JP3505724B2 - 開口部放射音用電子消音装置 - Google Patents

開口部放射音用電子消音装置

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JP3505724B2
JP3505724B2 JP24884392A JP24884392A JP3505724B2 JP 3505724 B2 JP3505724 B2 JP 3505724B2 JP 24884392 A JP24884392 A JP 24884392A JP 24884392 A JP24884392 A JP 24884392A JP 3505724 B2 JP3505724 B2 JP 3505724B2
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稔 高橋
健太郎 松本
龍介 後藤田
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日立プラント建設株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は開口部放射音用電子消音
装置に係り、特に工場建屋等の換気口や作業員の出入口
等の複数の開口部から放射される騒音を消音するための
開口部放射音用電子消音装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、複数の開口部から放射される騒音
を消音させる場合には、それぞれの開口部に個別に電子
消音装置を設置していた。この種の電子消音装置として
は、1個または複数個のアクチュエータ(スピーカ)を
有し、このスピーカを駆動するための駆動信号は、騒音
情報と与えられたフィルタ係数との畳み込み演算を行う
適応型ディジタルフィルタによって生成される。また、
適応型ディジタルフィルタに付与するフィルタ係数を更
新する制御アルゴリズムとしては、エラーセンサの出力
の自乗平均誤差を最小値に次第に近づけていく最急降下
法のアルゴリズムであるFXアルゴリズム(Filtered-x
LMSアルゴリズム)あるいは、そのマルチチャンネルシ
ステム(複数のエラーセンサ、スピーカを用いたシステ
ム)への対応であるMEFXアルゴリズム(MultipleEr
ror Filtered-x LMSアルゴリズム) があり、具体的な例
としては、特公表平1−501344号に記載されたも
のがある。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところで、防音室の開
口部から放射される騒音の波面としては、平面波、球面
波あるいは固有モードや室内の反射音の影響を受けた複
雑な波面であるが、いずれにしても従来の開口部放射音
用電子消音装置は、個々の開口部に対応された個別の運
転を行っており、防音室に設置された複数の開口部から
の放射音を相互に関連付けて消音制御していなかった。 【0004】防音室が非常に大きい場合には、個々の開
口部近傍の音場は独立して扱え、個別の制御で対応する
ことができる。しかしながら、防音室が小さい場合に
は、個々の開口部における音波干渉時の音波が多重反射
するため、開口部毎の個別の制御では、良好な消音がで
きなという問題がある。本発明はこのような事情に鑑み
てなされたもので、複数の開口部近傍の音場が独立して
いない場合でも良好に消音することができる開口部放射
音用電子消音装置を提供することを目的とする。 【0005】 【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
るために、防音カバーで囲まれた室内に設置される騒音
源からの騒音のうち、前記防音カバーによって形成され
た複数の開口部から放射される騒音を消音する開口部放
射音用電子消音装置であって、前記騒音源から放射され
る伝播音波に対して逆位相でかつ同一音圧の付加音を発
生させ、その音波干渉による消音を行う開口部放射音電
子消音装置において、前記騒音源の騒音情報を検出する
1つのセンサーマイクと、前記付加音を発生する複数の
付加音用スピーカと、前記複数の開口部にそれぞれ配置
され、各開口部における干渉音を検出する複数のエラー
センサと、前記複数の付加音用スピーカからそれぞれ前
記センサーマイクに伝播する付加音成分を算出する複数
のFIRディジタルフィルタと、前記センサーマイクに
よって検出される騒音情報から、前記複数のFIRディ
ジタルフィルタで算出された各付加音成分を取り除いた
騒音情報を出力する加算器と、前記加算器から出力され
る騒音情報を入力し、該騒音情報と与えられたフィルタ
係数に基づいて前記複数の付加音用スピーカを駆動する
ための駆動信号を生成する複数の適応型ディジタルフィ
ルタと、前記加算器及び複数のエラーセンサからの出力
信号を入力し、前記複数のエラーセンサの出力の自乗平
均誤差の総和を最小にすべく前記各適応型ディジタルフ
ィルタに付与するフィルタ係数の各々を、前記加算器の
出力信号及び前記複数のエラーセンサ全ての出力信号に
基づいて更新する制御手段と、を備えたことを特徴とし
ている。 【0006】 【作用】本発明によれば、複数の開口部をもつ防音カバ
ーで囲まれた室内を1つの音場と見なして、システム同
定から消音までを一連の制御系として構築したものであ
る。即ち、各開口部にそれぞれエラーセンサを設けると
ともに、複数の付加音用スピーカを設けてマルチチャン
ネルシステムとし、複数のエラーセンサの出力の自乗平
均誤差の総和を最小にするMEFXアルゴリズム等の所
