JP3523401B2 - 電子消音器 - Google Patents
電子消音器Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調装置のダクト
内を、温度調整された空気の移動とともに伝搬していく
騒音、例えば空調ファンから発生した騒音を消すために
使用する電子消音器の改良に関するものである。
内を、温度調整された空気の移動とともに伝搬していく
騒音、例えば空調ファンから発生した騒音を消すために
使用する電子消音器の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子消音器は、空調装置の例えば空調フ
ァンから発生した騒音が空調ダクト内を伝搬するとき、
空調ダクトに取り付けたマイクロホンにより騒音を検出
して増幅し、スピーカから検出した騒音と逆位相同振幅
の音を出力して、音波干渉により騒音を消音することを
基本技術とするものである。図２を使用して従来の電子
消音器の説明をする。ダクト１内を伝搬する騒音は、第
１のマイクロホン２で検出され、増幅器５０１で増幅
し、Ａ／Ｄ変換器５０４でディジタル信号に変換された
後、加算器５０７へ出力される。また、スピーカ３を駆
動するためＤ／Ａ変換器５０５に入力し、増幅器５０２
へ出力されるディジタルフィルタ５０９の出力信号Ｙ
（ｎ）は、スピーカ３と第１のマイクロホン２間の音波
伝達特性６（ダクト１中に点線で示す。）を持つディジ
タルフィルタ５０８を通して加算器５０７へ出力され
る。この回路は、スピーカ３から出力された音が第１の
マイクロホン２へ混入して起こるハウリングを取り除く
ためのものである。
ァンから発生した騒音が空調ダクト内を伝搬するとき、
空調ダクトに取り付けたマイクロホンにより騒音を検出
して増幅し、スピーカから検出した騒音と逆位相同振幅
の音を出力して、音波干渉により騒音を消音することを
基本技術とするものである。図２を使用して従来の電子
消音器の説明をする。ダクト１内を伝搬する騒音は、第
１のマイクロホン２で検出され、増幅器５０１で増幅
し、Ａ／Ｄ変換器５０４でディジタル信号に変換された
後、加算器５０７へ出力される。また、スピーカ３を駆
動するためＤ／Ａ変換器５０５に入力し、増幅器５０２
へ出力されるディジタルフィルタ５０９の出力信号Ｙ
（ｎ）は、スピーカ３と第１のマイクロホン２間の音波
伝達特性６（ダクト１中に点線で示す。）を持つディジ
タルフィルタ５０８を通して加算器５０７へ出力され
る。この回路は、スピーカ３から出力された音が第１の
マイクロホン２へ混入して起こるハウリングを取り除く
ためのものである。
【０００３】加算器５０７は、出力信号Ｘ（ｎ）をディ
ジタルフィルタ５０９、５１０へ出力する。このうち、
ディジタルフィルタ５０９は、可変のフィルタ係数を有
するＦＩＲフィルタであり、そのフィルタ係数は、加算
器５０７の出力信号Ｘ（ｎ）が入力したディジタルフィ
ルタ５１０の出力信号と、第２のマイクロホン４で検出
され、増幅器５０３で増幅し、Ａ／Ｄ変換器５０６でデ
ィジタル信号に変換された誤差信号ｅ（ｎ）とが入力さ
れ、所定の基準のもとに、誤差信号ｅ（ｎ）が最小とな
るように演算を行なう演算回路５１１により制御され
る。
ジタルフィルタ５０９、５１０へ出力する。このうち、
ディジタルフィルタ５０９は、可変のフィルタ係数を有
するＦＩＲフィルタであり、そのフィルタ係数は、加算
器５０７の出力信号Ｘ（ｎ）が入力したディジタルフィ
ルタ５１０の出力信号と、第２のマイクロホン４で検出
され、増幅器５０３で増幅し、Ａ／Ｄ変換器５０６でデ
ィジタル信号に変換された誤差信号ｅ（ｎ）とが入力さ
れ、所定の基準のもとに、誤差信号ｅ（ｎ）が最小とな
るように演算を行なう演算回路５１１により制御され
る。
【０００４】ここで、演算回路５１１において、ディジ
タルフィルタ５０９の可変のフィルタ係数Ｗｉの最適値
を算出する方法について説明する。ディジタルフィルタ
５０９の出力信号Ｙ（ｎ）は、入力信号Ｘ（ｎ）とフィ
ルタ係数Ｗｉとの畳み込みで与えられるため、下記
（１）式で表せる。 Ｙ（ｎ）＝ Σ Ｗｉ Ｘ（ｎ−ｉ） ・・・・・・・・・・（１） また、誤差信号ｅ（ｎ）は、ダクト１内を伝搬する騒音
信号ｄ（ｎ）とディジタルフィルタ５０９の出力信号Ｙ
（ｎ）とから、下記（２）式で表せる。 ｅ（ｎ）＝ ｄ（ｎ）＋ Σ Ｃｊ Ｙ（ｎ−ｊ） ＝ ｄ（ｎ）＋ Σ Ｃｊ Σ Ｗｉ Ｘ（ｎ−ｉ−ｊ） ＝ ｄ（ｎ）＋ Σ Ｗｉ Ｃｊ Ｘ（ｎ−ｉ−ｊ） ＝ ｄ（ｎ）＋ Σ Ｗｉ ｒ（ｎ−ｉ）・・・・・（２） なお、ｒ（ｎ）は、スピーカ３からマイクロホン４まで
の音波伝達特性７（ダクト１中に点線で示す。）を持つ
ディジタルフィルタ５１０で、入力信号Ｘ（ｎ）をフィ
ルタリングして得られる信号である。
タルフィルタ５０９の可変のフィルタ係数Ｗｉの最適値
を算出する方法について説明する。ディジタルフィルタ
