JP2997490B2 - 他の干渉する周期的雑音が存在する際に周期的信号を検知するための信号処理手段 - Google Patents

他の干渉する周期的雑音が存在する際に周期的信号を検知するための信号処理手段

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は１つまたは２つ以上の他の実質的に周期的
な成分からの干渉が存在する場合に１つの実質的に周期
的な成分を監視するために使用し得る信号処理システム
に関する。各成分は通常特定の振動源と関連する。シス
テムは雑音を減じるための能動制御システムに組み込ま
れてもよく、かつ結果として得られる制御システムでは
通常振動源毎に１つ使用される。
信号処理システムは周期的源の各々に時間関連する入
力信号を有する。
この出願において、振動という用語は、通常音響また
は速度の摂動と呼ばれる、固体の振動および流体の振動
等、如何なる振動を意味するためにも用いられる。
背景の情報 能動制御を使用して雑音を低減する試みが多くなされ
ており、かつこれら以前のシステムに関する多くの刊行
物が存在する。その多くは単一の不要振動源の制御を行
ない、それ以外には複数の源を単一またはより複雑な源
として扱っている。たとえば、プロペラ駆動航空機にお
ける客室の雑音を制御する上で、個々のプロペラは物理
的に分離した別個の源であり、というのもエンジンの速
度が同一ではなく、完全に一貫しているわけではないか
らである。しかしながら、航空機の客室の雑音を制御す
るこれまでの方法は、振動する客室の壁を、単一の、広
げられた源としてとらえてきた。ワーナカ,G.E.および
ザラス、J.M.による「閉じられた構造内での雑音の能動
的減衰」（Active Attenuation of noise in a closed
structure）英国特許第2,132,053号： グローブス,H.W.「雑音抑制」英国特許第2,126,837
号： ネルソン,P.A.およびエリオット,S.J.「能動的雑音低
減におけるまたはこれに関する改良点」（Improvements
in or relating to active noise reduction）英国特
許第2,149,614号を参照。
多くの能動制御システムは、低減が望まれる時点での
残留する振動の測定値を使用してアクチュエータのドラ
イブを調整する。チャップリン,G.による「循環する音
響の能動減衰」（Active attenuation of recurring So
unds），英国特許第1,577,322号を参照。この方法は外
部の「背景」振動または電子雑音のいずれかの雑音によ
り破綻する。この雑音のレベルが制御システムの性能を
制限することになる。制御されるべき振動源が性質とし
て周期的、またはほとんど周期的であるならば、振動源
と調波的に関連していない雑音を拒絶するために同期平
均のプロセスが使用され得る。振動源からの信号は平均
プロセスを同期化するために必要である。これは速度
計、付与された電圧または類似するものからの信号でも
よい。性質としてその雑音がランダムであれば、雑音出
力に対する信号出力の比率は平均の回数に比例して増大
する。しかしながら、雑音が他の、速度が異なる周期的
源からのものであれば、信号に対する雑音の比率は平均
する時間の発信の関数となる。ここで図面の第Ａ図を参
照すると、放絡線はゆっくりにしか下がっておらずかつ
２つの周期的源のビート期間に応じて推移する。従来技
術の能動制御手段はそこで２つの策のうちの１つを採用
していた。
第１には、ビート期間に比べて十分に長い時間にわた
って平均を行ない、それにより雑音の信号に対する比率
の放絡線が下がって十分小さな値になるというものであ
った。
第２には振動を単一の源から来るものであるかのよう
に扱うことである。これにはシステムがビート期間に比
べて短い時間スケールで適合しなければならない。
不要振動である振動が十分長い期間にわたって一定で
なければ、第１の方法を使用することはできない。２つ
の基本周波数が離ればなれになり、大変急速なビーティ
ングを作り出す場合には、第２の方法は失敗する。
発明の要約 この発明を組み込むシステムにおいて、雑音から信号
