JPH0426898A - Active sound eliminating device - Google Patents

Active sound eliminating device

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Publication number
JPH0426898A
JPH0426898A JP2132972A JP13297290A JPH0426898A JP H0426898 A JPH0426898 A JP H0426898A JP 2132972 A JP2132972 A JP 2132972A JP 13297290 A JP13297290 A JP 13297290A JP H0426898 A JPH0426898 A JP H0426898A
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JP
Japan
Prior art keywords
sound
duct
frequency
fir
frequency band
Prior art date
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Pending
Application number
JP2132972A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takehiko Hiei
武彦 樋江井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0426898A publication Critical patent/JPH0426898A/en
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate a sound in a frequency range exceeding a 1st cross-mode frequency and to expand the frequency range of sound elimination by excluding a specific frequency range which includes a cross-mode frequency from an object area of sound elimination control intentionally. CONSTITUTION:This device is provided with an FIR filter which has a filter coefficient for generating an inverted sound signal whose phase is inverted as to the sound wave in a duct 1 according to the transfer function showing the propagation characteristic of the sound wave in the duct 1 and an additional sound source SS which receives the inverted sound signal of the FIR filter and radiates the inverted sound into the duct 1. The filter coefficient of the FIR filter is set to a filter coefficient regarding frequency bands above and below a specific frequency band except the specific frequency band including the cross-mode frequency of the duct 1. Sound elimination control is not performed intentionally in the specific frequency band including the cross-mode frequency, so the frequency band exceeding a conventional upper-limit frequency, i.e. primary cross-mode frequency becomes an object range of sound elimination control. Consequently, the controllable frequency band can be expanded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ダクト等の伝播通路内の騒音に、これとは逆
位相の反転音を作用させて消音を行うアクティブ消音装
置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an improvement in an active noise damping device that muffles noise in a propagation path such as a duct by applying inverted sound having an opposite phase to the noise.

(従来の技術) 従来より、ダクト内の騒音に対して、この騒音とは逆位
相の反転音をスピーカ等の付加音源から放射することに
より、騒音と反転音との相互干渉によって非定常的な広
帯域騒音に対しても消音を行うようにしたものは知られ
ている(例えば特開昭61−296392号公報、特開
昭62−206212号公報等参照)。
(Prior art) Conventionally, in response to noise in a duct, an inverted sound having a phase opposite to that of the noise is emitted from an additional sound source such as a speaker. There are known devices that can also mute broadband noise (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-296392, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-206212, etc.).

(発明か解決しようとする課題) ところで、上記のようにダクト内でアクティブ消音を行
う場合、その消音が可能な条件は、音圧の変化かダクト
の軸方向のみて一次元的であること、つまりダクトの同
一縦断面内では音圧が同一値であることてあって、この
条件下に限りダクト内の騒音に反転音を垂立できるもの
である。
(Problem to be solved by the invention) By the way, when active noise reduction is performed in the duct as described above, the conditions under which the noise reduction is possible are that the change in sound pressure is one-dimensional only in the axial direction of the duct; In other words, the sound pressure has the same value within the same longitudinal section of the duct, and only under this condition can the inversion sound be added to the noise inside the duct.

二のため、上記従来のものでは、上記の消音可能条件が
成立しなくなる周波数、つまりダクトの口径によって決
まるクロスモード周波数を消音可能な上限周波数として
いる。このため、この上限周波数を越える周波数帯域で
は、三次元的なモード形態を考慮する必要があるとして
、消音のための制御は行われていない。
For this reason, in the conventional system described above, the upper limit frequency at which the noise can be silenced is set to the frequency at which the above-mentioned silencing conditions do not hold, that is, the cross mode frequency determined by the diameter of the duct. For this reason, in a frequency band exceeding this upper limit frequency, control for silencing is not performed because it is necessary to consider the three-dimensional mode form.

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、消音制御の上限周波数を越える周波数帯域でも消
音制御を行って、消音可能な周波数帯域を広げることに
ある。
The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to perform silencing control even in a frequency band exceeding the upper limit frequency of silencing control, thereby widening the frequency band in which silencing can be performed.

