JP3250225B2 - 能動騒音低減装置 - Google Patents

能動騒音低減装置

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JP3250225B2
JP3250225B2 JP04637491A JP4637491A JP3250225B2 JP 3250225 B2 JP3250225 B2 JP 3250225B2 JP 04637491 A JP04637491 A JP 04637491A JP 4637491 A JP4637491 A JP 4637491A JP 3250225 B2 JP3250225 B2 JP 3250225B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は騒音源の伝搬音波(以
下、伝播騒音という)に対し、前記伝播騒音と逆位相で
同一振幅の音波を人工的に発生させ、その音波と伝播騒
音との相互干渉により消音を行う能動騒音低減装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】図5は例えば実開昭63-45599号公報に開
示されている従来の能動騒音低減装置の原理図である。
図において、音波の伝播通路となる空調用ダクト1に
は、第1のマイクロホン2と、その第1のマイクロホン
2の設置位置より下流側に消音効果を評価をするための
第2のマイクロホン3が各々設置されている。更に第
1,第2のマイクロホン2,3の間には消音スピーカ4
が設けられている。また第1のマイクロホン2と消音ス
ピーカ4との間には制御装置5が設けられている。
【0003】次に動作について説明する。上記構成にお
いて伝播騒音は先ず第1のマイクロホン2により検出さ
れ、電気信号に変換されて制御装置5に入力される。ま
た制御装置5には第2のマイクロホン3からの消音効果
を評価するための評価信号が入力される。制御装置5は
第2のマイクロホン3の設置位置において消音スピーカ
4からの放射された消音用音波と伝播騒音との相互干渉
により第2のマイクロホン3の出力がゼロになるような
駆動信号を消音スピーカ4に出力する。このように構成
することにより第2のマイクロホン3の設置場所におい
て伝播騒音を消去することが出来るようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の能動騒音低減装
置は以上のように構成されているので、例えば空調機の
負荷変動による伝播騒音の急激な変化,消音スピーカ4
からの消音用音波による第1のマイクロホン2への帰還
の影響,その他ダクト1の外部からの渦渡音などによる
音波としての外乱が入力された場合、また消音スピーカ
4の劣化や故障による場合などでは能動騒音低減装置の
制御系が乱れ、不安定になる場合がある。制御系が不安
定になると消音スピーカ4からは伝播騒音と逆位相で同
一振幅の消音用音波の信号が出力されなくなり、更に悪
化すると制御系が発散してしまう。このような状態にな
ると第2のマイクロホン3の位置より下流では伝播騒音
に消音スピーカ4の音が加わるような状況となり、伝播
騒音より更に騒音が大きくなるという問題があった。
【0005】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、音波としての外乱による制御系の
乱れを、消音スピーカの入出力信号の大きさと第2のマ
イクロホンの出力信号の大きさとを検出し、前記2つの
出力の論理演算出力結果により能動騒音低減装置の動作
を停止させるとともに、第2のマイクロホンの位置以降
で伝播騒音以上の騒音になるのを防止する能動騒音低減
装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる能動騒音
低減装置は、消音スピーカの入出力信号を検出し、前記
出力信号を第1の平均化手段で平均し、前記第1の平均
出力信号とある設定値とを第1の比較手段にて比較す
る。また第2のマイクロホンの出力信号を第2の平均化
手段で平均し、前記第2の平均出力信号とある設定値と
を第2の比較手段にて比較する。前記第1の比較出力と
前記第2の比較出力とを論理演算し、その出力にて能動
騒音低減装置の動作を停止させるようにしたものであ
る。
【0007】また、本発明に係わる能動騒音低減装置
は、上記構成の他に第1の比較手段及び第2の比較手段
