JP3545082B2 - Active noise reduction device - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、騒音と制御音との音波干渉によって被消音空間（例えば送風路）の騒音を低減するアクティブ型騒音低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば送風路内の騒音を低減して吹出口から室内に騒音が漏れ出すのを防止する騒音低減方法として、送風路の内壁に吸音材を貼り付ける方法が知られている。この方法は、高周波域の騒音に対しては有効であるが、低周波域の騒音に対しては良好な騒音低減効果は得られない。
【０００３】
そこで、近年では、低周波域の騒音を低減するために、騒音と同振幅で逆位相の制御音を能動的に加えて騒音と制御音とを干渉させることにより騒音を低減するアクティブ型の騒音低減装置が提案され、実用化されつつある。また、最近では、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）の発達に伴い、騒音と同振幅・逆位相の制御音を生成するためのフィルタとして、適応デジタルフィルタを利用できるようになり、アクティブ型騒音低減装置においては、こうした適応デジタルフィルタを用いた適応制御によって制御音を生成するシステムが主流になりつつある（例えば、特開平５−３３３８７７号等）。
【０００４】
以下、このように適応デジタルフィルタを用いた適応制御によって騒音を低減する従来のアクティブ型騒音低減装置の一例を、図３を用いて説明する。尚、図３は、送風器（図示せず）から送風されてきた空調空気を室内に開口した吹出口（図示せず）に導くダクト６０に設けられ、ダクト６０内にて騒音（特に低周波の騒音）を低減する従来のアクティブ型騒音低減装置の構成を表わしている。
【０００５】
図３に示す如く、ダクト６０には、空調空気が流れる上流側から順に、ダクト６０内の騒音を検出するための騒音検出用マイクロホン（以下、騒音検出マイクという）６４，ダクト６０内に騒音と干渉させる制御音を発生するためのスピーカ６８，及び，制御音と騒音との干渉後の残留騒音を検出するための残留騒音検出用マイクロホン（以下、残留騒音検出マイクという）６６が設けられている。
【０００６】
また、ダクト６０の内壁には、騒音（特に高周波の騒音）を低減するための吸音材６２が貼り付けられており、各マイク６４，６６は、空調空気の流れによる影響を避けるために、吸音材６２により覆われている。一方、吸音材６２は、ダクト６０のスピーカ６８の取付位置には配設されず、スピーカ６８から、コントローラ７０から出力される制御音信号に応じた制御音を、ダクト６０内部に直接放射できるようにされている。
【０００７】
次に、コントローラ７０は、上記各マイク６４，６６から出力される騒音信号及び残留騒音信号に基づき、スピーカ６８から制御音を発生させるための制御音信号を生成するものであり、各マイク６４，６６からの騒音信号及び残留騒音信号を夫々増幅する増幅器７１，７２と、これら各増幅器７１，７２にて増幅された騒音信号及び残留騒音信号から夫々ノイズ成分を除去するアナログフィルタ７３，７４と、これら各アナログフィルタ７３，７４を通過した騒音信号及び残留騒音信号を夫々デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７５，７６と、これら各Ａ／Ｄ変換器７５，７６にてデジタル信号に変換された騒音信号及び残留騒音信号に基づき、騒音低減のための制御音信号（デジタル信号）を生成するデジタル信号処理部８０と、このデジタル信号処理部８０にて生成された制御音信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器９１と、Ｄ／Ａ変換器９１にてアナログ信号に変換された制御音信号からノイズ成分を除去するアナログフィルタ９２と、アナログフィルタ９２を通過した制御音信号を増幅してスピーカ６８に出力し、スピーカ６８から制御音を発生させる増幅器９３と、から構成されている。
【０００８】
また、デジタル信号処理部８０は、制御音信号Ｙを生成する適応デジタルフィルタ（以下、単にＡＤＦともいう）８２を中心に構成されており、このＡＤＦ８２にて生成された制御音信号Ｙに基づき、Ａ／Ｄ変換器７５から入力される騒音信号を補正するための補正値Ｈを生成するデジタルフィルタ（以下、単にＤＦともいう）８４と、Ａ／Ｄ変換器７５から入力された騒音信号からＤＦ８４にて生成された補正値Ｈを減じることにより騒音信号を補正し、補正後の騒音信号ＸをＡＤＦ８２に基準信号として出力する加算部８６と、加算部８６にて補正された騒音信号に基づき、ＡＤＦ８２のフィルタ係数更新用のリファレンス信号Ｒを生成するＤＦ８８と、ＤＦ８８にて生成されたリファレンス信号Ｒと、Ａ／Ｄ変換器７６から入力される残留騒音信号ｅとに基づきＡＤＦ８２のフィルタ係数Ｗを逐次更新するフィルタ係数演算部９０と、を備えている。
【０００９】
ここで、ＤＦ８４及び加算部８６は、スピーカ６８が発生した制御音によって騒音検出マイク６４に影響するハウリングを防止するためのものであり、ＤＦ８４は、デジタル信号処理部８０から出力された制御音信号Ｙがスピーカ６８に伝達されて制御音に変換され、その制御音が騒音検出マイク６４に入力されてデジタル信号処理部８０に戻ってくるまでの系の伝達関数Ｇｓ （インパルス応答）に基づき、制御音信号Ｙをフィルタ処理することにより、Ａ／Ｄ変換器７５から入力される騒音信号に含まれる制御音成分を補正値Ｈとして求め、加算部８６は、Ａ／Ｄ変換器７５から入力された騒音信号からこの補正値Ｈを減じることにより、ダクト６０内の騒音に対応した真の騒音信号Ｘを求めるのである。
【００１０】
尚、この補正値Ｈの算出は、次式（０） に従い実行される。
Ｈ（ｎ） ＝ＧｓＴ・Ｙ（ｎ） …（０）
但し、Ｙ（ｎ） ＝［Ｙ（ｎ），Ｙ（ｎ−１），Ｙ（ｎ−２），…，Ｙ（ｎーｊ）］Ｔ …（０−１）
Ｇｓ ＝［Ｇｓ０，Ｇｓ１，Ｇｓ２，…，Ｇｓｊ］Ｔ …（０−２）
であり、添え字（ｎ） は現在の値を表す。また（０−１）式及び（０−２）式において、左辺Ｙ（ｎ） ，Ｇｓ はベクトルを表す。
【００１１】
次に、ＤＦ８８及びフィルタ係数演算部９０は、Ａ／Ｄ変換器７６を介して入力される残留騒音信号ｅが最小となるように、ＡＤＦ８２のフィルタ係数Ｗを逐次更新するためのものである。
即ち、まず、残留騒音信号ｅは、騒音がダクト６０内を伝搬して残留騒音検出マイク６６に達した際の残留騒音検出マイク６６位置における騒音信号をｄ、スピーカ６８から制御音を発生させた制御音信号をＹ、デジタル信号処理部８０からスピーカ６８を経て残留騒音検出マイク６６からデジタル信号処理部８０に至るまでの系の伝達関数をＧｅ とすると、次式（１） の如く記述できる。
【００１２】
ｅ（ｎ） ＝ｄ（ｎ） ＋ＧｅＴ・Ｙ（ｎ） …（１）
但し、Ｙ（ｎ） ＝［Ｙ（ｎ），Ｙ（ｎ−１），Ｙ（ｎ−２），…，Ｙ（ｎーｊ）］Ｔ …（１−１）
Ｇｅ ＝［Ｇｅ０，Ｇｅ１，Ｇｅ２，…Ｇｅｊ］Ｔ …（１−２）
である。また（１−１）式及び（１−２）式において、左辺Ｙ（ｎ） ，Ｇｅ はベクトルを表す。
【００１３】
一方、ＡＤＦ８２は、更新可能なフィルタ係数Ｗを有するＦＩＲフィルタにて入力信号（つまり騒音信号Ｘ）をフィルタ処理することにより、出力信号（つまり制御音信号Ｙ）を生成するものであり、その演算処理は、次式（２） に則って実行される。
【００１４】
Ｙ（ｎ） ＝Ｗ・Ｘ（ｎ）Ｔ …（２）
但し、Ｘ（ｎ） ＝［Ｘ（ｎ），Ｘ（ｎ−１），Ｘ（ｎ−２），…，Ｘ（ｎ−ｉ）］Ｔ …（２−１）
Ｗ ＝［Ｗ０ ，Ｗ１ ，Ｗ２ ，…，Ｗｉ ］Ｔ …（２−２）
である。また（２−１）式及び（２−２）式において、左辺Ｘ（ｎ） ，Ｗはベクトルを表す。
【００１５】
ここで、フィルタ係数Ｗは、適応制御アルゴリズムに則って制御誤差（つまり残留騒音信号ｅ）が最小となるように逐次更新すればよく、この適応制御アルゴリズムとしては、最急降下法としてよく知られている、以下に説明するＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムを利用することができる。
【００１６】
つまり、残留騒音信号ｅ（ｎ） は、上記（１） 式に（２） 式を代入することにより、次式（３） の如く記述できる。

Figure 0003545082
但し、Ｒ（ｎ） はリファレンス信号であり、次式（４） の如く記述できる。
【００１７】
Ｒ（ｎ） ＝Ｇｅ ・Ｘ（ｎ）Ｔ …（４）
次に、残留騒音信号ｅ（ｎ） を最小にするために、評価関数Ｊ＝［ｅ（ｎ） ］２ とおき、Ｊを最小にすることを考えると、
Ｊ＝［ｅ（ｎ） ］２ ＝［ｄ（ｎ） ＋ＷＴ ・Ｒ（ｎ） ］２ …（５）
となり、評価関数Ｊはフィルタ係数Ｗについての２次関数であるため、Ｊが最小となるときは、その導関数∇（ｎ） ＝∂Ｊ／∂Ｗが零になるときである。
【００１８】
また導関数∇（ｎ） は、次式（６） の如く求めることができる。
∇（ｎ） ＝∂Ｊ／∂Ｗ＝２ｅ（ｎ）・∂ｅ（ｎ）／∂Ｗ＝２ｅ（ｎ）・Ｒ（ｎ） …（６）
従って、制御対象の状態は時間と共に刻々変動するので、その状態に対応し、評価関数Ｊが最小となるように最適化するには、「最急降下法」の手法にて次式（７） を用いて、ＡＤＦ８２のフィルタ係数Ｗを逐次更新すればよい。
【００１９】
Figure 0003545082
但し、μは収束係数（ステッフ゜サイス゛ハ゜ラメータともいわれる）である。
そこで、上記ＤＦ８８は、上記（４） 式に則って、加算部８６による補正後の騒音信号Ｘと、予め設定された伝達関数Ｇｅ とに基づき、上記（７） 式におけるフィルタ係数更新用のリファレンス信号Ｒを求め、フィルタ係数演算部９０では、上記（７） 式に則って、その演算結果（リファレンス信号Ｒ）と、Ａ／Ｄ変換器７６から入力される残留騒音信号ｅと、収束係数μとに基づき、フィルタ係数Ｗを逐次更新するようにされているのである。
【００２０】
このように適応デジタルフィルタを利用した従来のアクティブ型騒音低減装置によれば、被消音空間であるダクト内の残留騒音が最小になるように適応デジタルフィルタのフィルタ係数が逐次更新されるため、適応デジタルフィルタから出力される制御音信号は騒音を充分低減可能な信号に収束して行き、理論的には残留騒音を零にすることができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうしたアクティブ型騒音低減装置において、デジタル信号処理部８０を構成するＤＦ８４，ＤＦ８８，フィルタ係数演算部９０等で使用される伝達関数Ｇｓ ，Ｇｅ や、収束係数μ等の演算パラメータは、制御対象をシミュレーション等によって同定した同定結果等に基づき設定されているため、当該装置をダクト等の制御対象に実際に装着して制御を行なった場合には、使用環境の変化や想定していない騒音の入力等によって、演算パラメータが実際の制御系とは適合しなくなって、残留騒音を良好に抑制できなきなくなることがあった。
【００２２】
例えば、フィルタ係数Ｗの更新に使用される収束係数μは、フィルタ係数Ｗの逐次演算における自乗誤差の収束速度と残留誤差を決定する係数であり、その値が小さければ、残留騒音信号ｅは目標レベルに収束させることができるものの、その収束速度が遅くなり、逆にその値が大きければ、収束速度は速くなるものの、残留騒音信号ｅが大きくなり、また、その値が大き過ぎると、残留騒音信号ｅを目標レベルに収束させることができずに発散してしまう。そして、この収束係数μとしては、騒音信号Ｘが定常性をもち、その自己相関関数が予めわかっていれば、全騒音信号Ｘの自乗値の総和（自乗総和）の平均を求めることにより、最適値を設定することができる。
【００２３】
しかし、収束係数μを設定するために、予め全騒音信号Ｘの自乗総和の平均を求めることは困難であるため、従来では、制御対象において実際に生じるであろう騒音状態を想定して、収束係数μの値を思考錯誤的に決定している。従って、収束係数μは、実際に制御を行なった場合の騒音状態によっては、必ずしも最適値とはならず、残留騒音信号ｅの目標レベルへの収束速度が遅くなったり、残留騒音信号ｅを充分小さくできなくなる、といった問題がある。
【００２４】
また例えば、ハウリング防止のための補正値Ｈを演算するＤＦ８４や、フィルタ係数演算用のリファレンス信号Ｒを演算するＤＦ８８では、その演算に、制御系の伝達関数Ｇｓ ，Ｇｅ がフィルタ係数として使用されるが、こうした伝達関数Ｇｓ ，Ｇｅ は、温度や湿度等の環境変化に影響される。そして、使用環境が設計時に想定したものから変化すると、ＤＦ８４やＤＦ８８のフィルタ係数がそのときの環境状態に適合しなくなり、補正値Ｈ，リファレンス信号Ｒ等に誤差が生じる。
【００２５】
つまり、制御系の環境変化によって、デジタル信号処理部８０からスピーカ６８を経て騒音検出マイク６４からデジタル信号処理部８０に至る系の伝達関数Ｇｓ が変化すると、スピーカ６８から放射される制御音によるハウリングが発生し易くなり、またデジタル信号処理部８０からスピーカ６８を経て残留騒音検出マイク６６からデジタル信号処理部８０に至る系の伝達関数が変化すると、リファレンス信号Ｒが最適値からずれて、ＡＤＦ８２のフィルタ係数Ｗが最適値に達するまでの時間が長く制御の収束速度が遅くなったり、逆に発散して騒音低減効果が低下する、といった問題が生じる。
【００２６】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、騒音状態や環境状態等の変化に影響されることなく、被消音空間内の騒音を速やかに且つ確実に低減できるアクティブ型騒音低減装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、被消音空間内に制御音を放射して騒音と干渉させ、該空間内の騒音を低減するアクティブ型騒音低減装置であって、
騒音源から被消音空間に至る騒音の侵入経路に設けられた騒音検出用マイクロホンと、
制御音信号を受けて被消音空間内に制御音を放射するスピーカと、
該スピーカからの制御音と騒音との干渉後の残留騒音を検出する残留騒音検出用マイクロホンと、
前記スピーカから制御音を発生させた制御音信号と、前記スピーカから前記騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、前記騒音検出用マイクロホンを介して入力される騒音信号中の制御音成分を演算し、該演算結果に応じて該騒音信号を補正することにより、被消音空間内の騒音に対応した真の騒音信号を算出する騒音信号補正手段と、
該騒音信号補正手段にて得られた騒音信号をフィルタ処理して、前記制御音信号を生成する、フィルタ係数を更新可能なＦＩＲフィルタからなる適応デジタルフィルタと、
前記騒音信号補正手段にて得られた騒音信号と、前記残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号と、予め設定された収束係数と、前記スピーカから前記残留騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、残留騒音信号が最小となるように前記適応デジタルフィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、
