JP5866142B2 - Active silencer - Google Patents
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Description
本発明は、例えば印刷機、自動車、エアコン等の騒音を発する機器・装置類において騒音と逆位相の音波を発生させることにより当該騒音を低減するアクティブ消音装置に関する。 The present invention relates to an active silencer that reduces noise by generating sound waves having a phase opposite to that of noise in devices and apparatuses that generate noise, such as printing presses, automobiles, and air conditioners.
従来から、騒音が発生する自動車やクーラー等の装置類に対し、騒音と逆位相の信号を生成し、当該信号に対応する音波をスピーカから出力することにより消音を行うアクティブ消音装置が適用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, active silencers have been applied to devices that generate noise, such as automobiles and coolers, which generate a signal with a phase opposite to that of the noise and output sound waves corresponding to the signal from a speaker. Yes.
図7は、従来のアクティブ消音装置(アクティブノイズコントロール)の一般的な構成を示すブロック図である。図7に示すように、従来のアクティブ消音装置は、騒音源収拾マイク1と、誤差検出マイク2と、アクティブノイズ制御部3と、打ち消し用スピーカ4とにより構成される。
FIG. 7 is a block diagram showing a general configuration of a conventional active silencer (active noise control). As shown in FIG. 7, the conventional active silencer includes a noise source collecting microphone 1, an
騒音源収拾マイク1は、装置内で発生した騒音が通過する音響路の上流側(騒音源の近傍)に設置され、当該騒音を拾音するためのマイクロホンである。この騒音源収拾マイク1は、拾音した騒音に基づく騒音信号を生成し、後述するアクティブノイズ制御部3に出力する。 The noise source collecting microphone 1 is a microphone that is installed on the upstream side (in the vicinity of the noise source) of an acoustic path through which noise generated in the apparatus passes and picks up the noise. The noise source collecting microphone 1 generates a noise signal based on the picked up noise and outputs the noise signal to an active noise control unit 3 described later.
誤差検出マイク2は、装置内で発生した騒音が通過する音響路の下流側(少なくとも打消し用スピーカ4より下流側)に設置され、当該騒音を拾音して消音結果を検出するためのマイクロホンである。この誤差検出マイク2は、拾音した騒音に基づく誤差検出信号を後述するアクティブノイズ制御部3に出力する。
The
アクティブノイズ制御部3は、騒音源収拾マイク1により生成された騒音信号に基づいて、騒音と逆位相の消音信号を生成し、打消し用スピーカ4に出力する。
The active noise control unit 3 generates a mute signal having a phase opposite to that of the noise based on the noise signal generated by the noise source collecting microphone 1 and outputs the mute signal to the canceling
打消し用スピーカ4は、アクティブノイズ制御部3により生成された消音信号に基づいて、騒音進行波が打消し用スピーカ4の設置位置に到達したタイミングで騒音と逆位相の音波を出力し、騒音の音圧を打ち消す。
The canceling
なお、打消し用スピーカ4が常に一定の固定された変換ゲインで消音用の音波を出力すると消音効果は少なくなる。そこで、アクティブノイズ制御部3は、誤差検出マイク2により生成された誤差検出信号に基づいて消音効果を検出し、適正なレベルに制御した消音信号を生成する。すなわち、アクティブノイズ制御部3は、誤差検出マイク2を介してフィードバックされた消音作用の結果をモニターし、より効率的な消音信号を生成して出力する。
If the
特許文献1には、突発的な外乱が存在する環境下においても安定した消音効果を得ることが可能であり、モータの回転騒音あるいは他の純音系騒音を発生する騒音源が複数個ある場合でも、これらの騒音を十分に消音する消音機能を備えることを課題とする画像形成装置の消音装置が記載されている。 In Patent Document 1, it is possible to obtain a stable silencing effect even in an environment where sudden disturbances exist, and even when there are a plurality of noise sources that generate motor rotation noise or other pure sound system noise. Therefore, there is described a muffler for an image forming apparatus which has a problem of providing a muffling function for sufficiently muffing these noises.
この消音装置は、駆動モータ、スキャナモータ等の回転音あるいは帯電ローラの交流電圧駆動の際に生じる帯電音等、純音系の騒音を発生する騒音源が複数個存在する場合でも、それぞれが発生している純音系騒音と相関のある信号を作成する騒音源に相当する数のそれぞれの信号作成手段を設け、この信号作成手段で得られた複数個の騒音源に対する信号を信号合成手段により合成して出力し、この合成した信号に基づいて純音系騒音と互いに打ち消し合う音波をスピーカから発生させているので、これら複数の純音系騒音について消音効果を得ることができる。 This silencer is generated even when there are multiple noise sources that generate pure tone noise, such as the rotational noise of the drive motor, scanner motor, etc., or the charging noise generated when the charging roller is driven with AC voltage. There are provided as many signal generation means as the number of noise sources that generate a signal correlated with the pure tone noise, and the signals for the plurality of noise sources obtained by the signal generation means are synthesized by the signal synthesis means. Sound waves that cancel each other out with the pure tone noise based on the synthesized signal are generated from the loudspeaker, so that a silencing effect can be obtained for the plurality of pure tone noises.