と、これら第1の比較手段及び第2の比較手段の後段に
設けられた論理演算手段との間に設けられ、第1の比較
手段及び第2の比較手段の出力から能動騒音低減装置の
制御系の乱れが所定時間継続した場合、論理演算手段に
対し消音スピーカの駆動を停止させる動作停止信号を出
力するか、または、論理演算手段と、この論理演算手段
の後段に設けられた停止手段との間に設けられ、論理演
算手段の出力から能動騒音低減装置の制御系の乱れが所
定時間継続した場合、停止手段に対し消音スピーカの駆
動を停止させる動作停止信号を出力する時間遅延手段を
設けたものである。
【0008】
【作用】本発明における能動騒音低減装置は、音波とし
ての外乱による制御系の乱れを消音スピーカの入出力信
号と、第2のマイクロホンの出力信号とにより能動騒音
低減装置の動作を停止する信号を生成し、第2のマイク
ロホンの位置以降で伝播騒音以上の騒音を発生させない
ようにするものである。
【0009】
【実施例】実施例1. 以下、本発明の一実施例である図1について説明する。
図において、音波の伝播通路となる空調用ダクト1に
は、第1のマイクロホン2と、第1のマイクロホン2の
設置位置より下流側に消音効果を評価をするための第2
のマイクロホン3が各々設置されている。更に第1,第
2のマイクロホン2,3の間には消音スピーカ4が設け
られている。また第1のマイクロホン2と消音スピーカ
4との間には制御装置5が設けられている。消音スピー
カ4と制御装置5との間には消音スピーカ4の入力信号
を検出する入出力信号検出手段6aと、前記検出出力信
号を平均する第1の平均化手段7と、前記第1の平均化
出力信号とある設定値とを比較する第1の比較手段8を
備え、第2のマイクロホン3と制御装置5との間には第
2のマイクロホンの出力信号を平均化する第2の平均化
手段9と、前記第2の平均化出力信号とある設定値とを
比較する第2の比較手段10を備え、前記第1の比較手
段8の出力と前記第2の比較手段10の出力との論理積
をとる論理演算手段11と、前記論理演算出力信号を受
けて能動騒音低減装置の動作を停止する停止手段12が
制御装置5内に設けられている。
【0010】また、本発明に係わる消音スピーカの入出
力信号検出手段6aは消音スピーカ4の入力電圧か入力
電流などを検出するようにしたものである。
【0011】次に本発明の動作について説明する。上記
構成において伝播騒音は第1のマイクロホン2により検
出され、電気信号に変換されて制御装置5に入力され
る。制御装置5には伝播騒音と消音用音波との相互干渉
により合成された音波を検出するための第2のマイクロ
ホン3の信号も電気信号に変換されたものが入力され
る。制御装置5では先ず第1のマイクロホン2からの信
号を受けて、逆位相の同一振幅である消音用音波信号を
生成し、消音スピーカに出力する。消音スピーカでは電
気信号を機械信号に変換し、消音用音波を放射する。こ
こで伝播騒音と消音用音波が相互干渉して合成される
が、伝播通路における音響条件などの違いにより、消音
が充分に行われない。そのため消音効果の評価用である
第2のマイクロホン3の出力をゼロにするよう制御装置
5に帰還をかけ補正し、再び消音スピーカに駆動信号を
与え、この動作を繰り返すことにより充分な消音効果を
得るのである。以上のような動作を行っているが、音波
としての外乱が、本能動騒音低減装置に入力された場合
には制御系が乱れて不安定になり、消音動作が行われ
ず、ついには発散をひきおこしてしまう。そうすると伝
播騒音と消音スピーカの音波が同相加算され、伝播騒音
以上の騒音が発生することになる。ここで能動騒音低減
装置の制御系の乱れを誘発する原因について列挙してみ
る。先ず空調機の負荷変動による伝播騒音の急激な変
化,消音スピーカ4からの消音用音波による第1のマイ
クロホン2への帰還の影響,回転機器の故障による異
音,その他ダクト1の外部からの渦渡音,などによる音
波としての外乱が入力された場合、またダクトの静圧に
よる消音スピーカの不良動作,消音スピーカ4の劣化や
故障,機械振動による場合など多数のことが考えられ
る。これらのうち1つでも原因があると制御系が乱れる
可能性が大きい。
【0012】このような状態に対処するため制御系の乱
れを消音スピーカ4の入力信号である電圧か電流などの
大きさと、更に消音効果を評価するための第2のマイク
ロホンの音圧の大きさと、この2つの検出信号の出力を
論理演算して、能動騒音低減装置の動作を停止すること
