イクロホン2と消音用スピーカ3の距離を決定するのに
重要である。
Since a processing time is required when processing the signal, a time delay occurs until the signal detected by the first microphone 2 is emitted from the muffling speaker 3. If the sound wave to be silenced passes through the noise elimination speaker 3 during the delay time generated by this processing, there is no effect of noise reduction. Therefore, this transfer function “D, E” is important for determining the distance between the first microphone 2 and the muffling speaker 3.

【0035】次に伝達関数「B」について。消音用スピ
ーカ3から放射された消音用音波はダクト1の下流方向
(第2マイクロホン4方向)だけでなく、上流方向(第
1マイクロホン2方向)にも伝搬する。したがって、第
1マイクロホン2はダクト1内の騒音情報の音波だけで
なく、消音用スピーカ3が放射した消音用音波も検知す
ることになる。これは、ハウリングや測定誤差の原因と
なり、係数演算の際の収束精度に悪影響を及ぼす。
Next, regarding the transfer function "B". The sound deadening sound waves emitted from the sound deadening speaker 3 propagate not only in the downstream direction of the duct 1 (direction of the second microphone 4) but also in the upstream direction (direction of the first microphone 2). Therefore, the first microphone 2 detects not only the sound wave of the noise information in the duct 1 but also the sound wave for muff emitted by the sound muffling speaker 3. This causes howling and measurement errors, which adversely affects the convergence accuracy in coefficient calculation.

【0036】最後に伝達関数「C」について。消音用ス
ピーカ3から放射された消音用音波は、ダクト1内の騒
音と干渉してダクト1の下流方向へ伝搬する。その干渉
音波を第2マイクロホン4で検知して演算部19にて係
数を演算している。したがって、この経路で生じる時間
遅延を考慮しないと係数演算の際の収束精度に悪影響を
及ぼす。
Finally, regarding the transfer function "C". The muffling sound wave emitted from the muffling speaker 3 interferes with the noise in the duct 1 and propagates in the downstream direction of the duct 1. The interference sound wave is detected by the second microphone 4 and the coefficient is calculated by the calculator 19. Therefore, unless the time delay generated in this path is taken into consideration, the convergence accuracy in the coefficient calculation is adversely affected.

【0037】伝達関数「D,E」については、第1マイ
クロホン2と消音用スピーカ3の距離を考慮することに
よって回避できる。また、伝達関数「B」および伝達関
数「C」に関しては、システム内で電気的に処理するこ
とによって回避できる。
The transfer functions "D, E" can be avoided by considering the distance between the first microphone 2 and the muffling speaker 3. Further, the transfer function “B” and the transfer function “C” can be avoided by electrically processing in the system.

【0038】伝達関数「B」「C」に関して電気的に処
理するとは、具体的には図3の「H」「I」としてそれ
ぞれ次の処理を行なう。伝達関数「B」に関しては、あ
らかじめ消音用スピーカ3から第1マイクロホン2まで
の伝達関数を測定する。それを演算部19で作成された
消音用信号に畳み込んで、あたかも消音用信号が消音用
スピーカ3から第1マイクロホン2まで伝搬したような
信号を人工的に作成する。この人工的に作成された信号
を第1マイクロホン2から得られたダクト1内の伝搬騒
音の信号から差し引くという処理「H」を施す。
To electrically process the transfer functions “B” and “C”, specifically, the following processes are performed as “H” and “I” in FIG. Regarding the transfer function “B”, the transfer function from the muffling speaker 3 to the first microphone 2 is measured in advance. It is convoluted with the muffling signal generated by the calculation unit 19 to artificially generate a signal as if the muffling signal propagated from the muffling speaker 3 to the first microphone 2. A process “H” is performed in which the artificially created signal is subtracted from the signal of the propagation noise in the duct 1 obtained from the first microphone 2.