前記残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号が予め設定された目標レベル以下に達したか否かを判定する残留騒音判定手段と、
該残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベル以下に達したと判定されると、その後、前記残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベルを越えたと判定されるまでの間、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止する更新禁止手段と、
被消音空間内の温度・湿度等の環境状態を検出する環境状態検出手段と、
該環境状態検出手段にて検出された被消音空間内の環境状態が変化したか否かを判定する環境変化判定手段と、
を備え、前記更新禁止手段は、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止しているときに、前記環境変化判定手段にて被消音空間内の環境状態が変化したと判断されると、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を再開させることを特徴とする。
【００２８】
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアクティブ型騒音低減装置において、
前記騒音信号補正手段にて得られた全騒音信号の自乗総和を刻々求め、該自乗総和をパラメータとする所定の演算式を用いて、前記フィルタ係数更新手段にてフィルタ係数の更新に用いられる収束係数を逐次算出する収束係数演算手段、
を備えたことを特徴とする。
【００２９】
また次に、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のアクティブ型騒音低減装置において、
前記騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使用される前記各演算パラメータのうちの少なくとも一つを、被消音空間内の温度・湿度等の環境状態を区分した各環境状態毎に各々設定してなる演算データを記憶する演算データ記憶手段と、
前記環境状態検出手段にて検出された環境状態に基づき、前記演算データ記憶手段に記憶された演算データの中から現在の環境状態に適合する演算パラメータを選択し、前記騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使用される演算パラメータのうちの少なくとも一つを、該選択した演算パラメータに変更する演算パラメータ変更手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００３１】
一方、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアクティブ型騒音低減装置において、更に、
前記適応デジタルフィルタにて生成された制御音信号が予め設定された上限値を越えたか否かを判定する制御音信号判定手段と、
該制御音信号判定手段にて制御音信号が上限値を越えたと判断されると、その後、該制御音信号が上限値以下になるまで、上記フィルタ係数更新手段による演算結果に１より小さい補正係数を乗じて、前記適応デジタルフィルタのフィルタ係数を通常より小さい値に補正するフィルタ係数補正手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００３２】
次に、請求項５に記載の発明は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアクティブ型騒音低減装置において、
騒音検出用マイクロホン，スピーカ，及び残留騒音検出用マイクロホンは、空気が流れる送風路の送風器から吹出口までの間の経路に、空気の流れに沿って上流側から順に設けられ、しかも各マイクロホンは、該送風路の側面に形成された防風板の陰に取り付けられていることを特徴とする。
【００３３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のアクティブ型騒音低減装置において、送風路の各マイクロホンの取付位置近傍の上流側には、空気の流れを層流状態に整流する整流部品を設けたことを特徴とする。
【００３４】
【作用及び発明の効果】
上記のように構成された請求項１に記載のアクティブ型騒音低減装置においては、まず、騒音検出用マイクロホンにて騒音源から被消音空間内に侵入してくる騒音が検出される。そして、この騒音検出用マイクロホンからの騒音信号は、騒音信号補正手段にて補正され、その補正後の騒音信号が、適応デジタルフィルタに入力される。
【００３５】
つまり、騒音検出用マイクロホンには、騒音源からの騒音に加えて、スピーカから放射した制御音も入力されることから、騒音検出用マイクロホンからの騒音信号をそのまま適応デジタルフィルタに入力すると、適応デジタルフィルタにおいて、騒音と同振幅で逆位相の騒音低減用の信号成分だけでなく、前回スピーカから発生させた制御音を打ち消すための信号成分を含む制御音信号が生成されることになり、その制御音信号にてスピーカから制御音を発生させると、被消音空間内にて制御音のハウリングが生じるようになる。そこで、こうしたハウリングを防止するために、騒音信号補正手段において、スピーカから制御音を発生させた制御音信号と、スピーカから騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、騒音検出用マイクロホンを介して入力される騒音信号中の制御音成分を演算し、騒音信号からこの制御音成分を除去することにより、被消音空間内の騒音に対応した真の騒音信号を算出して、これを適応デジタルフィルタに入力するのである。
【００３６】
また、適応デジタルフィルタのフィルタ係数は、フィルタ係数更新手段において、騒音信号補正手段にて得られた騒音信号と、残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号と、予め設定された収束係数と、スピーカから残留騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、残留騒音信号が最小になるように逐次更新される。つまり、フィルタ係数は、前述した（４） 式及び（７） 式に従い、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムに則って、逐次更新される。
【００３７】
そして、残留騒音判定手段が、残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号が予め設定された目標レベル以下に達したか否かを判定し、この残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベル以下に達したと判定されると、更新禁止手段が、その後、残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベルを越えたと判定されるまでの間、フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止する。
【００３８】
即ち、フィルタ係数更新手段は、予め設定された適応制御アルゴリズム（つまり、 Filtered-X LMS アルゴリズム）に則って、適応デジタルフィルタのフィルタ係数を残留騒音信号が最小となるように逐次更新するものであるが、残留騒音信号が目標レベル以下に達して、残留騒音を充分抑制できているときにも、フィルタ係数の更新を継続していると、フィルタ係数の更新に使用される各種パラメータの設定誤差や更新時の演算誤差等によって、フィルタ係数を最適値から外れる方向に更新してしまい、制御を却って悪化させてしまうことが考えられる。
【００３９】
そこで、本発明では、残留騒音信号が目標レベル以下に達している状態では、フィルタ係数の更新を禁止することにより、フィルタ係数が現在の最適値から外れる方向に更新されるのを防止するようにしているのである。
この結果、本発明によれば、一旦制御目標を達成したにもかかわらず、フィルタ係数の誤った更新により、残留騒音が増加して、制御目標から外れてしまうようなことはなく、制御の安定性を向上できる。
【００４０】
また、フィルタ係数の更新を禁止している状態で、騒音状態や環境状態が変化すると、フィルタ係数がその状態に適合しなくなって、残留騒音が目標レベルを越えることになるが、この場合には、今まで最適値であったフィルタ係数を基準として（換言すれば、フィルタ係数の最適値からのずれが最も小さい状態で）、フィルタ係数の更新が再開されるので、この更新再開によりフィルタ係数を速やかに最適値に収束させることができる。従って、本発明によれば、残留騒音を速やかに且つ確実に目標レベル以下に収束させることが可能になる。
【００４１】
また、本発明のアクティブ型騒音低減装置には、更に、被消音空間の温度・湿度等の環境状態を検出する環境状態検出手段、及びその検出された環境状態の変化を判定する環境変化判定手段が設けられている。そして、残留騒音信号が目標レベル以下の状態にあり、更新禁止手段がフィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止しているときに、環境変化判定手段にて被消音空間内の環境状態が変化したと判断されると、フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を再開させる。
【００４２】
即ち、フィルタ係数の更新を禁止しているときに被消音空間の環境状態が変化した場合には、フィルタ係数は最適値から外れることになるので、本発明では、環境状態が変化した場合には、たとえ残留騒音信号が目標レベル以下になっていても、フィルタ係数の更新を再開させることにより、フィルタ係数を、変化する環境状態に速やかに追従させるようにしているのである。
【００４３】
このため、本発明によれば、被消音空間の環境変化が変化した際にでも、フィルタ係数をより速やかに最適値に近付けることができ、制御の収束性をより向上することが可能になる。
【００４４】
次に、請求項２に記載のアクティブ型騒音低減装置には、更に収束係数演算手段が設けられており、フィルタ係数の更新に使用される収束係数は、この収束係数演算手段において、騒音信号補正手段にて得られた全騒音信号の自乗総和を刻々求め、該自乗総和をパラメータとする所定の演算式を用いることにより逐次算出される。
【００４５】
つまり、既述したように、収束係数は、騒音信号が定常性をもち、その自己相関関数が予めわかっていれば、全騒音信号の自乗総和の平均を求めることにより最適値を設定することができることから、本発明（請求項２）では、フィルタ係数の更新時に予め固定値として設定された収束係数を用いるのではなく、収束係数を騒音信号に基づき逐次算出することにより、騒音信号に応じて逐次変化する収束係数を設定し、これを用いてフィルタ係数を更新するようにしているのである。
【００４６】
そして、このように、本発明（請求項２）においては、フィルタ係数の更新に使用される収束係数を、騒音信号補正手段にて得られた被消音空間内の真の騒音に対応した騒音信号に基づき逐次更新するようにしているので、収束係数を、常時、実際の騒音状態に応じた最適値に設定することができ、騒音状態が変化しても、スピーカから放射する制御音を実際の騒音に速やかに対応させて、残留騒音を速やかに且つ確実に目標レベル以下に収束させることが可能になる。
【００４７】
次に、請求項３に記載のアクティブ型騒音低減装置は、請求項１又は請求項２に記載の装置に、更に、演算データ記憶手段及び演算パラメータ変更手段を設けたものである。
そして、この装置においては、演算パラメータ変更手段が、環境状態検出手段にて検出された被騒音空間内の温度・湿度等の環境状態に基づき、演算データ記憶手段に記憶された演算データの中から現在の環境状態に適合する演算パラメータを選択して、騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使用される演算パラメータのうちの少なくとも一つを、その選択した演算パラメータに変更する。
【００４８】
即ち、騒音信号補正手段は、騒音信号を補正するに当たって、スピーカから騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータを用い、またフィルタ係数更新手段は、フィルタ係数を更新するに当たって、スピーカから残留騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータを用いるが、制御系の伝達関数は被消音空間内の温度・湿度等の環境状態によって変化することから、これら各演算パラメータを固定していると、その演算パラメータを設定した際の環境状態では、騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段において良好な演算動作を実行できるものの、環境状態が演算パラメータ設定時の環境状態から変化すると、演算パラメータが実際の環境状態に適合せず、これら各手段において演算誤差が生じる。
【００４９】
そこで、本発明では、環境状態を区分して、各環境状態毎に最適な演算パラメータを設定しておき、騒音信号補正手段或はフィルタ係数更新手段にて演算動作を行なう際には、そのときの環境状態に応じた演算パラメータを使用することができるようにしているのである。
【００５０】
このため、本発明によれば、被消音空間の温度・湿度等の環境状態が変化しても、騒音信号補正手段或はフィルタ係数更新手段にて使用される演算パラメータが実際の環境状態に適合しなくなって、これら各手段において演算誤差を生じるようなことはなく、騒音信号の補正、或はフィルタ係数の更新を、環境状態に影響されることなく、正確に実行することが可能になる。従って、本発明においても、残留騒音を速やかに且つ確実に目標レベル以下に収束させることが可能になる。
【００５１】
一方、請求項４に記載のアクティブ型騒音低減装置は、請求項１〜請求項３のいずれか記載の装置に、更に、制御音信号判定手段及びフィルタ係数補正手段を設けたものである。
そして、制御音信号判定手段が、適応デジタルフィルタにて生成された制御音信号が予め設定された上限値を越えたか否かを判定し、この制御音信号判定手段にて制御音信号が上限値を越えたと判断されると、その後、制御音信号が上限値以下になるまで、フィルタ係数補正手段が、フィルタ係数更新手段による演算結果に１より小さい補正係数を乗じて、適応デジタルフィルタのフィルタ係数を通常より小さい値に補正する。
【００５２】