を分離することは信号に対するその雑音の比率が０また
はこれに近くなるように適当な重み付けの平均値を使用
して（またはちょうど適切な期間を求めるために平均を
行なうことによって）達成され得る。
この発明はまた、この分離を達成し、かつ少なくとも
２つの入力（従来のシステムの単一の入力と違い）を有
することを特徴とする信号処理手段にあり、したがって
このシステムは第２次の源または複数の源および第１次
の源のタイミングに関する情報を供給される。
能動制御システムに組み込まれるこのような信号処理
システムの一例は、入力として、制御されるべき振動に
時間関連する信号S1、第２次源の振動に時間関連する信
号S2および残留振動を特徴付ける誤差信号を有する制御
装置を含み、入力信号はアクチュエータシステムヘ与え
られ制御振動を作り出す出力信号を発生するために処理
される。
誤差信号ｙ（ｔ）が各々反復期間T1およびT2を有する
２つの正弦状成分y1（ｔ）およびy2（ｔ）からなると考
えられ得る場合には、この発明の信号処理装置の役割は
まずその成分y1（ｔ）を決定することである。これはそ
の期間T1の測定値を与える、第１の振動の源と関連する
トランスデューサ（たとえば速度計）により達成され
る。第１次振動の各サイクルにおける同じ点の信号ｙ
（ｔ）（＝２つの入力信号の組み合わせ）をサンプリン
グすることにより、２つの期間T1およびT2が類似する場
合に、第２の成分の位相が、Ｎ＝T2/（T1−T2）のサイ
クルの間に360度で変化することが示され得る。
Ｎサンプルの平均がとられると、その同じＮサイクル
の間にy2（ｔ）により導入された成分は効果的に０まで
合計していることになるので、その値はy1（ｔ）に近く
なる。
したがってこの発明を実行に移すためには、プロセッ
サに第２の成分の反復期間T2を知らしめる必要があり、
したがってどのような所与のT1に関するＮの値であって
も計算されることが可能でこれにより平均期間（サイク
ル当り１であれば、サンプルの数）が決定され得る。
この発明はこうして如何なる周期的信号をも取り扱う
ことが可能で、というのも如何なるそのような信号も適
切な振幅および位相からなる正弦状成分の合計から構成
されていると考えられ得るからである。
この発明はまた周波数の変化が遅い信号についても取
り扱うことができる。
この発明は、１つまたは２つ以上の第２次周期的振動
源からの干渉が存在する際に、第１次周期的振動源から
の振動を検知するための信号処理手段を備え、その信号
処理手段が、その信号処理手段に振動のタイミングにつ
いての情報を与える周期的振動の源それぞれからの雑音
のない入力と、第１次および第２次双方の振動を検知す
る振動入力信号とを有し、さらにその信号処理手段が源
の第２次のものから最小の干渉で、第１次の源からの振
動を表す入力から決定された出力を作り出すことを特徴
とするということができる。
この発明を具体化する処理手段は振動信号をサンプリ
ングするための時間軸を設定するために第１次の振動源
からの雑音のない入力を使用する。
この発明はまたサンプリングされた振動入力信号が第
１次振動源の数Ｍの期間にわたって平均され、かつその
数Ｍが第１次および第２次振動期間の長さから決定され
る、信号処理手段に向けられる。
この発明はまた第１次振動源の１期間内にとられる振
動入力信号のサンプルの各組に異なる重み付けが与えら
れる信号処理手段を考える。
好ましくは、この重み付けが雑音の増幅を最小限にす
るべく調節され、かつ歪みのない第１次振動の測定と第
２次振動の全体的拒絶を維持する。
この重み付けは雑音の増幅と第２次振動への応答をと
もに最小限にするべく適宜調節され、かつ歪みのない第
１次振動の測定を維持する。
この発明はまた制御振動を導入するアクチュエータを
駆動することにより第１次周期的振動源からの音響を制
御するために使用される振動制御システムにあり、かつ
前記信号処理装置と組み合わせて結果として得られる制
御された振動に応答する検知器が設けられる。
それぞれ周期的振動源の１つからの振動を制御するた
めに使用される２つまたは３つ以上の制御システムが設
けられてもよい。
このような振動制御システムは振動入力信号または複
