JP6245730B2 - Noise reduction device and noise reduction method - Google Patents
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Description
本発明は、騒音低減装置及び騒音低減方法に関する。 The present invention relates to a noise reduction device and a noise reduction method.
泥水シールド工事等の工事現場では、泥水中に含まれる土砂等の固形物の分離及び脱水を行うために振動篩装置が用いられる。この振動篩装置は、篩網を一定の振動数で振動させることによって固形物等の篩い分けを行うものであるため、超低周波音（周波数が２０Ｈｚ以下の音）が含まれる騒音が発生する。上記の工事現場では、複数台の振動篩装置が同時稼働されることが多いため、各々の振動篩装置が発生する騒音が重畳されてうなりが生じてしまい騒音が大きくなる虞がある。 In a construction site such as a muddy water shield construction, a vibration sieve device is used to separate and dehydrate solid matter such as earth and sand contained in muddy water. This vibration sieving device performs sieving of solids and the like by vibrating the sieve screen at a constant frequency, so that noise including ultra-low frequency sound (sound with a frequency of 20 Hz or less) is generated. . In the construction site described above, since a plurality of vibration sieve devices are often operated simultaneously, noise generated by each of the vibration sieve devices is superimposed to generate a beat and there is a risk that the noise will increase.
また、工場やプラント等では、例えば流体の冷却を行う冷却塔等の設備機器が用いられる。このような設備機器は、例えば冷却対象の流体や冷媒の循環等を行うためのファン（冷却ファン）を備えているため、ファンが回転することによって超低周波音が含まれる騒音が発生し得る。ここで、設備機器に複数のファンが設けられている場合には、上記の複数台の振動篩装置が同時稼働される場合と同様に、各々のファンが発生する騒音が重畳されてうなりが生じてしまい騒音が大きくなる虞がある。 In factories and plants, for example, equipment such as a cooling tower that cools a fluid is used. Such equipment includes, for example, a fan (cooling fan) for circulating a fluid to be cooled or a refrigerant (cooling fan). Therefore, noise including ultra-low frequency sound may be generated when the fan rotates. . Here, when a plurality of fans are provided in the equipment, the noise generated by each fan is superimposed and the beat is generated, as in the case where the plurality of vibration sieve devices are operated simultaneously. The noise may increase.
以下の特許文献１には、送風機、振動コンベア、コンプレッサーポンプ等の複数の回転機又は回転機を有する装置から発生する低周波音を消音する技術が開示されている。具体的には、任意の２組の回転機又は回転機を有する装置からそれぞれ発生する低周波音の合成音を検出し、その合成音の音圧レベルが最小となるような回転機のうちの１組の最適回転数を演算して回転機の回転数を制御し、上記の２組の回転機又は回転機を有する装置からそれぞれ発生する低周波音の周波数を互いに等しく且つ逆位相関係にして干渉させる技術が開示されている。 The following Patent Document 1 discloses a technique for silencing low-frequency sound generated from a plurality of rotating machines or devices having a rotating machine such as a blower, a vibration conveyor, and a compressor pump. Specifically, among the rotating machines that detect the synthesized sound of the low frequency sound generated from any two sets of rotating machines or devices having the rotating machine, and the sound pressure level of the synthesized sound is minimized. A set of optimum rotation speeds is calculated to control the rotation speed of the rotating machine, and the frequencies of the low-frequency sounds generated from the above two sets of rotating machines or devices having the rotating machines are set to be equal and opposite in phase. A technique for causing interference is disclosed.
ところで、上述した特許文献１に開示された技術は、実際に発生する低周波音の合成音をマイクロフォンで測定し、その音圧レベルが最小となるような最適回転数を演算して回転数を制御することによって、２組の回転機又は回転機を有する装置からそれぞれ発生する低周波音の周波数を互いに等しく且つ逆位相関係にして干渉させるものである。このため、引用文献１に開示された技術を用いれば、原理的にはマイクロフォンの測定結果だけで十分な消音効果が得られるとも考えられる。 By the way, the technique disclosed in Patent Document 1 described above measures the synthesized frequency of the actually generated low-frequency sound with a microphone, calculates the optimal rotational speed that minimizes the sound pressure level, and calculates the rotational speed. By controlling, the frequencies of the low-frequency sounds generated from the two sets of rotating machines or devices having the rotating machines are made to interfere with each other in the same and anti-phase relationship. For this reason, if the technique disclosed in the cited document 1 is used, it is considered that a sufficient silencing effect can be obtained only by the measurement result of the microphone in principle.
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術は、実際にはマイクロフォンで測定された合成音の音圧レベル（合成音圧レベル）にある閾値を設けておき、合成音圧レベルが閾値を超えたら回転機の回転数を増速又は減速させるという単純な制御を行っているだけであり、騒音を効果的に低減し得る精密な制御が行われているとは言い難い。このため、引用文献１に開示された技術を、振動篩装置等の複数の振動装置或いはファン等の複数の回転装置から発生する騒音を低減するために用いたとしても、騒音を効果的に低減できるとは限らないという問題がある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1 described above, a threshold value is actually provided at the sound pressure level (synthesized sound pressure level) of the synthesized sound measured by the microphone, and the synthesized sound pressure level exceeds the threshold value. Then, only simple control of increasing or decreasing the rotational speed of the rotating machine is performed, and it is difficult to say that precise control capable of effectively reducing noise is performed. For this reason, even if the technique disclosed in the cited document 1 is used to reduce noise generated from a plurality of vibration devices such as a vibration sieve device or a plurality of rotation devices such as a fan, the noise is effectively reduced. There is a problem that it is not always possible.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、マイクロフォンの測定結果だけで複数の装置から発生する騒音を効果的に低減することが可能な騒音低減装置及び騒音低減方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a noise reduction device and a noise reduction method capable of effectively reducing noise generated from a plurality of devices based only on measurement results of a microphone. Objective.
上記課題を解決するために、本発明の騒音低減装置は、周期的な動作を行う複数の対象装置（Ｂ１、Ｂ２）から発せられる騒音（Ｎ１、Ｎ２）を低減する騒音低減装置（１）において、前記対象装置から発せられる騒音の合成音を測定するマイクロフォン（１０）と、前記マイクロフォンの測定結果から前記合成音のうなり周波数（Δｆ）を推定する推定部（２２）と、前記推定部で推定されたうなり周波数を用いて前記対象装置の動作周波数を制御する周波数制御部（２３）と、前記周波数制御部の制御情報（Ｑ）を用いて前記対象装置間の位相差を制御する位相制御部（２４）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記周波数制御部が、前記推定部で推定されたうなり周波数が予め規定された閾周波数以上である場合に前記対象装置の動作周波数を変える制御を行い、前記位相制御部が、前記推定部で推定されたうなり周波数が予め規定された閾周波数よりも小さい旨が前記周波数制御部からの前記制御情報で示されている場合に前記対象装置間の位相差を変える制御を行うことを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記周波数制御部が、前記推定部で推定されたうなり周波数が前記推定部で前回推定されたうなり周波数よりも小さくなるように前記対象装置の動作周波数を変える制御を行うことを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記位相制御部が、前記合成音の最大振幅と前記合成音の局所振幅との比が予め規定された閾値よりも小さくなるように前記対象装置間の位相差を変える制御を行うことを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記位相制御部が、前記対象装置間の位相差を変えるための位相制御値が予め規定された最大位相制御値を超える場合には、前記位相制御値を前記最大位相制御値に制限することを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記マイクロフォンの測定結果から前記合成音の局所振幅を求める局所振幅測定部（２１）を備えており、前記推定部が、前記局所振幅測定部で求められた前記合成音の局所振幅を二値化して単位時間における波数を求めることにより前記合成音のうなり周波数を推定することを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記マイクロフォンが、無指向性のマイクロフォンであることを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記対象装置が、前記周期的な動作として振動動作又は回転動作を行うものであることを特徴としている。
本発明の騒音低減方法は、周期的な動作を行う複数の対象装置（Ｂ１、Ｂ２）から発せられる騒音（Ｎ１、Ｎ２）を低減する騒音低減方法であって、前記対象装置から発せられる騒音の合成音をマイクロフォン（１０）で測定する第１ステップと、前記第１ステップの測定結果から前記合成音のうなり周波数を推定する第２ステップと、前記第２ステップで推定されたうなり周波数を用いて前記対象装置の動作周波数及び前記対象装置間の位相差を制御する第３ステップとを有することを特徴としている。
また、本発明の騒音低減方法は、前記第３ステップが、前記第２ステップで推定されたうなり周波数が予め規定された閾周波数以上である場合に前記対象装置の動作周波数を変える制御を行う周波数制御ステップ（Ｓ１５）と、前記第２ステップで推定されたうなり周波数が予め規定された閾周波数よりも小さい場合に前記対象装置間の位相差を変える制御を行う位相制御ステップ（Ｓ２６）とを含むことを特徴としている。
また、本発明の騒音低減方法は、前記周波数制御ステップが、前記第２ステップで推定されたうなり周波数が前回推定されたうなり周波数よりも小さくなるように前記対象装置の動作周波数を変える制御を行うステップであることを特徴としている。
また、本発明の騒音低減方法は、前記位相制御ステップが、前記合成音の最大振幅と前記合成音の局所振幅との比が予め規定された閾値よりも小さくなるように前記対象装置間の位相差を変える制御を行うステップであることを特徴としている。
また、本発明の騒音低減方法は、前記位相制御ステップが、前記対象装置間の位相差を変えるための位相制御値が予め規定された最大位相制御値を超える場合には、前記位相制御値を前記最大位相制御値に制限することを特徴としている。
In order to solve the above problems, a noise reduction device according to the present invention is a noise reduction device (1) that reduces noise (N1, N2) emitted from a plurality of target devices (B1, B2) that perform periodic operations. The microphone (10) that measures the synthesized sound of the noise emitted from the target device, the estimation unit (22) that estimates the beat frequency (Δf) of the synthesized sound from the measurement result of the microphone, and the estimation unit A frequency control unit (23) for controlling the operating frequency of the target device using the beat frequency, and a phase control unit for controlling a phase difference between the target devices using control information (Q) of the frequency control unit (24).
