JPH0533625A - 騒音制御装置 - Google Patents

騒音制御装置

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JPH0533625A
JPH0533625A JP3191902A JP19190291A JPH0533625A JP H0533625 A JPH0533625 A JP H0533625A JP 3191902 A JP3191902 A JP 3191902A JP 19190291 A JP19190291 A JP 19190291A JP H0533625 A JPH0533625 A JP H0533625A
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electric signal
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 音源から発生された騒音と逆位相・等音圧の
補償音をスピーカから出力して、騒音を相殺する能動型
の騒音制御装置に関し、雑音周期の急峻な変化に対する
追従性を向上させることを目的とする。 【構成】 音波・電気信号変換器3の信号に基づき電気
信号・音波変換器2へ定常騒音を消去するための補償信
号を形成する第1の適応型フィルタリング手段4と、電
気信号・音波変換器2、該音波・電気信号変換器3及び
消音対象空間の音波の伝達特性を模擬する伝達特性模擬
手段5と、差信号演算手段6と、騒音発生源1からのタ
イミング信号に基づき一定の波形信号を発生する信号発
生部7と、該信号を入力し、音波・電気信号変換器3の
信号に基づき、電気信号・音波変換器2へ変動騒音を消
去するための補償信号を形成する第2の適応型フィルタ
リング手段8と、加算手段9とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は騒音と逆相等音圧の信号
をスピーカから出力することにより騒音を消去する騒音
制御装置に関し、本発明では、特に、騒音制御装置に使
用されている適応型フィルタリング手段について、騒音
周期が急峻に変化しても容易に追従可能にすることを目
的とする。
【0002】
【従来の技術】従来内燃機関等から発生する騒音を低減
するためにはマフラ等の受動的な消音装置が使用されて
きたが、サイズ・消音特性等の観点から改善が生まれて
いた。これに対し従来から音源から発生された騒音と逆
位相・等音圧の補償音をスピーカから出力し、騒音を相
殺する能動型の騒音制御装置が提案されている。
【0003】ところで、この能動型の騒音制御装置自体
の周波数特性あるいは安定性等が充分でなく実用化が遅
れていた。近年ディジタル回路を使用した信号処理技術
が発展し取り扱うことのできる周波数範囲も拡大した結
果、実用的な騒音制御装置が多数提案されている(例え
ば特開昭63−311396号公報)。
【0004】これはダクトの上流に設置した騒音源用の
マイクロフォンで騒音を検出し信号処理回路により騒音
と逆相・等音圧の信号をダクト下流に設置したスピーカ
から出力し、消音された結果を消音点用のマイクロフォ
ンで検出してフィードバックするフィードバック系とフ
ィードフォワード系を組み合わせたいわゆる2マイクロ
フォン・1スピーカ型の能動型の騒音制御装置である。
【0005】これに対し例えば自動車の室内等の騒音源
の不明確なある空間に対して消音効果を得るためには騒
音源にマイクロフォンを設置する必要のないフィードバ
ック系だけを用いた1マイクロフォン・1スピーカ構成
の装置とすることが必要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらフィード
バック系だけの1マイクロフォン・1スピーカで構成さ
れる能動型の騒音制御装置においては、騒音源の騒音周
期が急峻に変化する場合にはフィードバック系の欠点と
して少なくともスピーカからマイクロフォンまでの音波
伝達特性分以上は遅れるので、消音効果が低減するとい
う問題があった。
【0007】したがって本発明は上記問題点に鑑みて、
騒音周期の急峻な変化に追従可能な騒音周期制御装置を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、騒音発生源からの騒音を消去するために
消音対象空間に補償音波を出力する電気信号・音波変換
器と、該電気信号・音波変換器からの補償音波で消去し
た騒音の残留音を電気信号に変換するための音波・電気
信号変換器と、を有する騒音制御装置に、第1の適応型
フィルタリング、伝達特性模擬手段、差信号演算手段、
信号発生部、第2の適応型フィルタリング手段及び加算
手段を設ける。
【0009】第1の適応型フィルタリング手段は該音波
・電気信号変換器の信号に基づきフィルタ係数を制御し
て該電気信号・音波変換器へ定常騒音を消去するための
補償信号を形成する。伝達特性模擬手段は、該電気信号
・音波変換器、該音波・電気信号変換器及び消音対象空
間の音波の伝達特性を模擬する。
【0010】差信号演算手段は、該音波・電気信号変換
器の出力と該伝達特性模擬手段との差信号を演算し、該
適応型フィルタリング手段に供給する。信号発生部は、