特許文献2には、設置場所がオペレーターやサービスステーション等と離れていたとしても、異常箇所を容易に検知し、遠隔地に当該異常を知らせることを課題とするアクティブ消音装置が記載されている。
このアクティブ消音装置は、騒音源側に配置されるダクトに第一の騒音検出手段と、該ダクトの下流側に配置されて消音信号を出力する手段と、第一の騒音検出手段にて検出した騒音信号に対して逆位相の消音信号を算出する演算手段、及び、出力手段よりも下流側に配置される第二の騒音検出手段を有し、さらに検出手段や出力手段の異常を検知して、これらを表示して警報を発する警報装置を備えているので、アクティブ消音装置に異常が発生した場合に異常箇所や故障した部品について離れた場所で容易に認識することができ、異常の発生を止めて部品が破損することを防止するとともに、故障部品の代替品を用意して修理したりする等の処置を行うことができる。 This active silencer is detected by a first noise detection means in a duct arranged on the noise source side, a means arranged on the downstream side of the duct to output a silence signal, and a first noise detection means. Computation means for calculating a mute signal having an antiphase with respect to the noise signal, and second noise detection means disposed downstream of the output means, and further detecting abnormality of the detection means and output means Because it has an alarm device that displays these and gives an alarm, when an abnormality occurs in the active silencer, it is possible to easily recognize the abnormal part and the faulty part at a remote place, It is possible to prevent the parts from being damaged by stopping them, and to take measures such as preparing a replacement for the failed part and repairing it.
しかしながら、従来のアクティブ消音装置は、消音効果を最良にするための適応型フィルタの収束性能(リアルタイム性)に課題がある。すなわち、図7に示すような従来のアクティブ消音装置は、誤差検出マイク2で拾音されてからアクティブノイズ制御部3にフィードバックされるまでの間にタイムラグが生ずるため、打消し用スピーカ4で消音しきれない騒音が発生する。
However, the conventional active silencer has a problem in the convergence performance (real-time property) of the adaptive filter for optimizing the silencing effect. That is, in the conventional active silencer as shown in FIG. 7, a time lag occurs between the sound pick-up by the
また、図7に示す従来のアクティブ消音装置は、打消し用スピーカ4から出力された音圧が騒音源収拾マイク1にリターンしてハウリング現象を発生させるため、真の騒音を拾音することが困難になるという問題を有する。
The conventional active silencer shown in FIG. 7 can pick up true noise because the sound pressure output from the canceling
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、リアルタイムな消音動作が可能であるとともに、アクティブ消音が騒音源収拾マイクに干渉することによる発振現象(ハウリング)を防止して必要なアクティブ消音レベルを確保することができるアクティブ消音装置を提供することを課題とする。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and enables a real-time silencing operation, and also prevents the oscillation phenomenon (howling) caused by the active silencing from interfering with the noise source collecting microphone, and the necessary active noise. It is an object of the present invention to provide an active silencer capable of securing a silence level.
本発明に係るアクティブ消音装置は、上記課題を解決するために、音源からの音波を伝播させる音響路と、前記音響路内に設けられ、前記音響路を伝播する音波を検出する音波検出部と、前記音響路内において前記音波検出部よりも下流側に設けられ、前記音源からの音波を消音するための逆位相の第1消音音波を発生させる第1消音音波発生部と、前記音波検出部により検出された音波に基づいて、前記第1消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第1制御部と、前記音響路内において前記音波検出部と前記第1消音音波発生部との間に設けられ、前記第1消音音波を消音するための逆位相の第2消音音波を発生させる第2消音音波発生部と、前記音波検出部により検出された音波に基づいて、前記第2消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第2制御部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an active silencer according to the present invention includes an acoustic path for propagating a sound wave from a sound source, and a sound wave detection unit provided in the acoustic path for detecting the sound wave propagating through the acoustic path. A first silenced sound wave generator that is provided downstream of the sound wave detection unit in the acoustic path and generates a first silenced sound wave having an opposite phase to silence the sound wave from the sound source; and the sound wave detection unit A first control unit that controls the generation timing and volume of the first silencing sound wave based on the sound wave detected by the sound wave, and between the sound wave detection unit and the first silencing sound wave generation unit in the acoustic path. A second muffled sound wave generator provided to generate a second muffled sound wave having an opposite phase to mute the first muffled sound wave, and based on the sound wave detected by the sound wave detector, Occurrence timing and Characterized in that it comprises a second control unit for controlling the amount.
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブ消音装置の第2の特徴は、前記第1制御部は、前記音波検出部により検出された音波の周波数に基づいて、前記第1消音音波の音量を制御することである。 In order to achieve the above object, the second feature of the active silencer according to the present invention is that the first control unit is configured such that the volume of the first silenced sound wave is based on the frequency of the sound wave detected by the sound wave detection unit. Is to control.