In the noise reduction device of the present invention, the frequency control unit performs control to change the operating frequency of the target device when the beat frequency estimated by the estimation unit is equal to or higher than a predetermined threshold frequency, When the control information from the frequency control unit indicates that the beat frequency estimated by the estimation unit is smaller than a predetermined threshold frequency, the phase control unit calculates a phase difference between the target devices. It is characterized by performing control to change.
In the noise reduction device of the present invention, the frequency control unit changes the operation frequency of the target device so that the beat frequency estimated by the estimation unit is smaller than the beat frequency estimated last time by the estimation unit. It is characterized by performing control.
Further, in the noise reduction device of the present invention, the phase control unit is arranged between the target devices so that a ratio between the maximum amplitude of the synthesized sound and the local amplitude of the synthesized sound is smaller than a predetermined threshold value. It is characterized by performing control to change the phase difference.
In the noise reduction device of the present invention, when the phase control unit for changing the phase difference between the target devices exceeds a predetermined maximum phase control value, the phase control unit sets the phase control value. It is characterized by limiting to the maximum phase control value.
Moreover, the noise reduction apparatus of the present invention includes a local amplitude measurement unit (21) that obtains a local amplitude of the synthesized sound from the measurement result of the microphone, and the estimation unit is obtained by the local amplitude measurement unit. The beat frequency of the synthesized sound is estimated by binarizing the local amplitude of the synthesized sound and obtaining the wave number per unit time.
In the noise reduction device of the present invention, the microphone is an omnidirectional microphone.
Further, the noise reduction device of the present invention is characterized in that the target device performs a vibration operation or a rotation operation as the periodic operation.
The noise reduction method of the present invention is a noise reduction method for reducing noises (N1, N2) emitted from a plurality of target devices (B1, B2) that perform a periodic operation, wherein the noises generated from the target devices are reduced. Using the first step of measuring the synthesized sound with the microphone (10), the second step of estimating the beat frequency of the synthesized sound from the measurement result of the first step, and the beat frequency estimated in the second step And a third step of controlling an operating frequency of the target device and a phase difference between the target devices.
Further, in the noise reduction method of the present invention, the frequency at which the third step performs control to change the operating frequency of the target device when the beat frequency estimated at the second step is equal to or higher than a predetermined threshold frequency. A control step (S15), and a phase control step (S26) for controlling the phase difference between the target devices when the beat frequency estimated in the second step is smaller than a predetermined threshold frequency. It is characterized by that.
In the noise reduction method of the present invention, the frequency control step performs control to change the operating frequency of the target device so that the beat frequency estimated in the second step is smaller than the beat frequency estimated last time. It is characterized by being a step.
Further, in the noise reduction method of the present invention, the phase control step is performed so that the ratio between the maximum amplitude of the synthesized sound and the local amplitude of the synthesized sound is smaller than a predetermined threshold value. It is a step for performing control to change the phase difference.
Further, in the noise reduction method of the present invention, when the phase control step has a phase control value for changing a phase difference between the target devices exceeding a predetermined maximum phase control value, the phase control value is set. It is characterized by limiting to the maximum phase control value.
本発明によれば、複数の対象装置から発せられる騒音の合成音をマイクロフォンで測定し、マイクロフォンの測定結果から合成音のうなり周波数を推定し、推定したうなり周波数を用いて対象装置の動作周波数及び対象装置間の位相差を制御しているため、マイクロフォンの測定結果だけで複数の装置から発生する騒音を効果的に低減することが可能であるという効果がある。 According to the present invention, a synthesized sound of noises emitted from a plurality of target devices is measured by a microphone, a beat frequency of the synthesized sound is estimated from a measurement result of the microphone, and the operating frequency of the target device is estimated using the estimated beat frequency. Since the phase difference between the target devices is controlled, there is an effect that noise generated from a plurality of devices can be effectively reduced only by the measurement result of the microphone.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による騒音低減装置及び騒音低減方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による騒音低減装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の騒音低減装置１は、マイクロフォン１０、コントローラ２０、及びインバータ３０ａ，３０ｂを備えており、振動装置Ｂ１，Ｂ２（対象装置）で発生する騒音Ｎ１，Ｎ２を低減する。 Hereinafter, a noise reduction device and a noise reduction method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a noise reduction apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the noise reduction device 1 of the present embodiment includes a microphone 10, a controller 20, and inverters 30a and 30b, and reduces noises N1 and N2 generated in the vibration devices B1 and B2 (target devices). To do.
ここで、振動装置Ｂ１，Ｂ２は、例えば泥水シールド工事等の工事現場において、泥水中に含まれる土砂等の固形物の分離及び脱水を行うために用いられる振動篩装置である。この振動篩装置は、例えばモータ、偏心シャフト、及び篩網（何れも図示省略）を備えており、モータによって偏心シャフトを回転させて篩網を振動させることにより、固形物等の篩い分けを行う。 Here, the vibration devices B1 and B2 are vibration sieve devices used for separating and dewatering solid materials such as earth and sand contained in the muddy water in a construction site such as a muddy water shielding work. This vibration sieving device includes, for example, a motor, an eccentric shaft, and a sieve mesh (all of which are not shown), and rotates the eccentric shaft by the motor to vibrate the sieve mesh, thereby sieving solid matter and the like. .
振動装置Ｂ１は、コントローラ２０から出力される指令信号Ｃ１によって駆動され、振動装置Ｂ２は、コントローラ２０から出力される指令信号Ｃ２によって駆動される。指令信号Ｃ１は、値が固定された信号であり、指令信号Ｃ２は、振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる騒音Ｎ１，Ｎ２に応じて値が変化する信号である。従って、振動装置Ｂ１は、一定の周波数（周期）で振動し、振動装置Ｂ２は、指令信号Ｃ２の値に応じた周波数（周期）で振動する。但し、振動装置Ｂ１，Ｂ２の振動周波数は、篩い分けが行われる固形物等の重量に応じて多少変動することがある。 The vibration device B1 is driven by a command signal C1 output from the controller 20, and the vibration device B2 is driven by a command signal C2 output from the controller 20. The command signal C1 is a signal whose value is fixed, and the command signal C2 is a signal whose value changes according to the noises N1 and N2 emitted from the vibration devices B1 and B2. Accordingly, the vibration device B1 vibrates at a constant frequency (cycle), and the vibration device B2 vibrates at a frequency (cycle) corresponding to the value of the command signal C2. However, the vibration frequency of the vibration devices B1 and B2 may slightly vary depending on the weight of the solid material to be screened.