つまり、例えば、騒音状態の変化によって、フィルタ係数更新用の収束係数がそのときの騒音状態に適合しなくなり、その値が最適値に比べて大きい場合には、フィルタ係数更新手段にて更新されるフィルタ係数，延いては適応デジタルフィルタにて生成される制御音信号も大きくなり、制御が不安定となって、残留騒音を目標レベル以下に収束させることができなくなる。
【００５３】
そこで、本発明では、こうした状態を、適応デジタルフィルタにて生成された制御音信号が上限値を越えたか否かによって判定し、制御信号が上限値を越えて制御が不安定になるような場合には、フィルタ係数を通常より小さい値に補正することにより、適応デジタルフィルタにて生成される制御音信号を抑制するのである。この結果、本発明によれば、収束係数が大き過ぎる場合に生じる発散を未然に防止して、制御を安定させ、残留騒音を目標レベル以下に速やかに収束させることが可能になる。
【００５４】
なお、上記のように、請求項１に記載の装置においては、騒音検出用マイクロホン、スピーカ、残留騒音検出用マイクロホン、騒音信号補正手段、適応デジタルフィルタ、及びフィルタ係数更新手段を備えた一般的なアクティブ型騒音低減装置に対して、残留騒音判定手段、更新禁止手段、環境状態検出手段及び環境変化判定手段を設け、請求項２に記載の装置においては、更に、収束係数演算手段を、請求項３に記載の装置においては、更に、演算データ記憶手段及び演算パラメータ変更手段を、請求項４に記載の装置においては、更に、制御音信号判定手段及びフィルタ係数補正手段を、夫々設けることにより、制御の安定性及び収束性を向上して、被消音空間内の騒音を確実且つ速やかに低減できるようにしているのであるが、請求項１に記載の装置に請求項２〜４に記載の構成（手段）の一部または全てを組み合せれば、これら各手段による相乗作用によって、より大きな騒音低減効果を実現できのはいうまでもない。
【００５５】
また次に、請求項５に記載のアクティブ型騒音低減装置は、騒音検出用マイクロホン，スピーカ，及び残留騒音検出用マイクロホンが、空気が流れる送風路の送風器から吹出口までの間の経路に、空気の流れに沿って上流側から順に設けられた、送風路（ダクト）用の騒音低減装置である。そして、各マイクロホンは、送風路の側面に形成された防風板の陰に取り付けられている。
【００５６】
これは、図３に示した従来装置のように、各マイクロホンを吸音材にて覆ってしまうと、各マイクロホンにて検出される騒音及び残留騒音の周波数特性が実際のものから変化してしまい、装置内に騒音及び残留騒音に対応した正確な騒音信号及び残留騒音信号を取り込むことが難くなるためである。
【００５７】
即ち、信号処理技術の分野では、コヒーレンスという２つの信号間の相関性を表す指標が定義されている。コヒーレンスは０〜１の値で表され、その値が１に近いほど相関性があって、コヒーレンスが高いと表現される。そして、適応制御アルゴリズムに則った騒音低減装置においては、騒音検出用マイクロホンにて検出される騒音信号と残留騒音検出用マイクロホンにて検出される残留騒音信号との間のコヒーレンスが高い程、騒音低減が大きいことが知られている。このため、従来では、空気が流れる送風路内の騒音を低減する装置では、各マイクロホンに送風路内の空気が直接当たることのないように、送風路に設けた吸音材にて各マイクロホンを覆うようにしていたのであるが、これでは、吸音材により各騒音検出信号の周波数特性が実際の騒音からずれてしまい、騒音低減効果を良好に発揮できないことがある。
【００５８】
そこで本発明では、送風路の側面に防風板を取り付け、その陰に各マイクロホンを配設することにより、各マイクロホンからの騒音信号のコヒーレンスを確保しつつ、各マイクロホンにて得られる騒音信号の周波数特性が実際の騒音からずれるのを防止しているのである。このため、本発明によれば、送風路内の実際の騒音状態に応じて、スピーカから放射する制御音を制御することができ、上記各請求項１〜４に記載の装置において、送風路内の騒音をより良好に低減することが可能になる。
【００５９】
次に、請求項６に記載のアクティブ型騒音低減装置においては、請求項５に記載の装置において、更に、送風路の各マイクロホンの取付位置近傍の上流側に空気の流れを層流状態に整流する整流部品を設けている。これは、送風路を流れる空気が、防風板の陰に設けた各マイクロホン側に回り込んで、各マイクロホンにて得られる騒音信号のコヒーレンスが小さくなるのを防止するためである。
【００６０】
つまり、例えば送風路が直線状に形成され、空気が送風路に沿って真っ直ぐ流れるような場合には、その側面に設けた防風板の外側に空気が大量に流れ込むことはなく、各マイクロホンがその回り込んだ空気の影響を受けることは少ないが、送風路が曲っていたり、或は送風路が直線状であっても送風路に空気を送り込む送風器の特性等によって送風路内にて空気の流れが乱れるような場合には、防風板の外側に空気が大量に流れ込んで、その陰に設けたマイクロホンに大きな影響を与えることがある。
【００６１】
そこで、本発明では、各マイクロホンが設けられた送風路の上流側に、空気の流れを層流状態に整流する整流部品を設けることにより、各マイクロホン側に空気が回り込むのを防止しているのである。この結果、本発明によれば、各マイクロホンにて得られる騒音信号のコヒーレンスを１に近い大きな値に保持することができ、送風路内の騒音をより良好に低減することが可能になる。
【００６２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１は、請求項１〜請求項６に記載の発明を全て適用した実施例のアクティブ型騒音低減装置の構成を表わすブロック図である。尚、本実施例のアクティブ型騒音低減装置は、図３に示した従来装置と同様、空調ユニットの送風器６から送風されてきた空調空気を自動車や列車等の室内に開口した吹出口（図示せず）に導くダクト２に設けられ、ダクト２内にて騒音を低減することにより、吹出口から室内に騒音が漏れ出すのを防止するためのものである。
【００６３】
図１に示す如く、本実施例のアクティブ型騒音低減装置は、図３に示した従来装置と同様、騒音源である空調ユニットの送風器６にできる限り近い位置に配設された騒音検出用マイクロホン（騒音検出マイク）１０と、騒音検出マイク１０から騒音を低減可能な最短距離を隔てた下流側に配設された制御音発生用のスピーカ１４と、スピーカ１４より更に下流に配設されて騒音と制御音との干渉後の残留騒音を検出する残留騒音検出用マイクロホン（残留騒音検出マイク）１２と、スピーカ１４からダクト２内に放射させる制御音を制御するコントローラ２０とを備えている。
【００６４】
ダクト２の内壁には、従来装置と同様、騒音（特に高周波の騒音）を低減するための吸音材４が貼り付けられているが、図１におけるダクト断面図から明らかなように、上記各マイク１０，１２は、吸音材４にて覆われておらず、ダクト２の側面に防風板９を設けることによって、空調空気の流路の外側（つまり防風板９の陰）に形成された、マイク設置用のスペースに固定されている。
【００６５】
また、ダクト２の各マイク１０，１２の固定位置近傍の上流側には、ダクト２内の空調空気の流れを層流状態に整流する、断面がハニカム格子状に形成された整流部品８ａ，８ｂが夫々設けられている。つまり、この整流部品８ａ，８ｂにより空調空気の流れを層流状態にして、空調空気が防風板９の外側に回り込んで、各マイク１０，１２にて得られる騒音信号及び残留騒音信号のコヒーレンスが低下するのを防止している。
【００６６】
また更に、騒音検出マイク１０とスピーカ１４との間のダクト２の壁面には、ダクト２内の環境状態として温度及び湿度を夫々検出する、環境状態検出手段としての温度センサ１６及び湿度センサ１８が設けられており、コントローラ２０には、上記各マイク１０，１２からの騒音信号及び残留騒音信号に加えて、これら各センサ１６，１８による検出信号も入力される。
【００６７】
なお、従来装置と同様、スピーカ１４のダクト２内部側には、吸音材４や防風板９は設けられておらず、スピーカ１４からダクト２内に制御音を直接放射できるようにされている。
次に、コントローラ２０は、従来装置と同様、上記各マイク１０，１２から出力される騒音信号及び残留騒音信号を夫々増幅して、ノイズ成分を除去し、デジタル信号に変換する、増幅器２１，２２、アナログフィルタ２３，２４、及びＡ／Ｄ変換器２５，２６を備えている。そして、各Ａ／Ｄ変換器２５，２６にてデジタル信号に変換された騒音信号及び残留騒音信号は、制御音信号（デジタル信号）を生成するデジタル信号処理部３０に入力され、このデジタル信号処理部８０にて生成された制御音信号は、Ｄ／Ａ変換器４１、アナログフィルタ４２及び増幅器４３を介して、スピーカ１４に出力される。
【００６８】
また、コントローラ２０には、従来装置と同様の上記各部以外に、温度センサ１６及び湿度センサ１８からの検出信号を増幅して、デジタル信号に変換する増幅器５２及びＡ／Ｄ変換器５３が備えられ、Ａ／Ｄ変換器５３にてデジタル信号に変換された検出信号も、デジタル信号処理部３０に入力される。
【００６９】
次に、デジタル信号処理部３０は、従来装置と同様、前記（２） 式に則って制御音信号Ｙを生成する適応デジタルフィルタ（ＡＤＦ）３２を中心に構成されており、Ａ／Ｄ変換器２５から入力される騒音信号に対する補正値Ｈを前記（０） 式に則って演算して騒音信号を補正する、騒音信号補正手段としてのデジタルフィルタ（ＤＦ）３４及び加算部３６と、加算部３６から出力される補正後の騒音信号Ｘに基づき前記（４） 式に則ってリファレンス信号Ｒを生成し、このリファレンス信号ＲとＡ／Ｄ変換器２６から入力される残留騒音信号ｅとに基づき、前記（７） 式に則って、残留騒音信号ｅが最小となるようにフィルタ係数Ｗを逐次演算する、フィルタ係数更新手段としてのデジタルフィルタ（ＤＦ）３８及びフィルタ係数演算部４０と、を備えている。
【００７０】
またデジタル信号処理部３０には、従来装置と同様の上記各部以外に、収束係数演算部４６、出力レベル判定部４８、騒音レベル判定部５０、環境判定部５４、及び伝達関数記憶部５６，５８が備えられている。
ここで、収束係数演算部４６は、本発明の収束係数演算手段に相当し、加算部３６から出力される補正後の騒音信号Ｘに基づき、時刻（ｎ） における全騒音信号Ｘ（ｎ） の自乗総和ΣＸ（ｎ）２を刻々求め、更に、その自乗総和ΣＸ（ｎ）２と、予め設定された定数α（但し、０＜α＜２であり、実施結果では、０．０１程度が望ましい）と、制御系の同定時に決定されるＤＦ３８のフィルタ係数（換言すれば（４） 式に示す伝達関数Ｇｅ ）のタップ長Ｌと、をパラメータとする次式（８）
μ＝α／｛ΣＸ（ｎ）２／Ｌ｝ …（８）
を用いて、収束係数μの取り得る最大値を逐次算出して、フィルタ係数演算部４０がフィルタ係数Ｗの更新に用いる収束係数μを設定する。
【００７１】
また、伝達関数記憶部５６，５８は、本発明の演算データ記憶手段に相当するものであり、伝達関数記憶部５６には、ＤＦ３８及び収束係数演算部４６にてリファレンス信号Ｒ及び収束係数μを演算するのに使用される伝達関数Ｇｅ 及びこの伝達関数Ｇｅ に対応したタップ長Ｌを表わす演算パラメータが、ダクト２の温度及び湿度に応じて複数に区分された各環境状態毎に記憶され、伝達関数記憶部５８には、ＤＦ３４にて騒音信号に対する補正値Ｈを生成するのに使用される伝達関数Ｇｓ を表わす演算パラメータが、ダクト２の温度及び湿度に応じて複数に区分された各環境状態毎に記憶されている。
【００７２】
また次に、環境判定部５４は、本発明の演算パラメータ変更手段及び環境変化判定手段に相当する。即ち、環境判定部５４は、Ａ／Ｄ変換器５３から入力されるダクト２の温度及び湿度を表わす検出信号に基づき、ダクト２の環境状態が変化したか否かを判定し、環境状態が変化していれば、現在の環境状態が予め区分された環境状態のいずれに相当するか否かを判断して、その判断結果に応じた演算パラメータ（つまりＧｅ ，Ｌ，Ｇｓ ）を、各伝達関数記憶部５６，５８から、ＤＦ３８，収束係数演算部４６，及びＤＦ３４に夫々出力させる。
【００７３】
一方、騒音レベル判定部５０は、本発明の残留騒音判定手段及び更新禁止手段に相当するものであり、Ａ／Ｄ変換器２６から入力される残留騒音信号ｅが所定の目標レベル以下であるか否かを判定して、残留騒音信号ｅが目標レベル以下であれば、その後残留騒音信号ｅが目標レベルを越えるか、環境判定部５４にてダクト２の環境状態が変化したと判断されるまで、フィルタ係数演算部４０によるフィルタ係数の更新を禁止させる。
【００７４】
また、出力レベル判定部４８は、本発明の制御音信号判定手段及びフィルタ係数補正手段に相当するものであり、ＡＤＦ３２にて生成された制御音信号Ｙが予め設定された上限値を越えたか否かを判定し、制御音信号Ｙが上限値を越えている場合には、フィルタ係数演算部４０に対してフィルタ係数Ｗに１より小さい補正係数β（実施結果では、βは０．９５〜０．９９程度が望ましい）にて通常より小さい値に補正させる。
【００７５】
このようにデジタル信号処理部３０においては、スピーカ１４からダクト２内に放射させる制御音を制御するための各種演算処理が実行されるが、各演算処理を実行する上記各部は、予め設定された手順に従い各演算処理を繰返し実行する。そこで次に、上記のようにデジタル信号処理部３０において繰返し実行される上記各演算処理の実行手順を図２に示すフローチャートに沿って説明する。
【００７６】
図２に示す如く、デジタル信号処理部３０が起動されると、まずＳ１００（Ｓはステップを表わす）にて、以降の処理で使用されるフラグＦａ，Ｆｂをリセット（０）したり、各種パラメータに初期値を設定する初期設定処理を実行する。
そして、続くＳ１１０にて、温度センサ１６及び湿度センサ１８からの検出信号をＡ／Ｄ変換器５３を介して読込み、Ｓ１２０にて、その読み込んだ検出信号（つまりダクト２の現在の環境状態）に応じた伝達関数Ｇｓ ，Ｇｅ 及びタップ長Ｌを、伝達関数記憶部５６，５８としてのメモリから読出し、これら各値を以降の演算処理にて使用する演算パラメータとして設定する。
【００７７】
このようにＳ１２０にて、伝達関数Ｇｓ ，Ｇｅ 等の演算パラメータが設定されると、Ｓ１３０に移行し、騒音検出マイク１０からＡ／Ｄ変換器２５を介して入力される騒音信号から、後述のＳ２２０にて算出された最新の補正値Ｈ（ｎ） を減じることにより、ダクト２内の真の騒音信号Ｘ（ｎ） を算出する、加算部３６としての演算処理を実行する。尚、デジタル信号処理部３０が起動された直後には、補正値Ｈ（ｎ） が未だ演算されていないことから、この場合には、補正値Ｈ（ｎ） として、Ｓ１００にて初期設定した初期値が使用される。
【００７８】
そして、続くＳ１４０では、Ｓ１３０にて算出した騒音信号Ｘ（ｎ） とＳ１２０にて設定した最新の伝達関数Ｇｅ とに基づき、前記（４） 式を用いて、フィルタ係数Ｗ更新のためのリファレンス信号Ｒ（ｎ） を算出する、ＤＦ３８としての演算処理を実行する。
【００７９】
次にＳ１５０では、前記（８） 式を用いて収束係数μを算出するのに必要なパラメータである、現時刻（ｎ） の騒音信号Ｘ（ｎ） の自乗総和ΣＸ（ｎ）２を、Ｓ１３０にて算出した騒音信号Ｘ（ｎ） に基づき算出し、続くＳ１６０にて、この算出した自乗総和ΣＸ（ｎ）２と、Ｓ１２０にて設定したタップ長Ｌと、定数αとに基づき、前記（８） 式を用いて収束係数μを算出する、収束係数演算部４６としての演算処理を実行する。