(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、本発明では、特にダクトの
クロスモード周波数か複数存在して、その間の周波数帯
域では上記の消音可能条件か成立することに着目した。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention focuses on the fact that there are a plurality of duct cross-mode frequencies, and that the above-mentioned silencing conditions are satisfied in the frequency bands between them. .

例えば第4図に示すように内壁が完全反射する場合の正
方形状のダクトのクロスモード周波数は、0.2XO,
2m (断面積0、4rr?)の正方形ダクトでは、第
一次クロスモト周波数が記号Xで示す点の約860Hz
であり、第二次周波数が記号yで示す点の約1200H
zであって、その両者間の周波数帯域では一次元的な条
件の元で消音できる。
For example, as shown in Figure 4, the cross mode frequency of a square duct when the inner wall is completely reflective is 0.2XO,
In a square duct of 2m (cross-sectional area 0, 4rr?), the primary crossmoto frequency is approximately 860Hz at the point indicated by symbol X.
, and the secondary frequency is approximately 1200H at the point indicated by symbol y.
z, and in the frequency band between the two, the sound can be muted under one-dimensional conditions.

そこで、本発明では、クロスモード周波数を含む所定の
周波数帯域を故意に消音制御の対象から外すことにより
、この第一次クロスモード周波数を越える周波数帯域を
消音制御の対象領域として、その消音制御できる周波数
帯域を広げることとする。
Therefore, in the present invention, by intentionally excluding a predetermined frequency band including the cross mode frequency from the target of silencing control, the frequency band exceeding the first cross mode frequency can be subjected to silencing control. The frequency band will be expanded.

つまり、本発明の具体的な解決手段は、ダクト内の音波
の伝播特性を示す伝達関数に基いて上記ダクト内の音波
に対して位相を反転した反転音信号を生成するフィルタ
係数を有するFIRフィルタと、該FIRフィルタの反
転音信号を受けて反転音を上記ダクト内に放射する付加
音源とを設ける。そして、上記FIRフィルタのフィル
タ係数を、上記ダクトのクロスモード周波数を含む所定
の周波数帯域を除いた。該所定の周波数帯域前後の周波
数帯域を対象とするフィルタ係数に設定する構成として
いる。
In other words, the specific solution of the present invention is an FIR filter having a filter coefficient that generates an inverted sound signal whose phase is inverted with respect to the sound wave in the duct based on a transfer function indicating the propagation characteristics of the sound wave in the duct. and an additional sound source that receives the inverted sound signal of the FIR filter and radiates the inverted sound into the duct. Then, a predetermined frequency band including the cross mode frequency of the duct was excluded from the filter coefficients of the FIR filter. The filter coefficients are set to target frequency bands before and after the predetermined frequency band.

(作用) 上記の構成により、本発明では、クロスモード周波数を
含む所定の周波数帯域では消音制御を故意に行わないの
で、従来の上限周波数、つまり第一次クロスモード周波
数を越える周波数帯域が消音制御の対象領域になって、
その分、制御できる周波数帯域が拡大することになる。
(Function) With the above configuration, in the present invention, silencing control is not intentionally performed in a predetermined frequency band including the cross mode frequency, so silencing control is performed in a frequency band exceeding the conventional upper limit frequency, that is, the first cross mode frequency. become the target area of
The frequency band that can be controlled will be expanded accordingly.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明のアクティブ消音装置によ
れば、クロスモード周波数を含む所定の周波数帯域を故
意に消音制御の対象領域から外したことにより、第一次
クロスモード周波数を越える周波数帯域での消音が可能
になるので、消音可能な周波数帯域を拡大することかで
きる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the active silencing device of the present invention, by intentionally excluding a predetermined frequency band including the cross mode frequency from the target area of silencing control, the primary cross mode frequency Since it becomes possible to mute sound in a frequency band that exceeds , it is possible to expand the frequency range that can be muted.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明のアクティブ消音装置の概略構成を示し
、(1)は音波の伝播通路としてのダクト、であって、
該ダクト(1)の形状は、例えば0.2xQ、2m (
断面積0.4r#)の正方形状であって、その内壁が完
全反射するものである。従って、このダクト(1)のク
ロスモード周波数は、理論的には第4図から判るように
第一次クロスモード周波数は約860Hzであり(現実
には理論値とズレかあり例えば約950Hzである)、
また第二次周波数は理論的には約1200Hzである。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an active noise reduction device of the present invention, in which (1) is a duct as a propagation path for sound waves;
The shape of the duct (1) is, for example, 0.2xQ, 2m (
It has a square shape with a cross-sectional area of 0.4r#), and its inner wall is completely reflective. Therefore, the cross mode frequency of this duct (1) is theoretically the first cross mode frequency of about 860 Hz as shown in Figure 4 (in reality, there is a deviation from the theoretical value, for example, about 950 Hz). ),
Moreover, the secondary frequency is theoretically about 1200 Hz.