マイクロフォン１０は、振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音を測定し、その測定結果を示す測定信号Ｓ１を出力する。このマイクロフォン１０は、例えばあらゆる方向からの音を測定可能な無指向性（全指向性）のものであり、騒音Ｎ１，Ｎ２の低減を行いたい場所（騒音Ｎ１，Ｎ２を低減すべき場所）に設置される。ここで、マイクロフォン１０は、少なくとも低減したい騒音を測定することが可能であれば、任意の周波数特性を有するものを用いることができる。尚、振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる騒音Ｎ１，Ｎ２に含まれる超低周波音（周波数が２０Ｈｚ以下の音）を低減する場合には、超低周波音に対する感度が高いものを用いるのが望ましい。 The microphone 10 measures the synthesized sound of the noises N1 and N2 emitted from the vibration devices B1 and B2, and outputs a measurement signal S1 indicating the measurement result. The microphone 10 is, for example, omnidirectional (omnidirectional) capable of measuring sound from all directions, and is used in a place where noise N1 and N2 are to be reduced (a place where noise N1 and N2 are to be reduced). Installed. Here, as the microphone 10, a microphone having an arbitrary frequency characteristic can be used as long as it can measure at least noise to be reduced. In addition, when reducing the very low frequency sound (sound having a frequency of 20 Hz or less) included in the noises N1 and N2 emitted from the vibration devices B1 and B2, it is desirable to use a sound having high sensitivity to the very low frequency sound. .
コントローラ２０は、局所振幅測定部２１、うなり周波数推定部２２（推定部）、周波数制御部２３、位相制御部２４、及び演算部２５を備えており、指令信号Ｃ１を生成して振動装置Ｂ１を一定の周波数（周期）で振動させるとともに、マイクロフォン１０からの測定信号Ｓ１を用いて指令信号Ｃ２を生成して振動装置Ｂ２の振動を制御する。ここで、コントローラ２０は、振動装置Ｂ２の振動周波数（動作周波数）及び振動装置Ｂ１，Ｂ２間の振動の位相差（位相差）を制御する。尚、図１においては、指令信号Ｃ１を生成する構成については図示を省略しており、指令信号Ｃ２を生成する構成のみを図示している。 The controller 20 includes a local amplitude measurement unit 21, a beat frequency estimation unit 22 (estimation unit), a frequency control unit 23, a phase control unit 24, and a calculation unit 25. The controller 20 generates a command signal C1 and sets the vibration device B1. While vibrating at a constant frequency (period), a command signal C2 is generated using the measurement signal S1 from the microphone 10 to control the vibration of the vibration device B2. Here, the controller 20 controls the vibration frequency (operation frequency) of the vibration device B2 and the phase difference (phase difference) of vibration between the vibration devices B1 and B2. In FIG. 1, the configuration for generating the command signal C1 is not shown, and only the configuration for generating the command signal C2 is shown.
局所振幅測定部２１は、マイクロフォン１０の測定結果を示す測定信号Ｓ１から騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音の局所振幅Ａ１を求め、求めた局所振幅Ａ１をうなり周波数推定部２２及び位相制御部２４に出力する。具体的に、局所振幅測定部２１は、マイクロフォン１０からの測定信号Ｓ１を一定の時間間隔で区切り、各区間内における測定信号Ｓ１の絶対値の最大値を求めることによって局所振幅Ａ１を求める。 The local amplitude measurement unit 21 obtains the local amplitude A1 of the synthesized sound of the noises N1 and N2 from the measurement signal S1 indicating the measurement result of the microphone 10, and outputs the obtained local amplitude A1 to the beat frequency estimation unit 22 and the phase control unit 24. To do. Specifically, the local amplitude measuring unit 21 obtains the local amplitude A1 by dividing the measurement signal S1 from the microphone 10 at a constant time interval and obtaining the maximum absolute value of the measurement signal S1 in each section.
図２は、本発明の一実施形態による騒音低減装置の局所振幅測定部で行われる処理を説明するための図であって、（ａ）は測定信号Ｓ１の波形（合成音の音圧）の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す測定信号Ｓ１から求められる局所振幅を示す図である。尚、図２（ｂ）に示す局所振幅は、図２（ａ）に示す測定信号Ｓ１を０．１［ｓｅｃ］の時間間隔で区切ることによって得られたものである。図２（ｂ）に示す通り、局所振幅測定部２１で求められる局所振幅は、おおむね図２（ａ）に示す測定信号Ｓ１の絶対値の包絡線を示すものになる。つまり、局所振幅測定部２１で求められる局所振幅Ａ１は、騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音の音圧の大きさを示すものであり、音圧の大きさの変化に応じて変化するものである。 FIG. 2 is a diagram for explaining the processing performed by the local amplitude measurement unit of the noise reduction apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 2A shows the waveform of the measurement signal S1 (sound pressure of the synthesized sound). It is a figure which shows an example, (b) is a figure which shows the local amplitude calculated | required from measurement signal S1 shown to (a). Note that the local amplitude shown in FIG. 2B is obtained by dividing the measurement signal S1 shown in FIG. 2A at a time interval of 0.1 [sec]. As shown in FIG. 2 (b), the local amplitude obtained by the local amplitude measuring unit 21 generally indicates an envelope of the absolute value of the measurement signal S1 shown in FIG. 2 (a). That is, the local amplitude A1 obtained by the local amplitude measuring unit 21 indicates the level of the sound pressure of the synthesized sound of the noises N1 and N2, and changes according to the change in the level of the sound pressure.
うなり周波数推定部２２は、局所振幅測定部２１で求められた局所振幅Ａ１から騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音のうなり周波数Δｆを推定し、推定したうなり周波数Δｆを周波数制御部２３に出力する。具体的に、うなり周波数推定部２２は、局所振幅推定部２１から出力される局所振幅Ａ１を一定時間蓄積し、蓄積した局所振幅Ａ１を二値化して波数を計数し、計数した波数を局所振幅Ａ１の蓄積時間で除算することによって（単位時間当りの波数を求めることによって）うなり周波数Δｆを推定する。尚、うなり周波数推定部２２は、局所振幅Ａ１の揺れ幅が小さい場合、或いは局所振幅Ａ１そのものが小さい場合には、うなり無し（うなり周波数Δｆが「０」である）と推定する。 The beat frequency estimation unit 22 estimates the beat frequency Δf of the synthesized sound of the noises N 1 and N 2 from the local amplitude A 1 obtained by the local amplitude measurement unit 21, and outputs the estimated beat frequency Δf to the frequency control unit 23. Specifically, the beat frequency estimating unit 22 accumulates the local amplitude A1 output from the local amplitude estimating unit 21 for a certain period of time, binarizes the accumulated local amplitude A1, counts the wave number, and calculates the counted wave number to the local amplitude. The beat frequency Δf is estimated by dividing by the accumulation time of A1 (by obtaining the wave number per unit time). Note that the beat frequency estimation unit 22 estimates that no beat (beat frequency Δf is “0”) when the amplitude of the local amplitude A1 is small or when the local amplitude A1 itself is small.
図３は、本発明の一実施形態による騒音低減装置のうなり周波数推定部で行われる処理を説明するための図であって、（ａ）は局所振幅測定部２１から出力される局所振幅の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す局所振幅を二値化したものを示す図である。うなり周波数推定部２２は、例えば図３（ａ）に示す１０［ｓｅｃ］分の局所振幅Ａ１を蓄積し、蓄積した局所振幅Ａ１を二値化して図３（ｂ）に示す局所振幅を得る。図３（ｂ）に示す通り、二値化された局所振幅は、図３（ａ）に示す局所振幅の変化周期（うなりの周期）に応じたパルス幅を有する複数のパルスからなるものである。うなり周波数推定部２２は、図３（ｂ）に示す局所振幅の波数を計数し、計数した波数を局所振幅Ａ１の蓄積時間（１０［ｓｅｃ］）で除算することによってうなり周波数Δｆを推定する。 FIG. 3 is a diagram for explaining the processing performed by the beat frequency estimation unit of the noise reduction apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 3A is an example of the local amplitude output from the local amplitude measurement unit 21. (B) is a diagram showing a binarized version of the local amplitude shown in (a). The beat frequency estimation unit 22 accumulates, for example, the local amplitude A1 for 10 [sec] shown in FIG. 3A, and binarizes the accumulated local amplitude A1 to obtain the local amplitude shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the binarized local amplitude is composed of a plurality of pulses having a pulse width corresponding to the change period (beat period) of the local amplitude shown in FIG. . The beat frequency estimation unit 22 counts the wave number of the local amplitude shown in FIG. 3B, and estimates the beat frequency Δf by dividing the counted wave number by the accumulation time (10 [sec]) of the local amplitude A1.