【００８０】
こうして収束係数μが算出されると、今度はＳ１７０にて、フラグＦｂがリセット（０）されているか否かを判断し、フラグＦｂがリセットされていれば、Ｓ１８０に移行し、フラグＦｂがセット（１）されていれば、Ｓ２１０に移行する。尚、このフラグＦｂは、後述の処理により、残留騒音信号ｅの信号レベルが目標レベルｅｏ 以下であると判断されたときにセットされ、残留騒音信号ｅの信号レベルが目標レベルｅｏ を越えるか、環境状態が変化したときにリセットされるフラグＦｂである。つまり、Ｓ１７０では、フラグＦｂの状態から、フィルタ係数Ｗの更新を行なうか否かを判定する。
【００８１】
次に、フラグＦｂがリセットされており、Ｓ１７０にてフィルタ係数Ｗの更新を行なうと判定された場合に実行されるＳ１８０では、フラグＦａがリセットされているか否かを判断し、フラグＦａがリセットされていればＳ１９０に移行し、逆にフラグＦａがセットされていれば、Ｓ２００に移行する。尚、このフラグＦａは、以降の処理で、制御音信号Ｙが予め設定された上限値Ｙｍａｘ を越えたと判断されたときにセットされ、逆に制御音信号Ｙが上限値Ｙｍａｘ 以下であるときにリセットされるフラグである。つまり、Ｓ１８０では、このフラグＦａの状態から制御音信号Ｙが上限値Ｙｍａｘ を越えたか否かを判断する。
【００８２】
次に、フラグＦａがリセットされており、制御音信号Ｙが上限値Ｙｍａｘ 以下であるときに実行されるＳ１９０では、現在のフィルタ係数Ｗ（ｎ） と、Ｓ１４０にて算出されたリファレンス信号Ｒ（ｎ） と、Ｓ１６０にて算出された収束係数μと、残留騒音検出マイク１２からＡ／Ｄ変換器２６を介して入力される残留騒音信号ｅ（ｎ） とに基づき、前記（７） 式をそのまま用いてフィルタ係数Ｗ（ｎ＋１） を算出（更新）する。
【００８３】
また逆に、フラグＦａがセットされており、制御音信号Ｙが上限値Ｙｍａｘ を越えているときに実行されるＳ２００では、現在のフィルタ係数Ｗ（ｎ） と、Ｓ１４０にて算出されたリファレンス信号Ｒ（ｎ） と、Ｓ１６０にて算出された収束係数μと、残留騒音検出マイク１２からＡ／Ｄ変換器２６を介して入力される残留騒音信号ｅ（ｎ） とに基づき、前記（７） 式に補正係数β（β＜１）を乗じた次式（９）
Ｗ（ｎ＋１） ＝β｛Ｗ（ｎ） −２μ・ｅ（ｎ） ・Ｒ（ｎ） ｝ …（９）
を用いてフィルタ係数Ｗ（ｎ＋１） を算出（更新）する。つまり、制御音信号Ｙが上限値Ｙｍａｘ を越えている場合には、通常用いられるフィルタ係数Ｗの演算式（７） 式に補正係数βを乗じた演算式（９） を用いることにより、フィルタ係数Ｗを通常より小さい値に補正するのである。
【００８４】
このように、フィルタ係数演算部４０としてのＳ１９０又はＳ２００にてフィルタ係数Ｗが更新されるか、Ｓ１７０にてフィルタ係数Ｗの更新を実行しないと判断されると、Ｓ２１０に移行して、現在設定されている最新のフィルタ係数Ｗと、Ｓ１３０にて算出された補正後の騒音信号Ｘ（ｎ） とに基づき、前記（２） 式を用いて制御出力（つまり制御音信号）Ｙ（ｎ） を算出する、ＡＤＦ３２としての演算処理を実行する。
【００８５】
そして続くＳ２２０では、Ｓ２１０にて算出した制御音信号Ｙ（ｎ） と、Ｓ１２０にて設定された最新の伝達関数Ｇｓ とに基づき、前記（０） 式を用いて、次回にＳ１３０にて騒音信号Ｘ（ｎ） を算出するのに使用される補正値Ｈ（ｎ） を算出する、ＤＦ３４としての演算処理を実行する。
【００８６】
次に、Ｓ２３０では、Ｓ２１０にて算出した制御音信号Ｙが予め設定された上限値Ｙｍａｘ 以下であるか否かを判断する、出力レベル判定部４８としての判定処理を実行する。そして、制御音信号Ｙが上限値を越えている場合には、上記Ｓ２００にてフィルタ係数Ｗを更新させるために、Ｓ２４０にてフラグＦａをセットした後、上記Ｓ１３０に移行し、逆に、制御音信号Ｙが上限値Ｙｍａｘ 以下であれば、上記Ｓ１９０にてフィルタ係数Ｗを更新させるために、Ｓ２５０にてフラグＦａをリセットし、Ｓ２６０に移行する。
【００８７】
Ｓ２６０では、残留騒音検出マイク１２からＡ／Ｄ変換器２６を介して入力される残留騒音信号ｅの信号レベルを検出し、続くＳ２７０にて、その検出した残留騒音信号ｅの信号レベルが予め設定された目標レベルｅｏ 以下であるか否かを判断する、騒音レベル判定部５０としての判定処理を実行する。そして、残留騒音信号ｅの信号レベルが目標レベルｅｏ を越えていれば、フィルタ係数Ｗの更新を実行させるために、Ｓ２８０にてフラグＦｂをリセットした後、上記Ｓ１３０に移行し、逆に残留騒音信号ｅの信号レベルが目標レベルｅｏ 以下であれば、フィルタ係数Ｗの更新を禁止するために、Ｓ２９０にてフラグＦｂをセットし、Ｓ３００に移行する。
【００８８】
次にＳ３００では、温度センサ１６及び湿度センサ１８からの検出信号をＡ／Ｄ変換器５３を介して読込み、Ｓ３１０にて、その読み込んだ温度センサ１６及び湿度センサ１８からの検出信号（つまりダクト２の現在の環境状態）が、伝達関数Ｇｓ ，Ｇｅ 及びタップ長Ｌ等の演算パラメータを変更すべき状態まで変化したか否かを判断する、環境判定部５４としての判定処理を実行する。そして、Ｓ３１０にて、環境状態が変化していないと判断された場合には、そのまま上記Ｓ１３０に移行し、逆に環境状態が変化したと判断されると、フィルタ係数Ｗの更新を通常通り実行させるために、Ｓ３２０にてフラグＦｂをリセットする。そして、Ｓ３２０にてフラグＦｂをリセットした後は、変化した環境状態に対応した演算パラメータを再設定するために、上記Ｓ１２０に移行する。
【００８９】
以上説明したように、本実施例のアクティブ型騒音低減装置においては、ＡＤＦ３２のフィルタ係数Ｗを更新するに当たって使用される収束係数μを、全騒音信号の自乗総和に基づき、前記（８） 式を用いて逐次算出するようにしているため、ダクト２の実際の騒音状態に応じて常に最適な収束係数μを設定することができ、残留騒音を速やかに且つ確実に目標レベル以下に収束させることができる。
【００９０】
また、ＤＦ３８，ＤＦ３４のフィルタ係数（つまり伝達関数Ｇｅ ，Ｇｓ ）や、収束係数μを演算するのに使用されるＤＦ３８のフィルタ係数のタップ長Ｌは、ダクト２の環境状態（温度・湿度）に応じて変化するが、本実施例では、予め、複数に区分した各環境状態毎に、各環境状態に適合したフィルタ係数及びタップ長Ｌを設定・記憶しておき、これら複数のフィルタ係数及びタップ長Ｌの中から現在の環境状態に対応したフィルタ係数及びタップ長Ｌを選択して、ＤＦ３４，ＤＦ３８，収束係数演算部４６による演算処理を実行させる。従って、本実施例によれば、ＤＦ３４，ＤＦ３８，収束係数演算部４６において、ダクト２の環境状態の影響されることなく、現在の環境状態に対応した正確な演算結果を得ることができ、これによっても、残留騒音を速やかに且つ確実に目標レベル以下に収束させることができる。
【００９１】
また更に、本実施例では、残留騒音の信号レベルが予め設定された目標レベル以下に達した場合には、その後、残留騒音の信号レベルが目標レベルを越えるか、ダクト２の環境状態が変化するまでの間、フィルタ係数演算部４０によるフィルタ係数Ｗの更新を禁止する。このため、残留騒音を目標レベル以下に低減できているときに、フィルタ係数の更新を継続することによって、フィルタ係数を最適値から外れる方向に更新してしまい、制御を却って悪化させてしまうといったことはなく、制御の安定性を向上できる。
【００９２】
また、本実施例では、ＡＤＦ３２により生成した制御音信号が予め設定された上限値を越えた場合には、その後、制御音信号が上限値以下になるまで、フィルタ係数Ｗを前記（９） 式を用いて更新することにより、フィルタ係数Ｗを補正係数βにて通常より小さい値に補正する。このため、本発明によれば、収束係数μの誤演算等によって生じる制御の発散を未然に防止して、制御を安定性を向上することができる。
【００９３】
そしてこのように、本実施例では、デジタル信号処理部３０において各種演算処理を実行するのに使用される各パラメータを、ダクト２内の騒音状態，環境状態に対応した最適値になるように設定し、またその制御結果（残留騒音，制御音）を監視しながら、ＡＤＦ３２のフィルタ係数Ｗの更新を禁止したり、フィルタ係数Ｗを補正するようにしているので、これら各対策の相乗作用によって、ダクト２内，延いてはダクト２の吹出口から空調空気を受ける室内の騒音を、騒音状態，環境状態に影響されることなく、常に良好に低減することが可能になる。
【００９４】
また更に、本実施例では、こうしたデジタル信号処理部３０における演算処理の改善に加えて、騒音検出マイク１０及び残留騒音検出マイク１２をダクト２の側面に設けた防風板９の陰に固定し、しかもその上流側に空気の流れを層流状態に整流する断面ハニカム格子状の整流部品８ａ，８ｂを設けることにより、ダクト２内の騒音及び残留騒音を、その周波数特性を変化させることなく、各マイク１０，１２にて正確に検出できるようにしている。従って、本実施例によれば、デジタル信号処理部３０に入力される騒音信号及び残留騒音信号のコヒーレンスを高めることができ、これによっても、制御精度を向上して、ダクト２内の騒音低減効果を高めることができる。
【００９５】
以上本発明の一実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に限定されることはなく、種々の態様をとることができる。例えば、本実施例では、送風器６からの空調空気を車室内に送風するダクト２内の騒音を低減する装置について説明したが、室内の複数箇所の騒音を検出して、複数のスピーカから室内に向けて制御音を放射することにより、室内の騒音を直接低減する装置であっても、本発明を適用して、上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のアクティブ型騒音低減装置の構成を表わすブロック図である。
【図２】実施例のデジタル信号処理部における演算処理の実行手順を表わすフローチャートである。
【図３】従来のアクティブ型騒音低減装置の構成を表わすブロック図である。
【符号の説明】
２…ダクト ４…吸音材 ６…送風器 ８ａ，８ｂ…整流部品
９…防風板 １０…騒音検出マイク １２…残留騒音検出マイク
１４…スピーカ １６…温度センサ １８…湿度センサ
２０…コントローラ ２１，２２，４３，５２…増幅器
２３，２４，４２…アナログフィルタ ２５，２５，５３…Ａ／Ｄ変換器
４１…Ｄ／Ａ変換器 ３０…デジタル信号処理部
３２…ＡＤＦ（適応デジタルフィルタ） ４０…フィルタ係数演算部
３４，３８…ＤＦ（デジタルフィルタ） ３６…加算部
４６…収束係数演算部 ４８…出力レベル判定部 ５４…環境判定部
５０…騒音レベル判定部 ５６，５８…伝達関数記憶部[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an active noise reduction device that reduces noise in a space to be silenced (for example, an air passage) by sound wave interference between noise and control sound.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a noise reduction method for reducing noise in an air passage and preventing noise from leaking into a room from an air outlet, for example, a method of attaching a sound absorbing material to an inner wall of an air passage has been known. This method is effective for high-frequency noise, but does not provide a good noise reduction effect for low-frequency noise.
[0003]
Therefore, in recent years, in order to reduce noise in the low-frequency range, an active type noise that actively adds control noise having the same amplitude and opposite phase to the noise to interfere with the noise and the control noise, thereby reducing the noise. Reduction devices have been proposed and are being put into practical use. Recently, with the development of a digital signal processor (DSP), an adaptive digital filter can be used as a filter for generating a control sound having the same amplitude and opposite phase as noise. A system for generating a control sound by adaptive control using such an adaptive digital filter is becoming mainstream (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-333877).
[0004]
Hereinafter, an example of a conventional active noise reduction device that reduces noise by adaptive control using an adaptive digital filter will be described with reference to FIG. 3 is provided in a duct 60 that guides conditioned air blown from a blower (not shown) to an air outlet (not shown) that opens into the room, and noise (particularly low-frequency 1 shows a configuration of a conventional active noise reduction device for reducing noise.