【0039】伝達関数「C」に関しては、あらかじめ消
音用スピーカ3から第2マイクロホン4までの伝達関数
を測定し、この経路における遅延時間を読み取る。この
遅延時間を第1マイクロホン2から得られたダクト1内
の伝搬騒音の信号に畳み込むという処理「I」を施す。
つまり、消音用音波を放射してから消音状況の音波を検
知するまでにかかる時間の分だけ、消音信号発生フィル
タ17での係数の更新を持たせるという処理「I」を施
すのである。なお、処理「H」「I」はいずれも演算部
19で行なう。
Regarding the transfer function "C", the transfer function from the muffling speaker 3 to the second microphone 4 is measured in advance, and the delay time in this path is read. A process "I" of convolving this delay time with the signal of the propagation noise in the duct 1 obtained from the first microphone 2 is performed.
That is, the process "I" is performed in which the muffling signal generating filter 17 is updated with the coefficient for the time required from the emission of the muffling sound wave to the detection of the sound wave in the muffling state. It should be noted that the processes “H” and “I” are both performed by the arithmetic unit 19.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、アナ
ログ信号処理による周波数遮断フィルタと、ディジタル
信号処理による周波数遮断フィルタを併用して対象とす
る低周波数領域の信号だけをとりだすと、処理を行なう
際の時間遅延が短くなり、なおかつ急峻な周波数遮断特
性で処理ができる。精度の高い消音を行ないながらも時
間遅延が短縮できるため第1マイクロホンと消音用スピ
ーカの距離が短くなり、システム全体がコンパクトにな
る。
As described above, according to the present invention, when a frequency cutoff filter by analog signal processing and a frequency cutoff filter by digital signal processing are used together and only a signal in a low frequency region of interest is taken out, processing is performed. The time delay when performing is reduced, and processing can be performed with a sharp frequency cutoff characteristic. Since the time delay can be shortened while performing the silencing with high accuracy, the distance between the first microphone and the silencing speaker is shortened, and the entire system becomes compact.

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

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例における、各部分の伝達関数
を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a transfer function of each part in the embodiment of the present invention.

【図3】図2における各部分の伝達関数のうち、特に考
慮を必要とする伝達関数を補正するための処理を示す説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a process for correcting a transfer function that needs special consideration among the transfer functions of the respective parts in FIG.

【図4】f′を遮断周波数とする緩やかな周波数遮断特
性を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a gradual frequency cutoff characteristic in which f ′ is a cutoff frequency.

【図5】f′を遮断周波数とする急峻な周波数遮断特性
を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a steep frequency cutoff characteristic with a cutoff frequency f ′.