周波数制御部２３は、うなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆを用いて振動装置Ｂ２の振動周波数を制御するための指令信号Ｃ１１を生成する。具体的に、周波数制御部２３は、うなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆが予め規定された周波数制御閾値（閾周波数）以上である場合に、振動装置Ｂ２の振動周波数を変える指令信号Ｃ１１を生成する。例えば、周波数制御部２３は、うなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆが、うなり周波数推定部２２で前回推定されたうなり周波数よりも小さくなるように振動装置Ｂ２の振動周波数を変える指令信号Ｃ１１を生成する。 The frequency control unit 23 uses the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimation unit 22 to generate a command signal C11 for controlling the vibration frequency of the vibration device B2. Specifically, the frequency control unit 23 instructs the vibration device B2 to change the vibration frequency when the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimation unit 22 is equal to or higher than a predetermined frequency control threshold (threshold frequency). C11 is generated. For example, the frequency control unit 23 changes the vibration frequency of the vibration device B2 so that the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimation unit 22 is smaller than the beat frequency estimated last time by the beat frequency estimation unit 22. C11 is generated.
ここで、騒音Ｎ１，Ｎ２を低減するには、騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音のうなり周波数Δｆを完全に「０」とする指令信号Ｃ１１を生成すれば良いと考えられる。しかしながら、騒音低減装置１は、マイクロフォン１０の測定結果だけで騒音Ｎ１，Ｎ２を低減するものであるため、うなり周波数Δｆを完全に「０」にしてしまうと位相制御部２４による位相制御が困難になり、騒音Ｎ１，Ｎ２の低減効果が薄れる可能性が考えられる。このため、位相制御部２４の位相制御のために許容されるうなり周波数を上述の周波数制御閾値として予め規定し、うなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆが周波数制御閾値以上である場合にのみ、振動装置Ｂ２の振動周波数を変える指令信号Ｃ１１を生成することとしている。 Here, in order to reduce the noises N1 and N2, it is considered that the command signal C11 that completely sets the beat frequency Δf of the synthesized sound of the noises N1 and N2 to “0” may be generated. However, since the noise reduction device 1 reduces the noises N1 and N2 only by the measurement result of the microphone 10, the phase control by the phase control unit 24 becomes difficult if the beat frequency Δf is completely set to “0”. Therefore, there is a possibility that the effect of reducing the noises N1 and N2 is reduced. Therefore, when the beat frequency allowed for the phase control of the phase control unit 24 is defined in advance as the above-described frequency control threshold, the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimation unit 22 is equal to or higher than the frequency control threshold. Only the command signal C11 for changing the vibration frequency of the vibration device B2 is generated.
また、周波数制御部２３は、振動装置Ｂ２の振動周波数を制御する上で必要となる制御情報Ｑを位相制御部２４に出力する。具体的に、この制御情報Ｑは、うなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆが上記の周波数制御閾値よりも小さいか否かを示す周波数制御フラグと、制御対象の周波数（振動装置Ｂ２の振動周波数）の増減方向を示す周波数制御符号とが含まれる情報である。 In addition, the frequency control unit 23 outputs control information Q necessary for controlling the vibration frequency of the vibration device B <b> 2 to the phase control unit 24. Specifically, the control information Q includes a frequency control flag indicating whether or not the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimation unit 22 is smaller than the frequency control threshold, and the frequency to be controlled (of the vibration device B2). The frequency control code indicating the increase / decrease direction of (vibration frequency).
位相制御部２４は、局所振幅測定部２１で求められた局所振幅Ａ１と周波数制御部２３からの制御情報Ｑとを用いて振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差を制御するための指令信号Ｃ１２を生成する。具体的に、位相制御部２４は、周波数制御部２３からの制御情報Ｑ（周波数制御フラグ）によって、うなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆが予め規定された周波数制御閾値よりも小さい旨が示されている場合に、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差を変える指令信号Ｃ１２を生成する。例えば、位相制御部２４は、局所振幅Ａ１の最大値（コントローラ２０の動作開始後に入力された局所振幅Ａ１の最大値：以下、「合成波最大値」という）と局所振幅Ａ１との比が予め規定された位相制御閾値（閾値）よりも小さくなるように振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差を変える指令信号Ｃ１２を生成する。 The phase control unit 24 uses the local amplitude A1 obtained by the local amplitude measurement unit 21 and the control information Q from the frequency control unit 23 to generate a command signal C12 for controlling the phase difference between the vibration devices B1 and B2. Generate. Specifically, the phase control unit 24 uses the control information Q (frequency control flag) from the frequency control unit 23 to indicate that the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimation unit 22 is smaller than a predefined frequency control threshold. Is generated, the command signal C12 for changing the phase difference between the vibration devices B1 and B2 is generated. For example, the phase control unit 24 determines that the ratio between the maximum value of the local amplitude A1 (the maximum value of the local amplitude A1 input after the start of the operation of the controller 20: hereinafter referred to as “combined wave maximum value”) and the local amplitude A1 in advance. A command signal C12 for changing the phase difference between the vibration devices B1 and B2 is generated so as to be smaller than a prescribed phase control threshold value (threshold value).
ここで、周波数制御部２３による周波数制御は騒音Ｎ１，Ｎ２を低減する上での大まかな制御の意味合いがあり、位相制御部２４による位相制御は騒音Ｎ１，Ｎ２を低減する上での細かな制御の意味合いがある。このため、位相制御部２４は、周波数制御部２３からの制御情報Ｑによって、うなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆが予め規定された周波数制御閾値よりも小さい旨が示されている場合にのみ、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差を変える指令信号Ｃ１２を生成するようにしている。 Here, the frequency control by the frequency control unit 23 has the meaning of rough control in reducing the noises N1 and N2, and the phase control by the phase control unit 24 is fine control in reducing the noises N1 and N2. There are implications. Therefore, the phase control unit 24 indicates that the control information Q from the frequency control unit 23 indicates that the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimation unit 22 is smaller than a predetermined frequency control threshold value. Only, the command signal C12 for changing the phase difference between the vibration devices B1 and B2 is generated.
また、位相制御部２４による位相制御は、上述の通り騒音Ｎ１，Ｎ２を低減する上での細かな制御の意味合いがあることから、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差を変えるための位相制御値が予め規定された最大位相制御値を超える場合には、位相制御値を最大位相制御値に制限する。このような制限を行うことで、位相制御部２４による位相制御が周波数制御部２３による周波数制御に悪影響を及ぼすのを防止している。 Moreover, since the phase control by the phase control unit 24 has the meaning of fine control in reducing the noises N1 and N2 as described above, the phase control value for changing the phase difference between the vibration devices B1 and B2 When the value exceeds the predetermined maximum phase control value, the phase control value is limited to the maximum phase control value. By performing such a restriction, the phase control by the phase control unit 24 is prevented from adversely affecting the frequency control by the frequency control unit 23.
演算部２５は、周波数制御部２３から出力される指令信号Ｃ１１と、位相制御部２４から出力される指令信号Ｃ１２とを加算する演算を行って指令信号Ｃ２を生成する。尚、演算部２５で生成された指令信号Ｃ２はインバータ３０ｂに出力される。 The calculation unit 25 performs a calculation of adding the command signal C11 output from the frequency control unit 23 and the command signal C12 output from the phase control unit 24 to generate the command signal C2. The command signal C2 generated by the calculation unit 25 is output to the inverter 30b.
インバータ３０ａは、振動装置Ｂ１に対して設けられ、コントローラ２０から出力される指令信号Ｃ１に応じた駆動パルスを生成して振動装置Ｂ１を駆動する。インバータ３０ｂは、振動装置Ｂ２に対して設けられ、コントローラ２０から出力される指令信号Ｃ２に応じた駆動パルスを生成して振動装置Ｂ２を駆動する。ここで、指令信号Ｃ１は値が固定された信号であるため、インバータ３０ａは、一定の周波数（周期）を有する駆動パルスを生成して振動装置Ｂ１を駆動する。これに対し、指令信号Ｃ２は振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる騒音Ｎ１，Ｎ２に応じて値が変化する信号であるため、インバータ３０ｂは、指令信号Ｃ２の値に応じて周波数（周期）及び位相が変化する駆動パルスを生成して振動装置Ｂ２を駆動する。 The inverter 30a is provided for the vibration device B1, and generates a drive pulse corresponding to the command signal C1 output from the controller 20 to drive the vibration device B1. The inverter 30b is provided for the vibration device B2, and generates a drive pulse corresponding to the command signal C2 output from the controller 20 to drive the vibration device B2. Here, since the command signal C1 is a signal having a fixed value, the inverter 30a generates a drive pulse having a constant frequency (period) to drive the vibration device B1. On the other hand, since the command signal C2 is a signal whose value changes according to the noises N1 and N2 emitted from the vibration devices B1 and B2, the inverter 30b has a frequency (period) and a phase according to the value of the command signal C2. Is generated to drive the vibration device B2.
