JPH0294999A

JPH0294999A - 消音装置

Info

Publication number: JPH0294999A
Application number: JP63246430A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Nagayasu; 克芳長安
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-05

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、制御対象点に到来する回転機音を能動的に消
す消音装置に関する。

（従来の技術）回転機は、特殊なものを除いて騒音を発生するものが多
い。このような騒音は１時と場所によっては種々の弊害
を招く。しかし、騒音が全く発生しないように回転機を
構成することは一般に極めて困難なことである。

このようなことから、従来、音響的な手法で特定の位置
における回転機音を消す方法が考えられている。この方
法は、特定の位置で受ける回転機音とは逆相で、大きさ
の等しい音波を人工的に発生させ１回転機音と人工的に
作った音とを干渉させることによって特定位置での回転
機音を消すようにしている。

第６図には、上記のように回転機音を能動的に消す従来
の消音装置１の概略ｆＭ成か示されている。

図中２はｇ′源となる回転機を示し、３は回転機音の消
音を望む制御対象点を示している。この消音装置１は１
回転機２が発生した音をマイクロホン４等の受音器で電
気信号に変換し、この信号をフィルタ等を含む演算器５
を介してスピーカ６等の発音器の入力信号として与える
ようにしている。

すなわち１回転機２が発生している音を８１゜スピーカ
６が発生している音を３２ｔ　マイクロホン４で受けた
音をＲ１，制御対象点３での音をＲ２とし、さらに各点
間の音響伝達関数をＴｉｔ。

Ｔ２１．　　ＴＩ２．　Ｔ２２としたとき、２人力２出
力系として次式が成り立つ。

この消音装置１では制御対象点３での音響レベルを零に
することを目標にしているので、Ｒ２−０とおくことが
できる。したがって。

Ｓ２−　（Ｒ，・Ｔ１２）／（Ｔ１２・　Ｔ２１−Ｔｌｌ−Ｔ２２）　　　　　・・
・（２）となる。（２）式から判かるように、Ｒ２−０
にするには、マイクロホン４て受けたＢＲｌに。

Ｆ−ＴＩ２／　（ＴＩ２・Ｔ２１−Ｔｌｌ−Ｔ２２）・
・・（３）なるフィルタを掛けて得られたｇ　Ｓ　２を
スピーカ６から発生させればよいことになる。つまり、
フィルタ係数Ｆをｒ・め求めておけば次式で８２が求ま
る。

５２−Ｒ，・Ｆ−（４）（４）式のル１３９を行なう方法としては２つ考えられ
Ｃいる。ずなイ〕ち、その１つはマイクロホン４を介し
てｉすられた時系列信号をフーリエ変換して周波数領域
表示に変換したものに周波数領域表示の伝達関数をそれ
ぞれ掛けた後、逆フーリエ変換して時系列信号に戻し、
この１１号をスピーカ６に送って発昌させる方法である
。この方法ではバッチ処理どなるので、リアルタイムで
制御音を出すことは困難である。しかし１回転機は、そ
の性質上はぼ同じ波形の８を繰返し発生する。したがっ
て。

回転に同期したトリガー信号を作り、このトリガｆ１、
シ（を使って制御音の送出タイミングを調整することに
よって消音が可能となる。一方、他の１つは伝達関数Ｆ
の方を逆フーリエ変換して　インパルスレスポンス関数
と言う時系列データにしておく。そして、受段信号の時
系列データとインパルスレスポンス関数とのコンボリュ
ーションをとることによって発音器に送る時系列データ
をｊｌ）る方法である。この方法ではリアルタイムで制
Ｍｌ音を発生させることができる。これかＦＩＲフィル
タ（Ｆｉｎｉｔｅ　Ｉｍｐｕｌｓｅ　Ｒｅ５ｐｏｎｃｅ
）による方式である。

これを式で表わすと。

となる。（５）式において２Ｍはタップ数、Ｐはタップ
係数番号、Ｆ（ｎ）はフィルタ係数列、　　Ｒ＋　（Ｐ
）は入力データ列、５２（ｎ）はｎ番目の出力データで
ある。