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブ消音装置の第3の特徴は、前記第2制御部は、前記音波検出部により検出された音波の周波数に基づいて、前記第2消音音波の音量を制御することである。 In order to achieve the above object, a third feature of the active silencer according to the present invention is that the second control unit is configured such that the volume of the second silenced sound wave is based on the frequency of the sound wave detected by the sound wave detection unit. Is to control.
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブ消音装置の第4の特徴は、前記音響路は、前記音源からの音波を外部に放出する他の開口部に比して音響インピーダンスが小さいことである。 In order to achieve the above object, a fourth feature of the active silencer according to the present invention is that the acoustic path has a smaller acoustic impedance than other openings that emit sound waves from the sound source to the outside. is there.
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブ消音装置の第5の特徴は、前記音響路は、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状を有することである。 In order to achieve the above object, a fifth feature of the active silencer according to the present invention is that the acoustic path has a shape in which a cross-sectional area gradually increases from the upstream side toward the downstream side.
請求項1記載の発明によれば、リアルタイムな消音動作が可能であるとともに、アクティブ消音が音波検出部に干渉することによる発振現象(ハウリング)を防止して必要なアクティブ消音レベルを確保することができる。 According to the first aspect of the present invention, a real-time silencing operation is possible, and an oscillation phenomenon (howling) due to interference of active silencing with the sound wave detection unit can be prevented to ensure a necessary active silencing level. it can.
請求項2記載の発明によれば、第1制御部を備えていることで音源からの音波の周波数に対応した効果的な消音レベルに制御することができるとともに、従来のようなフィードバック制御による収束系を使用して音量制御を行う場合よりも、よりリアルタイムに消音動作を行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, by providing the first control unit, it is possible to control to an effective silencing level corresponding to the frequency of the sound wave from the sound source, and to converge by feedback control as in the prior art The mute operation can be performed in real time as compared with the case where the volume control is performed using the system.
請求項3記載の発明によれば、第2制御部を備えていることで、第1消音音波を消音するための第2消音音波について、音源からの音波の周波数に対応した効果的な消音レベルに制御することができる。 According to the invention described in claim 3, by providing the second control unit, an effective silencing level corresponding to the frequency of the sound wave from the sound source is obtained for the second silencing sound wave for muting the first silencing sound wave. Can be controlled.
請求項4記載の発明によれば、密閉できない開口部よりも音響インピーダンスの小さな音響路を設けることにより、内部騒音を効果的に音響路に誘導し、アクティブ消音を行うことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, by providing an acoustic path having an acoustic impedance smaller than that of the opening that cannot be sealed, the internal noise can be effectively guided to the acoustic path and active silencing can be performed.
請求項5記載の発明によれば、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状(例えばラッパ形状)の音響路を備えることにより、音響インピーダンスを小さくし、内部騒音を効果的に音響路に誘導してアクティブ消音を行うことができる。
According to the invention described in
以下、本発明のアクティブ消音装置の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the active silencer of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず、本実施の形態の構成を説明する。図1は、本発明の実施例1のアクティブ消音装置の構成を示すブロック図である。また。図2は、本実施例のアクティブ消音装置を印刷機に適用した場合の構成を示すイメージ図である。本実施例において、アクティブ消音装置は、図2に示すように印刷機に適用されているものとして説明するが、必ずしも印刷機に限らず自動車やエアコンの室外機等の様々な機器に適用可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an active silencer according to a first embodiment of the present invention. Also. FIG. 2 is an image diagram showing a configuration when the active silencer of this embodiment is applied to a printing press. In this embodiment, the active silencer will be described as being applied to a printing press as shown in FIG. 2, but is not necessarily limited to a printing press and can be applied to various devices such as automobiles and air conditioner outdoor units. is there.