次に、上記構成における騒音低減装置１の動作について説明する。振動装置Ｂ１，Ｂ２及び騒音低減装置１の電源が投入されると、指令信号Ｃ１がコントローラ２０から出力されてインバータ３０ａに入力されるとともに、指令信号Ｃ２の初期値がコントローラ２０から出力されてインバータ３０ｂに入力される。すると、指令信号Ｃ１，Ｃ２に応じた駆動パルスがインバータ３０ａ，３０ｂでそれぞれ生成されて振動装置Ｂ１，Ｂ２に設けられたモータが回転を開始し、これにより振動装置Ｂ１，Ｂ２の振動が開始される。 Next, the operation of the noise reduction device 1 having the above configuration will be described. When the vibration devices B1 and B2 and the noise reduction device 1 are powered on, the command signal C1 is output from the controller 20 and input to the inverter 30a, and the initial value of the command signal C2 is output from the controller 20 and the inverter 30b. Then, drive pulses corresponding to the command signals C1 and C2 are generated by the inverters 30a and 30b, respectively, and the motors provided in the vibration devices B1 and B2 start to rotate, whereby vibrations of the vibration devices B1 and B2 are started. The
振動装置Ｂ１，Ｂ２の振動が開始されると、振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音がマイクロフォン１０で測定され（第１ステップ）、マイクロフォン１０からコントローラ２０に対して合成音の測定結果を示す測定信号Ｓ１が出力される。測定信号Ｓ１がコントローラ２０に入力されると、局所振幅測定部２１において、測定信号Ｓ１から騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音の局所振幅Ａ１を求める処理が行われる。 When the vibrations of the vibration devices B1 and B2 are started, the synthesized sound of the noises N1 and N2 emitted from the vibration devices B1 and B2 is measured by the microphone 10 (first step), and the synthesized sound from the microphone 10 to the controller 20 is measured. A measurement signal S1 indicating the measurement result is output. When the measurement signal S1 is input to the controller 20, the local amplitude measurement unit 21 performs processing for obtaining the local amplitude A1 of the synthesized sound of the noises N1 and N2 from the measurement signal S1.
具体的には、図２を用いて説明した通り、入力される測定信号Ｓ１を一定の時間間隔（例えば、０．１［ｓｅｃ］）で区切って、各区間内における測定信号Ｓ１の絶対値の最大値を求める処理が行われることによって騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音の局所振幅Ａ１が求められる。局所振幅測定部２１で求められた局所振幅Ａ１は、うなり周波数推定部２２及び位相制御部２４に出力される。 Specifically, as described with reference to FIG. 2, the input measurement signal S1 is divided at a constant time interval (for example, 0.1 [sec]), and the absolute value of the measurement signal S1 in each section is obtained. By performing the process of obtaining the maximum value, the local amplitude A1 of the synthesized sound of the noises N1 and N2 is obtained. The local amplitude A1 obtained by the local amplitude measurement unit 21 is output to the beat frequency estimation unit 22 and the phase control unit 24.
局所振幅測定部２１で求められた局所振幅Ａ１がうなり周波数推定部２２に入力されると、うなり周波数Δｆを推定する処理が行われる（第２ステップ）。具体的には、図３を用いて説明した通り、局所振幅Ａ１を一定時間（例えば、１０［ｓｅｃ］）蓄積し、蓄積した局所振幅Ａ１を二値化して波数を計数し、計数した波数を局所振幅Ａ１の蓄積時間で除算する処理が行われることによってうなり周波数Δｆが推定される。このうなり周波数Δｆは、周波数制御部２３に出力される。 When the local amplitude A1 obtained by the local amplitude measuring unit 21 is input to the beat frequency estimating unit 22, a process of estimating the beat frequency Δf is performed (second step). Specifically, as described with reference to FIG. 3, the local amplitude A1 is accumulated for a certain time (for example, 10 [sec]), the accumulated local amplitude A1 is binarized, the wave number is counted, and the counted wave number is The beat frequency Δf is estimated by performing a process of dividing by the accumulation time of the local amplitude A1. This beat frequency Δf is output to the frequency control unit 23.
うなり周波数Δｆがうなり周波数推定部２２で推定されると、周波数制御部２３において、推定されたうなり周波数Δｆを用いて振動装置Ｂ２の振動周波数を制御するための指令信号Ｃ１１を生成する処理が行われる。また、周波数制御部２３の処理と並行して、位相制御部２４において、局所振幅測定部２１で求められた局所振幅Ａ１と周波数制御部２３からの制御情報Ｑとを用いて振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差を制御するための指令信号Ｃ１２を生成する処理が行われる。 When the beat frequency Δf is estimated by the beat frequency estimation unit 22, the frequency control unit 23 performs a process of generating a command signal C11 for controlling the vibration frequency of the vibration device B2 using the estimated beat frequency Δf. Is called. In parallel with the processing of the frequency control unit 23, the phase control unit 24 uses the local amplitude A1 obtained by the local amplitude measurement unit 21 and the control information Q from the frequency control unit 23 to vibrate B1 and B2. Processing for generating a command signal C12 for controlling the phase difference between the two is performed.
周波数制御部２３で生成された指令信号Ｃ１１、及び位相制御部２４で生成された指令信号Ｃ１２は、演算部２５に出力される。そして、演算部２５において、周波数制御部２３からの指令信号Ｃ１１と相制御部２４からの指令信号Ｃ１２とを加算する演算を行って指令信号Ｃ２を生成する処理が行われる。演算部２５で生成された指令信号Ｃ２はインバータ３０ｂに出力され、これにより振動装置Ｂ２の振動周波数及び振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差が制御される（第３ステップ）。 The command signal C11 generated by the frequency control unit 23 and the command signal C12 generated by the phase control unit 24 are output to the calculation unit 25. And in the calculating part 25, the process which adds the command signal C11 from the frequency control part 23 and the command signal C12 from the phase control part 24, and produces | generates the command signal C2 is performed. The command signal C2 generated by the calculation unit 25 is output to the inverter 30b, whereby the vibration frequency of the vibration device B2 and the phase difference between the vibration devices B1 and B2 are controlled (third step).
図４は、本発明の一実施形態による騒音低減装置の周波数制御部で行われる処理の詳細を示すフローチャートである。また、図５は、本発明の一実施形態による騒音低減装置の位相制御部で行われる処理の詳細を示すフローチャートである。尚、これら図４，図５に示すフローチャートは、例えば騒音低減装置１の電源が投入された時点で開始される。以下、周波数制御部２３で行われる処理、及び位相制御部２４で行われる処理の詳細について順に説明する。 FIG. 4 is a flowchart showing details of processing performed by the frequency control unit of the noise reduction apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a flowchart showing details of processing performed by the phase control unit of the noise reduction apparatus according to the embodiment of the present invention. The flowcharts shown in FIGS. 4 and 5 are started when the power of the noise reduction device 1 is turned on, for example. Hereinafter, the details of the processing performed by the frequency control unit 23 and the processing performed by the phase control unit 24 will be described in order.
尚、図４に示すフローチャートの処理を行うために、周波数制御部２３では、前述した周波数制御閾値と、予め規定された周波数制御ゲイン（詳細は後述する）とが用いられる。また、図５に示すフローチャートの処理を行うために、位相制御部２４では、前述した位相制御閾値及び最大位相制御値と、位相制御ゲイン（詳細は後述する）とが用いられる。 In order to perform the processing of the flowchart shown in FIG. 4, the frequency control unit 23 uses the above-described frequency control threshold and a predetermined frequency control gain (details will be described later). Further, in order to perform the processing of the flowchart shown in FIG. 5, the phase control unit 24 uses the above-described phase control threshold value and maximum phase control value, and a phase control gain (details will be described later).
〈周波数制御部２３の動作〉
処理が開始されると、まず制御対象の周波数（振動装置Ｂ２の振動周波数）の増減方向を示す周波数制御符号及び指令信号Ｃ１１として出力する周波数制御出力の初期値を設定する処理が周波数制御部２３で行われる（ステップＳ１１）。上記周波数制御符号の初期値としては、例えば「負（マイナス）」が設定され、上記周波数制御出力の初期値としては、「０」が設定される。
<Operation of Frequency Control Unit 23>
When the process is started, the frequency control unit 23 first sets the frequency control code indicating the increase / decrease direction of the frequency to be controlled (vibration frequency of the vibration device B2) and the initial value of the frequency control output to be output as the command signal C11. (Step S11). For example, “negative (minus)” is set as the initial value of the frequency control code, and “0” is set as the initial value of the frequency control output.