数のそのような信号の残留第１次振動成分の現在の推定
値に等しいまたはこれを表す出力または複数の出力をも
たらすことができる。
このような振動制御システムのための入力信号は適宜
振動入力信号の残留第２次振動成分の現在の推定値（ま
たはそれを表すもの）を含む。
上記のような２つまたは３つ以上の振動制御システム
が接続されてもよくそれによりそれらは残留振動に関す
るそれらの推定値に関する情報を交換し合う。
この発明に従う振動制御システムはまたその適合サイ
クルの位相を示す出力を提供し得る。
この発明に従う振動制御システムはまた振動入力信号
に対し動作しまたはこれに影響を与える他の制御システ
ムの適合の位相を示す入力を含んでもよく、かつ誤差を
最小限にするためにその適合サイクルを同期化するため
にこの入力を使用してもよい。
上記のような２つまたは３つ以上の振動制御システム
が接続されてもよくそれによりそれらシステムは適合の
タイミングについての情報を交換し合う。
この発明はまた航空機の客室または船の機械室等の閉
じられた空間内での内部雑音を低減するように、この発
明に従う振動制御システムまたは複数のそのようなシス
テムを装着することにある。
この発明はまた、潜水艦もしくは船の推進装置、また
は航空機の胴体等の一般的な構造物上に装着された１つ
または２つ以上の源により作り出される振動を低減する
ように、この発明に従う振動制御システムまたは複数の
そのようなシステムを装着することにある。
この発明はまた、たとえば２つのファンが連続して空
気を押し送るタクトシステムにおいて接続された１つま
たは２つ以上の源により作り出される振動を低減するよ
うに、この発明に従う振動制御システムまたは複数のそ
のようなシステムを装着することにある。
この発明はまた、電源本体に誘因された干渉の効果を
低減するために使用される信号処理手段において採用さ
れ得る。
ここで添付の図面を参照しながら例によりこの発明を
記載する。
Ａ図は下がっていく雑音の放絡線を示し、 第１図は、合成信号が規則的にサンプリングされると
きに、サンプリング成分がどのように変化するかを示
し、 第２図はこの発明に従う信号処理システムを組み込む
基本的な能動雑音制御システムを示し、 第３図はどのようにして２つの制御装置を使いアクチ
ュエータを駆動する合成信号から異なる成分が分離され
得るかを示し、 第４図はこの発明を実現する信号処理システムの一例
であり、かつ 第５図はこの発明を実現するもう１つの信号処理シス
テムの例である。
この発明を実施するシステムの説明 第２図に、能動制御システムに組み込まれたこのよう
な信号処理システムの一例が示される。制御装置、C
1は、入力として、制御されるべき振動に時間関連する
信号S1と、第２次源の振動に時間関連するS2と、残留振
動を特徴付ける信号とを有する。これらの入力信号は処
理されアクチュエータシステムヘ与えられる出力信号Ｘ
１を発生する。アクチュエータシステムは制御振動を発
生する。
このシステムにより使用される信号処理の簡単な例と
して、２つの正弦状成分、振幅Ａおよび反復期間T1を有
するy1（ｔ）と、振幅Ｂおよび反復期間T2を有するy
2（ｔ）とからなる時間Ｔでの信号ｙ（ｔ）を考慮する
ことができる。この信号は以下のとおりである。
ｙ（ｔ）＝Asin（２πt/T1）＋Bsin（２πt/T2） 信号の２つの成分が第１図に示される。信号プロセッ
サの役割は第１の成分y1（ｔ）＝Asin（２πt/T1）を決
定することである。これを行なうための１つの方法は以
下のとおりである：速度計または他のセンサが第１の振
動源に接続されかつその期間T1の測定値を提供する。信
号プロセッサは、各サイクルに１回信号ｙ（ｔ）をサン
プリングする。このｎサイクルの後、信号は ｙ（ｔ＋nT1）＝Asin（２πt/T1＋2nπ） ＋Bsin（２πt/T2＋2nπ（T1−T2）/T2＋2nπ） であり、ここで以下の等式が使用されており、 T1/T2＝（T1−T2＋T2）/T2 ＝（T1−T2）/T2＋１ また、次の等式を使用することにより、 sin（ｘ＋2nπ）＝sin（ｘ） 結果として以下のようになる。