本実施例のアクティブ消音装置3は、図1に示すように、騒音源収拾マイク1、打消し用スピーカ4a,4b、開口部5、音響路6、第1信号遅延部7、第2信号遅延部8、周波数検出部9、第1音量制御部10、及び第2音量制御部11により構成されている。
As shown in FIG. 1, the active silencer 3 of the present embodiment includes a noise source collecting microphone 1, cancellation speakers 4a and 4b, an
騒音源収拾マイク1は、本発明の音波検出部に対応し、音響路6内に設けられ、音響路6を伝播する音波を検出する。この騒音源収拾マイク1は、印刷機内で発生した騒音が通過する音響路6の上流側(騒音源の近傍)に設置され、当該騒音を拾音するためのマイクロホンである。この騒音源収拾マイク1は、拾音した騒音に基づく騒音信号を生成し、第1信号遅延部7と周波数検出部9に出力する。
The noise source collecting microphone 1 corresponds to the sound wave detection unit of the present invention, is provided in the acoustic path 6, and detects a sound wave propagating through the acoustic path 6. The noise source collecting microphone 1 is a microphone that is installed on the upstream side (in the vicinity of the noise source) of the acoustic path 6 through which noise generated in the printing machine passes and picks up the noise. This noise source collecting microphone 1 generates a noise signal based on the picked up noise and outputs it to the first
音響路6は、音源(ここでは印刷機内の騒音源)からの音波を伝播させる。また、音響路6は、密閉できない開口部5より音響負荷(インピーダンス)の軽い音の誘導路を構成する。ここで、開口部5は、アクティブ消音装置に必須の構成というものではなく、アクティブ消音装置を適用する機器の性質上、密閉できない(開けざるを得ない)部分をいう。例えば、図2に示すような印刷機は、装置内に用紙を給紙する給紙部や印刷された用紙を排出する排紙部を備えているため、用紙を通過させる部分を開口部5として設けざるをえない一方、印刷機内で発生した騒音が当該開口部5を介して外部に放出されてしまい、遮音が困難な構造を有している。
The acoustic path 6 propagates sound waves from a sound source (here, a noise source in the printing press). The acoustic path 6 constitutes a sound guiding path with a lighter acoustic load (impedance) than the
本実施例のアクティブ消音装置は、このような開口部5を有する機器に適用した場合に、開口部5から外部に放出される騒音を低減する効果を有する。すなわち、音響路6は、音源からの音波を外部に放出する他の開口部5に比して音響インピーダンスが小さい。具体的には、音響路6は、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状(例えばラッパ形状)を有する。これにより、音響路6は、音響インピーダンスを小さくすることができ、内部騒音を音響路6内に誘導することができる。
When applied to a device having such an
言い換えれば、音響路6は、極力音響負荷を放射口に向かって誘導できるようなラッパ形状が望ましく、また騒音エネルギーを分散させるために、開口部5より十分に音響負荷を軽くすることが望ましい。
In other words, it is desirable that the acoustic path 6 has a trumpet shape that can guide the acoustic load as much as possible toward the radiation port, and it is desirable that the acoustic load be sufficiently lighter than the
ここで、A(z_o)を開口部5の音響インピーダンスとし、A(z_r)を音響路6の音響インピーダンスとし、E(in)を装置(ここでは印刷機)内騒音エネルギーとし、E(out_o)を開口部5より放出される騒音エネルギーとし、E(out_r)を音響路6放射口より放出されるエネルギーとすると、下記の式が成立する。
Here, A (z_o) is the acoustic impedance of the
E(in)=E(out_o)+E(out_r)…(1)
E(out_o)/E(out_r)=A(z_r)/A(z_o)…(2)
(1)式及び(2)式より、(3)式が得られる。
E (in) = E (out_o) + E (out_r) (1)
E (out_o) / E (out_r) = A (z_r) / A (z_o) (2)
Equation (3) is obtained from Equation (1) and Equation (2).
E(out_o)=[A(z_r)/(A(z_o)+A(z_r))]・E(in)…(3)
すなわち、音響路6の音響インピーダンスを開口部5の音響インピーダンスより小さく(音響負荷を軽く)する(A(z_o)>A(z_r))ことで、開口部5より放出される騒音エネルギーE(out_o)を軽減することができる。より好適な形態は、A(z_o)>>A(z_r)とすることである。
E (out_o) = [A (z_r) / (A (z_o) + A (z_r))]. E (in) (3)
That is, by making the acoustic impedance of the acoustic path 6 smaller than the acoustic impedance of the opening 5 (lightening the acoustic load) (A (z_o)> A (z_r)), the noise energy E (out_o) emitted from the opening 5 ) Can be reduced. A more preferred form is A (z_o) >> A (z_r).
打消し用スピーカ4aは、本発明の第1消音音波発生部に対応し、音響路6内において騒音源収拾マイク1よりも下流側に設けられ、音源からの音波を消音するための逆位相の第1消音音波を発生させる。 The canceling speaker 4a corresponds to the first silenced sound wave generation unit of the present invention, and is provided in the acoustic path 6 on the downstream side of the noise source collecting microphone 1, and has a reverse phase for muting sound waves from the sound source. A first silencing sound wave is generated.
第1信号遅延部7と周波数検出部9と第1音量制御部10とは、本発明の第1制御部に対応し、騒音源収拾マイク1により検出された音波に基づいて、打消し用スピーカ4aによる第1消音音波の発生タイミングと音量とを制御する。
The first
具体的には、第1信号遅延部7は、騒音源収拾マイク1により検出された音波に基づく騒音信号を一定時間遅延させる。この第1信号遅延部7による遅延量は、打消し用スピーカ4aにより第1消音音波が放射される(音圧に変換される)までの時間と音響路6内を騒音が進行する時間とが一致するように予め設定されている。
Specifically, the first
これにより、打消し用スピーカ4aは、騒音が打消し用スピーカ4aの位置に到達したときに、第1消音音波を発生させる。 Accordingly, the canceling speaker 4a generates the first silencing sound wave when the noise reaches the position of the canceling speaker 4a.
