JPH0561489A - 消音装置 - Google Patents

消音装置

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JPH0561489A
JPH0561489A JP3223782A JP22378291A JPH0561489A JP H0561489 A JPH0561489 A JP H0561489A JP 3223782 A JP3223782 A JP 3223782A JP 22378291 A JP22378291 A JP 22378291A JP H0561489 A JPH0561489 A JP H0561489A
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noise
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adder
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JP3223782A
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Katsuya Matsuzaki
克也 松崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は室内空間の騒音、特に低周波数成分の
消音を効果的にできる装置を提供することを目的とす
る。 【構成】室内空間へ騒音を発する騒音源の近傍に設けた
騒音源特性検出器1と、騒音の低減を狙う領域に設置す
る複数の騒音受音信号検出器2と、騒音を打ち消す複数
の2次音付加器3と、騒音制御装置4からなり、騒音制
御装置4は、騒音源特性検出器1で得られた信号にフィ
ルタ係数をたたみ込んだ信号を2次音付加器3に送り込
む手段を有し、騒音受音信号検出手段2の設置は、対象
領域内でほぼ均等に分布するようにし、2次音付加器3
の設置は音圧の2乗値の対象領域内での積分値を目的関
数とした最適化法により得られる最適位置に置くことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機、自動車、車
両、建物等の室内空間の騒音レベルを下げるための消音
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の消音技術を航空機の機内音低減法
を例にとって示す。図8は従来の航空機の受動的な航空
機の防音対策例を示す。
【0003】機体外板構造の内側には外板形状にそって
内装トリムが設置され外板と内装トリムの間の空間には
吸音性がすぐれたグラスウールが充填されている。こう
した外板と内装トリムの2重構造をとることにより遮音
性の向上をはかっている。また外板にはダンピング材を
貼付され外板の振動放射音を低減する対策を行なってい
る。以上のような、吸音、遮音といった特性を利用した
受動的な防音対策がもっぱら実用的な方法として実施さ
れているのが現状である。
【0004】一方、騒音を低減するための2次的な音を
付加する能動的な方法を用いた航空機客室内の防音対策
も提案され、試験的な試みもなされているが、2次音源
設置位置を合理的にきめるような方法については述べら
れていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題を航空機やヘリコプタの機内音の低減を例にと
って示す。航空機やヘリコプタの機内騒音としては、
(1)境界層の圧力変動が外板を加振し機内へ放射され
る音、(2)航空機のエンジン振動やヘリコプタのトラ
ンスミッション振動等が構造を伝わって伝播してくる固
体伝播音、(3)ジェットエンジン音やプロペラ音等が
空中を伝播して外板を透過してくる音等がある。
【0006】これらの騒音のうち、高周波数成分につい
ては、遮音、吸音という特性を利用した従来技術で比較
的効率よく低減することが可能であるが、低周波数成分
に対して、十分な減音効果を達成するためには、必要な
スペースや重量等が膨大になるため、実用的ではなかっ
た。
【0007】室内での低周波音を低減する目的で2次的
な音を付加して減音をはかることも提案されているが、
減音域が非常に限られてしまう等の問題があり、有効な
方法になっていない。これにはどこから2次的な音を付
加すればよいかが明らかとなっていないということにも
一因がある。本発明は、従来の方法が有する以上のよう