５０９の出力信号Ｙ（ｎ）は、入力信号Ｘ（ｎ）とフィ
ルタ係数Ｗｉとの畳み込みで与えられるため、下記
（１）式で表せる。 Ｙ（ｎ）＝ Σ Ｗｉ Ｘ（ｎ−ｉ） ・・・・・・・・・・（１） また、誤差信号ｅ（ｎ）は、ダクト１内を伝搬する騒音
信号ｄ（ｎ）とディジタルフィルタ５０９の出力信号Ｙ
（ｎ）とから、下記（２）式で表せる。 ｅ（ｎ）＝ ｄ（ｎ）＋ Σ Ｃｊ Ｙ（ｎ−ｊ） ＝ ｄ（ｎ）＋ Σ Ｃｊ Σ Ｗｉ Ｘ（ｎ−ｉ−ｊ） ＝ ｄ（ｎ）＋ Σ Ｗｉ Ｃｊ Ｘ（ｎ−ｉ−ｊ） ＝ ｄ（ｎ）＋ Σ Ｗｉ ｒ（ｎ−ｉ）・・・・・（２） なお、ｒ（ｎ）は、スピーカ３からマイクロホン４まで
の音波伝達特性７（ダクト１中に点線で示す。）を持つ
ディジタルフィルタ５１０で、入力信号Ｘ（ｎ）をフィ
ルタリングして得られる信号である。
【０００５】簡素化のために、つぎのベクトル表現を使
用する。
用する。
【数１】
前記表現により、（２）式は、下記（３）式で表現でき
る。
る。
【数２】
したがって、２乗平均誤差Ｅ［ｅ（ｎ）2 ］は、ディジ
タルフィルタ５０９のフィルタ係数Ｗｉに依存し、２乗
平均誤差Ｅ［ｅ（ｎ）2 ］が最小になるようにフィルタ
係数を再帰的に更新して、フィルタ係数の最適値が求め
られる。
タルフィルタ５０９のフィルタ係数Ｗｉに依存し、２乗
平均誤差Ｅ［ｅ（ｎ）2 ］が最小になるようにフィルタ
係数を再帰的に更新して、フィルタ係数の最適値が求め
られる。
【０００６】そこで、電子消音器では、最急降下法の１
つであるＬＭＳ（Least Mean Square ：最小２乗平均）
アルゴリズムを使用して求める。このアルゴリズムで
は、２乗平均誤差Ｅ［ｅ（ｎ）2 ］の推定量として瞬時
２乗誤差ｅ（ｎ）2 そのものを使用しており、瞬時２乗
誤差ｅ（ｎ）2 の勾配ベクトル（導関数）の瞬時推定値
▽を（４）式で算出する。
つであるＬＭＳ（Least Mean Square ：最小２乗平均）
アルゴリズムを使用して求める。このアルゴリズムで
は、２乗平均誤差Ｅ［ｅ（ｎ）2 ］の推定量として瞬時
２乗誤差ｅ（ｎ）2 そのものを使用しており、瞬時２乗
誤差ｅ（ｎ）2 の勾配ベクトル（導関数）の瞬時推定値
▽を（４）式で算出する。
【数３】
つぎに、このアルゴリズムを定式化すると、下記（５）
式となる。
式となる。
【数４】
（５）式によりディジタルフィルタ５０９のフィルタ係
数を再帰的に更新していくものである。なお、μは補正
量の大きさを制御するパラメータである。
数を再帰的に更新していくものである。なお、μは補正
量の大きさを制御するパラメータである。
【０００７】以上説明した最適値を算出するように、演
算回路５１１においてフィルタ係数を再帰的に更新され
制御されたディジタルフィルタ５０９は、入力信号Ｘ
（ｎ）とフィルタ係数Ｗｎとを畳み込み演算を行なっ
て、スピーカ３を駆動する駆動信号Ｙ（ｎ）を出力し、
この駆動信号Ｙ（ｎ）は、Ｄ／Ａ変換器５０５、増幅器
５０２を通して出力信号となりスピーカ３へ出力され
る。スピーカ３からは、ダクト１内を伝搬してきた騒音
と逆位相同振幅を有する音が発生され、ダクト１内を伝
搬してきた騒音に音波干渉が行なわれ、消音が行なわれ
る。
算回路５１１においてフィルタ係数を再帰的に更新され
制御されたディジタルフィルタ５０９は、入力信号Ｘ
（ｎ）とフィルタ係数Ｗｎとを畳み込み演算を行なっ
て、スピーカ３を駆動する駆動信号Ｙ（ｎ）を出力し、
この駆動信号Ｙ（ｎ）は、Ｄ／Ａ変換器５０５、増幅器
５０２を通して出力信号となりスピーカ３へ出力され
る。スピーカ３からは、ダクト１内を伝搬してきた騒音
と逆位相同振幅を有する音が発生され、ダクト１内を伝
搬してきた騒音に音波干渉が行なわれ、消音が行なわれ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来技術による電子消
音器では、コントローラの演算回路において、制御する
ディジタルフィルタのフィルタ係数を再帰的に更新し
て、瞬時２乗誤差の勾配ベクトル（導関数）の瞬時推定
値が最小になるように演算しているが、外部からの騒音
（演算のアルゴリズム上単発の外乱）が混入すると、こ
の演算が発散してしまい、スピーカへの出力信号が異常
信号となり、電子消音器として動作しなくなり、さらに
は、異常音を出すという問題がある。また、第１のマイ
クロホンと第２のマイクロホンともに外部からの騒音を
検出した場合や第２のマイクロホンで外部からの騒音を
検出した場合も電子消音器として動作しなくなるという
問題がある。本発明は、前記問題を解決した、第１のマ
イクロホンと第２のマイクロホンに外部からの騒音（演
算のアルゴリズム上単発の外乱）が混入しても、消音機
能を失うことが起こらないようにした電子消音器を提供
することを目的とする。
音器では、コントローラの演算回路において、制御する
ディジタルフィルタのフィルタ係数を再帰的に更新し
て、瞬時２乗誤差の勾配ベクトル（導関数）の瞬時推定