ｙ（ｔ＋nT1）＝Asin（２πt/T1） ＋Bsin（２πt/T2＋2nπ（T1−T2）/T2） ＝y1（ｔ）＋y2（ｔ＋ｎ（T1−T2）） したがって、第１の成分からの寄与はサンプル毎に同
じでありかつ第２の成分からの寄与はサンプル毎に違っ
ている。これは第１図に示される。２つの周波数が互い
にに近ければ（T1−T2）/T2は小さい。第２の成分の位
相が各サンプルの間で量にして２π（T1−T2）/T2ラジ
アンだけ変化し、したがってＮ（T1−T2）/T2１のと
き、位相は２πラジアンまたは360度変化したことにな
る。これはＮ＝T2/（T1−T2）サイクルの後または下記
の式で表される時間 T0＝NT1＝T1T2/（T1−T2） ＝1/（f1−f2） の後のことであり、この時間とは２つの信号の「ビー
ト」期間の半分に相当する。Ｎサンプルの平均をとれ
ば、以下の式のようになり、 第２の成分からの寄与は互いに相殺しある傾向にある。
したがってちょうど正しい数のサンプルに関して平均す
るとすれば、y1（ｔ）の良好な推定値を得ることができ
る。正しい数を計算するためには、第２の速度計または
センサから得られる第２の成分の反復期間T2を信号プロ
セッサに知らしめなければならない。
この方法は、一般的に周期的な信号を処置するために
使用されることが可能で、というのもそれぞれが適切な
振幅と位相とを有する正弦成分の総和から構成されてい
ると考えられ得るからである。また周波数の変化が遅い
信号に関しても適用可能である。
さて、ここでこの発明の信号処理システムがその目的
を達成する方法をいくつかの数学的分析に求めることに
よりより一般的に説明する。除去されるべき振動がセン
サの一方から時間ｔの信号ｙ（ｔ）を発生すると想定す
る。この信号は第１の源による信号y1（ｔ）と、第２の
源によるy2（ｔ）と、背景の振動および電気的雑音によ
る雑音成分ｎ（ｔ）とからなる。
以下の説明をより簡略化するために、y1（ｔ）および
y2（ｔ）は測定の時間MT1の間、周期的であると仮定す
ると、以下のようになり、 y1（ｔ）＝y1（ｔ＋nT1）ただし、０＜ｎ＜Ｍ（3.1） y2（ｔ）＝y2（ｔ＋mT2）ただし、０＜mT2＜MT1 （3.2） ここで、T1およびT2は信号y1およびy2それぞれの周期で
ある。フーリエ解析の通常の方法によれば、信号は高調
波成分に分解されることが可能で、 となり、 であり、ここで、an、bn、αｎおよびβｎは実係数であ
る。
信号ｙ（ｔ）は、期間T1を有する第１の源からの信号
に同期してサンプリングされる。Ｍサンプルがベクトル
として書かれることが可能で、 第２の源のさまざまな高調波成分と関連するベクトル
をここに挙げると、すなわち であり、したがって となり、一般性を失うことなくα０＝０を設定すること
ができる。
同様に、 ここで、 である。
信号処理システムは信号サンプルの線形結合を形成
し、 ここで、tqは第１次信号の周期におけるｋ番目のサン
プルの時間であり、Ｑは各周期におけるサンプルの数で
ある。
最も簡単な事例では、信号処理装置はサンプリングさ
れた信号の平均値を形成し、 ここで、 である。最も単純な方法は を設定し、したがって、 とすることである。
（Ｗ Ｔ ｃ ｎ）２（Ｗ ｔ ｓ ｎ）２の形が平均時間MT1の
関数として、Ａ図に示され、かつ たとえば、 T1およびT2が類似していれば、コサインはｍの緩やか
に変化する関数でありかつその和分は積分により算出さ
れ得る。特に、 ここで、Ｔ＝（Ｍ−１）（T1−T2）であり、 となり、同様に、 となる。したがって下の式が成り立つときＷ Ｔ ｃ ｎおよ
びＷ Ｔ ｓ ｎはすべて０である。
ファクタ は整数とは考えられないので大括弧内のものが最も近い
整数値がとられるべきであることを示している。
さてここでこのシステムがＭ期間にわたって入力信号
を平均するとき、Ｗ Ｔ ｃおよびＷ Ｔ ｓが双方とも０であ
るために他の信号が拒絶されると考えられることがわか
る。
がＡ図にT/T2の関数として示され、 により得られる放絡線もまたそこに示される。
平均化のための適切な時間を求めるための１つの方法
としてディスクリートな関数ｃ １およびｓ １を求めかつ
双方の平均が０または符号を変えるまでこれらを平均す
るというものである。代替的には、このシステムはｃ １