該騒音発生源1の騒音発生周期に関連したタイミング信
号に基づき一定の波形信号を発生する。第2の適応型フ
ィルタリング手段は、該信号を入力し、該音波・電気信
号変換器の信号に基づき、フィルタ係数を制御して該電
気信号・音波変換器へ変動騒音を消去するための補償信
号を形成する。
【0011】加算手段は該第1の適応型フィルタリング
手段の出力及び第2の適応型フィルタリング手段の出力
を加算して、該加算信号を該電気信号・音波変換器及び
該伝達特性模擬手段に出力する。
【0012】
【作用】本発明の騒音制御装置によれば、騒音発生源の
騒音周期がほぼ一定である定常時においては、消音対象
空間であるマフラ内で騒音が電気信号・音波変換器から
の逆相かつ等音圧の音波により消去され、その残留音が
音波・電気信号変換器により検出されて第1の適応型フ
ィルタリング手段4の係数更新部に入力し、その入力信
号が最小二乗法により最小にされフィルタ係数が設定さ
れる。音波・電気信号変換器からの信号は伝達特性模擬
手段からの信号が反転されて、差信号演算手段で加算さ
れて、再現信号が形成され、この再現信号が第1の適応
型フィルタリング手段の入力信号となり電気信号・音波
変換器への補正信号を形成する。
【0013】これに対し前記騒音周期が変動する変動時
には、第1の適応型フィルタリング手段ではフィードバ
ックによる伝達遅れが生じるが、信号発生手段により騒
音発生源の騒音発生周期に関連したタイミング信号によ
り基本周波数、その高調波の信号が形成されて、第2の
適応型フィルタリング手段に入力され、音波・電気信号
変換器の残留音に基づきフィルタ係数が調整され、電気
信号・音波変換器に補償信号を出力するので伝達遅れが
低減され、変動時にも消音効果が向上する。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の実施例に係る騒音制御装置
を示す図である。本図の構成を説明する。本図は自動車
のエンジン、モータ等の騒音発生源1からの騒音が排気
管を経由して到達するマフラに取り付けられて騒音を消
去するためのスピーカ2と、該スピーカ2に接続される
増幅器201 と、該増幅器201 に接続されるディジタル・
アナログ変換器(D/A)202と、該騒音発生源1からの
騒音を該スピーカ2からの音波で消去した騒音の残留音
を電気信号に変換するためのマイクロフォン3と、該マ
イクロフォン3に接続される増幅器301 と、該増幅器30
1 に接続されるアナログ・ディジタル変換器(A/D)3
02と、後述する差信号演算手段6からの信号を入力し、
該A/D変換器302からの信号に基づき、該スピーカ2
へ定常の騒音を消去するための補償信号を形成する第1
の適応型フィルタリング手段4と、スピーカ2、マイク
ロフォン3及び消音対象空間の音波の伝達特性(H
SPMIC ) を模擬する伝達特性模擬手段5と、該マイクロ
フォン3の出力と該伝達特性模擬手段5との差信号を演
算し、該第1の適応型フィルタリング手段4に供給する
差信号演算手段6と、該騒音発生源1の例えばエンジン
回転数の検出器、或いは点火時期制御装置より得られる
回転タイミング信号、或いは点火タイミング信号に基づ
き基本波である正弦波又はこれの高調波の信号を発生す
る信号発生部7と、該信号発生部7からの信号を入力
し、該マイクロフォン3の信号に基づき、該スピーカ2
へ変動騒音を消去するための補償信号を形成する第2の
適応型フィルタリング手段8と、該第1の適応フィルタ
リング手段4の出力及び第2の適応型フィルタリング手
段8の出力を加算して、該加算信号を該スピーカ2及び
該伝達特性模擬手段5に出力する加算手段9とを含む。
【0015】ここに第1及び第2の適応型フィルタリン
グ手段(4,8)及び伝達特性模擬手段5、差信号演算
手段6、信号発生部7、加算手段9はDSP(Digital S
ignal Processor)で構成される。図2は図1の適応型フ
ィルタリング手段の構成を示す図である。本図の適応型
フィルタリング手段4,8は具体的には−サンプリング
周期の遅延を行う一連の遅延器101 と、各該遅延器に接
続される複数の乗算器102 と、各該乗算器102 の出力を
加算する複数の加算器103 と、該A/D変換器302 の出
力が最小二乗法により最小になるように各前記乗算器10
2 の乗算係数を制御する係数更新部104 を包含する。な
お、伝達特性模擬手段5についてはその伝達関数は初期
時に等化される。
【0016】次に動作を説明する。騒音発生源1である
エンジンが定速度で回転している定常時の場合には、マ
フラの消音対象空間には騒音に対して逆相で等音圧の補
償音波がスピーカ2より出力され、マイクロフォン3に
より消去されない残留音が電気信号に変換され、増幅器
301 及びA/D変換器302 を介して第1の適応型フィル
タリング手段4の係数更新部に入力する。この係数更新
部では入力信号が最小二乗法により最小になるように第
1の適応型フィルタリング手段4を構成する非巡回型フ
ィルタ(FIR)の乗算器の乗算係数が修正されて、第1の
適応型フィルタリング手段4の入力信号が調整されて、
補償信号となり、該補償信号は加算手段9、D/A変換