値が最小になるように演算しているが、外部からの騒音
（演算のアルゴリズム上単発の外乱）が混入すると、こ
の演算が発散してしまい、スピーカへの出力信号が異常
信号となり、電子消音器として動作しなくなり、さらに
は、異常音を出すという問題がある。また、第１のマイ
クロホンと第２のマイクロホンともに外部からの騒音を
検出した場合や第２のマイクロホンで外部からの騒音を
検出した場合も電子消音器として動作しなくなるという
問題がある。本発明は、前記問題を解決した、第１のマ
イクロホンと第２のマイクロホンに外部からの騒音（演
算のアルゴリズム上単発の外乱）が混入しても、消音機
能を失うことが起こらないようにした電子消音器を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明による電子消音器は、空調装置の空調ダクト
に、騒音を検出する第１のマイクロホンと、増幅器から
の出力信号により騒音と逆位相同振幅の音を発生するス
ピーカと、消音誤差の騒音を検出する第２のマイクロホ
ンとを備え、前記第１および第２のマイクロホンが検出
した騒音を演算増幅し出力するコントローラを有し、前
記空調ダクト内を伝搬する騒音を音波干渉により消音す
る電子消音器において、前記第１のマイクロホンが検出
した騒音を処理した信号の所定時間内の２乗平均値を演
算する２乗平均回路と、前記第２のマイクロホンが検出
した騒音を処理した信号の所定時間内の２乗平均値を演
算する２乗平均回路と、前記２つの２乗平均回路から入
力したそれぞれの２乗平均値を比較するコンパレータ回
路とを有し、外部からの騒音が混入した場合、前記コン
パレータ回路において、前記２つの２乗平均回路から入
力したそれぞれの２乗平均値を比較し、該比較結果によ
り、前記コントローラは、前記スピーカから逆位相同振
幅の音を発生するための出力信号の演算を制御し、前記
スピーカから異常音が発生しないようにしたものであ
る。
め、本発明による電子消音器は、空調装置の空調ダクト
に、騒音を検出する第１のマイクロホンと、増幅器から
の出力信号により騒音と逆位相同振幅の音を発生するス
ピーカと、消音誤差の騒音を検出する第２のマイクロホ
ンとを備え、前記第１および第２のマイクロホンが検出
した騒音を演算増幅し出力するコントローラを有し、前
記空調ダクト内を伝搬する騒音を音波干渉により消音す
る電子消音器において、前記第１のマイクロホンが検出
した騒音を処理した信号の所定時間内の２乗平均値を演
算する２乗平均回路と、前記第２のマイクロホンが検出
した騒音を処理した信号の所定時間内の２乗平均値を演
算する２乗平均回路と、前記２つの２乗平均回路から入
力したそれぞれの２乗平均値を比較するコンパレータ回
路とを有し、外部からの騒音が混入した場合、前記コン
パレータ回路において、前記２つの２乗平均回路から入
力したそれぞれの２乗平均値を比較し、該比較結果によ
り、前記コントローラは、前記スピーカから逆位相同振
幅の音を発生するための出力信号の演算を制御し、前記
スピーカから異常音が発生しないようにしたものであ
る。
【００１０】さらに詳しくは、本発明による電子消音器
は、コンパレータ回路で２つの２乗平均回路から入力し
たそれぞれの２乗平均値を比較した結果、第１のマイク
ロホンが検出した騒音を処理した信号の所定時間内の２
乗平均値より、第２のマイクロホンが検出した騒音を処
理した信号の所定時間内の２乗平均値が大きい場合、あ
るいは、第２のマイクロホンが検出した騒音を処理した
信号の所定時間内の２乗平均値が消音処理の経過時間と
対応した所定値よりも大きい場合は、コントローラにお
ける演算を停止させ、スピーカから異常音が発生しない
ようにしたものである。また、本発明による電子消音器
は、前記コンパレータ回路において、第１のマイクロホ
ンが検出した騒音を処理した信号の所定時間内の２乗平
均値を演算する２乗平均回路と、第２のマイクロホンが
検出した騒音を処理した信号の所定時間内の２乗平均値
を演算する２乗平均回路との出力を所定の周期で比較
し、該比較結果に基づいて前記コントローラは、前記ス
ピーカから逆位相同振幅の音を発生するための出力信号
の演算を制御し、前記スピーカから異常音が発生しない
ようにしたものである。
は、コンパレータ回路で２つの２乗平均回路から入力し
たそれぞれの２乗平均値を比較した結果、第１のマイク
ロホンが検出した騒音を処理した信号の所定時間内の２
乗平均値より、第２のマイクロホンが検出した騒音を処
理した信号の所定時間内の２乗平均値が大きい場合、あ
るいは、第２のマイクロホンが検出した騒音を処理した
信号の所定時間内の２乗平均値が消音処理の経過時間と
対応した所定値よりも大きい場合は、コントローラにお
ける演算を停止させ、スピーカから異常音が発生しない
ようにしたものである。また、本発明による電子消音器
は、前記コンパレータ回路において、第１のマイクロホ