しかしなから１上記のように構成された従来の消音装置
にあっては１次のような問題かあった。

すなイつち、マイクロホン４には回転機２が発生したへ
ぼかりか、第６図中にＶて示すように外部から到来した
音も受音される。このため１回転機２以外の外部から到
来した音、つまり外乱音に対しても応答することになる
。外乱音は、予め考慮に入れである回転機２との位置関
係とは異なる条件で到来する。このため、消音制御系は
制御対象点３で外乱音を打消すようには働かず、かえっ
て制御対象点３に余分な音を付加するように働き、消音
制御が不能になることが往々にしてあった。

（発明が解決しようとする課題）上述の如く１回転機音をある制御対象点において能動的
に消すようにした従来の消音装置にあっては、外乱音に
対しても応答して制御音を送出し、これが原因して制御
不能に陥る場合があった。

そこで本発明は、外乱音に対してはほとんど応答せず、
対象とする回転根音のみを能動的に消すことができる消
音装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明に係る消音装置では、
演算器で掛けるインパルスレスポンス関数または伝達関
数として、対象とする回転機の回転周波数を基準とした
特定の周波数の成分のみを持ったものを使うようにして
いる。

（作　用）回転機が発生する音は、第１図（ａ）に波形周波数分析
図として示されるように１回転周波数とその整数倍の周
波数の音の成分子ｌ＋ｒ２＋「３．・・・が大部分であ
る。これに対して、一般的な外乱音は第１図（ｂ）に示
されるように広帯域の音である。本発明はこの点に着目
している。

すなわち１本発明装置は、受音器で受けた音Ｒ１にフィ
ルタ係数Ｆを掛けて制御音Ｒ２を発生させる点では従来
装置と変わりはないが１本発明装置ではフィルタ係数Ｆ
として回転周波数を基準とした特定の周波数のものを使
うようにしている。

これを周波数領域表示の伝達関数で説明すると。

第１図（ａ）に示すように１回転機音の大部分の成分で
あるｒｌ＋　　ｒ２．’３．・・・の周波数に対応した
伝達関数成分ｈＩ、ｈ２．ｂ３．・・・だけを使用して
いるのである。したがって１回転機音に対する制御音は
第１図（ａ）に示すようになり、また外乱音に対する。

いわゆる誤制御音は第１図（ｂ）に示すようになる。こ
れらの図から判かるように１本発明装置では外乱音の大
部分の周波数には応答しない。また、応答している周波
数も離散的であるため、はとんど影響を与えない。した
がって、外乱音によって誤動作するようなことはなく、
安定して回転根音を能動的に消音できることになる。

（実施例）以下１図面を参照しながら実施例を説明する。

第２図には一実施例に係る消音装置２１の概略構成が示
されている。なお、この実施例は１部屋あるいはダクト
１１内に設置されている回転機１２が発生した音をダク
ト１１の入口１３において消音する場合の例である。し
たがって２図中１４で示す位置が制御対象点となる− Ｈ転機１２で発生した音は２回転機１２から所定だけ離
れた位置に設けられた受音器、つまりマイクロホン２２
によってｒは気的な信号に変換される。そして、マイク
ロホン２２の出力信号は、増幅器２３によって増幅され
た後、　Ａ／Ｄ　’＆換器２４を介して演算器２５に導
入される。演算器２５て加工された信号は、　Ｄ／Ａ変
換器２６．オーディオ用増幅器２７を介してホーンをダ
クト１１内に位置させた制御用スピーカ２８に与えられ
る。

演算器２５は演算方式としてＦＩＲ方式を採用したもの
であり、内蔵されたレジスタ中にはフィルタ係数が時間
領域の形、つまりインパルスレスポンス関数の形で予め
セットされている。そして＾／Ｄ変換器２４から離散デ
ータが送られてくる毎にＦＩＲフィルタ係数を先頭の値
から掛けていく。