初期値の設定が終了すると、次にうなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆが予め規定された周波数制御閾値よりも小であるか否かが周波数制御部２３で判断される（ステップＳ１２）。うなり周波数Δｆが周波数制御閾値以上であると判断された場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、周波数制御フラグ（うなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆが上記の周波数制御閾値よりも小さいか否かを示すフラグ）を「ＦＡＬＳＥ（偽）」に設定する処理が周波数制御部２３で行われる（ステップＳ１３）。 When the setting of the initial value is completed, the frequency controller 23 determines whether or not the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimator 22 is smaller than a predetermined frequency control threshold (step S12). ). When it is determined that the beat frequency Δf is equal to or higher than the frequency control threshold value (when the determination result is “NO”), the frequency control flag (the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimation unit 22 is the frequency control threshold value). Is set to “FALSE (false)” in the frequency control unit 23 (step S13).
周波数制御フラグの設定処理が行われると、うなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆが、うなり周波数推定部２２で前回推定されたうなり周波数（うなり周波数の前回値）よりも小であるか否かが周波数制御部２３で判断される（ステップＳ１４）。うなり周波数Δｆがうなり周波数の前回値よりも小であると判断された場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、周波数制御値を算出して周波数制御出力に加算し、振動装置Ｂ２の振動周波数を変える指令信号Ｃ１１を生成する処理が周波数制御部２３で行われる（ステップＳ１５：周波数制御ステップ）。つまり、うなり周波数Δｆが、うなり周波数の前回値よりも小さくなるように振動装置Ｂ２の振動周波数を変える指令信号Ｃ１１を生成する処理が周波数制御部２３で行われる。 When the setting process of the frequency control flag is performed, whether the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimation unit 22 is smaller than the beat frequency (the previous value of the beat frequency) estimated last time by the beat frequency estimation unit 22. It is judged by the frequency control unit 23 whether or not (Step S14). When it is determined that the beat frequency Δf is smaller than the previous value of the beat frequency (if the determination result is “YES”, the frequency control value is calculated and added to the frequency control output, and the vibration of the vibration device B2 is detected. A process for generating a command signal C11 for changing the frequency is performed by the frequency control unit 23 (step S15: frequency control step) That is, the vibration of the vibration device B2 so that the beat frequency Δf becomes smaller than the previous value of the beat frequency. The frequency control unit 23 performs processing for generating the command signal C11 for changing the frequency.
具体的に、周波数制御部２３は、周波数制御符号、うなり周波数Δｆ、及び周波数制御ゲインを乗算して周波数制御値を算出し、算出した周波数制御値を周波数制御出力に加算して指令信号Ｃ１１を生成する。尚、上記の周波数制御ゲインの大きさは、騒音低減装置１の装置特性、騒音低減装置１が設置されている環境、騒音Ｎ１，Ｎ２の低減程度等に応じて設定される。周波数制御部２３で生成された指令信号Ｃ１１がインバータ３０ｂに出力されると、指令信号Ｃ１１の値に応じて振動装置Ｂ２の振動周波数が変化する。 Specifically, the frequency control unit 23 calculates a frequency control value by multiplying the frequency control code, the beat frequency Δf, and the frequency control gain, and adds the calculated frequency control value to the frequency control output to generate the command signal C11. Generate. The magnitude of the frequency control gain is set according to the device characteristics of the noise reduction device 1, the environment in which the noise reduction device 1 is installed, the degree of noise N1, N2 reduction, and the like. When the command signal C11 generated by the frequency control unit 23 is output to the inverter 30b, the vibration frequency of the vibration device B2 changes according to the value of the command signal C11.
以上の処理が終了すると、一定時間待機する処理が周波数制御部２３で行われる（ステップＳ１６）。ここで、周波数制御部２３の待機時間は、周波数制御のために必要とされる待ち時間に、うなり周波数推定部２２がうなり周波数Δｆを推定するために必要となる時間（局所振幅Ａ１の蓄積時間）を加えて得られる時間（例えば、数十秒〜数分程度の時間）である。待機処理が終了すると、処理はステップＳ１２に戻って再びうなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆが予め規定された周波数制御閾値よりも小であるか否かが周波数制御部２３で判断される。 When the above process is completed, the frequency control unit 23 performs a process of waiting for a predetermined time (step S16). Here, the standby time of the frequency control unit 23 is the time required for the beat frequency estimation unit 22 to estimate the beat frequency Δf in the waiting time required for frequency control (accumulation time of the local amplitude A1). ) Is added (for example, a time of several tens of seconds to several minutes). When the standby process ends, the process returns to step S12, and it is determined again by the frequency control unit 23 whether or not the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimation unit 22 is smaller than a predefined frequency control threshold value. The
これに対し、ステップＳ１４において、うなり周波数Δｆがうなり周波数の前回値以上であると判断された場合（判断結果が「ＮＯ」の場合には、周波数制御符号を反転する処理が周波数制御部２３で行われる（ステップＳ１７）。つまり、現状ではうなり周波数が大きくなる方向であるため、うなり周波数が小さくなる方向に周波数制御符号を変える処理が行われる。かかる処理が終了すると、周波数制御値を算出して周波数制御出力に加算する処理（ステップＳ１５）及び一定時間待機する処理（ステップＳ１６）が順に周波数制御部２３で行われ、その後にステップＳ１２の処理に戻る。 On the other hand, if it is determined in step S14 that the beat frequency Δf is equal to or higher than the previous value of the beat frequency (if the determination result is “NO”, the process of inverting the frequency control code is performed by the frequency control unit 23. In other words, since the beat frequency is increased in the present state, the process of changing the frequency control code is performed in the direction of decreasing the beat frequency. Then, the process of adding to the frequency control output (step S15) and the process of waiting for a predetermined time (step S16) are sequentially performed by the frequency control unit 23, and then the process returns to step S12.
他方、ステップＳ１２において、うなり周波数Δｆが周波数制御閾値よりも小であると判断された場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、周波数制御フラグを「ＴＲＵＥ（真）」に設定する処理が周波数制御部２３で行われ（ステップＳ１８）、続いて一定時間待機する処理が周波数制御部２３で行われる（ステップＳ１９）。ここで、周波数制御部２３の待機時間は、ステップＳ１６における待機時間と同様であり、周波数制御のために必要とされる待ち時間に、うなり周波数推定部２２がうなり周波数Δｆを推定するために必要となる時間（局所振幅Ａ１の蓄積時間）を加えて得られる時間（例えば、数十秒〜数分程度の時間）である。 On the other hand, when it is determined in step S12 that the beat frequency Δf is smaller than the frequency control threshold (when the determination result is “YES”), the process of setting the frequency control flag to “TRUE (true)”. Is performed by the frequency control unit 23 (step S18), and a process of waiting for a predetermined time is performed by the frequency control unit 23 (step S19). Here, the standby time of the frequency control unit 23 is the same as the standby time in step S16, and is necessary for the beat frequency estimation unit 22 to estimate the beat frequency Δf in the wait time required for frequency control. (A time of several tens of seconds to several minutes) obtained by adding the time (accumulation time of the local amplitude A1).
待機処理が終了すると、処理はステップＳ１２に戻って再びうなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆが予め規定された周波数制御閾値よりも小であるか否かが周波数制御部２３で判断される。つまり、うなり周波数推定部２２で推定されたうなり周波数Δｆが予め規定された周波数制御閾値よりも小である場合には、振動装置Ｂ２の振動周波数を変える指令信号Ｃ１１を生成する処理は行われない。以降、以上説明した処理が繰り返される。 When the standby process ends, the process returns to step S12, and it is determined again by the frequency control unit 23 whether or not the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimation unit 22 is smaller than a predefined frequency control threshold value. The That is, when the beat frequency Δf estimated by the beat frequency estimation unit 22 is smaller than a predetermined frequency control threshold, the process of generating the command signal C11 for changing the vibration frequency of the vibration device B2 is not performed. . Thereafter, the processing described above is repeated.
〈位相制御部２４の動作〉
処理が開始されると、まず合成波最大値（コントローラ２０の動作開始後に入力された局所振幅Ａ１の最大値）を求める処理が位相制御部２４で行われる（ステップＳ２１）。具体的には、新たに入力された局所振幅Ａ１が、過去に入力された局所振幅Ａ１の最大値（過去の合成波最大値）よりも大きいか否かを判断し、大きいと判断した場合には合成波最大値を更新する処理が行われる。
<Operation of Phase Control Unit 24>
When the process is started, first, the phase control unit 24 performs a process for obtaining the combined wave maximum value (the maximum value of the local amplitude A1 input after the operation of the controller 20 is started) (step S21). Specifically, it is determined whether or not the newly input local amplitude A1 is larger than the maximum value (the past combined wave maximum value) of the local amplitude A1 input in the past. The process of updating the combined wave maximum value is performed.