ンが検出した騒音を処理した信号の所定時間内の２乗平
均値を演算する２乗平均回路と、第２のマイクロホンが
検出した騒音を処理した信号の所定時間内の２乗平均値
を演算する２乗平均回路との出力を所定の周期で比較
し、該比較結果に基づいて前記コントローラは、前記ス
ピーカから逆位相同振幅の音を発生するための出力信号
の演算を制御し、前記スピーカから異常音が発生しない
ようにしたものである。
【００１１】本発明の作用について説明すると、本発明
による電子消音器は、第１のマイクロホンが、第２のマ
イクロホンより、ダクトの騒音源に近い位置に取り付け
られていることから、検出される騒音のレベルは、第１
のマイクロホンが検出したレベルが、第２のマイクロホ
ンが検出したレベルより大きなものとして演算を行な
い、スピーカから逆位相同振幅の音を出力し、ダクト内
の騒音の消音を行なっている。第２のマイクロホンが検
出したレベルが、第１のマイクロホンが検出したレベル
より大きくなった場合は、外部からの騒音が混入したも
のとして、演算を中断するので、スピーカから異常音が
発生しない。
による電子消音器は、第１のマイクロホンが、第２のマ
イクロホンより、ダクトの騒音源に近い位置に取り付け
られていることから、検出される騒音のレベルは、第１
のマイクロホンが検出したレベルが、第２のマイクロホ
ンが検出したレベルより大きなものとして演算を行な
い、スピーカから逆位相同振幅の音を出力し、ダクト内
の騒音の消音を行なっている。第２のマイクロホンが検
出したレベルが、第１のマイクロホンが検出したレベル
より大きくなった場合は、外部からの騒音が混入したも
のとして、演算を中断するので、スピーカから異常音が
発生しない。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明による電子消音器の実施の
形態を説明する前に、本発明による電子消音器の特徴と
するところを説明する。電子消音器において、第１のマ
イクロホンに入力する騒音および第２のマイクロホンに
入力する騒音は、不定形、不連続なものであり、常時不
規則に変動しているため、第１のマイクロホンの入力レ
ベルが第１のマイクロホンから入力した騒音と第２のマ
イクロホンから入力した騒音とをレベル比較するだけで
は、外部から混入した騒音（外乱）がなくとも、短時
間、第２のマイクロホンから入力した騒音のレベルが、
第１のマイクロホンから入力した騒音より大きいという
場合が起こり得る。
形態を説明する前に、本発明による電子消音器の特徴と
するところを説明する。電子消音器において、第１のマ
イクロホンに入力する騒音および第２のマイクロホンに
入力する騒音は、不定形、不連続なものであり、常時不
規則に変動しているため、第１のマイクロホンの入力レ
ベルが第１のマイクロホンから入力した騒音と第２のマ
イクロホンから入力した騒音とをレベル比較するだけで
は、外部から混入した騒音（外乱）がなくとも、短時
間、第２のマイクロホンから入力した騒音のレベルが、
第１のマイクロホンから入力した騒音より大きいという
場合が起こり得る。
【００１３】本発明による電子消音器では、このような
場合に、外乱が混入したものとして動作しないようにす
るため、第１のマイクロホンに入力した騒音および第２
のマイクロホンに入力した騒音を、２乗平均の演算平均
時間を任意に調整設定できる２乗平均回路にそれぞれ入
力し、それぞれの２乗平均値を算出して、２つの２乗平
均値をレベル比較することで、安定性の高い外乱判定を
可能としてる。しかしながら、外乱のレベルが小さい場
合や、外乱が第１のマイクロホンと第２のマイクロホン
の間から混入し、第１のマイクロホンと第２のマイクロ
ホンの両方に入力される場合は、前記２つの２乗平均回
路から出力される２つの２乗平均値をレベル比較する手
段だけでは不十分である。そのため、前記手段ととも
に、第２のマイクロホンに入力した騒音の２乗平均値
を、演算開始後の経過時間に対応した所定値と比較を行
ない、所定値よりも第２のマイクロホンに入力する騒音
の２乗平均値が大きい場合には、処理系に不安定要素が
混入したとしてディジタルフィルタのフィルタ係数をク
リアし、再度、フィルタ係数の更新を行なうようにし、
さらに安定性の高い外乱判定を可能とするようにしてい
る。
場合に、外乱が混入したものとして動作しないようにす
るため、第１のマイクロホンに入力した騒音および第２
のマイクロホンに入力した騒音を、２乗平均の演算平均
時間を任意に調整設定できる２乗平均回路にそれぞれ入
力し、それぞれの２乗平均値を算出して、２つの２乗平
均値をレベル比較することで、安定性の高い外乱判定を
可能としてる。しかしながら、外乱のレベルが小さい場
合や、外乱が第１のマイクロホンと第２のマイクロホン
の間から混入し、第１のマイクロホンと第２のマイクロ
ホンの両方に入力される場合は、前記２つの２乗平均回
路から出力される２つの２乗平均値をレベル比較する手
