JPH01191198A - 能動防音制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、互いに独立して回転する装置から出
る騒音のように、複数の回転体、回転運動により発生す
る複数の音源から周囲に伝播する音、特に同期しない回
転体から発生する音を消音する能動防音装置の制御方法
に関するものである。

〔従来技術〕

例えば、例えばディーゼルエンジンの排気管からは排気
ガスと共に騒音が排出される。従来から、かかる騒音対
策として該騒音を打ち消す音を前記排気管内に送ること
により消音する能動防音装置が開発されていることは周
知である。

かかる従来の能動防音装置は、前記の場合で説明すると
ディーゼルエンジンの回転軸に回転センサを取付け、マ
イクロホンから送られる騒音信号を前記回転センサから
与えられる回転角信号に同期してサンプリングし、ディ
ジタル信号に変換して制御演算部に入力する。この入力
信号は、ディーゼルエンジンの往復動に同期しているの
で、この回転角に同期して与えられる入力信号から算出
した制御信号を前記回転角信号に同期して消音スピーカ
から前記排気管内に出力することにより消音、即ち能動
防音を達成することができる。

ところで、複数のディーゼルエンジンの排気管を集約し
て１つの排気管から排出する場合には、これらのディー
ゼルエンジンは互いに独立して作動しているために互い
に位相がずれており、１基の能動防音装置により消音す
ることはできない。特に各ディーゼルエンジンの回転数
比が整数比とならない場合には１基の能動防音装置では
他のディーゼルエンジンに同期していないために防音効
果を発揮することができない。

そこで第４図に示すように各回転体毎に能動防音装置を
設けることが考えられる。図は２台の騒音を発するディ
ーゼルエンジン１．２からの騒音を伴った排気ガス用ダ
クト３，４を１本のダクト５に纏め、外部に導き、従来
の能動防音手段により外部に出る騒音を消音する場合の
概要を示したものである。

第４図の能動防音装置は、機械１．２のそれぞれの図示
しない回転軸に設けた回転センサ６゜７、コンピュータ
によって制御される制御装置８．９、消音スピーカ１０
．１１及び外部に出る音（以下残留音という）を検出す
るマイクロホン１２．１３から成っている。前記マイク
ロホン１２．１３はダクト５の開口部１４付近に配置し
て、実際に外部に発散する騒音を入力するようにし、ま
た消音スピーカ１０．１１は、各ダクト３．４が合流す
る直前に配置し、ここで消音するように配置している。

前記制御装置８，９には、前記ダクト５の開口部１４付
近に配置したマイクロホン１２．１３からの残留音の波
形信号と、機械１．２の図示しない回転軸に設けた回転
センサ６．７が検出する回転信号（回転速度及び回転角
）とが与えられる。そして該制御装置８．９は、前記各
アナログ信号をディジタル信号に変換する信号を前記回
転信号に同期して残留音をサンプリングすることにより
、制御装置８．９に内蔵されるコンピュータは、残留音
を消去する出力音を所定の計算式に基づいて演算するこ
とが可能となる。このようにして算出した出力信号は、
前記回転センサ６．７から与えられる回転信号に同期し
て制御装置８，９から出力され、消音スピーカ１０．１
１に与える。

しかしながら以上のように騒音を発生するそれぞれの機
械に専用の能動防音装置を設けることは、重複した装置
を用意する必要があり、設備の保守、コストなどの面で
無駄であり、これらを一つの制御装置で能動防音できれ
ばきわめて有利である。

しかしながら、騒音を発生する回転体の回転数が互いに
同期する場合、例えば回転数比が３：２のように最小公
倍数が求められる場合には、従来の方法により一つの制
御装置により防音することができるが、同期しない場合
、例えば３：２．３のように最小公倍数が６９と掛は離
れた数となるか、最小公倍数が存在しない場合には、従
来の方法では一つの制御装置で防音を行うことができな
かった。

〔考案が解決しようとする課題〕

本発明は、以上の問題に着目して成されたものであり、
複数の回転体から発生する騒音を能動防音するに際し、
１台の制御装置で有効に消音するすることのできる制御
方法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

以上の目的を達成するための本発明の能動防音制御方法
は、回転運動により発生する複数の音源から周囲に伝播
する音を、音によって消音する能動防音装置において、
前記複数の音源毎に設けた回転検出手段と、消音したい
位置の音を検出する残留音検出手段と、前記の各回転検
出手段からの検出信号に同期して各音源毎に、該残留音
検出手段からの検出信号を取り込むデータ取込み手段と
、該データ取込み手段により各音源毎に残留音をゼロに
する制御信号を演算する演算手段と、該演算手段の各回
転体毎の制御信号を前記複数の音源毎の前記回転検出信
号に同期して取り出して重畳し、消音スピーカーに出力
する制御手段とを備えたことを特徴するものである。