【図6】従来の能動騒音制御システムを示すブロック図
である。
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional active noise control system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ダクト、2…第1マイクロホン、3…消音用スピー
カ、4…第2マイクロホン、5…マイクロホンアンプ、
6…パワーアンプ、7…マイクロホンアンプ、8…アナ
ログ信号処理による周波数遮断フィルタ、9…アナログ
信号処理による周波数遮断フィルタ、10…アナログ信
号処理による周波数遮断フィルタ、11…アナログ−デ
ィジタル変換器、12…ディジタル−アナログ変換器、
13…アナログ−ディジタル変換器、14…ディジタル
信号処理による周波数遮断フィルタ、15…ディジタル
信号処理による周波数遮断フィルタ、16…ディジタル
信号処理による周波数遮断フィルタ、17…消音信号発
生フィルタ、18…適応制御アルゴリズム、19…演算
部。
1 ... Duct, 2 ... 1st microphone, 3 ... Silent speaker, 4 ... 2nd microphone, 5 ... Microphone amplifier,
6 ... Power amplifier, 7 ... Microphone amplifier, 8 ... Frequency cutoff filter by analog signal processing, 9 ... Frequency cutoff filter by analog signal processing, 10 ... Frequency cutoff filter by analog signal processing, 11 ... Analog-digital converter, 12 ... Digital-analog converter,
Reference numeral 13 ... Analog-digital converter, 14 ... Frequency cutoff filter by digital signal processing, 15 ... Frequency cutoff filter by digital signal processing, 16 ... Frequency cutoff filter by digital signal processing, 17 ... Silence signal generation filter, 18 ... Adaptive control algorithm , 19 ... Operation unit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ダクト内伝搬騒音の音波に対して同音圧
逆位相の音波を同時にダクト内に放射し、両音波の干渉
によってダクト内伝搬騒音の消音を行なう能動騒音制御
システムにおいて、 ダクト内を伝搬する騒音を検知し、音響信号をアナログ
電気信号に変換する第1センサと、 ダクト内の消音状況を検知し、音響信号をアナログ電気
信号に変換する第2センサと、 前記第1センサ及び第2センサからのアナログ電気信号
から消音の対象とする周波数領域の信号のみを通過させ
る、緩やかな周波数遮断特性をもったアナログ信号処理
による周波数遮断フィルタと、 前記アナログ信号処理による周波数遮断フィルタからの
アナログ電気信号をディジタル電気信号に変換するアナ
ログ−ディジタル変換器と、 前記アナログ−ディジタル変換器からのディジタル電気
信号から消音の対象とする周波数領域の信号のみを通過
させる急峻な周波数遮断特性をもったディジタル信号処
理による周波数遮断フィルタと、 前記ディジタル信号処理による周波数遮断フィルタから
のディジタル電気信号から消音用ディジタル電気信号を
作成する演算部と、 前記演算部で作成された消音用ディジタル電気信号から
消音の対象とする周波数領域の信号のみを通過させる急
峻な周波数遮断特性をもったディジタル信号処理による
周波数遮断フィルタと、 前記ディジタル信号処理による周波数遮断フィルタから
の消音用ディジタル電気信号をアナログ電気信号に変換
するディジタル−アナログ変換器と、 前記ディジタル−アナログ変換器からの消音用アナログ
電気信号から消音の対象とする周波数領域の信号のみを
通過させる緩やかな周波数遮断特性をもったアナログ信
号処理による周波数遮断フィルタと、 前記アナログ信号処理による周波数遮断フィルタからの
消音用アナログ電気信号を音響信号に変換し、消音用音
波をダクト内に放射するスピーカとを具備することを特
徴とする能動騒音制御システム。
1. An active noise control system for simultaneously radiating sound waves having the same sound pressure and antiphase to the sound wave of noise propagating in the duct into the duct, and suppressing the sound propagating in the duct by the interference of both sound waves. A first sensor that detects propagating noise and converts an acoustic signal into an analog electric signal; a second sensor that detects a muffling situation in the duct and converts an acoustic signal into an analog electric signal; the first sensor and the first sensor (2) A frequency cutoff filter by analog signal processing that has a gentle frequency cutoff characteristic that allows passage of only a signal in the frequency range to be silenced from the analog electric signal from the sensor, and an analog from the frequency cutoff filter by the analog signal processing An analog-digital converter for converting an electric signal into a digital electric signal, and the analog-digital converter Frequency cut-off filter by digital signal processing having a steep frequency cut-off characteristic that passes only the signal in the frequency domain to be muted from the digital electric signal of, and muting from digital electric signal from the frequency cut-off filter by the digital signal processing And a frequency by digital signal processing having a steep frequency cutoff characteristic that passes only a signal in the frequency range to be silenced from the silencing digital electrical signal created by the computing unit. A cutoff filter, a digital-analog converter for converting a muffling digital electric signal from the frequency cutoff filter by the digital signal processing into an analog electric signal, and a target of muffling from the muffling analog electric signal from the digital-analog converter Frequency domain A frequency cutoff filter by analog signal processing having a gentle frequency cutoff characteristic that passes only, and converts the mute analog electric signal from the frequency cutoff filter by the analog signal processing into an acoustic signal, and a sound wave for muffling in the duct. An active noise control system comprising: a radiating speaker.
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