段だけでは不十分である。そのため、前記手段ととも
に、第２のマイクロホンに入力した騒音の２乗平均値
を、演算開始後の経過時間に対応した所定値と比較を行
ない、所定値よりも第２のマイクロホンに入力する騒音
の２乗平均値が大きい場合には、処理系に不安定要素が
混入したとしてディジタルフィルタのフィルタ係数をク
リアし、再度、フィルタ係数の更新を行なうようにし、
さらに安定性の高い外乱判定を可能とするようにしてい
る。
【００１４】本発明による電子消音器の実施の形態を図
１を使用して説明する。図１において、１は空調用ダク
ト、２は、ダクト１内を伝搬する騒音を検出する所要の
位置に設けられた第１のマイクロホン、３は、ダクト１
内を伝搬する騒音を消音する音を発生する所要の位置に
設けられたスピーカ、４は、ダクト１内を伝搬する騒音
を消音した後の誤差音を検出する所要の位置に設けられ
た第２のマイクロホン、５は、第１のマイクロホン２お
よび第２のマイクロホン４で検出した音を増幅し演算し
出力信号をスピーカ３へ出力するコントローラを示し、
さらにコントローラ５内において、５０１、５０３はマ
イクロホン用増幅器、５０２はスピーカ用増幅器、５０
４、５０６はＡ／Ｄ変換器、５０５はＤ／Ａ変換器、５
０７は加算器、５０８、５０９、５１０はディジタルフ
ィルタ、５１１はＬＭＳアルゴリズムにより演算を行な
う演算回路、５１２、５１４は２乗平均回路、５１３は
コンパレータ回路を示す。
１を使用して説明する。図１において、１は空調用ダク
ト、２は、ダクト１内を伝搬する騒音を検出する所要の
位置に設けられた第１のマイクロホン、３は、ダクト１
内を伝搬する騒音を消音する音を発生する所要の位置に
設けられたスピーカ、４は、ダクト１内を伝搬する騒音
を消音した後の誤差音を検出する所要の位置に設けられ
た第２のマイクロホン、５は、第１のマイクロホン２お
よび第２のマイクロホン４で検出した音を増幅し演算し
出力信号をスピーカ３へ出力するコントローラを示し、
さらにコントローラ５内において、５０１、５０３はマ
イクロホン用増幅器、５０２はスピーカ用増幅器、５０
４、５０６はＡ／Ｄ変換器、５０５はＤ／Ａ変換器、５
０７は加算器、５０８、５０９、５１０はディジタルフ
ィルタ、５１１はＬＭＳアルゴリズムにより演算を行な
う演算回路、５１２、５１４は２乗平均回路、５１３は
コンパレータ回路を示す。
【００１５】つぎに、本発明による電子消音器の動作を
説明する。空調装置のダクト１内を温度調整された空気
の移動とともに伝搬する騒音は、ダクト１内の所要の位
置に設けられた第１のマイクロホン２で検出され、マイ
クロホン用増幅器５０１で増幅し、Ａ／Ｄ変換器５０４
でディジタル信号に変換された後、加算器５０７の一方
の入力へ出力される。また、ダクト１内の所要の位置に
設けられたスピーカ３を駆動するため、Ｄ／Ａ変換器５
０５に入力し、スピーカ用増幅器５０２で増幅される、
ディジタルフィルタ５０９の出力信号Ｙ（ｎ）が、スピ
ーカ３と第１のマイクロホン２間の音波伝達特性６（ダ
クト１中に点線で示す。）を持つディジタルフィルタ５
０８を通して加算器５０７の他方の入力へ出力される。
この伝達特性６を持つディジタルフィルタ５０８を通し
ての出力信号Ｙ（ｎ）の加算は、スピーカ３から出力さ
れた音が第１のマイクロホン２へ混入して起こるハウリ
ングを取り除くために行なうものである。
説明する。空調装置のダクト１内を温度調整された空気
の移動とともに伝搬する騒音は、ダクト１内の所要の位
置に設けられた第１のマイクロホン２で検出され、マイ
クロホン用増幅器５０１で増幅し、Ａ／Ｄ変換器５０４
でディジタル信号に変換された後、加算器５０７の一方
の入力へ出力される。また、ダクト１内の所要の位置に
設けられたスピーカ３を駆動するため、Ｄ／Ａ変換器５
０５に入力し、スピーカ用増幅器５０２で増幅される、
ディジタルフィルタ５０９の出力信号Ｙ（ｎ）が、スピ
ーカ３と第１のマイクロホン２間の音波伝達特性６（ダ
クト１中に点線で示す。）を持つディジタルフィルタ５
０８を通して加算器５０７の他方の入力へ出力される。
この伝達特性６を持つディジタルフィルタ５０８を通し
ての出力信号Ｙ（ｎ）の加算は、スピーカ３から出力さ
れた音が第１のマイクロホン２へ混入して起こるハウリ
ングを取り除くために行なうものである。
【００１６】２つの入力信号が加算された加算器５０７
の出力信号Ｘ（ｎ）は、ディジタルフィルタ５０９、５
１０と２乗平均回路５１２の３つの回路へ出力される。
３つの回路のうち、ディジタルフィルタ５０９は、可変
のフィルタ係数を有するＦＩＲフィルタ（非巡回形フィ
ルタ）であり、そのフィルタ係数は、加算器５０７の出
力信号Ｘ（ｎ）が入力したディジタルフィルタ５１０の
出力信号と、ダクト１内の所要の位置に設けられた第２
のマイクロホン４で検出され、マイクロホン増幅器５０
３で増幅し、Ａ／Ｄ変換器５０６でディジタル信号に変