定のアルゴリズムによって複数の適応型ディジタルフィ
ルタのフィルタ係数の更新を行い、これにより複数のス
ピーカを駆動するための駆動信号を生成するようにして
いる。 【0007】 【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る開口部放
射音用電子消音装置の好ましい実施例を詳述する。図1
は本発明に係る開口部放射音用電子消音装置の一実施例
を示すブロック図である。同図に示すように、この開口
部放射音用電子消音装置は、主としてセンサマイク1
0、付加音用スピーカ12、14、エラーセンサ16、
18及びコントローラ20から構成されている。 【0008】一方、上記開口部放射音用電子消音装置が
適用される防音室30は、防音カバー32で囲まれてお
り、室内には工作機械等の騒音源34が設置されてい
る。また、防音室30には換気口や荷物の搬送のための
開口部36、38が設けられている。そして、開口部放
射音用電子消音装置のセンサマイク10は騒音源34の
近傍に配設され、付加音用スピーカ12及び14はそれ
ぞれ開口部36及び38の近傍に配設され、エラーセン
サ16及び18は開口部36及び38に配設されてい
る。 【0009】センサマイク10は騒音源34近傍の騒音
(騒音源34の騒音及び付加音スピーカ12、14から
伝搬してくる付加音)を電気信号に変換し、この電気信
号をコントローラ20に出力し、エラーセンサ16及び
18はそれぞれ開口部36及び38における干渉音(騒
音源34から伝搬してくる騒音及び付加音スピーカ1
2、14から発生される付加音)を電気信号に変換し、
これらの電気信号をコントローラ20に出力する。 【0010】コントローラ20はこれらの入力信号に基
づいてエラーセンサ16及び18の出力の自乗平均誤差
の総和を最小にするMEFXアルゴリズム等の所定のア
ルゴリズムによって、後述する適応型ディジタルフィル
タのフィルタ係数の更新を行い、これにより各開口部3
6及び38における騒音と逆位相で同一音圧の付加音を
付加音用スピーカ12及び14から発生させるためのス
ピーカ駆動信号を生成する。 【0011】図2は上記コントローラ20の詳細を示す
ブロック図である。同図に示すように、コントローラ2
0は主として適応型ディジタルフィルタ21、22と、
適応型ディジタルフィルタ21、22に付与するフィル
タ係数W1121を更新するための制御部23、24と、
FIRディジタルフィルタ25、26と、加算器27と
から構成され、更に前記制御部23及び24は、リファ
レンス信号演算部23A,23B,24A,24Bと、
アルゴリズム実行部23C,24Cとから構成されてい
る。 【0012】センサマイク10で検出した騒音を示す信
号は、コントローラ20内のアンプ、A/D変換器を介
して加算器27に加えられる。加算器27の負入力に
は、付加音用スピーカ12及び14からセンサマイク1
0に至る音響フィードバックを抑制するための信号がF
IRディジタルフィルタ25及び26から加えられてい
る。即ち、センサマイク10は騒音源34の騒音の他
に、付加音用スピーカ12及び14から伝搬する付加音
も検出するため、前記加算器27によってセンサマイク
10の出力から付加音用スピーカ12、14から伝搬し
てくる付加音成分を取り除くようにしている。尚、FI
Rディジタルフィルタ25には付加音用スピーカ12か
らセンサマイク10までの伝達関数を示すフィルタ係数
が予め設定されており、FIRディジタルフィルタ25
はこのフィルタ係数と適応型ディジタルフィルタ21の
出力との畳み込み演算によってセンサマイク10によっ
て検出される付加音用スピーカ12から伝搬してくる付
加音成分を算出する。同様に、FIRディジタルフィル
タ26には付加音用スピーカ14からセンサマイク10
までの伝達関数を示すフィルタ係数が予め設定されてお
り、FIRディジタルフィルタ26はこのフィルタ係数
と適応型ディジタルフィルタ22の出力との畳み込み演
算によってセンサマイク10によって検出される付加音
用スピーカ14から伝搬してくる付加音成分を算出す
る。 【0013】加算器27から出力される騒音源34の騒
音のみを示す信号x(n) は、適応型ディジタルフィルタ
21、22及び制御部23、24に加えられる。適応型
ディジタルフィルタ21は制御部23から付与されるフ
ィルタ係数W11と入力x(n) との畳み込み演算を実行し
てスピーカ駆動信号を生成し、これを前記FIRディジ
タルフィルタ25に出力するとともに、D/A変換器、
アンプを介して付加音用スピーカ12に加え、付加音用
スピーカ12から付加音を発生させる。同様に、適応型
ディジタルフィルタ22は制御部24から付与されるフ
ィルタ係数W21と入力x(n) との畳み込み演算を実行し
てスピーカ駆動信号を生成し、これを前記FIRディジ
タルフィルタ26に出力するとともに、D/A変換器、
アンプを介して付加音用スピーカ14に加え、付加音用
スピーカ14から付加音を発生させる。 【0014】さて、制御部23のリファレンス信号演算
部23Aには、付加音用スピーカ12からエラーセンサ
16までの伝達関数を示すフィルタ係数C11が予め設定
されており、リファレンス信号演算部23Aはこのフィ
ルタ係数C11と入力x(n) とに基づいてリファレンス信
号R11を算出し、同様にリファレンス信号演算部23B
には、付加音用スピーカ12からエラーセンサ18まで
の伝達関数を示すフィルタ係数C21が予め設定されてお
り、リファレンス信号演算部23Bはこのフィルタ係数
21と入力x(n) とに基づいてリファレンス信号R21