合成波最大値の算出処理が終了すると、周波数制御部２３からの制御情報Ｑに含まれる周波数制御フラグが「ＴＲＵＥ」であるか否かが位相制御部２４で判断される（ステップＳ２２）。周波数制御フラグが「ＴＲＵＥ」ではないと判断された場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、指令信号Ｃ１２として出力する位相制御出力を「０」に設定する処理が位相制御部２４で行われる（ステップＳ２３）。 When the composite wave maximum value calculation process is completed, the phase control unit 24 determines whether or not the frequency control flag included in the control information Q from the frequency control unit 23 is “TRUE” (step S22). When it is determined that the frequency control flag is not “TRUE” (when the determination result is “NO”), the phase control unit 24 performs processing for setting the phase control output to be output as the command signal C12 to “0”. Performed (step S23).
以上の処理が終了すると、一定時間待機する処理が位相制御部２４で行われる（ステップＳ２４）。ここで、位相制御部２４の待機時間は、周波数制御部２３の待機時間と同様であり、周波数制御のために必要とされる待ち時間に、うなり周波数推定部２２がうなり周波数Δｆを推定するために必要となる時間（局所振幅Ａ１の蓄積時間）を加えて得られる時間（例えば、数十秒〜数分程度の時間）である。待機処理が終了すると、処理はステップＳ２１に戻って再び合成波最大値を算出する処理が行われる。 When the above process ends, the phase control unit 24 performs a process of waiting for a predetermined time (step S24). Here, the standby time of the phase control unit 24 is the same as the standby time of the frequency control unit 23, and the beat frequency estimation unit 22 estimates the beat frequency Δf during the wait time required for frequency control. Is a time (for example, a time of about several tens of seconds to several minutes) obtained by adding the time required for (accumulation time of the local amplitude A1). When the standby process ends, the process returns to step S21, and the process of calculating the combined wave maximum value is performed again.
ここで、周波数制御フラグが「ＴＲＵＥ」ではない場合（即ち、周波数制御フラグが「ＦＡＬＳＥ」である場合）には、周波数制御部２３で周波数制御が行われている状態である（図４中のステップＳ１４〜Ｓ１７）。前述した通り、周波数制御部２３による周波数制御は騒音Ｎ１，Ｎ２を低減する上での大まかな制御の意味合いがあり、位相制御部２４による位相制御は騒音Ｎ１，Ｎ２を低減する上での細かな制御の意味合いがある。このため、周波数制御部２３による大まかな制御が行われている間は、位相制御部２４による細かな制御を行わないようにしている。 Here, when the frequency control flag is not “TRUE” (that is, when the frequency control flag is “FALSE”), the frequency control unit 23 is performing frequency control (in FIG. 4). Steps S14 to S17). As described above, the frequency control by the frequency control unit 23 has the meaning of rough control in reducing the noises N1 and N2, and the phase control by the phase control unit 24 is fine in reducing the noises N1 and N2. There are implications for control. For this reason, the fine control by the phase control unit 24 is not performed while the rough control by the frequency control unit 23 is being performed.
他方、ステップＳ２２において、周波数制御部２３からの制御情報Ｑに含まれる周波数制御フラグが「ＴＲＵＥ」であると判断された場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、局所振幅Ａ１と合成波最大値との比が位相制御閾値以上であるか否かが位相制御部２４で判断される（ステップＳ２５）。尚、上記位相制御閾値は、位相制御を行うか否かを規定する閾値であり、例えば「０．１」〜「０．２」程度の値である。 On the other hand, when it is determined in step S22 that the frequency control flag included in the control information Q from the frequency control unit 23 is “TRUE” (when the determination result is “YES”), it is combined with the local amplitude A1. The phase control unit 24 determines whether the ratio with the wave maximum value is equal to or greater than the phase control threshold (step S25). Note that the phase control threshold value is a threshold value that defines whether or not to perform phase control, and is, for example, a value of about “0.1” to “0.2”.
ここで、上記の合成波最大値は、振動装置Ｂ１，Ｂ２の動作開始後に振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられた騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音の最大音圧を示すものであり、局所振幅Ａ１と合成波最大値との比は、その最大音圧に対して騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音の音圧がどの程度下がったかを示す指標となるものである。このため、位相制御部２４は、ステップＳ２５の処理で、騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音の最大音圧が十分下がったか否かを判断している。 Here, the maximum value of the synthesized wave indicates the maximum sound pressure of the synthesized sound of the noises N1 and N2 emitted from the vibration devices B1 and B2 after the operation of the vibration devices B1 and B2 is started. The ratio with the maximum value of the synthesized wave is an index indicating how much the sound pressure of the synthesized sound of the noises N1 and N2 has decreased with respect to the maximum sound pressure. For this reason, the phase control unit 24 determines whether or not the maximum sound pressure of the synthesized sound of the noises N1 and N2 has sufficiently decreased in the process of step S25.
ステップＳ２５において、局所振幅Ａ１と合成波最大値との比が位相制御閾値よりも小さいと判断された場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、指令信号Ｃ１２として出力する位相制御出力を「０」に設定する処理が位相制御部２４で行われる（ステップＳ２３）。続いて、一定時間待機する処理が位相制御部２４で行われ（ステップＳ２４）、その後にステップＳ２１の処理に戻る。 In step S25, when it is determined that the ratio between the local amplitude A1 and the combined wave maximum value is smaller than the phase control threshold (when the determination result is “NO”), the phase control output to be output as the command signal C12 is output. The process of setting “0” is performed by the phase control unit 24 (step S23). Subsequently, a process of waiting for a predetermined time is performed in the phase control unit 24 (step S24), and then the process returns to step S21.
これに対し、ステップＳ２５において、局所振幅Ａ１と合成波最大値との比が位相制御閾値以上であると判断された場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、位相制御値を算出して位相制御出力に加算し、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差を変える指令信号Ｃ１２を生成する処理が位相制御部２４で行われる（ステップＳ２６：位相制御ステップ）。つまり、局所振幅Ａ１と合成波最大値との比が位相制御閾値よりも小さくなるように振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差を変える指令信号Ｃ１２を生成する処理が位相制御部２４で行われる。 On the other hand, if it is determined in step S25 that the ratio between the local amplitude A1 and the combined wave maximum value is greater than or equal to the phase control threshold (when the determination result is “YES”), the phase control value is calculated. Then, the phase control unit 24 performs a process of generating the command signal C12 that is added to the phase control output and changes the phase difference between the vibration devices B1 and B2 (step S26: phase control step). That is, the phase control unit 24 performs a process of generating the command signal C12 that changes the phase difference between the vibration devices B1 and B2 so that the ratio between the local amplitude A1 and the combined wave maximum value is smaller than the phase control threshold.
具体的に、局所振幅Ａ１と合成波最大値との比を「振幅比」と呼ぶことにすると、位相制御部２４は、振幅比と位相制御閾値との差分に対し、周波数制御符号及び位相制御ゲインを乗算して位相制御値を算出する。尚、上記の位相制御ゲインの大きさは、周波数制御ゲインの大きさと同様に、騒音低減装置１の装置特性、騒音低減装置１が設置されている環境、騒音Ｎ１，Ｎ２の低減程度等に応じて設定される。 Specifically, when the ratio between the local amplitude A1 and the combined wave maximum value is referred to as an “amplitude ratio”, the phase control unit 24 performs frequency control code and phase control on the difference between the amplitude ratio and the phase control threshold. The phase control value is calculated by multiplying the gain. The magnitude of the phase control gain depends on the characteristics of the noise reduction device 1, the environment in which the noise reduction device 1 is installed, the degree of reduction of the noises N1 and N2, and the like. Is set.