またはｓ １の平均値を交互の０交差点を見ることもでき
る。適切な平均時間を求めるさまざまな方法が存在す
る。
第２次源または複数のそのような源に制御システムが
与えられてもよい。第１の源（および第１の制御システ
ム）による振動と区別するために、これもまたサイクル
の適切な数のために平均を行なうことを可能にする第２
の入力を必要とするであろう。センサとアクチュエータ
とが双方のシステムに関しては一般的であろう。
実際にはセンサから受け取られた信号は源および雑音
と、またアクチュエータにより発生した制御振動とによ
る成分から構成されるであろう。したがって、各制御装
置に関して、上に述べた平均化プロセスが対応する源か
らの如何なる制御されていない振動による信号の推定値
をも算出する。これらの推定値はディジタルサンプリン
グの前または後のいずれかに、アナログ形式に変換され
ることが可能でかつ他の制御装置からの入力から差し引
かれることが可能である。このプロセスには各制御装置
に関し２組のディジタル・アナログ変換器（D.A.C′
ｓ）を備える必要がある。１組がアクチュエータ駆動信
号ｘ １を発生し、他方が１つの源からの制御されていな
い振動による推定信号ｃ １を発生する。２つの源を制御
するためのこのようなシステムの一例第３図に示され
る。
このプロセスには周期的雑音の成分を低減しかつした
がって背景雑音をより大きく低減することを可能にする
能力がある。しかしながら数値が誤差の不安定な累積を
避けるのに十分正確であるよう注意が払われなければな
らない。
２つの周期が同一であるときにはこのような累積が発
生するが、その周期が継続的に変化する場合にはこれは
許容され得る。
この方法の使用の一例としてはプロペラ駆動の航空機
の客室における音の制御がある。プロペラは通常非同期
化されているが、通過するブレードの基本周波数は通常
２〜3Hz足らずだけ分離されている。これは、従来のシ
ステムが多くの秒数の間平均化を行なう２つの基本トー
ンを分離してしまう必要があったか、またはより上位の
高調波を制御するために１秒を何回にもわたって使用す
る必要があるかのどちらかを意味している。
この発明の方法を使用するシステムは、第３図に示す
とおりサイクル内のその位置を与えるため各プロペラま
たはエンジン上に速度計等のセンサと、客室内の１組の
マイクロホンおよび１組の拡声器と、２つの制御システ
ムを備え得る。各制御システムは第１次速度計の入力に
同期して信号を送りかつこれらの信号を調節するか、ま
たはマイクロホンのアレイから得られた信号に基づき決
定された態様のままになるかである。マイクロホンから
の信号は２つの速度計信号により決定された時間の間に
同期的に平均化される。
出力信号に対し変化があるときなどのさらなる情報が
その適合性を向上させるためにシステムの間を通されて
もよい。
雑音が累乗n2を有するガウスであれば、処理された信
号の平方の予測値は以下の式のとおりになり、 ＜y2＞＝y1 2（ｔ）＋（ｗ Ｔ ｗ）1/2n2 ＝y1 2（ｔ）＋n2/M （3.20） したがって雑音に対する信号の比率が平均の数ととも
に増加する。
この信号処理システムの一例が第４図に示される。第
２次源からの雑音のない信号（１）がローパスフィルタ
（２）を通ってかつそれからアナログ・ディジタル変換
器（ADC）（３）によりサンプリングされる。このADCは
第１次源からの雑音のない信号（４）によりトリガされ
る。ADCからの出力（５）はｓ １およびｃ １の線形結合
である。この出力は累算器（６）で合計される。コンピ
ュータ（７）が累算の数を数えかつ累算における符号の
変化をチェックする。第２の符号の変化の時点で累算器
（６）は０にリセットされ、累算器（８）の出力をと
り、累算（９）の数で各出力を除算し、かつその結果を
メモリ装置（10）に写す。移動入力信号（11）は雑音の
ない第１次入力（13）によりサイクル毎にＱ回トリガさ
れるADC（12）にサンプリングされる。これにより累算
器（８）により別に合計されたサイクル毎のＱ出力が得
られる。メモリ装置（10）は第１次の雑音のない入力
（13）によりトリガされ、ディジタル・アナログ変換器
