JPH0195699A - 音圧制御方式 - 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、狭帯域の音波の能動制御方式に関するもので
ある。

従来の技術 高域周波数に比べて低域周波数の音を抑圧することは、
防音壁であれ消音器であれ一般に困難なこととされてい
る。共鳴形消音器は比較的低い周波数の音の抑圧に用い
られるが、その効果は共鳴器の開口部近傍に限定される
ため、口径の比較的小さなダクトを伝わる低音の抑圧以
外にはあまり用いられていない。

一方、能動制御方式は、マイクロホンで音を検出して、
その逆相音をスピーカから出すことによって対象音を抑
圧するのであるが、スピーカとマイクロホン間の音響的
結合によって制御系が著しく不安定になるという問題が
あり、コンピュータを用いてそれを解決する試みが行な
われている（例えば、「電子消音システム」、浜田ばか
、特許公開昭６１−２９６３９２）。

しかしながら従来の能動制御方式は一般に装置が複雑で
あり、従って高価になることなどの理由から、経済性に
ついては問題とされない実験研究的な場でしか用いられ
ていないのが現状である。

発明が解決しようとする問題、ヴ 上記のように、受動的な共鳴器は簡便ではあるが、その
音圧制御範囲が狭いという問題があり、一方、能動制御
方式は装置が複雑で高価なものになるという問題があっ
た。本発明の目的は、これらの問題点を解決することに
あり、実用的な音圧制御の方式を提供するものである。

問題点を解決するための手段 そこで、本発明は共鳴器の空洞の中にマイクロホンを配
置して、共鳴した音波の空洞内音圧によって生じるマイ
クロホン出力を増幅器で増強し、スピーカがら逆相で放
射させることにより、共鳴器を含むスピーカ近傍の音圧
を到来前と相殺して対象としている音波を抑圧するもの
である。

以下、本発明の原理を図を参照しながら説明する０図１
は共鳴器、共鳴器内に挿入されたマイクロホン、電気回
路系お上びスピーカを示したものである。共鳴器開口部
近傍における騒音源からの到来前の音圧をＰ。、共鳴器
空洞内の音圧をＰｌ、マイクロホンおよび電気系を経て
スピーカから放射された音の前記共鳴器開口部近傍での
音圧をＰ２とする。

電気回路系をオフ（断）としたときのＰ。に対するＰ、
の振幅および位相特性を求めれば、それぞれ図２および
図３に示されるものとなる。「。は共鳴器の共振周波数
であり、それは共鳴器の空洞容積、開口部寸法によって
一義的に定まる。電気回路系をオン（動作）状態とした
ときのＰ。からＰ２までの一巡ループの利得をＡとすれ
ば、それは主として図２の特性で特徴付けられたものと
なる。従って、Ｐ。

に対してＰ２をｆ。付近で逆相として、発振しない範囲
でＡを十分に大きくすれば、 Ｐ２＝Ａ（Ｐ、＋Ｐ２）　　　　となるから、Ｐ２Σ−
Ｐｏとなる。スピーカからの逆相音はｒ＜ｄの範囲では
Ｐ。よりも大きくすることができるので、騒音源、共鳴
器、スピーカの位置関係、および利得Ａを調整すること
によって、広い範囲にわたってＰｏと同程度の大きさで
逆相の音を放射することが可能となり、従って、少なく
ともその範囲でＰｏをスピーカからの放射音によって相
殺することができることになる。

実施例 図４は本発明に係わる音圧制御方式を採用したダクト内
の空調騒音抑圧法を示したものである。ダクト内を伝搬
する音波は、共鳴器内のマイクロホンによって、共鳴器
の共振周波数もしくはその近傍の周波数成分が検出され
、増幅され適当な振幅を与えられ、共鳴器開口部付近の
音波に対して逆相となる関係でスピーカから放射される
。従って、音波の伝搬方向（図ではダクト内左方向）で
は、その周波数成分の音は相殺されることになるので、
ダクト吹出口側の上記周波数成分は抑圧されることにな
る。図４において、位相の反転は電気信号伝送路（例え
ばアンプとスピーカの接続部分）の正負を反転すること
によって容易に実現することができるので、特別に位相
反転回路を用意しなくてもよい。