換された誤差信号ｅ（ｎ）とが入力され、所定の基準の
もとに、誤差信号ｅ（ｎ）が最小となるように演算を行
なう演算回路５１１により制御される。
の出力信号Ｘ（ｎ）は、ディジタルフィルタ５０９、５
１０と２乗平均回路５１２の３つの回路へ出力される。
３つの回路のうち、ディジタルフィルタ５０９は、可変
のフィルタ係数を有するＦＩＲフィルタ（非巡回形フィ
ルタ）であり、そのフィルタ係数は、加算器５０７の出
力信号Ｘ（ｎ）が入力したディジタルフィルタ５１０の
出力信号と、ダクト１内の所要の位置に設けられた第２
のマイクロホン４で検出され、マイクロホン増幅器５０
３で増幅し、Ａ／Ｄ変換器５０６でディジタル信号に変
換された誤差信号ｅ（ｎ）とが入力され、所定の基準の
もとに、誤差信号ｅ（ｎ）が最小となるように演算を行
なう演算回路５１１により制御される。
【００１７】演算回路５１１によるディジタルフィルタ
５０９のフィルタ係数の制御は、フィルタ係数の最適値
を算出するように、演算回路５１１においてフィルタ係
数を再帰的に更新し制御する。（可変のフィルタ係数の
最適値を算出する方法については、従来技術の説明と同
一であるため省略する。）フィルタ係数を制御されたデ
ィジタルフィルタ５０９は、入力信号Ｘ（ｎ）とフィル
タ係数（Ｗｎ）とを畳み込み演算を行なって、スピーカ
３を駆動する駆動信号Ｙ（ｎ）を出力し、この駆動信号
Ｙ（ｎ）は、Ｄ／Ａ変換器５０５、スピーカ増幅器５０
２を通して出力信号となりスピーカ３へ出力される。ス
ピーカ３からは、ダクト１内を伝搬してきた騒音と逆位
相同振幅を有する音が発生され、ダクト１内を伝搬して
きた騒音に音波干渉が行なわれ、消音が行なわれる。
５０９のフィルタ係数の制御は、フィルタ係数の最適値
を算出するように、演算回路５１１においてフィルタ係
数を再帰的に更新し制御する。（可変のフィルタ係数の
最適値を算出する方法については、従来技術の説明と同
一であるため省略する。）フィルタ係数を制御されたデ
ィジタルフィルタ５０９は、入力信号Ｘ（ｎ）とフィル
タ係数（Ｗｎ）とを畳み込み演算を行なって、スピーカ
３を駆動する駆動信号Ｙ（ｎ）を出力し、この駆動信号
Ｙ（ｎ）は、Ｄ／Ａ変換器５０５、スピーカ増幅器５０
２を通して出力信号となりスピーカ３へ出力される。ス
ピーカ３からは、ダクト１内を伝搬してきた騒音と逆位
相同振幅を有する音が発生され、ダクト１内を伝搬して
きた騒音に音波干渉が行なわれ、消音が行なわれる。
【００１８】前記３つの回路のうち、２乗平均回路５１
２は、コントローラ５内で調整設定する（下記（６）式
のＮの値）所定時間内に第１のマイクロホン２で検出さ
れ（例えば単発の外乱）、加算器５０７から出力された
出力信号Ｘ（ｎ）の２乗平均値Ｘ2 を、下記（６）式に
より演算して求め、コンパレータ回路５１３へ出力す
る。 Ｘ2 ＝ Ｎ~1 Σ Ｘ（ｎ）2・・・・・・・・・・・・・・（６） 同様に、第２のマイクロホン４で検出され、マイクロホ
ン増幅器５０３で増幅し、Ａ／Ｄ変換器５０６でディジ
タル信号として出力された出力信号ｅ（ｎ）が、２乗平
均回路５１４に入力される。２乗平均回路５１４は、コ
ントローラ５内で調整設定する（下記（７）式のＮの
値）所定時間内に第２のマイクロホン４で検出された
（例えば単発の外乱）信号ｅ（ｎ）の２乗平均値ｅ2
を、下記（７）式により演算して求め、コンパレータ回
路５１３へ出力する。 ｅ2 ＝ Ｎ~1 Σ ｅ（ｎ）2・・・・・・・・・・・・・・（７）
２は、コントローラ５内で調整設定する（下記（６）式
のＮの値）所定時間内に第１のマイクロホン２で検出さ
れ（例えば単発の外乱）、加算器５０７から出力された
出力信号Ｘ（ｎ）の２乗平均値Ｘ2 を、下記（６）式に
より演算して求め、コンパレータ回路５１３へ出力す
る。 Ｘ2 ＝ Ｎ~1 Σ Ｘ（ｎ）2・・・・・・・・・・・・・・（６） 同様に、第２のマイクロホン４で検出され、マイクロホ
ン増幅器５０３で増幅し、Ａ／Ｄ変換器５０６でディジ
タル信号として出力された出力信号ｅ（ｎ）が、２乗平
均回路５１４に入力される。２乗平均回路５１４は、コ
ントローラ５内で調整設定する（下記（７）式のＮの
値）所定時間内に第２のマイクロホン４で検出された
（例えば単発の外乱）信号ｅ（ｎ）の２乗平均値ｅ2
を、下記（７）式により演算して求め、コンパレータ回
路５１３へ出力する。 ｅ2 ＝ Ｎ~1 Σ ｅ（ｎ）2・・・・・・・・・・・・・・（７）
【００１９】コンパレータ回路５１３は、２乗平均回路
５１２から入力したＸ2 と２乗平均回路５１４から入力
したｅ2 とのレベル比較を行ない、ｅ2 ＞Ｘ2 の状態に
なった場合、また、所定時間経過後ｅ2 のレベルが所定
値以下でない場合は、外乱が第１のマイクロホン２ある
いは第２のマイクロホン４のいずれかに混入し、演算回
路５１１でフィルタ係数を再帰的に更新する演算が発散
したとして、ディジタルフィルタ５０９のフィルタ係数
Ｗ（ｎ）をクリアする。