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置における第1制御部は、第1信号遅延部7を有することにより、騒音源収拾マイク1により検出された音波に基づいて、打消し用スピーカ4aによる第1消音音波の発生タイミングを制御する。
That is, the first control unit in the active silencer of the present embodiment includes the first
なお、第1信号遅延部7は、例えばFIRフィルタにより構成することができる。この場合において、第1信号遅延部7は、騒音信号を一定時間遅延させる機能のみならず、騒音源に含まれるアクティブ消音できない帯域を減衰させる機能を併せ持つことができる。
In addition, the 1st
また、周波数検出部9は、騒音源収拾マイク1により検出された音波の騒音信号に基づいて、騒音の周波数を検出し、検出結果を周波数信号として第1音量制御部10と第2音量制御部11とに出力する。
The
第1音量制御部10は、周波数検出部9により出力された周波数信号に基づいて、騒音の周波数に応じた音量を設定し、打消し用スピーカ4aによる第1消音音波の音量を制御する。
The first
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置における第1制御部は、周波数検出部9と第1音量制御部10とを有することにより、騒音源収拾マイク1により検出された音波の周波数に基づいて、打消し用スピーカ4aによる第1消音音波の音量を制御する。
That is, the first control unit in the active silencer of the present embodiment includes the
打消し用スピーカ4bは、本発明の第2消音音波発生部に対応し、音響路6内において騒音源収拾マイク1と打消し用スピーカ4aとの間に設けられ、打消し用スピーカ4aによる第1消音音波を消音するための逆位相の第2消音音波を発生させる。 The canceling speaker 4b corresponds to the second silenced sound wave generator of the present invention, and is provided in the acoustic path 6 between the noise source collecting microphone 1 and the canceling speaker 4a. A second muffled sound wave having an opposite phase to mute the muffled sound wave is generated.
第2信号遅延部8と周波数検出部9と第2音量制御部11とは、本発明の第2制御部に対応し、騒音源収拾マイク1により検出された音波に基づいて、打消し用スピーカ4bによる第2消音音波の発生タイミングと音量とを制御する。
The second
具体的には、第2信号遅延部8は、第1信号遅延部7により遅延させられた騒音信号をさらに一定時間遅延させる。この第2信号遅延部8による遅延量は、打消し用スピーカ4bにより第2消音音波が放射されるまでの時間と、音響路6内を第1消音音波が下流から上流に向かって進行して打消し用スピーカ4bの位置に到達するまでの時間とが一致するように予め設定されている。
Specifically, the second
これにより、打消し用スピーカ4bは、第1消音音波が打消し用スピーカ4bの位置に到達したときに、第2消音音波を発生させる。 Accordingly, the canceling speaker 4b generates the second silencing sound wave when the first silencing sound wave reaches the position of the canceling speaker 4b.
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置における第2制御部は、第2信号遅延部8を有することにより、騒音源収拾マイク1により検出された音波に基づいて、打消し用スピーカ4bによる第2消音音波の発生タイミングを制御する。
That is, the second control unit in the active silencer of the present embodiment includes the second
なお、第2信号遅延部8は、例えばFIFO遅延等の単純なメモリー遅延により構成することができる。
The second
第2音量制御部11は、周波数検出部9により出力された周波数信号に基づいて、騒音の周波数に応じた音量を設定し、打消し用スピーカ4bによる第2消音音波の音量を制御する。
The second volume control unit 11 sets a volume corresponding to the frequency of the noise based on the frequency signal output from the
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置における第2制御部は、周波数検出部9と第2音量制御部11とを有することにより、騒音源収拾マイク1により検出された音波の周波数に基づいて、打消し用スピーカ4bによる第2消音音波の音量を制御する。
That is, the second control unit in the active silencer of the present embodiment includes the
<アクティブ消音装置の作用>
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図3は、本実施例のアクティブ消音装置の動作を説明する図である。まず、騒音源収拾マイク1は、音響路6を伝播する音波を検出し、検出した音波に基づく騒音信号を生成し、第1信号遅延部7と周波数検出部9に出力する。
<Operation of active silencer>
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the active silencer of this embodiment. First, the noise source pickup microphone 1 detects a sound wave propagating through the acoustic path 6, generates a noise signal based on the detected sound wave, and outputs the noise signal to the first
第1信号遅延部7は、騒音源収拾マイク1により検出された音波に基づく騒音信号を一定時間遅延させる。この第1信号遅延部7による遅延量は、上述したように、打消し用スピーカ4aにより第1消音音波が放射される(音圧に変換される)までの時間と音響路6内を騒音が進行する時間とが一致するように予め設定されている。
The first
すなわち、騒音源収拾マイク1から打消し用スピーカ4aまでの距離をL_1とし、音の進行速度(約340m/sec)をCsとすると、第1信号遅延部7は、騒音源収拾マイク1が音波を拾音してからt1(=L_1/Cs)経過後に、打消し用スピーカ4aが第1消音音波を放射するように、騒音信号を遅延させる。