へフィードすることが可能で、したがって第１次振動信
号の継続的な推定値が入手可能である。
しかしながら均一に重み付けされた平均値が必ずしも
採用される必要はない。実のところ、非均一の重み付け
が、ビート周期のスケールに関して周波数が多大に変化
する場合には重要であるかもしれない。この場合ベクト
ルｓ ｎおよびｃ ｎは再びサインとコサインとを含むが、
その位相は２つのトリガ信号の間の位相差から決定され
る。
実際、非均一の重み付けが採用された場合には第２の
源に対する区別はより短い時間で達成され得る。さてこ
こで数学的な見地からこの非均一な重み付けを計算する
１つの方法を記載する。ところで、ガウスの雑音からの
寄与はファクタ（ｗ Ｔ ｗ）1/2で乗算されることに留意
されたい。そこで以下の式が必要になり、 ｗ Ｔ ｃ １−ｗ Ｔ ｓ １＝0,ｗ Ｔ ｕ＝１ かつｗ Ｔ ｗはできる限り小さいことが必要である。
したがって以下のように最小限にし、 ここでＣは、サンプルの数の半分以下でなければなら
ない列デクトル（ｕ，ｃ 1,ｓ 1,ｃ 2,ｓ 2,‥‥ｃ l,ｓ ｌ）
により形成されたマトリックスであり、Ｑは区別される
高調波の数である。
Ｆは2lの０を含む列ベクトル（1,0,0,‥‥,0）Ｔであ
る。λはラグランジェ乗数のベクトルである。制約Ｗ TC
＝Ｆ Ｔを条件としてＷ Ｔ Ｗを最小限にする重み付けベク
トルＷが Ｗ＝Ｃ（CTC）-1F （3.22） とすると最小の値は、 Ｗ Ｔ Ｗ＝FT（CTC）-1 Ｆ （3.23） であり、この値は（CTC）-1の上部左手側エレメント（t
op left hand element）である。これが雑音の増幅をも
たらす。２つの源の周期が互いに大変隣接していれば、
（CTC）は条件が悪くかつ雑音の増幅が許容できない程
度に大きくなるかもしれない。
その代わりに、雑音の汚染および他の信号の汚染のレ
ベルを最小限にすることが可能で、これは以下の式を最
小限にすることにより成され、 ここで、Ｄはマトリックス（ｃ 1,ｓ 1,ｃ 2,ｓ 2,‥‥ｃ l,
ｓ ｌ）でありかつλはラグランアジェ乗数である。定数
μが背景雑音と第２次周期雑音の項の相対的重大性を表
す。
E1を最小限にする重み付けベクトルは であり、ここではＩは恒等（identity）マトリックスで
ある。
この処理システムの一例が第５図に示される。第１次
および第２次源からの雑音のない入力（１）および
（２）が、第２次源（４）に関してはサイクル毎１回の
パルスを、かつ第１次の源（５）に関してはサイクル毎
１回と、サイクル毎Ｑ回双方のパルスを発生するTTLパ
ルス発生器へ与えられる。サイクル毎１回のパルスそれ
ぞれの間の時間は内部のクロックパルス（６）を使用し
て測定され、第１次および第２次振動の周期T1およびT2
が求められる。これらは式（3.21）または（3.24）によ
り求められる重み付けベクトルを計算するマイクロプロ
セッサ（７）に与えられる。これらは直接にまた帰納法
的に計算されることが可能である。これらの重みはメモ
リ装置（８）に記憶される。第１次源（５）からのサイ
クル毎１回のパルスおよびサイクル毎Ｑ回のパルスは振
動入力信号ｃ（ｔ）（10）をサンプリングするアナログ
・ディジタル変換器（９）をトリガするために使用され
る。これらのサンプルはメモリ装置（11）内に記憶され
るが、その装置はたとえばファーストイン・ファースト
アウト装置でもよい。これらのサンプルは（12）におい
て適切な重みで乗算されかつ累算器（13）で合成されて
第１次源によるものである振動入力信号のその部分の推
定値を与える。カウンタ（14）により決定された適切な
数の累乗の後、累算器は０にリセットされる。
２つの周期的振動が基本周波数の高調波を含んでいる
場合には、一方のｎ次高調波が他方のｍ次高調波に大変
近いことが可能である。これら２つまたは如何なる２つ
の高調波の間の周波数の差も平均化のために最適な時間
を決定するために使用され得る。
フロントページの続き (72)発明者 ロス，コリン・フレイザー イギリス、シー・ビィ・３ ０・アー ル・ディ ケンブリッジ キャッスル・ パーク、ポセイドン・ハウス、トペック スプレス・リミテッド内 (56)参考文献 米国特許4694415（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10K 11/178