図５は、図４の方法において抑圧する周波数成分が一つ
の共鳴器の共振周波数で定められていたのを、複数の共
鳴器（図５では二つの共鳴器を示している）を用いるこ
とによって、複数の周波数およびその近傍の周波数の音
を抑圧するようにした場合を示したものである。図５で
は、二つのマイクロホン出力はマイクミキサーによって
加算増幅され、パワーアンプの入力信号とされるが、動
作原理は図４と同様であるので、その説明を省略する。

図６は、変圧器からの騒音（５０Ｈｚ地帯では主に１０
０Ｈｚの音が対象となる）を抑圧するために、本発明に
係わる音圧制御方式を採用した装置を変圧器の近傍に配
置して、変圧器の振動とスピーカの振動が逆相となるよ
うにし、振動が音波にならず、変圧器とスピーカの間の
流れとなるように、すなわち、変圧器とスピーカ周囲の
空気があたかも非圧縮性流体として振舞うようにした様
を示したものである。

この方法においては、変圧器およびスピーカの振動によ
る体積流が等しくなるように、スピーカ出力を調整する
が、複数のスピーカを用いてもよい。

図７は、本発明に係わる音圧制御方式を、リスニングル
ームにおけるブーミングの抑圧に用いた場合の例を示し
たものである。図中、ＡＲは図１もしくは図４〜図６に
示されているような、共鳴器からスピーカまでを一体と
した装置を示している。ブーミングとなる周波数成分を
音場で抑圧することができるので、元の信号そのものを
電気系で変えることが無いという利点がある。この原理
も前述の騒音抑圧方法におけるものと同じであるので、
その説明を省略する。

図８は、本発明の音圧制御方式において用いることので
きる共振周波数可変共鳴器の構造例を示したものである
。共振周波数を変え、対象とする音にチューニングする
ために、図では共鳴器の穴の管長を変化できるようにし
ている。

発明の効果 本発明は共鳴器の空洞の中に配置したマイクロホンによ
り共鳴した音波の空洞内音圧を検出し、それと逆相の音
波をスピーカから放射して到来音を打消すので、特に低
周波の純音的な騒音を減衰させるのに効果があり、モー
タあるいは変圧器などから発生するような低音を比較的
簡単に抑圧することができるので、その利用価値は大き
い。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の音圧制御方式の原理を説明するためのブ
ロック図、図２および図３は共鳴器空洞の音圧の振幅周
波数特性および位相周波数特性をそれぞれ表わす線図、
図４は空調ダクトにおける騒音抑圧への実施例を示すブ
ロック図、図５は共鳴器を二つ用いた場合の実施例を示
すブロック図、図６は変圧器の騒音抑圧を示す図で、変
圧器とスピーカの振動による空気振動の粒子の流れを示
したもの、図７は本発明に係わる音圧制御方式をリスニ
ングルームのブーミング抑圧に用いた例を示すブロック
図、図８は共振周波数可変共鳴器の構造例を示す一部断
面を有する正面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、共鳴器と該共鳴器の空洞に配置したマイクロホンと
   該マイクロホンの出力信号を増幅する増幅器と該増幅器
   の出力信号を音波に変換するスピーカとを少なくとも構
   成要素として含んで成るところの電気音響装置を用いて
   、前記共鳴器の共振周波数もしくは該共振周波数に近い
   周波数の音波を検出し、かつ、前記音波と同じ周波数を
   有して位相が反対の音波を前記スピーカから放射するこ
   とによって、前記共鳴器内のマイクロホンにより検出さ
   れた周波数の音波を前記スピーカ近傍で打消すようにし
   たことを特徴とする音圧制御方式。