That is, when the distance from the noise source collecting microphone 1 to the cancellation speaker 4a is L_1 and the sound traveling speed (about 340 m / sec) is Cs, the first
一方、周波数検出部9は、騒音源収拾マイク1により検出された音波の騒音信号に基づいて、騒音の周波数を検出する。従来のアクティブ消音装置が図7に示すように誤差検出マイク2を使用して消音するための音波の音量を適切な値に収束させていたのに対し、本実施例のアクティブ消音装置は、応答性を改善してリアルタイムな消音動作を実現するために、周波数検出を行う必要がある。
On the other hand, the
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置は、騒音の周波数を検出し、周波数に応じた第1消音音波と第2消音音波の音量を設定し、リアルタイムな動作を可能としている。ここで、周波数検出部9は、周波数検出の方法として、例えばゼロクロス検出を行う。この場合に、周波数検出部9は、騒音信号から符号反転箇所を抽出し、この反転箇所の時間(サンプリング周期)をカウントし、カウント値を周波数信号として第1音量制御部10と第2音量制御部11とに出力する。第1音量制御部10は、周波数信号が示すカウント値に基づいて音量を設定するための音量係数を算出し、打消し用スピーカ4aによる第1消音音波の音量を制御する。
That is, the active silencer of the present embodiment detects the frequency of noise, sets the volume of the first silenced sound wave and the second silenced sound wave according to the frequency, and enables real-time operation. Here, the
図4は、本実施例のアクティブ消音装置において騒音周波数に対し最も消音効果の得られる音量係数を第1消音音波と第2消音音波について示す図である。ただし、図4中における「a波」は第1消音音波を示すものとし、「b波」は第2消音音波を示すものとする。 FIG. 4 is a diagram illustrating the volume coefficient that provides the most silencing effect with respect to the noise frequency in the active silencing device of the present embodiment for the first silencing sound wave and the second silencing sound wave. However, “a wave” in FIG. 4 indicates the first silencing sound wave, and “b wave” indicates the second silencing sound wave.
本実施例のアクティブ消音装置を実現するに際し、アクティブ消音効果が最大になる音量係数値を予め実験的に求めておくことにより、図4に示すようなグラフを作成することができ、これに基づいて補正量を決定することもできる。 When realizing the active silencer of the present embodiment, a graph as shown in FIG. 4 can be created by experimentally obtaining in advance a volume coefficient value that maximizes the active silence effect. Based on this, The correction amount can also be determined.
なお、第1音量制御部10と第2音量制御部11とが音量係数の算出を行うものとして説明したが、周波数検出部9が周波数検出のみならず音量係数の算出まで行ってもよい。
Although the first
このように、第1信号遅延部7が第1消音音波の発生タイミングを制御し、周波数検出部9と第1音量制御部10とが第1消音音波の音量を制御することで、打消し用スピーカ4aは、音源からの音波を消音するための逆位相の第1消音音波を適切なタイミングと音量で発生させる。
In this way, the first
第2信号遅延部8は、第1信号遅延部7により遅延させられた騒音信号をさらに一定時間遅延させる。この第2信号遅延部8による遅延量は、上述したように、打消し用スピーカ4bにより第2消音音波が放射されるまでの時間と、音響路6内を第1消音音波が下流から上流に向かって進行して打消し用スピーカ4bの位置に到達するまでの時間とが一致するように予め設定されている。
The second
すなわち、打消し用スピーカ4aから打消し用スピーカ4bまでの距離をL_2とし、音の進行速度をCsとすると、第2信号遅延部8は、騒音源収拾マイク1が音波を拾音してからt2(=(L_1+L_2)/Cs)経過後(すなわち、打消し用スピーカ4aにより第1消音音波が放射されてからL_2/Cs経過後)に、打消し用スピーカ4bが第2消音音波を放射するように、騒音信号を遅延させる。
That is, if the distance from the canceling speaker 4a to the canceling speaker 4b is L_2 and the sound traveling speed is Cs, the second
これにより、打消し用スピーカ4bは、第1消音音波が打消し用スピーカ4bの位置に到達したときに、第2消音音波を発生させる。この第2消音音波は、第1消音音波と逆位相であり、騒音源からの音波と同位相である。 Accordingly, the canceling speaker 4b generates the second silencing sound wave when the first silencing sound wave reaches the position of the canceling speaker 4b. The second silenced sound wave is in the opposite phase to the first silenced sound wave and in phase with the sound wave from the noise source.
第2音量制御部11は、周波数信号が示すカウント値に基づいて音量を設定するための音量係数を算出し、打消し用スピーカ4bによる第2消音音波の音量を制御する。 The second volume control unit 11 calculates a volume coefficient for setting the volume based on the count value indicated by the frequency signal, and controls the volume of the second muted sound wave by the cancellation speaker 4b.