[0005]
As shown in FIG. 3, a noise detection microphone (hereinafter referred to as a noise detection microphone) 64 for detecting noise in the duct 60 and a noise in the duct 60 are arranged in the duct 60 in order from the upstream side where the conditioned air flows. A speaker 68 for generating a control sound to be interfered, and a residual noise detection microphone (hereinafter referred to as a residual noise detection microphone) 66 for detecting residual noise after interference between the control sound and noise are provided. .
[0006]
A sound absorbing material 62 for reducing noise (especially high-frequency noise) is attached to the inner wall of the duct 60, and each of the microphones 64 and 66 has a sound absorbing material in order to avoid the influence of the flow of conditioned air. It is covered by the material 62. On the other hand, the sound absorbing material 62 is not disposed at the mounting position of the speaker 68 on the duct 60, and the control sound corresponding to the control sound signal output from the controller 70 can be directly radiated from the speaker 68 into the duct 60. Has been.
[0007]
Next, the controller 70 generates a control sound signal for generating a control sound from the speaker 68 based on the noise signal and the residual noise signal output from each of the microphones 64 and 66. Amplifiers 71 and 72 for amplifying the noise signal and the residual noise signal from the amplifier 66 respectively; analog filters 73 and 74 for removing noise components from the noise signal and the residual noise signal amplified by the amplifiers 71 and 72, respectively; A / D converters 75 and 76 for converting the noise signal and the residual noise signal that have passed through these analog filters 73 and 74 into digital signals, respectively, and are converted into digital signals by these A / D converters 75 and 76, respectively. A digital signal processing unit 80 for generating a control sound signal (digital signal) for noise reduction based on the noise signal and the residual noise signal, A D / A converter 91 for converting the control sound signal generated by the digital signal processing unit 80 into an analog signal; and removing a noise component from the control sound signal converted to an analog signal by the D / A converter 91. An analog filter 92 and an amplifier 93 that amplifies a control sound signal that has passed through the analog filter 92 and outputs the amplified control sound signal to the speaker 68, and generates a control sound from the speaker 68.
[0008]
The digital signal processing unit 80 is mainly configured with an adaptive digital filter (hereinafter, also simply referred to as an ADF) 82 that generates a control sound signal Y. Based on the control sound signal Y generated by the ADF 82, Digital filter for generating a correction value H for correcting a noise signal input from the A / D converter 75 (hereinafter, also simply referred to as DF)84From the noise signal input from the A / D converter 75DF84A noise signal is corrected by subtracting the correction value H generated in the step (a), and an addition unit 86 that outputs the corrected noise signal X to the ADF 82 as a reference signal, and a noise signal corrected by the addition unit 86, A DF 88 for generating a reference signal R for updating the filter coefficient of the ADF 82, a filter signal W of the ADF 82 based on the reference signal R generated by the DF 88 and a residual noise signal e input from the A / D converter 76. And a filter coefficient calculation unit 90 for sequentially updating.
[0009]
Here, the DF 84 and the adder 86 are for preventing howling affecting the noise detection microphone 64 due to the control sound generated by the speaker 68, and the DF 84 is a control sound signal output from the digital signal processor 80. Y is transmitted to the speaker 68 and converted into a control sound, and the control sound is input to the noise detection microphone 64 and returned to the digital signal processing unit 80 based on the transfer function Gs (impulse response) of the system. By filtering the sound signal Y, a control sound component included in the noise signal input from the A / D converter 75 is obtained as a correction value H. The adding unit 86 inputs the control signal component from the A / D converter 75. By subtracting the correction value H from the noise signal, a true noise signal X corresponding to the noise in the duct 60 is obtained.
[0010]
The calculation of the correction value H is performed according to the following equation (0).
H (n) = GsT・ Y (n)… (0)
Here, Y (n) = [Y (n), Y (n−1), Y (n−2),..., Y (n−j)]T    ... (0-1)
Gs = [Gs0, Gs1, Gs2,..., Gsj]T              ... (0-2)
And the subscript (n) represents the current value. In the equations (0-1) and (0-2), the left side Y (n), Gs represents a vector.
[0011]
Next, the DF 88 and the filter coefficient calculation unit 90 are for sequentially updating the filter coefficient W of the ADF 82 so that the residual noise signal e input via the A / D converter 76 is minimized.
That is, first, as for the residual noise signal e, the noise signal at the position of the residual noise detection microphone 66 when the noise propagates through the duct 60 and reaches the residual noise detection microphone 66 is d, and the control sound is generated from the speaker 68. Assuming that the control sound signal is Y and the transfer function of the system from the digital signal processor 80 to the residual noise detection microphone 66 through the speaker 68 to the digital signal processor 80 is Ge, the following equation (1) can be described.
[0012]
e (n) = d (n) + GeT・ Y (n)… (1)
Here, Y (n) = [Y (n), Y (n−1), Y (n−2),..., Y (n−j)]T      … (1-1)
Ge = [Ge0, Ge1, Ge2,... Gej]T                              ... (1-2)
It is. In the expressions (1-1) and (1-2), the left side Y (n), Ge represents a vector.
[0013]
On the other hand, the ADF 82 generates an output signal (that is, the control sound signal Y) by filtering the input signal (that is, the noise signal X) with an FIR filter that has an updatable filter coefficient W. The processing is executed according to the following equation (2).
[0014]
Y (n) = W.X (n)T    … (2)
X (n) = [X (n), X (n-1), X (n-2),..., X (ni)]T    … (2-1)
W = [W0, W1, W2,..., Wi]T                        … (2-2)
It is. In the expressions (2-1) and (2-2), the left side X (n) and W represent vectors.
[0015]
Here, the filter coefficient W may be sequentially updated in accordance with the adaptive control algorithm so that the control error (that is, the residual noise signal e) is minimized. The adaptive control algorithm is well known as the steepest descent method. The Filtered-X LMS algorithm described below can be used.
[0016]
That is, the residual noise signal e (n) can be described as the following equation (3) by substituting the equation (2) into the above equation (1).
Figure 0003545082
Here, R (n) is a reference signal and can be described as in the following equation (4).
[0017]
R (n) = Ge.X (n)T    … (4)
Next, in order to minimize the residual noise signal e (n), the evaluation function J = [e (n)]2  And considering that minimizing J,
J = [e (n)]2  = [D (n) + WT  ・ R (n)]2      … (5)
Since the evaluation function J is a quadratic function with respect to the filter coefficient W, J becomes the minimum when its derivative ∇ (n) = ∂J / ∂W becomes zero.
[0018]
The derivative ∇ (n) can be obtained as in the following equation (6).
∇ (n) = ∂J / ∂W = 2e (n) ∂∂ (n) / ∂W = 2e (n) ・ R (n) (6)
Therefore, since the state of the control object fluctuates with time, to optimize the state so that the evaluation function J is minimized in accordance with the state, the following equation (7) is calculated using the “steepest descent method”. In this case, the filter coefficient W of the ADF 82 may be sequentially updated.
[0019]
Figure 0003545082
Here, μ is a convergence coefficient (also called a step size parameter).
Therefore, the DF 88 calculates the reference for updating the filter coefficient in the equation (7) based on the noise signal X corrected by the adder 86 and the transfer function Ge set in advance according to the equation (4). The signal R is obtained, and the filter coefficient calculation unit 90 calculates the calculation result (reference signal R), the residual noise signal e input from the A / D converter 76, and the convergence coefficient μ according to the above equation (7). , The filter coefficient W is sequentially updated.
[0020]
As described above, according to the conventional active noise reduction device using the adaptive digital filter, the filter coefficient of the adaptive digital filter is sequentially updated so that the residual noise in the duct, which is the sound-removed space, is minimized. The control sound signal output from the digital filter converges to a signal capable of sufficiently reducing noise, and can theoretically reduce residual noise to zero.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such an active noise reduction device, calculation parameters such as transfer functions Gs and Ge and convergence coefficient μ used in the DF 84 and DF 88 and the filter coefficient calculation unit 90 constituting the digital signal processing unit 80 are controlled. Is set based on the identification results etc. that were identified by simulations, etc., so if the device was actually mounted on a control object such as a duct and controlled, noise in the use environment and unexpected noise Due to an input or the like, the calculation parameters may not be compatible with the actual control system, and the residual noise may not be properly suppressed.
[0022]
For example, the convergence coefficient μ used for updating the filter coefficient W is a coefficient that determines the convergence speed of the square error and the residual error in the successive calculation of the filter coefficient W. If the values are small, the residual noise signal e is equal to the target noise. Although the convergence speed can be converged to a level, the convergence speed is slow. Conversely, if the convergence speed is high, the convergence speed is high, but the residual noise signal e is large. The signal e does not converge to the target level but diverges. If the noise signal X has stationarity and its autocorrelation function is known in advance, the convergence coefficient μ is determined by calculating the average of the sum of the square values of all the noise signals X (square sum). Value can be set.
[0023]
However, in order to set the convergence coefficient μ, it is difficult to find the average of the sum of squares of all the noise signals X in advance. The value of the coefficient μ is determined by thinking and error. Therefore, the convergence coefficient μ does not always become an optimum value depending on the noise state when the control is actually performed, and the convergence speed of the residual noise signal e to the target level becomes slow or the residual noise signal e is sufficiently reduced. There is a problem that it cannot be made smaller.
[0024]
Further, for example, in the DF 84 for calculating the correction value H for preventing howling and the DF 88 for calculating the reference signal R for calculating a filter coefficient, the transfer functions Gs and Ge of the control system are used as filter coefficients in the calculation. However, the transfer functions Gs and Ge are affected by environmental changes such as temperature and humidity. If the use environment changes from what was assumed at the time of design, the filter coefficients of the DF84 and DF88 do not match the environment state at that time, and errors occur in the correction value H, the reference signal R, and the like.
[0025]
That is, when the transfer function Gs of the system from the digital signal processing unit 80 via the speaker 68 to the noise detection microphone 64 and the digital signal processing unit 80 changes due to a change in the environment of the control system, howling due to the control sound radiated from the speaker 68 When the transfer function of the system from the digital signal processing unit 80 through the speaker 68 to the residual noise detection microphone 66 to the digital signal processing unit 80 changes, the reference signal R deviates from the optimum value, and the ADF 82 The time required for the filter coefficient W to reach the optimum value is long, and the convergence speed of the control becomes slow. On the contrary, the divergence causes a problem that the noise reduction effect is reduced.
[0026]
The present invention has been made in view of such a problem, and provides an active-type noise reduction device that can quickly and reliably reduce noise in a sound-receiving space without being affected by changes in a noise state, an environmental state, and the like. The purpose is to:
[0027]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1, which has been made to achieve such an object, is an active noise reduction device that radiates a control sound into a space to be silenced to cause interference with noise, thereby reducing noise in the space. ,
A noise detection microphone provided in a noise intrusion path from the noise source to the space to be silenced;
A speaker that receives the control sound signal and radiates the control sound in the sound-removed space;
A microphone for detecting residual noise after interference between the control sound and the noise from the speaker,
A noise signal input via the noise detection microphone based on a control sound signal that generates a control sound from the speaker and a calculation parameter corresponding to a transfer function of a system from the speaker to the noise detection microphone A noise signal correcting unit that calculates a true noise signal corresponding to the noise in the sound to be canceled by calculating a control sound component in the sound and correcting the noise signal according to the calculation result;
An adaptive digital filter comprising an FIR filter capable of updating a filter coefficient, which generates a control sound signal by filtering the noise signal obtained by the noise signal correction means;
A noise signal obtained by the noise signal correction means, a residual noise signal input via the residual noise detection microphone, a preset convergence coefficient, and a signal from the speaker to the residual noise detection microphone. Filter coefficient updating means for sequentially updating the filter coefficients of the adaptive digital filter so that the residual noise signal is minimized, based on an operation parameter corresponding to a transfer function of the system,
Residual noise determination means for determining whether or not a residual noise signal input via the residual noise detection microphone has reached a predetermined target level or less;
When it is determined by the residual noise determination means that the residual noise signal has reached the target level or less, the filter is thereafter used until the residual noise determination means determines that the residual noise signal has exceeded the target level. Update inhibiting means for inhibiting update of the filter coefficient by the coefficient updating means;
Environmental condition detecting means for detecting environmental conditions such as temperature and humidity in the sound-receiving space;
Environment change determining means for determining whether the environmental state in the sound-absorbed space detected by the environmental state detecting means has changed,
The update prohibition means, when the update of the filter coefficient by the filter coefficient update means is prohibited, when it is determined that the environmental change in the sound-removed space has been changed by the environment change determination means, Restarting the update of the filter coefficient by the filter coefficient update meansIt is characterized by.
[0028]
The invention according to claim 2 isThe active noise reduction device according to claim 1,
The sum of squares of all the noise signals obtained by the noise signal correction means is calculated every moment, and the convergence used for updating the filter coefficients by the filter coefficient updating means is determined by using a predetermined arithmetic expression using the sum of squares as a parameter. Convergence coefficient calculation means for sequentially calculating the coefficient,
It is characterized by having.
[0029]
Next, according to a third aspect of the present invention, in the active noise reduction device according to the first or second aspect,
At least one of the calculation parameters used in the noise signal correction means and the filter coefficient update means is set for each environmental state in which the environmental conditions such as temperature and humidity in the sound-reducing space are divided. Operation data storage means for storing operation data comprising:
Based on the environmental state detected by the environmental state detecting means, a calculation parameter suitable for the current environmental state is selected from the calculation data stored in the calculation data storage means, and the noise signal correction means and the filter coefficient are selected. Calculation parameter changing means for changing at least one of the calculation parameters used by the update means to the selected calculation parameter;
It is characterized by having.
[0031]
on the other hand,According to a fourth aspect of the present invention, in the active noise reduction device according to any one of the first to third aspects,Furthermore,
A control sound signal determination unit that determines whether the control sound signal generated by the adaptive digital filter has exceeded a preset upper limit value,
When the control sound signal determining means determines that the control sound signal has exceeded the upper limit value, the correction coefficient smaller than 1 is then added to the calculation result by the filter coefficient updating means until the control sound signal becomes equal to or less than the upper limit value. Filter coefficient correction means for correcting the filter coefficient of the adaptive digital filter to a value smaller than normal by multiplying
It is characterized by having.