により、伝播騒音以上の騒音が発生するのを防止したも
のである。消音スピーカの入出力信号検出手段6aによ
り、消音スピーカ4の入力信号を検出し、その検出出力
信号を第1の平均化手段7に入力することにより信号を
平均し、その第1の平均出力信号を第1の比較手段8に
入力し、ある設定値と比較する。この設定値は定常の伝
播騒音値の平均値より大きい等価な値で、消音スピーカ
4の耐入力平均値より低い値に設定されるものである。
また、消音効果を評価する第2のマイクロホン出力信号
を検出し、その検出出力信号を第2の平均化手段9に入
力することによりこの信号を平均し、その第2の平均出
力信号を第2の比較手段10に入力し、ある設定値と比
較する。この設定値は定常の伝搬騒音値の平均値より大
きい等価な値、或いは消音された後の平均値より高い値
に設定される。(この場合は能動騒音低減装置が動作し
てから消音されるまでの時間遅れが必要である。)これ
ら第1の比較手段と第2の比較手段の出力信号を論理演
算手段11に入力し、論理積をとりこの論理演算手段1
1の出力信号により能動騒音低減装置の動作を停止する
手段12を動かすことにより、能動騒音低減装置の動作
を停止するものである。図1では制御装置5の動作を停
止する場合を示したが、消音スピーカ4の動作を停止す
る方法でもよい。このことにより制御系が乱れた場合で
も確実に能動騒音低減装置の動作を停止することがで
き、伝播騒音以上の騒音が発生するのを防止することが
可能となる。
【0013】実施例2. また、本発明の一実施例である図2について説明する。
図1とほぼ同じ構成であるが、入出力信号検出手段を消
音スピーカ4の出力側に設置したものである。その入出
力信号検出手段6bは消音スピーカ4の振動板の振動な
どを検出するようにしたものである。
【0014】動作については図1の入出力信号検出手段
の入力を出力信号検出に変えただけで他の部分の動作は
同様であるので省略する。
【0015】実施例3. また、本発明の一実施例である図3について説明する。
図において、13は第1の比較手段8及び第2の比較手
段10の後段に設けられた論理演算手段11と、この論
理演算手段11の後段に設けられた停止手段12との間
に設けられ、論理演算手段11の出力から能動騒音低減
装置の制御系の乱れが所定時間継続した場合、停止手段
12に対し消音スピーカ4の駆動を停止させる動作停止
信号を出力する時間遅延手段である。
【0016】次に動作について説明する。これは消音ス
ピーカ4の平均入出力信号や消音評価用第2のマイクロ
ホン3の出力信号が脈動する場合に対処するためのもの
で、制御系の乱れがある程度の時間継続した場合に始め
て能動騒音低減装置の動作停止信号を出力させるように
したものである。このことにより、より安定した動作を
得ることが可能である。
【0017】実施例4. また、本発明の一実施例である図4について説明する。
図において、13a、13bは第1の比較手段8及び第
2の比較手段10と、これら第1の比較手段8及び第2
の比較手段10の後段に設けられた論理演算手段11と
の間に設けられ、第1の比較手段8及び第2の比較手段
10の出力から能動騒音低減装置の制御系の乱れが所定
時間継続した場合、論理演算手段11に対し消音スピー
カ4の駆動を停止させる動作停止信号を出力する第1、
第2の時間遅延手段である。
【0018】動作については図3の時間遅延手段をそれ
ぞれ第1の時間遅延手段13aと第2の時間遅延手段1
3bに分離し第1,第2の比較手段8,10の後段に設
置したもので、動作は実施例3と同様であり同じ効果を
有する。また、第1の比較手段8や第2の比較手段10
にヒステリス特性をもたせることによっても同様な効
果を有する。
【0019】実施例5. なお、上記実施例では空調用ダクトにおける能動騒音制
御装置について示したが、他の応用例でもよく、またマ
イクロホン2個、スピーカ1個のシステムである必要は
なく、上記の装置を複数個用いるものなど伝播騒音に対
して逆位相の同一振幅の消音用音波を発生させ、伝播騒
音との相互干渉により消音する能動騒音低減装置であれ
ばよい。
【0020】実施例6. なお、上記実施例ではマイクロホンによって音波信号を
検出したが、音波と相関のある振動であれば機械電気変
換手段でもよく、また消音スピーカの代わりのものとし
て電気機械変換手段であればよい。
【0021】実施例7. なお、上記実施例の図1では消音スピーカ4の動作を停