このように、第2信号遅延部8が第2消音音波の発生タイミングを制御し、周波数検出部9と第2音量制御部11とが第2消音音波の音量を制御することで、打消し用スピーカ4bは、第1消音音波を消音するための逆位相の第2消音音波を適切なタイミングと音量で発生させる。
As described above, the second
上述のとおり、本発明の実施例1の形態に係るアクティブ消音装置によれば、アクティブ消音が音波検出部(騒音源収拾マイク1)に干渉することによる発振現象(ハウリング)を防止することができる。これにより、本実施例のアクティブ消音装置は、ハウリングマージンが高いため、必要なアクティブ消音レベルを確保することができる。 As described above, according to the active silencer according to the first embodiment of the present invention, it is possible to prevent an oscillation phenomenon (howling) due to interference between the active silence and the sound wave detection unit (noise source collecting microphone 1). . Thereby, since the active silencer of a present Example has a high howling margin, it can ensure a required active silence level.
さらに、本実施例のアクティブ消音装置は、収束系を持たないためリアルタイムな消音動作が可能である。すなわち、本実施例のアクティブ消音装置は、単純なアルゴリズム(データ遅延と音量係数乗算)で処理可能であり、処理デバイスを安価に抑えることができる。 Furthermore, since the active silencer of the present embodiment does not have a convergence system, a real-time silence operation is possible. That is, the active silencer of this embodiment can be processed with a simple algorithm (data delay and volume coefficient multiplication), and the processing device can be suppressed at low cost.
図5は、本実施例のアクティブ消音装置のスィープサイン波による音圧周波数特性を示す波形図であり、騒音源収拾マイク1により拾音した音圧レベルと図示されない音響路6の放射口に設けた確認用マイクにより拾音した音圧レベルとをアクティブ消音装置を動作させた場合と動作させない場合のそれぞれについてFFT解析した様子を表している。 FIG. 5 is a waveform diagram showing a sound pressure frequency characteristic by a sweep sine wave of the active silencer of the present embodiment. The sound pressure level picked up by the noise source pickup microphone 1 and provided at the radiation port of the acoustic path 6 (not shown). The sound pressure level picked up by the confirmation microphone is shown as being subjected to FFT analysis when the active silencer is operated and when it is not operated.
なお、図5中におけるANCはアクティブノイズコントロールを示す。すなわち、ANC_Onはアクティブ消音装置を動作させた場合の波形であり、ANC_Offはアクティブ消音装置を動作させていない場合の波形である。 Note that ANC in FIG. 5 indicates active noise control. That is, ANC_On is a waveform when the active silencer is operated, and ANC_Off is a waveform when the active silencer is not operated.
図5に示すように、騒音源収拾マイク1により拾音される音圧レベルは、アクティブ消音装置をオンした場合とオフした場合とで周波数特性に大きな差異は無い。しかしながら、音響路6の放射口において確認される音圧は、アクティブ消音装置をオンした場合に消音効果帯域において明らかに音圧レベルが低下しており、消音効果が認められる。 As shown in FIG. 5, the sound pressure level picked up by the noise source collecting microphone 1 has no significant difference in frequency characteristics between when the active silencer is turned on and when it is turned off. However, the sound pressure that is confirmed at the radiation port of the acoustic path 6 is clearly reduced in the sound pressure level in the sound deadening effect band when the active sound deadening device is turned on, and the sound deadening effect is recognized.
また、図6は、本実施例のアクティブ消音装置のスィープサイン波による各部の音波波形を示す図である。図6の左側に示す2つの波形は、アクティブ消音装置がオフ時(上側の波形)とオン時(下側の波形)の音源電流波形であり、オン時とオフ時において差異は無い。この音源は、騒音源として擬似騒音源スピーカを実験用に配置したものであり、電気的特性として190Hzあたりに共振周波数を有しているため、図6に示すような窪んだ形状の波形となっている。 Moreover, FIG. 6 is a figure which shows the sound wave waveform of each part by the sweep sine wave of the active silencer of a present Example. The two waveforms shown on the left side of FIG. 6 are sound source current waveforms when the active silencer is off (upper waveform) and on (lower waveform), and there is no difference between on and off. In this sound source, a pseudo noise source speaker is arranged as a noise source for experiments, and has a resonance frequency around 190 Hz as an electrical characteristic, so that it has a hollow waveform as shown in FIG. ing.
図6の真ん中に示す2つの波形は、アクティブ消音装置がオフ時(上側の波形)とオン時(下側の波形)の騒音源収拾マイク1により拾音される音波波形である。オン時の波形が示すように、発振現象(ハウリング)は生じていない。 The two waveforms shown in the middle of FIG. 6 are sound wave waveforms picked up by the noise source pickup microphone 1 when the active silencer is off (upper waveform) and on (lower waveform). As shown by the ON waveform, no oscillation phenomenon (howling) occurs.
また、図6の右側に示す2つの波形は、アクティブ消音装置がオフ時(上側の波形)とオン時(下側の波形)の音響路6放射口における音波波形であり、オン時において音圧レベルが低減していることがわかる。 The two waveforms shown on the right side of FIG. 6 are sound wave waveforms at the sound path 6 emission port when the active silencer is off (upper waveform) and on (lower waveform). It can be seen that the level is reduced.