算出する。 【0015】制御部23のアルゴリズム実行部23C
は、これらのリファレンス信号R11,R21及びエラーセ
ンサ16、18からアンプ及びA/D変換器を介して加
えられるエラー信号e1(n)及びe2(n)に基づいて、次
式、 W11(n+1)=W11(n)−2μ(R11(n) T1(n)+R21(n) T2(n))…(1) に示す演算を実行してフィルタ係数W11を算出し、この
フィルタ係数W11によって適応型ディジタルフィルタ2
1のフィルタ係数W11の更新を行う。 【0016】一方、制御部24のリファレンス信号演算
部24Aには、付加音用スピーカ14からエラーセンサ
16までの伝達関数を示すフィルタ係数C12が予め設定
されており、リファレンス信号演算部24Aはこのフィ
ルタ係数C12と入力x(n) とに基づいてリファレンス信
号R12を算出し、同様にリファレンス信号演算部24B
には、付加音用スピーカ14からエラーセンサ18まで
の伝達関数を示すフィルタ係数C22が予め設定されてお
り、リファレンス信号演算部24Bはこのフィルタ係数
22と入力x(n) とに基づいてリファレンス信号R22
算出する。 【0017】制御部24のアルゴリズム実行部24C
は、これらのリファレンス信号R12,R22及びエラー信
号e1(n)及びe2(n)に基づいて、次式、 W21(n+1)=W21(n)−2μ(R12(n) T1(n)+R22(n) T2(n))…(2) に示す演算を実行してフィルタ係数W21を算出し、この
フィルタ係数W21によって適応型ディジタルフィルタ2
2のフィルタ係数W21の更新を行う。 【0018】図3は本発明に係る開口部放射音用電子消
音装置による消音量分布を示すグラフであり、1000
mm×1000mmの開口部にそれぞれ2個のスピーカ
及びエラーセンサを適用した場合に関して示している。
これに対して、図4は同様な仕様で従来の開口部放射音
用電子消音装置による消音量分布を示すグラフである。
これらのグラフの比較からも明らかなように、例えば1
0dB以上の消音効果を示す領域は本発明の方が広く、
従来に比べて優れていることが分かる。 【0019】 【発明の効果】以上説明したように本発明に係る開口部
放射音用電子消音装置によれば、防音室を1つの音場と
してマルチチャンネル制御するようにしたため、例えば
開口部間が近接している場合のように各開口部近傍の音
場が独立していない場合でも、良好に消音することがで
きる。
【図面の簡単な説明】 【図1】図1は本発明に係る開口部放射音用電子消音装
置の一実施例を示すブロック図である。 【図2】図2は図1のコントローラの詳細を示すブロッ
ク図である。 【図3】図3は本発明に係る開口部放射音用電子消音装
置による開口部での消音量分布を示すグラフである。 【図4】図4は従来の開口部放射音用電子消音装置によ
る開口部での消音量分布を示すグラフである。 【符号の説明】 10…センサマイク 12、14…付加音用スピーカ 16、18…エラーセンサ 20…コントローラ 21、22…適応型ディジタルフィルタ 23、24…制御部 25、26…FIRディジタルフィルタ 27…加算器 30…防音室 32…防音カバー 34…騒音源 36、38…開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−272299(JP,A) 特開 平2−70195(JP,A) 特開 平4−190396(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10K 11/178

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】防音カバーで囲まれた室内に設置される騒
    音源からの騒音のうち、前記防音カバーによって形成さ
    れた複数の開口部から放射される騒音を消音する開口部
    放射音用電子消音装置であって、前記騒音源から放射さ
    れる伝播音波に対して逆位相でかつ同一音圧の付加音を
    発生させ、その音波干渉による消音を行う開口部放射音
    電子消音装置において、 前記騒音源の騒音情報を検出する1つのセンサーマイク
    と、 前記付加音を発生する複数の付加音用スピーカと、 前記複数の開口部にそれぞれ配置され、各開口部におけ
    る干渉音を検出する複数のエラーセンサと、 前記複数の付加音用スピーカからそれぞれ前記センサー
    マイクに伝播する付加音成分を算出する複数のFIRデ
    ィジタルフィルタと、 前記センサーマイクによって検出される騒音情報から、
    前記複数のFIRディジタルフィルタで算出された各付
    加音成分を取り除いた騒音情報を出力する加算器と、 前記加算器から出力される騒音情報を入力し、該騒音情
    報と与えられたフィルタ係数に基づいて前記複数の付加
    音用スピーカを駆動するための駆動信号を生成する複数
    の適応型ディジタルフィルタと、 前記加算器及び複数のエラーセンサからの出力信号を入
    力し、前記複数のエラーセンサの出力の自乗平均誤差の
    総和を最小にすべく前記各適応型ディジタルフィルタに
    付与するフィルタ係数の各々を、前記加算器の出力信号
    及び前記複数のエラーセンサ全ての出力信号に基づいて
    更新する制御手段と、 を備えたことを特徴とする開口部放射音用電子消音装
    置。
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