この演算が１つ終わる毎にデータをシフトして再びフィ
ルタ係数を掛けた後、前に求めた演算結果を足していく
。この演算によって時間領域でのコンボリューション、
すなわち前記（５）式が計算される。

ここで、演算器２５にセットされているフィルタ係数は
１周波数領域でみたとき第１図（ａ）にｂｌ　、　　ｈ
２　、　　＋１３　、・・・で示すように２回転機１２
の回転周波数およびその整数倍の周波数、つまり回転数
音の周波数に対応した特定の周波数の成分をもったもの
がセットされている。

したがって、」−２構成の消音装置２１では、第１図を
用いた説明からも明らかなように１回転機１２が発生し
、た音には反応し、外来音にはほとんど反応せずに安定
に消音できることになる。

なお、フィルタ係数としてのインパルスレスポンス関数
を求めるときには次のようにすればよい。

すなわち、第４図に示すように、制御用スピーカ２８を
オーデオ用増幅盟３１を介してホワイト、ノイズジェネ
レータまたはスィーブ発振器３２に接続づる。そして、
制御用スピーカ２８に送られる信号Ｓをノ、（零信号と
し、マイクロホン２２で受けたｆＬＩ号りおよび制御り
・１粂点１４に置かれたモニタマイクロホン３３で受け
た（ｇ号Ｐを応答信号とする。信号Ｓ、Ｄ、Ｐを伝達関
数ＡＷ＋定装置（他チャンネルＦＦＴアナライザ）３４
に人力して制御用スピーカ２８からマイクロホン２２ま
てと、制御用スピーカ２８から制御対象点１４までの音
の伝達関数ａｓ　Ｄ　ｒ　　ｃｓＰを求める。これらの
伝達関数から制御対象点１４からマイクロホン２２まで
の音の伝達関数ｃｐｏを求める。

ところで、（３）式を変形すると。

Ｆ　−１／　ｆＴ２１−　（Ｔｌｌ／Ｔｌ２）　・Ｔ２
２）・・・（６）となる。これを第４図に示す記号を用いて書き改めると
。

Ｆ−１／　（Ｇｓ　ｏ　−Ｇｓ　ｐ　・Ｇｐ　ｏ　）　
　−（７）となる。ＣＯＤ、Ｇ５ｌ−１，０ＰＤの値か
らフィルタ係数に相当する伝達関数が周波数領域表示の
１１ツで求められる。求められた伝達関数か第３図（ａ
）で示す形をしていたとすると、このうちの回転周波数
およびその整数倍の周波数に相当する成分のみを残し、
他の成分を零とおき、第３図（ｂ）に示す離散的な形の
伝達関数成分ｈ＋　、ｈ２　、ｈ］。

・・・を求める。これを逆フーリエ変換１２てインパル
スレスポンス関数の形にすると演算器２５にフ・ｆルタ
係数としてセットする値か得られる。

なお１本発明は上記実施例に限定されるものではない。

すなわち、上記実施例ではインパルスレスポンス関数の
特性が回転Ｈ、−５−周波数に対応して１点毎、たとえ
ば５０Ｈｚ、　１００１１ｚ、　１５０　Ｈｚ、・・・
に応答するように設定されている。しかし１回転機の４
３４　Ｑには常に一定Ｉ１１転数で回転していることは
なく＋ｆ’１．（＋ニア条件によって回転数か多少変る
。そこで。