さらに、本実施例のアクティブ消音装置は、第1制御部に周波数検出部9を備えていることで、音源からの音波の周波数に対応した効果的な消音レベルに制御することができるとともに、従来のようなフィードバック制御による収束系を使用して音量制御を行う場合よりも、よりリアルタイムに消音動作を行うことができる。
Furthermore, the active silencer of the present embodiment includes the
また、本実施例のアクティブ消音装置は、第2制御部に周波数検出部9を備えていることで、第1消音音波を消音するための第2消音音波について、音源からの音波の周波数に対応した効果的な消音レベルに制御することができる。
Moreover, the active silencer of a present Example is provided with the
また、本実施例のアクティブ消音装置は、密閉できない開口部5よりも音響インピーダンスの小さな音響路6を設けることにより、内部騒音を効果的に音響路に誘導し、アクティブ消音を行うことができる。
Moreover, the active silencer of the present embodiment can effectively silence the internal noise by providing the acoustic path 6 having an acoustic impedance smaller than that of the
さらに、本実施例のアクティブ消音装置は、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状(例えばラッパ形状)の音響路6を備えることで音響インピーダンスを小さくすることができ、内部騒音を効果的に音響路6に誘導してアクティブ消音を行うことができる。 Furthermore, the active silencer of the present embodiment includes an acoustic path 6 having a shape (for example, a trumpet shape) whose cross-sectional area gradually increases from the upstream side toward the downstream side, thereby reducing acoustic impedance and reducing internal noise. Active silencing can be performed by effectively guiding the acoustic path 6.
本発明に係るアクティブ消音装置は、例えば画像形成装置や孔版印刷装置等の印刷機、自動車、クーラー、エアコン等の騒音を発する機器・装置類に利用可能である。 The active silencer according to the present invention can be used for devices and devices that emit noise such as printing machines such as image forming apparatuses and stencil printing apparatuses, automobiles, coolers, and air conditioners.
1 騒音源収拾マイク
2 誤差検出マイク
3 アクティブノイズ制御部
4,4a,4b 打消し用スピーカ
5 開口部
6 音響路
7 第1信号遅延部
8 第2信号遅延部
9 周波数検出部
10 第1音量制御部
11 第2音量制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Noise source pick-up
Claims (4)
前記音響路内に設けられ、前記音響路を伝播する音波を検出する音波検出部と、
前記音響路内において前記音波検出部よりも下流側に設けられ、前記音源からの音波を消音するための逆位相の第1消音音波を発生させる第1消音音波発生部と、
前記音波検出部により検出された音波に基づいて、前記第1消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第1制御部と、
前記音響路内において前記音波検出部と前記第1消音音波発生部との間に設けられ、前記第1消音音波を消音するための逆位相の第2消音音波を発生させる第2消音音波発生部と、
前記音波検出部により検出された音波に基づいて、前記第2消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第2制御部と、
を備え、
前記第1制御部は、前記音波検出部により検出された音波の周波数を検出するとともに、検出した前記音波の周波数に基づいて、前記第1消音音波の音量を制御し、
前記第2制御部は、前記音波検出部により検出された音波の周波数を検出するとともに、検出した前記音波の周波数に基づいて、前記第2消音音波の音量を制御することを特徴とするアクティブ消音装置。 An acoustic path for propagating sound waves from the sound source;
A sound wave detector provided in the acoustic path and detecting a sound wave propagating through the acoustic path;
A first silenced sound wave generator that is provided downstream of the sound wave detector in the acoustic path and generates a first silenced sound wave having an opposite phase to silence the sound wave from the sound source;
A first control unit that controls the generation timing and volume of the first mute sound wave based on the sound wave detected by the sound wave detection unit;
A second silenced sound wave generator that is provided between the sound wave detector and the first silenced sound wave generator in the acoustic path, and generates a second silenced sound wave having an opposite phase to silence the first silenced sound wave. When,
A second control unit that controls the generation timing and volume of the second silenced sound wave based on the sound wave detected by the sound wave detection unit;
With
The first control unit detects the frequency of the sound wave detected by the sound wave detection unit, and controls the volume of the first mute sound wave based on the detected frequency of the sound wave,
The second control unit detects the frequency of the sound wave detected by the sound wave detection unit, and controls the volume of the second muffled sound wave based on the detected frequency of the sound wave. apparatus.
前記第2制御部は、前記音波の周波数に基づいて、前記音波の周波数に応じた第2音量係数を算出し、算出した前記第2音量係数を用いて前記第2消音音波の音量を制御することを特徴とする請求項1記載のアクティブ消音装置。 The second control unit calculates a second volume coefficient according to the frequency of the sound wave based on the frequency of the sound wave, and controls the volume of the second silenced sound wave using the calculated second volume coefficient. The active silencer according to claim 1.
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