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】合成信号の第１の実質的に周期的な信号成
    分を監視する方法であって、前記合成信号は第２の実質
    的に周期的な信号成分を含み、前記第１および第２の信
    号成分は別々の信号源を有し、前記方法は、 （ａ） 前記第１および第２の信号成分を別々に検知す
    るステップと、 （ｂ） 前記第１の信号成分と同期して前記合成信号を
    サンプリングするステップと、 （ｃ） 前記合成信号のサンプルを平均化して、前記第
    １の信号成分による前記合成信号に対する瞬間的寄与の
    予測値を表わす寄与信号を生成するステップとを含み、 前記平均化するステップは、 前記第１および第２の信号成分のビート周期を決定し、
    かつ前記ビート周期により決定される周期にわたって平
    均化を行なうステップか、または 各前記サンプルをそれぞれの重みで乗算することを含む
    重み付け平均を行なって重み付けされたサンプルを発生
    し、かつ前記第１の信号成分の１周期にわたって前記重
    み付けされたサンプルの平均化を行ない、前記第２の信
    号成分による前記平均に対する何らかの寄与を実質的に
    回避するために前記重みが前記第１および第２の信号成
    分に基づいて決定されるステップを含む、方法。
  2. 【請求項２】第１の実質的に周期的な信号成分と第２の
    実質的に周期的な信号成分とを含む合成信号を少なくと
    も部分的に打消す方法であって、前記第１および第２の
    信号成分は別々の信号源であり、前記方法は、 （ａ） 請求項１に記載の方法によって前記第１の信号
    成分を監視するステップと、 （ｂ） 前記寄与信号に依存して前記合成信号の前記第
    １の信号成分を打消す打消信号を発生するステップとを
    含む、方法。
  3. 【請求項３】第１の実質的に周期的な信号成分と第２の
    実質的に周期的な信号成分とを含む合成信号を少なくと
    も部分的に打消す方法であって、前記第１および第２の
    信号成分は別々の信号源であり、前記方法は、 （ａ） 請求項１の記載の方法によって前記第１の信号
    成分を監視するステップと、 （ｂ） 前記寄与信号に依存して前記合成信号の前記第
    １の信号成分を打消す打消信号を発生するステップと、 （ｃ） 前記第１の信号が前記第２の信号でありかつ前
    記第２の信号が前記第１の信号であるかのように請求項
    １に記載の方法によって前記第２の信号成分を監視する
    ステップとを含む、方法。
  4. 【請求項４】合成信号の第１の実質的に周期的な信号成
    分を監視するための装置であって、前記合成信号は第２
    の実質的に周期的な信号成分を含み、前記第１および第
    ２の信号成分は別々の信号源を有しており、前記装置
    は、 前記合成信号に組込まれてしまう前に前記第１の信号成
    分を検知するための第１のセンサ手段と、 前記合成信号に組込まれてしまう前に前記第２の信号成
    分を検知するための第２のセンサ手段と、 前記合成信号を検知するための第３のセンサ手段と、 前記第１のセンサ手段からの信号に同期して前記第３の
    センサ手段からの出力をサンプリングするように配列さ
    れたサンプリング手段と、 前記第１および第２のセンサ手段の出力に応答して前記
    合成信号のサンプルを平均化して、前記第１の信号成分
    による前記合成信号に対する瞬間的寄与の予測値を表わ
    す寄与信号を生成する処理手段とを備え、前記処理手段
    は、前記第１および第２の信号成分のビート周期を決定
    しかつ前記ビート周期により決定される期間にわたって
    前記平均化を行なうように配列されている、装置。
  5. 【請求項５】前記処理手段は、前記第２のセンサ手段の
    出力をサンプリングするためのさらなるサンプリング手
    段と、前記さらなるサンプリング手段の出力を蓄積する