[0032]
next,Claim 5The invention described in claim 1 is the above claim 1Claim 4The active noise reduction device according to any of the above,
The microphone for noise detection, the speaker, and the microphone for residual noise detection are provided in order from the upstream side along the flow of air in the path from the blower to the outlet of the air flow path where air flows. , And is mounted behind a windbreak plate formed on a side surface of the air passage.
[0033]
Also,Claim 6The invention described inClaim 5In the active noise reduction device described in (1), a rectifying component for rectifying the air flow into a laminar flow state is provided upstream of the air passage near the mounting position of each microphone.
[0034]
[Action and effect of the invention]
In the active noise reduction device according to claim 1 configured as described above, first, the noise detecting microphone detects noise invading the noise-removed space from the noise source. The noise signal from the noise detection microphone is corrected by the noise signal correction means, and the corrected noise signal is input to the adaptive digital filter.
[0035]
In other words, in addition to the noise from the noise source, the control sound radiated from the speaker is also input to the noise detection microphone, so if the noise signal from the noise detection microphone is directly input to the adaptive digital filter, the adaptive digital filter In the filter, a control sound signal including not only a signal component for noise reduction having the same amplitude as the noise but of the opposite phase but also a signal component for canceling the control sound generated from the speaker last time is generated. When the control sound is generated from the speaker by the sound signal, howling of the control sound occurs in the space to be muted. Therefore, in order to prevent such howling, the noise signal correction means uses a control sound signal that generates a control sound from a speaker and a calculation parameter corresponding to a transfer function of a system from the speaker to the noise detection microphone. Calculate the control sound component in the noise signal input via the noise detection microphone, and remove this control sound component from the noise signal to calculate the true noise signal corresponding to the noise in the sound-absorbed space. This is input to the adaptive digital filter.
[0036]
The filter coefficient of the adaptive digital filter is determined by a filter coefficient updating unit, the noise signal obtained by the noise signal correcting unit, the residual noise signal input through the residual noise detection microphone, and a preset convergence. Based on the coefficients and the calculation parameters corresponding to the transfer function of the system from the loudspeaker to the residual noise detection microphone, the residual noise signal is sequentially updated so as to minimize the residual noise signal. That is, the filter coefficients are sequentially updated according to the above-described equations (4) and (7) and according to the Filtered-XLMS algorithm.
[0037]
Then, the residual noise determination means determines whether or not the residual noise signal input via the residual noise detection microphone has reached a predetermined target level or less. Is determined to have reached the target level or less, the update prohibition means then determines the filter coefficient by the filter coefficient update means until the residual noise determination means determines that the residual noise signal has exceeded the target level. Prohibit updates.
[0038]
In other words, the filter coefficient updating means uses a preset adaptive control algorithm (that is, Filtered-X LMS Algorithm), the filter coefficients of the adaptive digital filter are successively updated so that the residual noise signal is minimized. However, when the residual noise signal has reached the target level or less and the residual noise has been sufficiently suppressed. In addition, if the update of the filter coefficient is continued, the filter coefficient is updated in a direction deviating from the optimum value due to a setting error of various parameters used for updating the filter coefficient or an arithmetic error at the time of updating. It is conceivable that the control is worsened instead.
[0039]
Therefore, in the present invention, when the residual noise signal has reached the target level or less, the update of the filter coefficient is prohibited, so that the filter coefficient is prevented from being updated in a direction deviating from the current optimum value. -ing
As a result, according to the present invention, even though the control target has been achieved once, the residual noise does not increase due to the erroneous update of the filter coefficient and does not deviate from the control target. Performance can be improved.
[0040]
Also, if the noise state or the environmental state changes while the update of the filter coefficient is prohibited, the filter coefficient does not conform to the state and the residual noise exceeds the target level. The update of the filter coefficient is restarted based on the filter coefficient which has been the optimum value until now (in other words, with the deviation of the filter coefficient from the optimum value being the smallest). It is possible to quickly converge to the optimum value. Therefore, according to the present invention, it is possible to quickly and reliably converge the residual noise to the target level or less.
[0041]
Further, the active noise reduction device of the present invention further includes an environmental state detecting means for detecting an environmental state such as a temperature and a humidity of the space to be silenced, and an environmental change determining means for determining a change in the detected environmental state. Is provided. When the residual noise signal is at or below the target level and the update prohibition unit prohibits the update of the filter coefficient by the filter coefficient update unit, the environment change determination unit changes the environmental state in the sound-absorbed space. If it is determined that the updating has been performed, the updating of the filter coefficient by the filter coefficient updating means is restarted.
[0042]
In other words, if the environmental condition of the sound-absorbed space changes while the update of the filter factor is prohibited, the filter factor deviates from the optimal value. Even if the residual noise signal is lower than the target level, the update of the filter coefficient is restarted so that the filter coefficient can quickly follow the changing environmental state.
[0043]
For this reason, according to the present invention, even when the environmental change in the sound-absorbing space changes, the filter coefficient can be more quickly approximated to the optimum value, and the convergence of the control can be further improved.
[0044]
Next, the active noise reduction device according to claim 2 is further provided with a convergence coefficient calculating means, and the convergence coefficient used for updating the filter coefficient is determined by the convergence coefficient calculating means. The sum of squares of all the noise signals obtained by the means is calculated every moment, and the sum is squarely calculated by using a predetermined arithmetic expression using the sum of squares as a parameter.
[0045]
That is, as described above, if the noise signal has stationarity and its autocorrelation function is known in advance, the convergence coefficient can be set to an optimum value by calculating the average of the sum of squares of all the noise signals. Therefore, according to the present invention (claim 2), instead of using a convergence coefficient set as a fixed value in advance when updating the filter coefficient, the convergence coefficient is sequentially calculated based on the noise signal, so that the convergence coefficient is calculated according to the noise signal. The convergence coefficient which changes sequentially is set, and the filter coefficient is updated using the convergence coefficient.
[0046]
As described above, according to the present invention (claim 2), the convergence coefficient used for updating the filter coefficient is changed to the noise signal corresponding to the true noise in the sound-absorbed space obtained by the noise signal correction means. , The convergence coefficient can always be set to an optimum value according to the actual noise state, and even if the noise state changes, the control sound emitted from the speaker is Responsive to noise, it is possible to quickly and reliably converge the residual noise to the target level or less.
[0047]
Next, an active-type noise reduction device according to a third aspect of the present invention is a device in which an operation data storage unit and an operation parameter changing unit are further provided to the device according to the first or second embodiment.
In this device, the calculation parameter changing means selects the calculation data from the calculation data stored in the calculation data storage means based on the environmental state such as temperature and humidity in the noise-free space detected by the environmental state detection means. A calculation parameter suitable for the current environmental condition is selected, and at least one of the calculation parameters used in the noise signal correction means and the filter coefficient update means is changed to the selected calculation parameter.
[0048]
That is, the noise signal correction means uses the calculation parameters corresponding to the transfer function of the system from the speaker to the noise detection microphone when correcting the noise signal, and the filter coefficient update means uses the speaker when updating the filter coefficient. Although the calculation parameters corresponding to the transfer function of the system from the to the residual noise detection microphone are used, since the transfer function of the control system changes depending on the environmental conditions such as temperature and humidity in the space to be silenced, these calculation parameters are used. If it is fixed, in the environmental state when the calculation parameters are set, the noise signal correction means and the filter coefficient updating means can perform a good calculation operation, but the environmental state changes from the environment state when the calculation parameters are set. And the calculation parameters do not match the actual environmental conditions, It occurs.
[0049]
Therefore, in the present invention, when the environmental conditions are classified and the optimal operation parameters are set for each environmental state, and the operation is performed by the noise signal correcting means or the filter coefficient updating means, the It is possible to use the calculation parameters according to the environmental state of (1).
[0050]
For this reason, according to the present invention, even if the environmental conditions such as the temperature and humidity of the space to be silenced change, the calculation parameters used in the noise signal correcting means or the filter coefficient updating means conform to the actual environmental conditions. As a result, there is no case where an arithmetic error occurs in each of these means, and it becomes possible to correct the noise signal or update the filter coefficient accurately without being affected by the environmental condition. Therefore, also in the present invention, it is possible to quickly and reliably converge the residual noise to the target level or less.
[0051]
On the other hand, an active noise reduction device according to a fourth aspect is provided with the control sound signal determination means and the filter coefficient correction means in addition to the device according to any one of the first to third aspects.
Then, the control sound signal determining means determines whether or not the control sound signal generated by the adaptive digital filter exceeds a preset upper limit value. When it is determined that the value exceeds the upper limit, the filter coefficient correction unit multiplies the calculation result by the filter coefficient update unit by a correction coefficient smaller than 1 until the control sound signal becomes equal to or less than the upper limit value. Is corrected to a smaller value than usual.
[0052]
That is, for example, if the convergence coefficient for updating the filter coefficient does not match the noise state at that time due to a change in the noise state, and the value is larger than the optimum value, the filter coefficient is updated by the filter coefficient update unit. The filter coefficient, and consequently the control sound signal generated by the adaptive digital filter, also increases, and the control becomes unstable, making it impossible to converge the residual noise below the target level.
[0053]
Therefore, in the present invention, such a state is determined based on whether or not the control sound signal generated by the adaptive digital filter has exceeded the upper limit, and when the control signal exceeds the upper limit and the control becomes unstable. Then, the control sound signal generated by the adaptive digital filter is suppressed by correcting the filter coefficient to a smaller value than usual. As a result, according to the present invention, it is possible to prevent divergence occurring when the convergence coefficient is too large, stabilize the control, and quickly converge the residual noise to the target level or less.
[0054]
As mentioned above,In the device according to claim 1,For a general active noise reduction device including a noise detection microphone, a speaker, a residual noise detection microphone, a noise signal correction unit, an adaptive digital filter, and a filter coefficient update unit,Providing residual noise determination means, update prohibition means, environmental state detection means and environment change determination means,In the device according to claim 2,, And convergence coefficient calculating means,In the device according to claim 3,, Further, a calculation data storage means and a calculation parameter changing means,In the device according to claim 4,, Further, control sound signal determination means and filter coefficient correction means,By providing each of them, the stability and convergence of the control are improved, and the noise in the sound-absorbed space can be reliably and promptly reduced.Apparatus according to claim 1 and claim 2If some or all of the described configurations (means) are combined, it goes without saying that a greater noise reduction effect can be realized by the synergistic action of these means.
[0055]
Next,Claim 5In the active noise reduction device described above, a noise detection microphone, a speaker, and a residual noise detection microphone are arranged in a path between an air blower and an air outlet in an air passage through which air flows upstream along a flow of air. This is a noise reduction device for an air duct (duct), which is provided in this order. Each microphone is mounted behind a windbreak plate formed on the side surface of the air passage.
[0056]
This is because if each microphone is covered with a sound absorbing material as in the conventional device shown in FIG. 3, the frequency characteristics of noise and residual noise detected by each microphone change from actual ones. This is because it becomes difficult to capture an accurate noise signal and a residual noise signal corresponding to the noise and the residual noise into the device.
[0057]
That is, in the field of signal processing technology, an index representing a correlation between two signals called coherence is defined. Coherence is represented by a value from 0 to 1, and the closer the value is to 1, the higher the correlation, the higher the coherence. In the noise reduction device based on the adaptive control algorithm, the higher the coherence between the noise signal detected by the noise detection microphone and the residual noise signal detected by the residual noise detection microphone, the lower the noise reduction. Is known to be large. For this reason, in the related art, in a device for reducing noise in an air passage through which air flows, each microphone is covered with a sound absorbing material provided in the air passage so that the air in the air passage does not directly hit each microphone. However, in this case, the frequency characteristic of each noise detection signal deviates from the actual noise due to the sound absorbing material, and the noise reduction effect may not be sufficiently exhibited.
[0058]
Therefore, in the present invention, the windshield is attached to the side of the air passage, and each microphone is disposed behind the windshield, thereby ensuring the coherence of the noise signal from each microphone and the frequency of the noise signal obtained by each microphone. It prevents the characteristics from deviating from the actual noise. Therefore, according to the present invention, it is possible to control the control sound radiated from the speaker in accordance with the actual noise state in the air passage,Claims 1-4In the described device, it is possible to better reduce the noise in the air duct.
[0059]
next,Claim 6In the described active noise reduction device,Claim 5In the device described above, a rectifying component that rectifies the air flow into a laminar flow state is provided on the upstream side near the mounting position of each microphone in the ventilation path. This is to prevent the air flowing through the air passage from flowing around the microphones provided behind the windbreak plate, thereby reducing the coherence of noise signals obtained by the microphones.
[0060]
That is, for example, when the airflow path is formed in a straight line and the air flows straight along the airflow path, a large amount of air does not flow outside the windbreak plate provided on the side surface, and each microphone is provided with the airflow path. Although the influence of the wrapped air is small, the air flow in the air passage is curved due to the characteristics of the blower that blows air into the air passage even if the air passage is curved or the air passage is straight. When the flow is disturbed, a large amount of air flows into the outside of the windbreak plate, which may greatly affect a microphone provided behind the windshield.
[0061]
Therefore, in the present invention, air is prevented from flowing around to each microphone side by providing a rectifying component that rectifies the air flow into a laminar flow state on the upstream side of the air passage provided with each microphone. is there. As a result, according to the present invention, the coherence of the noise signal obtained by each microphone can be maintained at a large value close to 1, and the noise in the air passage can be reduced more favorably.
[0062]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG.Claim 61 is a block diagram illustrating a configuration of an active noise reduction device according to an embodiment to which all the inventions described in FIG. 1 are applied. The active-type noise reduction device of the present embodiment, like the conventional device shown in FIG. 3, uses an air outlet (see FIG. 3) that opens the air-conditioned air blown from the blower 6 of the air-conditioning unit into a room such as an automobile or a train. (Not shown) to reduce noise in the duct 2 to prevent noise from leaking into the room from the outlet.