５１２から入力したＸ2 と２乗平均回路５１４から入力
したｅ2 とのレベル比較を行ない、ｅ2 ＞Ｘ2 の状態に
なった場合、また、所定時間経過後ｅ2 のレベルが所定
値以下でない場合は、外乱が第１のマイクロホン２ある
いは第２のマイクロホン４のいずれかに混入し、演算回
路５１１でフィルタ係数を再帰的に更新する演算が発散
したとして、ディジタルフィルタ５０９のフィルタ係数
Ｗ（ｎ）をクリアする。
【００２０】さらに、コンパレータ回路５１３は、所定
の周期で、２乗平均回路５１２から入力したＸ2 と２乗
平均回路５１４から入力したｅ2 とのレベル比較を行な
い、下記（８）式が成立するまで、演算回路５１１にお
いてフィルタ係数を再帰的に更新する演算をせずに待機
しており、下記（８）式が成立したら、再度、演算回路
５１１においてフィルタ係数を再帰的に更新する。 ｅ2 ≦ Ｘ2 ＋α ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８） なお、式（８）において、αは誤差の許容量であり、こ
の許容量は、演算回路５１１においてフィルタ係数を再
帰的に更新する演算をせずに待機する場合、外乱が無い
とＸ2 とｅ2 とのレベルはｅ2 のレベルの方が若干小さ
くなるはずであるが、２乗平均をとるサンプリング時間
（調整可能）が限られているため、ｅ2のレベルの方が
大きくなる場合が考えられるので、それを許容するため
に付加している。このように、本発明による電子消音器
は、第１のマイクロホン２と第２のマイクロホン４で検
出した音のレベル比較機能を有することにより、演算回
路５１１における演算が発散しても、異常音をスピーカ
３から出力せずに、さらに、自動的に消音機能を動作さ
せることができる。
の周期で、２乗平均回路５１２から入力したＸ2 と２乗
平均回路５１４から入力したｅ2 とのレベル比較を行な
い、下記（８）式が成立するまで、演算回路５１１にお
いてフィルタ係数を再帰的に更新する演算をせずに待機
しており、下記（８）式が成立したら、再度、演算回路
５１１においてフィルタ係数を再帰的に更新する。 ｅ2 ≦ Ｘ2 ＋α ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８） なお、式（８）において、αは誤差の許容量であり、こ
の許容量は、演算回路５１１においてフィルタ係数を再
帰的に更新する演算をせずに待機する場合、外乱が無い
とＸ2 とｅ2 とのレベルはｅ2 のレベルの方が若干小さ
くなるはずであるが、２乗平均をとるサンプリング時間
（調整可能）が限られているため、ｅ2のレベルの方が
大きくなる場合が考えられるので、それを許容するため
に付加している。このように、本発明による電子消音器
は、第１のマイクロホン２と第２のマイクロホン４で検
出した音のレベル比較機能を有することにより、演算回
路５１１における演算が発散しても、異常音をスピーカ
３から出力せずに、さらに、自動的に消音機能を動作さ
せることができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、第１のマイクロホンと
第２のマイクロホンに外部からの騒音（演算のアルゴリ
ズム上単発の外乱）が混入しても、消音機能を失うこと
が起こらないようにした電子消音器を提供することがで
きる。
第２のマイクロホンに外部からの騒音（演算のアルゴリ
ズム上単発の外乱）が混入しても、消音機能を失うこと
が起こらないようにした電子消音器を提供することがで
きる。
【図１】本発明による電子消音器のブロック図。
【図２】従来の電子消音器のブロック図。
１…ダクト、２…第１のマイクロホン、３…スピーカ、
４…第２のマイクロホン、５…コントローラ、５０１、
５０３…マイクロホン用増幅器、５０２…スピーカ用増
幅器、５０４、５０６…Ａ／Ｄ変換器、５０５…Ｄ／Ａ
変換器、５０７…加算器、５０８、５０９、５１０…デ
ィジタルフィルタ、５１１…演算回路、５１２、５１４
…２乗平均回路、５１３…コンパレータ回路。
４…第２のマイクロホン、５…コントローラ、５０１、
５０３…マイクロホン用増幅器、５０２…スピーカ用増
幅器、５０４、５０６…Ａ／Ｄ変換器、５０５…Ｄ／Ａ
変換器、５０７…加算器、５０８、５０９、５１０…デ
ィジタルフィルタ、５１１…演算回路、５１２、５１４
…２乗平均回路、５１３…コンパレータ回路。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 後藤田 龍介
東京都千代田区内神田一丁目１番14号
日立プラント建設株式会社内
(72)発明者 松本 健太郎
東京都千代田区内神田一丁目１番14号
日立プラント建設株式会社内
(72)発明者 高橋 稔
東京都千代田区内神田一丁目１番14号
日立プラント建設株式会社内