尚、同図において、(m、n)(m、n−0〜2)はy
軸、y軸の各方向の音圧の節の数である。また、断面形
状か円形の場合のクロスモード周波数を第5図に示す。
In addition, in the same figure, (m, n) (m, n-0~2) is y
This is the number of sound pressure nodes in each direction of the axis and y-axis. Further, FIG. 5 shows the cross mode frequency when the cross-sectional shape is circular.

また、第1図において、(NS)は該ダクト(1)の図
中左端部に配置された一次音源であって、通常の騒音源
に代わるものである。
Further, in FIG. 1, (NS) is a primary sound source placed at the left end of the duct (1) in the figure, which replaces a normal noise source.

また、(Ml) 、 (M2)は上記−次音源(NS)
から放射された音波を検出する2本の検出マイクロホン
、(SS)はダクト(1)の中央部より図中右方に配置
されたスピーカよりなる付加音源、(No)はダクト(
1)の図中右端に配置されたマイクロホンであって、こ
のマイクロホン(Mo)は、−次音源(NS)から放射
された音波と付加音源(SS)から放射された音波との
合成音波の音圧レベルを検出する。
Also, (Ml) and (M2) are the above-next sound source (NS)
Two detection microphones detect sound waves emitted from the duct (SS), an additional sound source consisting of a speaker placed from the center of the duct (1) to the right in the figure, and (No) the duct (1)
This microphone (Mo) is placed at the right end of the figure in 1), and this microphone (Mo) generates a composite sound wave of the sound wave emitted from the -order sound source (NS) and the sound wave emitted from the additional sound source (SS). Detect pressure level.

また、(SG)は−次音源(NS)から音波を放射させ
る信号発生器、(5)は上記2本の検出マイクロホン(
Ml) 、 (M2)が検出した一次音源(NS)の音
圧レベルをディジタルイコライザ(DEQ)を介して受
けるコントローラである。該コントローラ(5)は、上
記ディジタルイコライザ(DEQ)からの音圧信号をA
Dコンバータ(AD)を介して受けるFIRフィルタ(
FIR)を有する。このFIRフィルタ(Finite
 1npulse Re5ponse Filter)
(FIR)は、継続時間が有限のインパルス応答を有す
るものであって、ADコンバータ(AD)から受けた一
次音源(NS)の音圧信号に対して第2図に示す制御フ
ローに基いて得られるフィルタ係数から位相が180°
反転した反転音信号を生成するものである。
In addition, (SG) is a signal generator that emits sound waves from the -order sound source (NS), and (5) is the two detection microphones (
Ml) and (M2) are controllers that receive the detected sound pressure level of the primary sound source (NS) via a digital equalizer (DEQ). The controller (5) converts the sound pressure signal from the digital equalizer (DEQ) into A
FIR filter (which is received via a D converter (AD)
FIR). This FIR filter (Finite
1npulse Re5ponse Filter)
(FIR) has an impulse response with a finite duration, and is obtained based on the control flow shown in Figure 2 with respect to the sound pressure signal of the primary sound source (NS) received from the AD converter (AD). The phase is 180° from the filter coefficients
This generates an inverted inverted sound signal.