[0063]
As shown in FIG. 1, the active noise reduction device of the present embodiment is similar to the conventional device shown in FIG. 3, and is provided with a noise detection device arranged as close as possible to a blower 6 of an air conditioning unit as a noise source. A microphone (noise detection microphone) 10, a control sound generation speaker 14 disposed on the downstream side with a shortest distance capable of reducing noise from the noise detection microphone 10, and further disposed downstream from the speaker 14. The system includes a residual noise detection microphone (residual noise detection microphone) 12 for detecting residual noise after interference between noise and control sound, and a controller 20 for controlling control sound emitted from the speaker 14 into the duct 2.
[0064]
A sound absorbing material 4 for reducing noise (especially high-frequency noise) is attached to the inner wall of the duct 2 as in the conventional apparatus. As is clear from the duct cross-sectional view in FIG. The microphones 10 and 12 are not covered with the sound absorbing material 4, and are formed outside the flow path of the conditioned air (that is, behind the windshield 9) by providing the windshield 9 on the side surface of the duct 2. Fixed in the installation space.
[0065]
On the upstream side near the fixed position of each of the microphones 10 and 12 of the duct 2, rectifying parts 8 a and 8 b rectifying the flow of the conditioned air in the duct 2 into a laminar flow state and having a honeycomb lattice cross section. Are provided respectively. In other words, the flow of the conditioned air is made laminar by the rectifying components 8a and 8b, and the conditioned air flows around the outside of the windbreak plate 9, and the coherence of the noise signals and the residual noise signals obtained by the microphones 10 and 12 is obtained. Is prevented from decreasing.
[0066]
Further, on the wall surface of the duct 2 between the noise detection microphone 10 and the speaker 14, a temperature sensor 16 and a humidity sensor 18 as environmental condition detecting means for detecting temperature and humidity as environmental conditions in the duct 2, respectively. The controller 20 receives the detection signals from the sensors 16 and 18 in addition to the noise signals and the residual noise signals from the microphones 10 and 12.
[0067]
Note that, similarly to the conventional device, the sound absorbing material 4 and the windshield 9 are not provided inside the duct 2 of the speaker 14, and the control sound can be directly radiated from the speaker 14 into the duct 2.
Next, similarly to the conventional device, the controller 20 amplifies the noise signal and the residual noise signal output from each of the microphones 10 and 12 to remove noise components and convert them into digital signals. , Analog filters 23 and 24, and A / D converters 25 and 26. The noise signal and the residual noise signal converted into digital signals by the A / D converters 25 and 26 are input to a digital signal processing unit 30 that generates a control sound signal (digital signal). The control sound signal generated by the unit 80 is output to the speaker 14 via the D / A converter 41, the analog filter 42, and the amplifier 43.
[0068]
The controller 20 includes an amplifier 52 and an A / D converter 53 for amplifying detection signals from the temperature sensor 16 and the humidity sensor 18 and converting the detection signals from the temperature sensor 16 and the humidity sensor 18 into digital signals, in addition to the above-described units similar to those of the conventional device. , And the detection signal converted into a digital signal by the A / D converter 53 is also input to the digital signal processing unit 30.
[0069]
Next, the digital signal processing unit 30 is mainly composed of an adaptive digital filter (ADF) 32 that generates the control sound signal Y according to the above-mentioned equation (2), as in the conventional device. A digital filter (DF) 34 as noise signal correction means, an adder 36, and a digital filter (DF) 34 for calculating a correction value H for the noise signal input from the block 25 in accordance with the equation (0) to correct the noise signal. Generates a reference signal R based on the corrected noise signal X output from the following equation (4), and based on the reference signal R and the residual noise signal e input from the A / D converter 26, Digital filter (DF) 38 as filter coefficient updating means for sequentially calculating filter coefficient W so as to minimize residual noise signal e in accordance with equation (7) and filter coefficient calculation It is provided with a 40, a.
[0070]
The digital signal processing unit 30 includes a convergence coefficient calculation unit 46, an output level determination unit 48, a noise level determination unit 50, an environment determination unit 54, and transfer function storage units 56 and 58, in addition to the above units similar to those of the conventional device. Is provided.
Here, the convergence coefficient calculation unit 46 corresponds to the convergence coefficient calculation means of the present invention, and based on the corrected noise signal X output from the addition unit 36, calculates the total noise signal X (n) at time (n). Square sum ΣX (n)2, And the sum of squares ΣX (n)2And a preset constant α (however, 0 <α <2, and preferably about 0.01 in the implementation result) and a filter coefficient of the DF 38 determined at the time of identification of the control system (in other words, (4 The following equation (8) using the tap length L of the transfer function Ge) shown in the equation as a parameter:
μ = α / ｛ΣX (n)2/ L｝ (8)
Is used to sequentially calculate the maximum value of the convergence coefficient μ, and sets the convergence coefficient μ used by the filter coefficient calculation unit 40 to update the filter coefficient W.
[0071]
The transfer function storage units 56 and 58 correspond to the operation data storage unit of the present invention. The transfer function storage unit 56 stores the reference signal R and the convergence coefficient μ in the DF 38 and the convergence coefficient operation unit 46. A transfer function Ge used for calculation and a calculation parameter representing a tap length L corresponding to the transfer function Ge are stored for each of a plurality of environmental states divided according to the temperature and humidity of the duct 2 and transmitted. In the function storage unit 58, calculation parameters representing the transfer function Gs used to generate the correction value H for the noise signal in the DF 34 are stored in a plurality of environmental states classified according to the temperature and humidity of the duct 2. It is stored every time.
[0072]
Next, the environment determining unit 54 corresponds to the calculation parameter changing unit and the environment change determining unit of the present invention. That is, the environment determining unit 54 determines whether the environmental state of the duct 2 has changed based on the detection signal indicating the temperature and humidity of the duct 2 input from the A / D converter 53, and determines whether the environmental state has changed. If so, it is determined whether or not the current environmental state corresponds to any of the previously classified environmental states, and the calculation parameters (that is, Ge, L, Gs) according to the determination result are transferred to each transfer function. The data is output from the storage units 56 and 58 to the DF 38, the convergence coefficient calculation unit 46, and the DF 34, respectively.
[0073]
On the other hand, the noise level determination unit 50 corresponds to the residual noise determination unit and the update prohibition unit of the present invention, and determines whether the residual noise signal e input from the A / D converter 26 is lower than a predetermined target level. If it is determined that the residual noise signal e is equal to or less than the target level, the residual noise signal e exceeds the target level, or until the environment determination unit 54 determines that the environmental state of the duct 2 has changed. The update of the filter coefficient by the filter coefficient calculation unit 40 is prohibited.
[0074]
The output level determination unit 48 corresponds to a control sound signal determination unit and a filter coefficient correction unit of the present invention, and determines whether or not the control sound signal Y generated by the ADF 32 has exceeded a preset upper limit value. If the control sound signal Y exceeds the upper limit value, the filter coefficient calculation unit 40 requests the filter coefficient W to have a correction coefficient β smaller than 1 (in the execution result, β is 0.95 to 0). (Approximately .99 is desirable).
[0075]
As described above, in the digital signal processing unit 30, various calculation processes for controlling the control sound emitted from the speaker 14 into the duct 2 are performed. The respective units that perform the calculation processes are set in advance. Each operation is repeatedly executed according to the procedure. Therefore, next, an execution procedure of each of the above-described arithmetic processes repeatedly executed in the digital signal processing unit 30 as described above will be described with reference to a flowchart shown in FIG.
[0076]
As shown in FIG. 2, when the digital signal processing unit 30 is started, first, in S100 (S represents a step), the flags Fa and Fb used in the subsequent processing are reset (0) and various parameters are set. An initial setting process for setting an initial value to is performed.
Then, in S110, the detection signals from the temperature sensor 16 and the humidity sensor 18 are read via the A / D converter 53, and in S120, the read detection signals (that is, the current environmental state of the duct 2) are read. The corresponding transfer functions Gs, Ge and tap length L are read from the memories as the transfer function storage units 56, 58, and these values are set as operation parameters used in the subsequent operation.
[0077]
When the calculation parameters such as the transfer functions Gs and Ge are set in S120 as described above, the process proceeds to S130, and a noise signal input from the noise detection microphone 10 via the A / D converter 25 is used to convert the noise signal to be described later. By subtracting the latest correction value H (n) calculated in S220, a calculation process as an adding unit 36 for calculating a true noise signal X (n) in the duct 2 is executed. Since the correction value H (n) has not yet been calculated immediately after the digital signal processing unit 30 is started, in this case, the correction value H (n) is set as the correction value H (n) in the initial setting in S100. Value is used.
[0078]
Then, in S140, based on the noise signal X (n) calculated in S130 and the latest transfer function Ge set in S120, the reference signal for updating the filter coefficient W is calculated using the above equation (4). An arithmetic process as DF 38 for calculating R (n) is executed.
[0079]
Next, in S150, the sum of squares of the noise signal X (n) at the current time (n), which is a parameter necessary for calculating the convergence coefficient μ using the above equation (8), ΣX (n)2Is calculated based on the noise signal X (n) calculated in S130, and in S160, the calculated sum of squares ΣX (n) is calculated.2Based on the tap length L set in S120 and the constant α, the convergence coefficient calculation unit 46 that calculates the convergence coefficient μ by using the equation (8) is executed.
[0080]
When the convergence coefficient μ is calculated in this way, it is determined in S170 whether or not the flag Fb has been reset (0). If the flag Fb has been reset, the process proceeds to S180, and the flag Fb is set. If (1) has been performed, the process proceeds to S210. The flag Fb is set when the signal level of the residual noise signal e is determined to be equal to or lower than the target level eo by the processing described later, and whether the signal level of the residual noise signal e exceeds the target level eo or not. This is a flag Fb that is reset when the environmental state changes. That is, in S170, it is determined from the state of the flag Fb whether to update the filter coefficient W.
[0081]
Next, in S180, which is executed when the flag Fb is reset and it is determined in S170 that the filter coefficient W is to be updated, it is determined whether or not the flag Fa is reset, and the flag Fa is reset. If the flag has been set, the process proceeds to S190, and if the flag Fa has been set, the process proceeds to S200. Note that this flag Fa is set when it is determined in the subsequent processing that the control sound signal Y has exceeded a preset upper limit value Ymax, and conversely, when the control sound signal Y is below the upper limit value Ymax. This flag is reset. That is, in S180, it is determined whether or not the control sound signal Y has exceeded the upper limit Ymax from the state of the flag Fa.
[0082]
Next, in S190 executed when the flag Fa is reset and the control sound signal Y is equal to or less than the upper limit value Ymax, the current filter coefficient W (n) and the reference signal R ( n), the convergence coefficient μ calculated in S160, and the residual noise signal e (n) input from the residual noise detection microphone 12 via the A / D converter 26, by using the equation (7). The filter coefficient W (n + 1) is calculated (updated) by using it as it is.
[0083]
Conversely, in S200 executed when the flag Fa is set and the control sound signal Y exceeds the upper limit Ymax, the current filter coefficient W (n) and the reference signal calculated in S140 are used. Based on R (n), the convergence coefficient μ calculated in S160, and the residual noise signal e (n) input from the residual noise detection microphone 12 via the A / D converter 26, the above (7) The following equation (9) obtained by multiplying the equation by a correction coefficient β (β <1)
W (n + 1) = β ｛W (n) −2μ · e (n) · R (n)｝ (9)
Is used to calculate (update) the filter coefficient W (n + 1). That is, when the control sound signal Y exceeds the upper limit value Ymax, the filter coefficient W is calculated by multiplying the normally used equation (7) for the filter coefficient W by the correction coefficient β, thereby obtaining the filter coefficient. W is corrected to a smaller value than usual.
[0084]
As described above, when the filter coefficient W is updated in S190 or S200 as the filter coefficient calculation unit 40, or when it is determined in S170 that the update of the filter coefficient W is not to be performed, the process proceeds to S210 and the current setting is performed. Based on the latest filter coefficient W and the corrected noise signal X (n) calculated in S130, the control output (that is, the control sound signal) Y (n) is calculated using the equation (2). The calculation processing as the ADF 32 is executed.
[0085]
Then, in S220, the noise signal is next calculated in S130 by using the equation (0) based on the control sound signal Y (n) calculated in S210 and the latest transfer function Gs set in S120. The calculation processing as the DF 34 for calculating the correction value H (n) used for calculating X (n) is executed.
[0086]
Next, in S230, a determination process is executed as the output level determination unit 48 for determining whether or not the control sound signal Y calculated in S210 is equal to or less than a preset upper limit value Ymax. If the control sound signal Y exceeds the upper limit, the flag Fa is set in S240 in order to update the filter coefficient W in S200, and the process proceeds to S130. If the sound signal Y is equal to or smaller than the upper limit value Ymax, the flag Fa is reset in S250 to update the filter coefficient W in S190, and the process proceeds to S260.
[0087]
In S260, the signal level of the residual noise signal e input from the residual noise detection microphone 12 via the A / D converter 26 is detected, and in S270, the signal level of the detected residual noise signal e is set in advance. A determination process is performed as the noise level determination unit 50 for determining whether the noise level is equal to or lower than the target level eo. If the signal level of the residual noise signal e exceeds the target level eo, the flag Fb is reset in S280 in order to execute the update of the filter coefficient W, and then the process proceeds to S130, and conversely, the residual noise If the signal level of the signal e is equal to or lower than the target level eo, the flag Fb is set in S290 to prohibit the updating of the filter coefficient W, and the process proceeds to S300.
[0088]
Next, in S300, detection signals from the temperature sensor 16 and the humidity sensor 18 are read via the A / D converter 53, and in S310, the read detection signals from the temperature sensor 16 and the humidity sensor 18 (that is, the duct 2) are read. Is determined as the environment determining unit 54, which determines whether the current environmental state has changed to a state in which the calculation parameters such as the transfer functions Gs and Ge and the tap length L should be changed. If it is determined in S310 that the environmental condition has not changed, the process directly proceeds to S130, and if it is determined that the environmental condition has changed, the filter coefficient W is updated as usual. In order to cause the flag Fb to be reset in S320. Then, after resetting the flag Fb in S320, the process proceeds to S120 in order to reset the calculation parameters corresponding to the changed environmental condition.