(56)参考文献 特開 平６−230789（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−61490（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−282696（ＪＰ，Ａ)
実開 昭63−58718（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F24F 13/00 - 13/078
Claims (3)
- 【請求項１】空調装置の空調ダクトに、騒音を検出する
第１のマイクロホンと、増幅器からの出力信号により騒
音と逆位相同振幅の音を発生するスピーカと、消音誤差
の騒音を検出する第２のマイクロホンとを備え、前記第
１および第２のマイクロホンが検出した騒音を演算増幅
し出力するコントローラを有し、前記空調ダクト内を伝
搬する騒音を音波干渉により消音する電子消音器におい
て、前記第１のマイクロホンが検出した騒音を処理した
信号の所定時間内の２乗平均値を演算する２乗平均回路
と、前記第２のマイクロホンが検出した騒音を処理した
信号の所定時間内の２乗平均値を演算する２乗平均回路
と、前記２つの２乗平均回路から入力したそれぞれの２
乗平均値を比較するコンパレータ回路とを有し、外部か
らの騒音が混入した場合、前記コンパレータ回路におい
て、前記２つの２乗平均回路から入力したそれぞれの２
乗平均値を比較し、該比較結果により、前記コントロー
ラは、前記スピーカから逆位相同振幅の音を発生するた
めの出力信号の演算を制御し、前記スピーカから異常音
が発生しないようにしたことを特徴とする電子消音器。 - 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、前記コンパ
レータ回路で２つの２乗平均回路から入力したそれぞれ
の２乗平均値を比較した結果、第１のマイクロホンが検
出した騒音を処理した信号の所定時間内の２乗平均値よ
り、第２のマイクロホンが検出した騒音を処理した信号
の所定時間内の２乗平均値が大きい場合、あるいは、第
２のマイクロホンが検出した騒音を処理した信号の所定
時間内の２乗平均値が消音処理の経過時間と対応した所
定値よりも大きい場合は、コントローラにおける演算を
停止させ、スピーカから異常音が発生しないようにした
ことを特徴とする電子消音器。 - 【請求項３】請求項１記載のものにおいて、前記コンパ
レータ回路は、第１のマイクロホンが検出した騒音を処
理した信号の所定時間内の２乗平均値を演算する２乗平
均回路と、第２のマイクロホンが検出した騒音を処理し
た信号の所定時間内の２乗平均値を演算する２乗平均回
路との出力を所定の周期で比較し、該比較結果に基づい
て前記コントローラは、前記スピーカから逆位相同振幅
の音を発生するための出力信号の演算を制御し、前記ス
ピーカから異常音が発生しないようにしたことを特徴と
する電子消音器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34254095A JP3523401B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 電子消音器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34254095A JP3523401B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 電子消音器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09178256A JPH09178256A (ja) | 1997-07-11 |
| JP3523401B2 true JP3523401B2 (ja) | 2004-04-26 |
Family
ID=18354546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34254095A Expired - Fee Related JP3523401B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 電子消音器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3523401B2 (ja) |
-
1995
- 1995-12-28 JP JP34254095A patent/JP3523401B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09178256A (ja) | 1997-07-11 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031203 |
|
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