    ためのアキュムレータと、前記アキュムレータの入力の
    各第２のゼロクロスを検出してアキュムレータリセット
    信号を生成し、それにより前記ビート周期を規定するよ
    う配列された制御回路とを含む、請求項４に記載の装
    置。
  6. 【請求項６】合成信号の第１の実質的に周期的な信号成
    分を監視するための装置であって、前記合成信号は第２
    の実質的に周期的な信号成分を含み、前記第１および第
    ２の信号成分は別々の信号源を有しており、前記装置
    は、 前記合成信号に組込まれてしまう前に前記第１の信号成
    分を検知するための第１のセンサ手段と、 前記合成信号に組込まれてしまう前に前記第２の信号成
    分を検知するための第２のセンサ手段と、 前記合成信号を検知するための第３のセンサ手段と、 前記第１のセンサ手段からの信号に同期して前記第３の
    センサ手段からの出力をサンプリングするように配列さ
    れたサンプリング手段と、 前記第１および第２のセンサ手段の出力に応答して、前
    記合成信号のサンプルを平均化して、前記第１の信号成
    分による前記合成信号に対する瞬間的寄与の予測値を表
    わす寄与信号を生成する処理手段とを備え、前記平均化
    は、重み付けされた平均化であり、かつ各前記サンプル
    をそれぞれの重みで乗算して重み付けされたサンプルを
    発生することと、前記第１の信号成分の１周期にわたっ
    て前記重み付けされたサンプルを平均化することとを含
    み、前記重みは、前記第２の信号成分による前記平均に
    対する何らかの寄与を実質的に回避するために、前記第
    １および第２の信号成分に基づいて決定される、装置。
  7. 【請求項７】前記処理手段は、前記第１および第２の信
    号成分の周期に依存して前記重みを計算するようにプロ
    グラムされたマイクロプロセッサと、前記重みのそれぞ
    れで前記合成信号のサンプルを乗算するための乗算器お
    よびアキュムレータを含む重み付けされた平均化手段と
    を含む、請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】アクティブノイズ打消装置であって、 請求項４から請求項７のいずれかに記載の装置と、 前記寄与信号の関数として打消信号を生成するためのさ
    らなる処理手段と、 前記打消信号に依存して打消振動を生成するためのアク
    チュエータとを含む、装置。
  9. 【請求項９】アクティブノイズ打消装置であって、 請求項４から請求項７のいずれかに記載の装置である第
    １および第２の装置と、 前記寄与信号の関数として打消信号を生成するためのさ
    らなる処理手段と、 前記打消信号に依存して打消振動を生成するためのアク
    チュエータとを備え、前記第１の装置の前記第１の信号
    成分が前記第２の装置により前記第２の信号成分として
    扱われ、かつ前記第１の装置の前記第２の信号成分が前
    記第２の装置によって前記第１の信号成分として扱われ
    る、装置。
  10. 【請求項１０】前記さらなる処理手段は、それぞれの適
    合処理を行ない、さらに適合タイミング情報をそれぞれ
    の間に転送してそれぞれの適合処理の同期化を図る手段
    を含む、請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】取囲まれた空間における雑音を低減する
    ために取付けられる、請求項８、請求項９または請求項
    10に記載の装置。
  12. 【請求項１２】共通の構造物上の複数の振動源により生
    成される振動を低減するために取付けられる、請求項
    ８、請求項９または請求項10に記載の装置。
  13. 【請求項１３】ダクトシステムにおける複数の振動源に
    より生成される振動を低減するために取付けられる、請
    求項８、請求項９または請求項10に記載の装置。
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