止させるよう説明したが、能動騒音低減装置の制御装置
5の動作を停止する方法でもよい。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば能動騒音
低減装置の制御系の乱れを消音スピーカの入出力信号を
検出し、平均化し、比較して、更に消音評価用の第2の
マイクロホンの出力音圧を平均化し、比較して、これら
2つの出力を論理演算することにより、その出力にて能
動騒音低減装置の動作を停止するようにしたので、制御
系の乱れによる伝播騒音以上の騒音の発生を防止できる
能動騒音低減装置を得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示す能動騒音低減装置のシ
ステム図である。
【図2】本発明の実施例2を示す能動騒音低減装置のシ
ステム図である。
【図3】本発明の実施例3を示す能動騒音低減装置のシ
ステム図である。
【図4】本発明の実施例4を示す能動騒音低減装置のシ
ステム図である。
【図5】従来の能動騒音低減装置のシステム図である。
【符号の説明】
1 空調用ダクト 2 第1のマイクロホン 3 第2のマイクロホン 4 消音スピーカ 5 制御装置 6 入出力信号検出手段 6a 入力信号検出手段 6b 出力信号検出手段 7 第1の平均化手段 8 第1の比較手段 9 第2の平均化手段 10 第2の比較手段 11 論理演算手段 12 能動騒音低減装置の動作を停止する停止手段 13 時間遅延手段 13a 第1の時間遅延手段 13b 第2の時間遅延手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10K 11/178 B60R 11/02 F01N 1/00 F01N 1/06 G01D 1/02 G01H 3/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音波の伝播通路内における騒音源からの
    伝播音波を検出するために設けた第1のマイクロホン
    と、騒音源からの伝播音波に対して逆位相で且つ同一振
    幅の音波を放射し、その音波干渉により前記伝播音波を
    消音するための消音スピーカと、騒音源からの伝播音波
    と前記消音スピーカからの放射音波との合成音波を検出
    する第2のマイクロホンと、前記第1のマイクロホンの
    出力信号を受けて、逆位相で且つ同一振幅な特性を有す
    る信号を生成し、且つ第2のマイクロホンの出力信号が
    ゼロになるように消音スピーカの駆動信号を制御する制
    御装置から構成される能動騒音低減装置において、前記
    消音スピーカの入出力信号検出手段と、前記消音スピー
    カの入出力信号検出手段からの出力信号を平均化する第
    1の平均化手段と、前記第1の平均化手段の出力信号と
    ある設定値とを比較する第1の比較手段と、前記消音ス
    ピーカからの放射音波との合成音波を検出する第2のマ
    イクロホンの出力信号を平均化する第2の平均化手段
    と、前記第2の平均化手段の出力信号とある設定値とを
    比較する第2の比較手段と、前記第1の比較手段の出力
    と前記第2の比較手段との論理積をとる論理演算手段
    と、前記論理演算手段の出力を受けて能動騒音低減装置
    の動作を停止する停止手段を設けたことを特徴とする能
    動騒音低減装置。
  2. 【請求項2】 第1の比較手段及び第2の比較手段と、
    これら第1の比較手段及び第2の比較手段の後段に設け
    られた論理演算手段との間に設けられ、前記第1の比較
    手段及び第2の比較手段の出力から能動騒音低減装置の
    制御系の乱れが所定時間継続した場合、前記論理演算手
    段に対し消音スピーカの駆動を停止させる動作停止信号
    を出力するか、または、前記論理演算手段と、この論理
    演算手段の後段に設けられた停止手段との間に設けら
    れ、前記論理演算手段の出力から前記能動騒音低減装置
    の制御系の乱れが所定時間継続した場合、前記停止手段
    に対し前記消音スピーカの駆動を停止させる動作停止信
    を出力する時間遅延手段を設けたことを特徴とする請
    求項第1項記載の能動騒音低減装置。
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