ここで、位相制御部２４は、算出した位相制御値が、予め規定された最大位相制御値を超える場合には、位相制御値を最大位相制御値に制限する。これは、位相制御部２４による位相制御が周波数制御部２３による周波数制御に悪影響を及ぼすのを防止するためである。位相制御部２４は、以上の処理によって求めた位相制御値を位相制御出力に加算して指令信号Ｃ１２を生成する。位相制御部２４で生成された指令信号Ｃ１２がインバータ３０ｂに出力されると、指令信号Ｃ１２の値に応じて振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差が変化する。以上の処理が終了すると、一定時間待機する処理が位相制御部２４で行われ（ステップＳ２４）、その後にステップＳ２１の処理に戻る。以降、以上説明した処理が繰り返される。 Here, when the calculated phase control value exceeds the predefined maximum phase control value, the phase control unit 24 limits the phase control value to the maximum phase control value. This is to prevent the phase control by the phase control unit 24 from adversely affecting the frequency control by the frequency control unit 23. The phase control unit 24 adds the phase control value obtained by the above processing to the phase control output to generate the command signal C12. When the command signal C12 generated by the phase control unit 24 is output to the inverter 30b, the phase difference between the vibration devices B1 and B2 changes according to the value of the command signal C12. When the above process is completed, the phase control unit 24 performs a process of waiting for a predetermined time (step S24), and then returns to the process of step S21. Thereafter, the processing described above is repeated.
以上の通り本実施形態では、複数の振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音をマイクロフォン１０で測定し、マイクロフォン１０の測定結果から騒音Ｎ１，Ｎ２の合成音のうなり周波数を推定し、推定されたうなり周波数を用いて振動装置Ｂ２の振動周波数及び振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差を制御するようにしている。これにより、マイクロフォン１０の測定結果だけで複数の振動装置Ｂ１，Ｂ２から発生する騒音Ｎ１，Ｎ２を効果的に低減することができる。 As described above, in this embodiment, the synthesized sound of the noises N1 and N2 emitted from the plurality of vibration devices B1 and B2 is measured by the microphone 10, and the beat frequency of the synthesized sound of the noises N1 and N2 is estimated from the measurement result of the microphone 10. The vibration frequency of the vibration device B2 and the phase difference between the vibration devices B1 and B2 are controlled using the estimated beat frequency. Thereby, noise N1, N2 which generate | occur | produces from several vibration apparatus B1, B2 only by the measurement result of the microphone 10 can be reduced effectively.
以上、本発明の一実施形態による騒音低減装置及び騒音低減方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、２つの振動装置Ｂ１，Ｂ２のうちの振動装置Ｂ２のみを制御する例について説明したが、振動装置Ｂ１，Ｂ２の双方を制御するようにしても良い。 The noise reduction device and the noise reduction method according to the embodiment of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, an example in which only the vibration device B2 of the two vibration devices B1 and B2 is controlled has been described, but both the vibration devices B1 and B2 may be controlled.
また、上記実施形態では、マイクロフォン１０から出力される測定信号Ｓ１をそのまま用いて局所振幅Ａ１を求める例について説明した。しかしながら、実用上は、マイクロフォン１０から出力される測定信号Ｓ１に対して何らかのフィルタリング処理を行い、低減しようとしている周波数成分以外の周波数成分を除去した上で局所振幅Ａ１を求めるのが望ましい。尚、フィルタリング処理は、ハードウェアによって行われるもの及びソフトウェア的に行われるものの何れであっても良い。 In the above embodiment, the example in which the local amplitude A1 is obtained using the measurement signal S1 output from the microphone 10 as it is has been described. However, in practice, it is desirable to perform some filtering process on the measurement signal S1 output from the microphone 10 to obtain the local amplitude A1 after removing frequency components other than the frequency component to be reduced. The filtering process may be performed either by hardware or software.
尚、上記実施形態では、複数の振動装置Ｂ１，Ｂ２（振動動作を行う装置）から発せられる騒音を低減する騒音低減装置１について説明したが、本発明は、複数の回転装置（ファン等の回転動作を行う装置）から発せられる騒音を低減する騒音低減装置に適用することも可能である。つまり、本発明は、周期的な動作を行う複数の対象装置から発せられる騒音を低減する騒音低減装置に適用することが可能である。 In the above-described embodiment, the noise reduction device 1 that reduces noise emitted from the plurality of vibration devices B1 and B2 (devices that perform vibration operation) has been described. However, the present invention provides a plurality of rotation devices (rotations of fans and the like). It is also possible to apply the present invention to a noise reduction device that reduces noise generated from an operation device). That is, the present invention can be applied to a noise reduction device that reduces noise emitted from a plurality of target devices that perform periodic operations.
１…騒音低減装置、１０…マイクロフォン、２１…局所振幅測定部、２２…うなり周波数推定部、２３…周波数制御部、２４…位相制御部、Ｂ１，Ｂ２…振動装置、Ｎ１，Ｎ２…騒音、Ｑ…制御情報 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Noise reduction apparatus, 10 ... Microphone, 21 ... Local amplitude measurement part, 22 ... Beat frequency estimation part, 23 ... Frequency control part, 24 ... Phase control part, B1, B2 ... Vibration apparatus, N1, N2 ... Noise, Q ... Control information
Claims (11)
前記対象装置から発せられる騒音の合成音を測定するマイクロフォンと、
前記マイクロフォンの測定結果から前記合成音のうなり周波数を推定する推定部と、
前記推定部で推定されたうなり周波数を用いて前記対象装置の動作周波数を制御する周波数制御部と、
前記周波数制御部の制御情報を用いて前記対象装置間の位相差を制御する位相制御部と
を備え、
前記周波数制御部は、前記推定部で推定されたうなり周波数が予め規定された閾周波数以上である場合に前記対象装置の動作周波数を変える制御を行い、
前記位相制御部は、前記推定部で推定されたうなり周波数が予め規定された閾周波数よりも小さい旨が前記周波数制御部からの前記制御情報で示されている場合に前記対象装置間の位相差を変える制御を行う
ことを特徴とする騒音低減装置。 In a noise reduction device that reduces noise emitted from a plurality of target devices that perform periodic operations,
A microphone for measuring a synthesized sound of noise emitted from the target device;
An estimation unit for estimating the beat frequency of the synthesized sound from the measurement result of the microphone;
A frequency control unit that controls the operating frequency of the target device using the beat frequency estimated by the estimation unit;
A phase control unit that controls a phase difference between the target devices using control information of the frequency control unit , and
The frequency control unit performs control to change the operating frequency of the target device when the beat frequency estimated by the estimation unit is equal to or higher than a predetermined threshold frequency,
The phase control unit, when the control information from the frequency control unit indicates that the beat frequency estimated by the estimation unit is smaller than a predetermined threshold frequency, the phase difference between the target devices Control to change
A noise reduction device characterized by that .
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の騒音低減装置。 The phase control unit performs control to change a phase difference between the target devices so that a ratio between a maximum amplitude of the synthesized sound and a local amplitude of the synthesized sound is smaller than a predetermined threshold value. The noise reduction device according to claim 1 or 2 .
前記推定部は、前記局所振幅測定部で求められた前記合成音の局所振幅を二値化して単位時間における波数を求めることにより前記合成音のうなり周波数を推定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の騒音低減装置。 A local amplitude measurement unit for obtaining a local amplitude of the synthesized sound from the measurement result of the microphone;
The said estimation part estimates the beat frequency of the said synthetic | combination sound by binarizing the local amplitude of the said synthetic | combination sound calculated | required in the said local amplitude measurement part, and calculating | requiring the wave number in unit time. The noise reduction device according to any one of claims 1 to 4 .
前記対象装置から発せられる騒音の合成音をマイクロフォンで測定する第１ステップと、
前記第１ステップの測定結果から前記合成音のうなり周波数を推定する第２ステップと、
前記第２ステップで推定されたうなり周波数を用いて前記対象装置の動作周波数及び前記対象装置間の位相差を制御する第３ステップと
を有し、
前記第３ステップは、前記第２ステップで推定されたうなり周波数が予め規定された閾周波数以上である場合に前記対象装置の動作周波数を変える制御を行う周波数制御ステップと、
前記第２ステップで推定されたうなり周波数が予め規定された閾周波数よりも小さい場合に前記対象装置間の位相差を変える制御を行う位相制御ステップと
を含むことを特徴とする騒音低減方法。 A noise reduction method for reducing noise emitted from a plurality of target devices that perform periodic operations,
A first step of measuring a synthesized sound of noise generated from the target device with a microphone;
A second step of estimating the beat frequency of the synthesized sound from the measurement result of the first step;
Have a third step of controlling the phase difference between the operating frequency and the target device of the target device by using a beat frequency estimated in the second step,
The third step includes a frequency control step for performing control to change the operating frequency of the target device when the beat frequency estimated in the second step is equal to or higher than a predetermined threshold frequency;
A phase control step for performing control to change a phase difference between the target devices when the beat frequency estimated in the second step is smaller than a predetermined threshold frequency;
Noise reduction method, which comprises a.
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