前記の各回転体毎に分離したデータは、平均化すること
によりより正確に音源毎の残留波動信号として捉えるこ
とができる。

〔実施例〕

以下添付の図面を対照して一実施例により本発明を具体
的に説明する。

まず第２図によって第１の実施例の能動防音装置の全体
についての概要を説明する。図から明らかなとおり、第
１の実施例は、第４図で説明した従来例と同様の騒音系
について本発明を通用したものである。したがって同じ
装置類には同じ番号を付して説明を省略する。

第２図において第４図と異なる点は、マイクロホン１２
、消音スピーカ１５及び制御装置１６をそれぞれ１台と
し、消音スピーカ１５の取付は位置をダクト５に取付け
た点であり、他は第４図の従来例と同様のものとした。

即ち、第１の実施例では、残留音検出手段であるマイク
ロホン１２で捉えた残留音と、ディーゼルエンジン１．
２のそれぞれに設けた回転センサ６．７からの回転信号
を制御装置１６に入力する手段が、第４図に示した従来
例と全く異なる。

即ち、第１図に示すとおり、制御装置１６には、マイク
ロホン１２から与えられる残留音信号は、それぞれ回転
センサ６．７に対応するＡ／Ｄ変換器２０．２１の両方
に与えられる。そしてこのＡ／Ｄ変換器２０．２１には
、それぞれの回転センサ６．７から与えられる回転信号
（基準位置からの回転角信号）ＰＩ、Ｒ２に同期したタ
イミングでディジタル信号に変換する。

即ち該Ａ／Ｄ変換器２０．２１の部分が前記データ取込
み手段を構成する。

そしてコンピュータ２２によって、ディーゼルエンジン
１，２から発する騒音毎に残留音をゼロとする制御信号
を算出し、ディーゼルエンジン１，２毎の制御信号をそ
れぞれ前記回転センサ２０．２１に対応するＤ／Ａ変換
器２３゜２４に与え、それぞれ回転センサ２０．２１か
ら与えられる回転信号Ｐ、、Ｐ２に同期したタイミング
でアナログ信号に変換したのち、アナログ加算器２５に
よって前記２つの制御信号を重畳したのち消音スピーカ
１５に出力する。

この場合、出力信号は、少し前に取り込んだ残留波動に
基づくものであるが、回転体によって発生する音である
ので、回転数及び回転角を同期させて出力することによ
り残留音をゼロに収斂させる制御信号を出力することが
できる。

コンピュータ１６で行う演算は、前記のとおり回転セン
サ２０，２１毎に行われるものであり、各ディーゼルエ
ンジン１，２毎の残留音ｒは、 ｒ＝ニブイーゼルエンジンに起因する音＋ディーゼルエ
ンジン２に起因する音 ＋防音装置のスピーカによる音 −・−・−−−−−−一−−−−−・・−・・（１）に
よって与えられる。

まず残留音ｒを回転信号Ｐ１によって１回転分サンプリ
ングする。この場合、サンプリングされたデータはディ
ーゼルエンジン１の図示しない回転軸の回転角°度に対
応している。

このようにして求めた１回転分の時系列デー　　　　　
　゛りを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）分析すると回転数
の整数倍の周波数点でのフーリエスペクトルが得られる
。これらの周波数点以外の中間点の周波数成分は、これ
らの回転数成分点に分けられる。

次に、このフーリエスペクトルを平均化すると、フーリ
エスペクトルは位相情報を含んでいるために上述の中間
点成分は消滅する。したがって、残留音ｒをＰ、に同期
してＡ／Ｄ変換し、これを平均化したものをＲ１とする
と、このＲｔはディーゼルエンジン１の回転に起因した
音成分のみとなる、ディーゼルエンジン２についても同
様となる。このようにして前記（１）式は周波数領域に
おいて、各エンジン１．２の回転成分に分離することが
でき、Ｊエンジンの軸成分について、 なる関係を得る。ここでＲＪはＪエンジンの軸の回転に
起因する音、ＳＪはＪエンジンの軸回転に起因する音の
制御信号、Ｒ５はＪエンジンの回転数成分に関する残留
音及びＨｌは制御信号入力に対する音の応答伝達関数で
ある。