[0089]
As described above, in the active noise reduction device of the present embodiment, the convergence coefficient μ used in updating the filter coefficient W of the ADF 32 is calculated based on the above-mentioned equation (8) based on the square sum of all the noise signals. Since the calculation is performed sequentially, the optimum convergence coefficient μ can always be set in accordance with the actual noise state of the duct 2, and the residual noise can be quickly and reliably converged to the target level or less. it can.
[0090]
The tap length L of the filter coefficients of the DF 38 and DF 34 (that is, the transfer functions Ge and Gs) and the filter coefficient of the DF 38 used to calculate the convergence coefficient μ depend on the environmental state (temperature and humidity) of the duct 2. In this embodiment, a filter coefficient and a tap length L suitable for each environmental state are set and stored in advance for each of the plurality of environmental states. The filter coefficient and the tap length L corresponding to the current environmental state are selected from the length L, and the DF 34, the DF 38, and the convergence coefficient calculator 46 execute the calculation process. Therefore, according to the present embodiment, the DF 34, DF 38, and convergence coefficient calculation unit 46 can obtain an accurate calculation result corresponding to the current environmental state without being affected by the environmental state of the duct 2. Accordingly, the residual noise can be quickly and reliably converged to the target level or less.
[0091]
Furthermore, in the present embodiment, when the signal level of the residual noise has reached a predetermined target level or less, the signal level of the residual noise exceeds the target level, or the environmental state of the duct 2 changes. In the meantime, the update of the filter coefficient W by the filter coefficient calculation unit 40 is prohibited. For this reason, when the residual noise is reduced to the target level or less, by continuing to update the filter coefficient, the filter coefficient is updated in a direction outside the optimum value, which worsens the control. However, the stability of the control can be improved.
[0092]
Further, in the present embodiment, when the control sound signal generated by the ADF 32 exceeds a preset upper limit value, the filter coefficient W is then changed to the above-mentioned equation (9) until the control sound signal becomes equal to or less than the upper limit value. , The filter coefficient W is corrected to a value smaller than the normal value by the correction coefficient β. Therefore, according to the present invention, control divergence caused by erroneous calculation of the convergence coefficient μ can be prevented beforehand, and control stability can be improved.
[0093]
As described above, in the present embodiment, each parameter used for executing various arithmetic processing in the digital signal processing unit 30 is set to an optimum value corresponding to the noise state and the environmental state in the duct 2. In addition, while monitoring the control results (residual noise and control sound), the updating of the filter coefficient W of the ADF 32 is prohibited or the filter coefficient W is corrected. The noise in the duct 2 and thus in the room receiving the conditioned air from the outlet of the duct 2 can always be satisfactorily reduced without being affected by the noise state and the environmental state.
[0094]
Further, in the present embodiment, in addition to the improvement of the arithmetic processing in the digital signal processing unit 30, the noise detection microphone 10 and the residual noise detection microphone 12 are fixed behind the windproof plate 9 provided on the side surface of the duct 2. Moreover, by providing rectifying parts 8a and 8b having a honeycomb lattice cross section for rectifying the air flow into a laminar flow state on the upstream side, noise and residual noise in the duct 2 can be reduced without changing the frequency characteristics. The microphones 10 and 12 enable accurate detection. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to increase the coherence of the noise signal and the residual noise signal input to the digital signal processing unit 30, thereby improving the control accuracy and reducing the noise in the duct 2. Can be increased.
[0095]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and can take various aspects. For example, in the present embodiment, the device for reducing the noise in the duct 2 that blows the conditioned air from the blower 6 into the vehicle interior has been described. By applying the present invention, the same effect as described above can be obtained even in a device that directly reduces indoor noise by emitting a control sound toward.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an active noise reduction device according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an execution procedure of a calculation process in a digital signal processing unit according to the embodiment.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional active noise reduction device.
[Explanation of symbols]
2 duct 4 sound absorbing material 6 blower 8a, 8b rectifying parts
9 ... windbreak board 10 ... noise detection microphone 12 ... residual noise detection microphone
14 speaker 16 temperature sensor 18 humidity sensor
20: Controller 21, 22, 43, 52: Amplifier
23, 24, 42 ... analog filter 25, 25, 53 ... A / D converter
41: D / A converter 30: Digital signal processing unit
32 ... ADF (Adaptive Digital Filter) 40 ... Filter Coefficient Operation Unit
34, 38 DF (digital filter) 36 addition section
46: convergence coefficient operation unit 48: output level judgment unit 54: environment judgment unit
50: noise level determination unit 56, 58: transfer function storage unit

Claims (6)

被消音空間内に制御音を放射して騒音と干渉させ、該空間内の騒音を低減するアクティブ型騒音低減装置であって、
騒音源から被消音空間に至る騒音の侵入経路に設けられた騒音検出用マイクロホンと、
制御音信号を受けて被消音空間内に制御音を放射するスピーカと、
該スピーカからの制御音と騒音との干渉後の残留騒音を検出する残留騒音検出用マイクロホンと、
前記スピーカから制御音を発生させた制御音信号と、前記スピーカから前記騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、前記騒音検出用マイクロホンを介して入力される騒音信号中の制御音成分を演算し、該演算結果に応じて該騒音信号を補正することにより、被消音空間内の騒音に対応した真の騒音信号を算出する騒音信号補正手段と、
該騒音信号補正手段にて得られた騒音信号をフィルタ処理して、前記制御音信号を生成する、フィルタ係数を更新可能なＦＩＲフィルタからなる適応デジタルフィルタと、
前記騒音信号補正手段にて得られた騒音信号と、前記残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号と、予め設定された収束係数と、前記スピーカから前記残留騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、残留騒音信号が最小となるように前記適応デジタルフィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、
前記残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号が予め設定された目標レベル以下に達したか否かを判定する残留騒音判定手段と、
該残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベル以下に達したと判定されると、その後、前記残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベルを越えたと判定されるまでの間、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止する更新禁止手段と、
被消音空間内の温度・湿度等の環境状態を検出する環境状態検出手段と、
該環境状態検出手段にて検出された被消音空間内の環境状態が変化したか否かを判定する環境変化判定手段と、
を備え、前記更新禁止手段は、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止しているときに、前記環境変化判定手段にて被消音空間内の環境状態が変化したと判断されると、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を再開させることを特徴とするアクティブ型騒音低減装置。An active-type noise reduction device that emits control sound in a space to be silenced and interferes with noise to reduce noise in the space,
A noise detection microphone provided in a noise intrusion path from the noise source to the space to be silenced;
A speaker that receives the control sound signal and radiates the control sound in the sound-removed space;
A microphone for detecting residual noise after interference between the control sound and the noise from the speaker,
A noise signal input via the noise detection microphone based on a control sound signal that generates a control sound from the speaker and a calculation parameter corresponding to a transfer function of a system from the speaker to the noise detection microphone A noise signal correcting unit that calculates a true noise signal corresponding to the noise in the sound to be canceled by calculating a control sound component in the sound and correcting the noise signal according to the calculation result;
An adaptive digital filter comprising an FIR filter capable of updating a filter coefficient, which generates a control sound signal by filtering the noise signal obtained by the noise signal correction means;
A noise signal obtained by the noise signal correction means, a residual noise signal input via the residual noise detection microphone, a preset convergence coefficient, and a signal from the speaker to the residual noise detection microphone. Filter coefficient updating means for sequentially updating the filter coefficients of the adaptive digital filter so that the residual noise signal is minimized, based on an operation parameter corresponding to a transfer function of the system,
Residual noise determination means for determining whether or not a residual noise signal input via the residual noise detection microphone has reached a predetermined target level or less;
When it is determined by the residual noise determination means that the residual noise signal has reached the target level or less, the filter is thereafter used until the residual noise determination means determines that the residual noise signal has exceeded the target level. Update inhibiting means for inhibiting update of the filter coefficient by the coefficient updating means;
Environmental condition detecting means for detecting environmental conditions such as temperature and humidity in the sound-receiving space;
Environment change determining means for determining whether the environmental state in the sound-absorbed space detected by the environmental state detecting means has changed,
The update prohibition means, when the update of the filter coefficient by the filter coefficient update means is prohibited, when it is determined that the environmental change in the sound-removed space has been changed by the environment change determination means, An active noise reduction apparatus, wherein the updating of the filter coefficient by the filter coefficient updating means is restarted . 前記騒音信号補正手段にて得られた全騒音信号の自乗総和を刻々求め、該自乗総和をパラメータとする所定の演算式を用いて、前記フィルタ係数更新手段にてフィルタ係数の更新に用いられる収束係数を逐次算出する収束係数演算手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のアクティブ型騒音低減装置。 The sum of squares of all the noise signals obtained by the noise signal correction means is calculated every moment, and the convergence used for updating the filter coefficients by the filter coefficient updating means is determined by using a predetermined arithmetic expression using the sum of squares as a parameter. 2. The active noise reduction device according to claim 1, further comprising convergence coefficient calculation means for sequentially calculating coefficients . 前記騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使用される前記各演算パラメータのうちの少なくとも一つを、被消音空間内の温度・湿度等の環境状態を区分した各環境状態毎に各々設定してなる演算データを記憶する演算データ記憶手段と、
前記環境状態検出手段にて検出された環境状態に基づき、前記演算データ記憶手段に記憶された演算データの中から現在の環境状態に適合する演算パラメータを選択し、前記騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使用される演算パラメータのうちの少なくとも一つを、該選択した演算パラメータに変更する演算パラメータ変更手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアクティブ型騒音低減装置。 At least one of the calculation parameters used in the noise signal correction means and the filter coefficient update means is set for each environmental state in which the environmental conditions such as temperature and humidity in the sound-reducing space are divided. Operation data storage means for storing operation data comprising:
Based on the environmental state detected by the environmental state detecting means, a calculation parameter suitable for the current environmental state is selected from the calculation data stored in the calculation data storage means, and the noise signal correction means and the filter coefficient are selected. Calculation parameter changing means for changing at least one of the calculation parameters used by the update means to the selected calculation parameter;
The active noise reduction device according to claim 1 or 2, further comprising: 前記適応デジタルフィルタにて生成された制御音信号が予め設定された上限値を越えたか否かを判定する制御音信号判定手段と、
該制御音信号判定手段にて制御音信号が上限値を越えたと判断されると、その後、該制御音信号が上限値以下になるまで、上記フィルタ係数更新手段による演算結果に１より小さい補正係数を乗じて、前記適応デジタルフィルタのフィルタ係数を通常より小さい値に補正するフィルタ係数補正手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアクティブ型騒音低減装置。 A control sound signal determination unit that determines whether the control sound signal generated by the adaptive digital filter has exceeded a preset upper limit value,
When the control sound signal determining means determines that the control sound signal has exceeded the upper limit value, the correction result smaller than 1 is then added to the calculation result by the filter coefficient updating means until the control sound signal becomes equal to or less than the upper limit value. Filter coefficient correction means for correcting the filter coefficient of the adaptive digital filter to a value smaller than normal by multiplying
The active noise reduction device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: 騒音検出用マイクロホン，スピーカ，及び残留騒音検出用マイクロホンは、空気が流れる送風路の送風器から吹出口までの間の経路に、空気の流れに沿って上流側から順に設けられ、しかも各マイクロホンは、該送風路の側面に形成された防風板の陰に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアクティブ型騒音低減装置。The microphone for noise detection, the speaker, and the microphone for residual noise detection are provided in order from the upstream side along the flow of air on the path from the blower to the outlet in the air flow path where air flows. The active noise reduction device according to any one of claims 1 to 4, wherein the noise reduction device is mounted behind a windbreak plate formed on a side surface of the air passage. 送風路の各マイクロホンの取付位置近傍の上流側には、空気の流れを層流状態に整流する整流部品を設けたことを特徴とする請求項５に記載のアクティブ型騒音低減装置。The active noise reduction device according to claim 5, wherein a rectifying component for rectifying the air flow into a laminar flow state is provided on an upstream side of the air passage near the mounting position of each microphone.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2500176A1 (en) 2011-03-18 2012-09-19 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus and computer program product

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3695058B2 (en) * 1997-05-09 2005-09-14 日産自動車株式会社 Active vibration control device
JP3804275B2 (en) * 1998-06-22 2006-08-02 日産自動車株式会社 Active noise vibration control device
GB9920883D0 (en) 1999-09-03 1999-11-10 Titon Hardware Ventilation assemblies
JP2011137560A (en) * 2009-12-25 2011-07-14 Mitsubishi Electric Corp Air conditioner
CN103527445A (en) * 2013-08-30 2014-01-22 青岛海信日立空调系统有限公司 Air conditioner and noise elimination method thereof
JP6343970B2 (en) * 2014-03-07 2018-06-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Signal processing device, program, range hood device
WO2015155922A1 (en) * 2014-04-09 2015-10-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Active noise control device, program, and range hood device
WO2017006547A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Active noise reducing device
CN105299828A (en) * 2015-10-13 2016-02-03 珠海格力电器股份有限公司 Method and system for noise treatment and air conditioner

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2885861B2 (en) * 1990-02-15 1999-04-26 株式会社東芝 Active control silencer
JP3178865B2 (en) * 1991-08-30 2001-06-25 日産自動車株式会社 Active noise control device
JPH06130970A (en) * 1992-10-20 1994-05-13 Nissan Motor Co Ltd Active noise controller
JP2886397B2 (en) * 1992-10-20 1999-04-26 三菱電機株式会社 Active noise control device
JP3048773B2 (en) * 1992-12-22 2000-06-05 株式会社日立製作所 Air conditioning outdoor unit
JPH06319189A (en) * 1993-05-10 1994-11-15 Mitsubishi Electric Corp Microphone unit
JP3058307B2 (en) * 1993-06-11 2000-07-04 シャープ株式会社 Active controller using adaptive digital filter.
JPH0728477A (en) * 1993-06-25 1995-01-31 Nissan Motor Co Ltd Active vibration control device and active noise control device
JPH0756579A (en) * 1993-06-30 1995-03-03 Ricoh Co Ltd Noise control device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2500176A1 (en) 2011-03-18 2012-09-19 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus and computer program product
US9782986B2 (en) 2011-03-18 2017-10-10 Ricoh Company, Limited Image forming apparatus and computer program product

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