そして、上記FIRフィルタ(FIR)で生成された反
転音信号は、内蔵するD/Aコンバータ(DA)を介し
て付加音源(SS)に出力されていて、該付加音源(S
S)から放射する音波を上記−次音源(NS)の音波と
は位相の180@異なる反転音として放射するように構
成している。
The inverted sound signal generated by the FIR filter (FIR) is output to the additional sound source (SS) via the built-in D/A converter (DA).
The sound wave emitted from the sound source (NS) is configured to be emitted as an inverted sound with a phase difference of 180@ from the sound wave of the -order sound source (NS).

尚、図中、(FFT)はダクト(1)の右端部に配置し
たマイクロホン(No)が検出した音圧レベルを解析す
るFFTアナライザである。
In the figure, (FFT) is an FFT analyzer that analyzes the sound pressure level detected by the microphone (No.) placed at the right end of the duct (1).

次に、第2図によるFIRフィルタ(FIR)における
フィルタ係数の算出を説明する。
Next, calculation of filter coefficients in the FIR filter (FIR) shown in FIG. 2 will be explained.

第2図において、ステップS1でダクト(1)内の音波
の伝播特性を示す伝達関数に基いたフィルタ係数を算出
する。このフィルタ係数にはクロスモード周波数を含む
所定の周波数帯域を含んでいるので、ステップS2で上
記のフィルタ係数をフーリエ変換することによって周波
数領域に変換する。
In FIG. 2, in step S1, filter coefficients are calculated based on a transfer function indicating the propagation characteristics of sound waves within the duct (1). Since this filter coefficient includes a predetermined frequency band including the cross mode frequency, in step S2, the above filter coefficient is converted into the frequency domain by Fourier transform.

そして、ステップS3で実際の第一次クロスモト周波数
(約950Hz)を含む所定の周波数帯域(例えば90
0〜1000H2)、及び第二次クロスモード周波数(
約1200Hz)を含む所定の周波数帯域(例えば11
00〜1200H2)のフーリエ部分の実部及び虚部を
零値に置換セットし、その後、ステップS4で逆フーリ
エ変換によってフィルタ係数を周波数領域から実時間領
域に変換することによって、第1及び第2クロスモード
周波数の各々を含む所定の周波数帯域を故意に消音制御
の対象外としたフィルタ係数を得る。そして、このよう
にして得たフィルタ係数を用いてディジタルイコライザ
(DEQ)から入力した一次音源(NS)の音波とは位
相の180°異なる反転音信号を生成する。
Then, in step S3, a predetermined frequency band (for example, 90
0~1000H2), and the second cross mode frequency (
a predetermined frequency band (e.g. 11
The first and second A filter coefficient is obtained in which a predetermined frequency band including each of the cross mode frequencies is intentionally excluded from silencing control. Then, using the filter coefficients obtained in this manner, an inverted sound signal having a phase different by 180° from the sound wave of the primary sound source (NS) inputted from the digital equalizer (DEQ) is generated.

したがって、上記実施例においては、第3図(イ)に示
すように、900〜1000Hzの周波数帯域、及び1
100〜1200Hzの周波数帯域では、故意に消音制
御の対象から除外されているので、従来の上限周波数(
900Hz)以下の周波数帯域の他に、上記周波数帯域
を除く帯域。
Therefore, in the above embodiment, as shown in FIG.
The frequency band of 100 to 1200 Hz is intentionally excluded from silencing control, so the conventional upper limit frequency (
900Hz) and below, as well as bands other than the above frequency bands.