Ｒξ＝０となるように制御信号を決めればよとなる。Ｓ
ｌを逆ＦＦＴして時間波形に直す。

これを回転パルスＰｊ　に同期させてＤ／Ａ変換し、ア
ナログ信号にしたものをｓ’（ｔ）とすると、各アクチ
ュエータに与える制御信号は、（余　　白） ｓ　１（ｔ）＝　ｓ　’　（ｔ）＋　ｓ　２（ｔ））と
なる。

即ち、従来は例えば基本音を与える回転軸に回転センサ
を設け、１人力１出力方式によって制振していたものを
、本実施例では騒音を与える複数の音源からの回転信号
を基にそれぞれ別々に制御信号を算出し、これを重畳し
た制御信号として出力することにより、複雑な残留音信
号から極めて正確、且つ容易に制御信号の算出すること
ができ、しかもこれを重畳して出力することにより、互
いに独立して可動し、互いに同期しない回転数を有する
騒音源が２台以上あっても極めて効率よく残留音を収斂
させることができる。

次に第３図によって複数の騒音源から発散する騒音の場
合について行った第２実施例について説明する。

第２の実施例は、第３図に示すように建物３０の地下室
２９に配置されたディーゼルエンジン１駆動の自家発電
機３１からの音と、用水用のポンプ３２から発生する音
が床３３を伝わって階上の室３４に騒音として伝達して
いる場合の室３４内の防音に関するものである。前記各
機器の回転軸３５．３６に設けた回転センサ６゜７から
の回転信号ＰＩ、Ｐ２と、室３４内の所定の位置に配置
した残留音検出用のマイクロホン１２、増幅器３７を通
じて与えられる残留信号とを制御装置１６に与える。

制御装置１６は、第１実施例と同様に第１図のデータ取
り込み、取り出し回路によりデータを処理するものであ
り、同様の演算を行って増幅器３８を通じて消音用スピ
ーカ１５から出力する。消音用制御信号の演算は、それ
ぞれ回転信号ＰＩ、Ｐ２に同期してＡ／Ｄ変換器２０゜
２１でサンプリング及びディジタル信号への変換をした
後、前記式（１）〜（４）の手順に従い算出する。該計
算結果の制御信号を、それぞれの回転信号ＰＬ、Ｐ２に
同期してアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器２３．２４
に与え、加算器２５によって各制御信号を重畳したのち
増幅器３８を通じてスピーカ１５に与える。したがって
、該スピーカ１５から出力さｈる制御音は、ディーゼル
エンジン１．２のいずれにも同期した制御音であるので
、互いに同期しない複数の回転体騒音源によって起る騒
音を有効に能動防音することができる。

前記説明の各機器の構成は、本発明の本質を変更しない
限り任意の手段、例えば、一部ハード的機器をソフト的
処理に置き代えることができる。又、複数の音源からの
騒音を能動防音する場合も以上と同様にして防音するこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の能動防音制御方法は、残留
音をゼロにする制御信号を演算するに当り、各騒音源の
回転体毎に同期して別々に取り込んだ検出信号をそれぞ
れ音源毎にゼロにする制御信号を算出し、それぞれ各回
転信号に同期して該信号を取り出し、これらの信号を重
畳して消音スピーカに出力する構成としたので、互いに
同期しない回転数から発生する音も効率よく消音するこ
とができ、しかも本発明方法の実施のために特別の装置
を必要としないで実施できるという効果を奏することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例による能動防音装置の制御系統の概
要説明図、第２図は第１図の実施例の概要配置図、第３
図は第２実施例による能動防音装置の概要説明図、第４
図は従来の能動防音装置の概要説明図である。 １．２・・・ディーゼルエンジン、６，７・・・回転セ
ンサ、８，９．１６・・・制御装置、１０，１１゜１５
・・・消音用スピーカ、１２．１３・・・残留音検出用
マイクロホン、２０．２１・・・Ａ／Ｄ変換器、２５・
・・加算器、 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転運動により発生する複数の音源から周囲に伝播する
   音を、音によって消音する能動防音装置において、前記
   複数の音源毎に設けた回転検出手段と、消音したい位置
   の音を検出する残留音検出手段と、前記の各回転検出手
   段からの検出信号に同期して各音源毎に、該残留音検出
   手段からの検出信号を取り込むデータ取込み手段と、該
   データ取込み手段により各音源毎に残留音をゼロにする
   制御信号を演算する演算手段と、該演算手段の各回転体
   毎の制御信号を前記複数の音源毎の前記回転検出信号に
   同期して取り出して重畳し、消音スピーカーに出力する
   制御手段とを備えたことを特徴する能動防音制御方法。