第５図に示すようにインパスルレスポンス関数に。

たとえば４９−５１１１ｚ　　９８〜！０２１１ｚ、　
１４７〜１５３ＩＩＺ。

・・と幅のある特性を持たせるようにしてもよい。

このように、応答Ｌ’、ｌ波数に幅をもたせておくと。

回転数が多少変動しても正（−＜消音を行なわせること
かできる。

また２上述［７た実施例ては５回転機音の周波数に対応
【、た離散的な伝達関数成分を求め、これを逆フーリエ
変換してインパルス１ノスボンス関数の形にし　Ｆ　Ｉ
　ＲフイルタノＪ゛式で制御用スピーカに送る時系列デ
ータを１１Ｊるようにしているが１周波数１：ｎ域表示
の伝達関数成分のまま用いるようにしてもよい。この場
合には、受音された時系列信号をフーリエ変換して周波
数領域のデータとしたものに演算器のレジスタにセット
されている伝達関数成分を掛ける。そしてｒ　Ｎ’ｆら
れたデータ列を逆フーリエ変換して時系列信号に戻１７
て制御用スピーカに送ればよい。なお、この場合には、
データがサンプルポイント散性ってから演算を行なうこ
とになるので時間遅れが生じる。したがって１回転機の
回転に同期したトリガー信号を作り、このトリが一信号
によって制御用スピーカから発音させるタイミングを制
御することになる。このように１７でも、前記実施例と
同様に外乱音の影響を受けずに回転数音を正しく消音す
ることかできる。

なお、この場合も回転機の回転数変動に対処させて、伝
達関数の成分に、たとえば４９〜５ｆｌｌｚ、　９８〜
１０２　Ｈｚ、　１４７〜１５３Ｈｚ、・・・と言うよ
うに幅を持たせておくと、負荷変動等によって回転数が
多少変動しても正しく消音を行なわせることかできる。

［発明の効果］以上のように１本発明によれば１外乱片に左右されずに
回転数音を良好に消すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の動作原理を説明するための図、第
２図は本発明の一実施例に係る消音装置の概略構成図、
第３図は特定周波数成分のみを持った伝達関数の求め方
を説明するための図、第４図は伝達関数を求めるための
装置の構成例を示す図、第５図は応答特性に幅を持たせ
たときの伝達関数の特性図、第６図は従来の消音装置の
概略構成図である。１２・・・回転機、１４・・・制御対象点、２１・・・
消音装置、２２・・・受音器としてのマイクロホン。２４・・・Ａ／Ｄ変換器、２５・・・演算器、２６・・
・Ｄ／Ａ変換器、２８・・・発音器としての制御用スピ
ーカ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦ｉ；　２図 ′ｒｉＩＩ　表敷（ａ）ｒｆ１敗数（ｂ）ａ：Ｊ　３

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転機が発生している音を時系列信号に変換し、
この時系列信号に演算器でインパルスレスポンス関数を
掛けて加工し、この加工された信号を発音器に送って発
音させることにより、制御対象点での回転機音を能動的
に消すようにした消音装置において、前記演算器には前
記回転機の回転周波数を基準とした特定の周波数のみに
応答するインパルスレスポンス関数がセットされている
ことを特徴とする消音装置。
（２）前記インパルスレスポンス関数は、伝達関数から
前記回転機の回転周波数およびその整数倍の選ばれた周
波数の成分のみを残し、他の周波数の成分を零とおいて
から逆フーリエ変換して求めたものである請求項１に記
載の消音装置。
（３）前記インパルスレスポンス関数は、伝達関数から
前記回転機の回転周波数およびその整数倍の選ばれた周
波数の成分ならびに上記周波数を基準にして回転数の変
動幅に対応した周波数変動幅内にある成分のみを残し、
他の周波数の成分を零とおいてから逆フーリエ変換して
求めたものである請求項１に記載の消音装置。
（４）回転機が発生している音を時系列信号に変換し、
この時系列信号をフーリエ変換して周波数領域信号に変
換したものに演算器において周波数領域表示の伝達関数
を掛けた後、逆フーリエ変換して時系列信号に戻し、こ
の信号を発音器に送って発音させることにより、制御対
象点での回転機音を能動的に消すようにした消音装置に
おいて、前記演算器には前記回転機の回転周波数を基準
とした特定の周波数の伝達関数の成分のみがセットされ
ていることを特徴とする消音装置。
（５）前記セットされた伝達関数の成分は、前記回転機
の回転周波数およびその整数倍の選ばれた周波数の成分
ならびに上記周波数を基準として回転数の変動幅に対応
した周波数変動幅内の成分も含んでいる請求項４に記載
の消音装置。