器202 、増幅器201 を介してスピーカ2に出力される。
この補償信号は伝達特性模擬手段5を経て整形され差信
号演算手段6において反転してマイクロフォン3からの
残留信号を加算して再現信号を形成して第1の適応型フ
ィルタリング手段4の入力にフィードバックする。この
ように定常状態においては第1の適応型フィルタリング
手段4を中心とするフィードバック系により騒音発生源
1で発生する騒音の基本周波数及び排気管、マフラ等で
発生するその高調波の騒音が消去される。
【0017】騒音発生源1のエンジン回転数が急に上昇
したり、下降したりする変動状態(レーシング時)にお
いては前記第1の適応型フィルタリング手段4を中心と
するフィードバック系には伝達特性模擬手段5の伝達特
性HSPMIC に相当する遅れがあり、消音効果が低下す
る。この変動状態においては、騒音発生源1のタイミン
グ信号により正弦波発生器7では正弦波信号が発生さ
れ、第2の適応型フィルタリング手段8へ入力し、補償
信号が加算手段9、D/A変換器202 、増幅器201 を介
してスピーカ2に出力される。マイクロフォン3による
残留音が増幅器301 、A/D変換器302 を介して第2の
適応型フィルタリング手段8の係数更新部に入力する。
この係数更新部では上記と同様に、入力信号が最小二乗
法により最小になるように前記乗算係数が修正されて、
第2の適応型フィルタリング手段8の入力信号が調整さ
れて補償信号となる。
【0018】このように変動状態においては騒音発生源
1からのタイミング信号から騒音信号の模擬信号を形成
してこれを入力する第2の適応型フィルタリング手段8
を中心とするフィードフォワード系により第1の適応型
フィルタリング手段4では得られない騒音の基本周波数
の変動による消音効果が容易に得られることになる。前
記正弦波発生器7が正弦波だけでなく、その高調波も発
生するようにすると、マフラ等で発生する高調波の消音
も可能になる。
【0019】このように第2の適応型フィルタリング手
段8が付加されることにより、定常時のみならず、騒音
発生源1の騒音周期が変動するときにも消音効果を確保
することが可能になる。尚、タイミング信号はエンジン
回転数の検出器、或いは点火時期制御装置から抽出する
以外に、例えば騒音発生源1から音波・電気変換器3に
至る騒音伝達経路(例えばマフラ)から、振動計などに
より抽出するようにしてもよい。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、騒
音発生源の騒音周期が急に変化しても、騒音発生源のタ
イミング信号による模擬信号を形成して補償信号を形成
する適応型フィルタリング手段を追加したので、急峻な
周波数変化にも追従可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る騒音制御装置を示す図で
ある。
【図2】図1の適応型フィルタリング手段の構成を示す
図である。
【符号の説明】
1…騒音発生源 2…電気信号・音波変換器 3…音波・電気信号変換器 4…第1の適応型フィルタリング手段 5…伝達特性模擬手段 6…差信号演算手段 7…信号発生部 8…第2の適応型フィルタリング手段 9…加算手段

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 騒音発生源(1)からの騒音を消去する
    ために消音対象空間に補償音波を出力する電気信号・音
    波変換器(2)と、該電気信号・音波変換器(2)から
    の補償音波で消去した騒音の残留音を電気信号に変換す
    るための音波・電気信号変換器(3)と、を有する騒音
    制御装置において、 該音波・電気信号変換器(3)の信号に基づきフィルタ
    係数を制御して該電気信号・音波変換器(2)へ定常騒
    音を消去するための補償信号を形成する第1の適応型フ
    ィルタリング手段(4)と、 該電気信号・音波変換器(2)、該音波・電気信号変換
    器(3)及び消音対象空間の音波の伝達特性を模擬する
    伝達特性模擬手段(5)と、 該音波・電気信号変換器(3)の出力と該伝達特性模擬
    手段(5)との差信号を演算し、該適応型フィルタリン
    グ手段(4)に供給する差信号演算手段(6)と、 該騒音発生源(1)の騒音発生周期に関連したタイミン
    グ信号に基づき所定の波形信号を発生する信号発生部
    (7)と、 該信号を入力し、該音波・電気信号変換器(3)の信号
    に基づきフィルタ係数を制御して、該電気信号・音波変
    換器(2)へ変動騒音を消去するための補償信号を形成
    する第2の適応型フィルタリング手段(8)と、 該第1の適応型フィルタリング手段(4)の出力及び第
    2の適応型フィルタリング手段(8)の出力を加算し
    て、該加算信号を該電気信号・音波変換器(2)及び該
    伝達特性模擬手段(5)に出力する加算手段(9)とを
    備えることを特徴とする騒音制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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