つまりl00CI−1100Hzの帯域、及び1200
Hzを越える周波数帯域では、同図に実線で示す一次音
源(NS)からの音圧のみの場合に比べて、同図に破線
で示す本発明例では音圧レベルが低くなる。従って、こ
の領域では、第6図に示す従来例では音圧レベルは低減
できないのに対し、本発明では第3図(ロ)に示すよう
に音圧レベルの低減量が多く、騒音を上記の周波数領域
で効果的に低減できることが判る。
That is, the band of l00CI-1100Hz, and 1200
In a frequency band exceeding Hz, the sound pressure level is lower in the example of the present invention shown by the broken line in the figure than in the case of only the sound pressure from the primary sound source (NS) shown by the solid line in the figure. Therefore, in this region, the sound pressure level cannot be reduced in the conventional example shown in Fig. 6, whereas the present invention can reduce the sound pressure level by a large amount as shown in Fig. 3 (b). It can be seen that it can be effectively reduced in the frequency domain.

尚、上記実施例では、FIRフィルタ(p;h)のフィ
ルタ係数を一定値に固定するものに適用しt:か、適応
型FIRフィルタを備えてフィルタ係数を逐次更新して
いくもので構成してもよいのは勿論である。
In the above embodiment, the filter coefficients of the FIR filter (p; h) are fixed to a constant value, or the filter coefficients are updated sequentially using an adaptive FIR filter. Of course, you can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図ないし第5図は本発明の実施例を示し、第1図は
全体概略構成図、第2図はフィルタ係数を算出するため
の制御フローチャート図、第3図は消音の低減効果を示
す図、第4図及び第5図は各々クロスモード周波数を示
す図である。第6図は従来の消音の低減効果を示す図で
ある。 (1)・・・ダクト、(SS)・・・付加音源、(No
)・・・マイクロホン、(5)・・コントローラ、(F
IR)・・・FIRフィルタ。 (1)・・・ダクト (SS)・・・付加音源 (Mo)・・・マイクロホン (5)・・・コントローラ (FIR)・・・FIRフィルタ 第 ] 図 第 図 工方刑ゲクトの面l慣(ml) 第4 図 円形夕゛クトの面精(ml) 第 図
Figures 1 to 5 show embodiments of the present invention, with Figure 1 being a general schematic diagram, Figure 2 being a control flowchart for calculating filter coefficients, and Figure 3 being a diagram showing the reduction effect of silencing. 4 and 5 are diagrams showing cross mode frequencies, respectively. FIG. 6 is a diagram showing the reduction effect of conventional silencing. (1)...Duct, (SS)...Additional sound source, (No.
)...Microphone, (5)...Controller, (F
IR)...FIR filter. (1)...Duct (SS)...Additional sound source (Mo)...Microphone (5)...Controller (FIR)...FIR filter] ml) Fig. 4 Circular event appearance (ml) Fig. 4

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ダクト(1)内の音波の伝播特性を示す伝達関数
に基いて上記ダクト(1)内の音波に対して位相を反転
した反転音信号を生成するフィルタ係数を有するFIR
フィルタ(FIR)と、該FIRフィルタ(FIR)の
反転音信号を受けて反転音を上記ダクト(1)内に放射
する付加音源(SS)とを備え、上記FIRフィルタ(
FIR)のフィルタ係数は、上記ダクト(1)のクロス
モード周波数を含む所定の周波数帯域を除いた、該所定
の周波数帯域前後の周波数帯域を対象とするフィルタ係
数に設定されていることを特徴とするアクティブ消音装
置。
(1) FIR having a filter coefficient that generates an inverted sound signal whose phase is inverted with respect to the sound wave in the duct (1) based on a transfer function indicating the propagation characteristics of the sound wave in the duct (1).
The FIR filter (FIR) includes a filter (FIR) and an additional sound source (SS) that receives an inverted sound signal of the FIR filter (FIR) and radiates the inverted sound into the duct (1).
The filter coefficient of the FIR) is set to a filter coefficient that targets a frequency band before and after the predetermined frequency band, excluding a predetermined frequency band including the cross mode frequency of the duct (1). active silencer.
(2)FIRフィルタ(FIR)のフィルタ係数は、フ
ーリエ変換及び逆フーリエ変換により設定されることを
特徴とする請求項(1)記載のアクティブ消音装置。
(2) The active noise reduction device according to claim (1), wherein the filter coefficients of the FIR filter (FIR) are set by Fourier transform and inverse Fourier transform.
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