な問題点を解決する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】本発明に係る消音装置
は、室内空間へ騒音を発する騒音源の近傍に設けた騒音
源特性検出器1と、前記室内空間で騒音の低減を狙う領
域の近傍に設置する複数の騒音受音信号検出器2と、前
記騒音受音信号検出器の位置での騒音を打ち消すための
複数の2次音付加器3と、騒音制御装置4からなる消音
装置において、前記騒音制御装置4は、騒音源特性検出
器1で得られた信号を受取り、該信号にフィルタ係数を
たたみ込んだ信号を2次音付加器3に送り込む手段を有
するとともに、前記騒音受音信号検出器2で検出される
信号を最小化するようにフィルタ係数を修正する適応型
の手段を具備し、前記複数の騒音受音信号検出器2は、
対象領域内でほぼ均等に分布するように設置し、前記複
数の2次音付加器3は音圧の2乗値の対象領域ないでの
積分値を目的関数とした最適化法により得られる最適位
置に設置することを特徴とする。
【0009】
【作用】騒音を発する騒音源の近傍に設けた騒音源特性
検出器(例えば、エンジン回転パルス検出器、エンジン
振動検出器等)で騒音源信号を検知する。騒音制御装置
はこの信号を受けとり、2次音付加手段に駆動信号を入
力する。この駆動信号は、2次音が騒音を打ち消す音場
を形成するように騒音制御装置内で設定される。この駆
動信号に従って2次音付加手段は、騒音を打ち消す2次
音場を形成する。また、最適手法に基づいて定められた
位置に2次音付加手段を設置することにより、減音対象
領域における最も有効な減音効果を達成することができ
る。
【0010】
【実施例】本発明の第1実施例を図1〜図4に示す。
【0011】第1実施例は騒音源の近傍に設けた騒音源
特性検出器1と、騒音低減を狙う領域の近傍に設置する
騒音受音信号検出器2と、騒音受音信号検出器位置での
騒音を打ち消すための2次音付加器3と、騒音源特性検
出器により得られた信号を受取り、これにフィルタ係数
をたたみ込んだ信号を2次音付加器3へ送り込む騒音制
御装置4で構成され、上記騒音受音信号検出器1で検出
される信号を最小化するように騒音制御装置4内のフィ
ルタ係数を修正してゆく適応型のコントローラである。
この騒音制御装置4のコントロール方法及び2次音付加
器3の設置法は以下に示すようにする。こうした音場制
御を実施した場合、図1の斜線部(減音を狙う領域)に
おいて効果的な減音効果が得られる。
【0012】次に第1実施例の騒音制御装置4による処
理内容を図2を用いて説明する。騒音源からとられた騒
音源特性データに対して使用するN組の2次音付加器
(2次音付加器の名称をS1 …Si …SN とする)のフ
ィルタ係数WSiをたたみ込んだ信号を、それぞれの2次
音付加器へ入力する。ここでフィルタ係数WSiはM個の
騒音受音信号検出器2で得られた受音信号の2乗値の和
が最小化されるようにLMS(Least Mean Square )ア
ルゴリズムにより修正されていくものとする。図2中の
SiMjは各2次音付加器3から各騒音受音信号検出器
2までの伝達特性を示すインパルスレスポンスであり、
制御を開始する前に、伝達関数の計測、または適応的な
同定法により決定する。フィルタ係数WSiをたたみ込ん
だ信号とは下記(1)式の処理をほどこした信号をい
う。
【0013】
【数1】 なお上記処理は、ディジタル信号処理プロセッサーによ
り容易に実行できる。
【0014】次に第1実施例の2次音付加器3の設置方
法を図3を用いて説明する。図3は2次音付加器3を3
個とした場合の例を示す。室内の座標〈x〉における角
周波数ωの音圧値Pはn次モードΨn 〈x〉、複素振幅
n (ω)を用いて次式のように表わされる。
【0015】
【数2】
【0016】騒音源による複素振幅をapn(ω)、m=
1〜Mの各2次音付加器の強さをqsm(ω)、各2次音
付加器のnモードへの寄与率をBnm(ω)とすると、騒
音源及び各2次音付加器からのトータルの寄与により複
素振幅an (ω)は次のように示される。
【0017】
【数3】
【0018】今、騒音源及び各2次音源が働いていると
する。このとき図3の斜線部で示した減音対象領域Vに
おける音圧2乗値の領域積分値Ep は次のように表わさ
れる。
【0019】
【数4】 式(2)〜(4)から
【0020】
【数5】
【0021】この値がある2次音付加器の位置をきめ最
適な能動音響制御が行なわれた場合に、減音対象領域内
で得られる音圧2乗値の領域積分の最小値となる。ここ
で(5B)式を最小化するN個の2次音付加器の位置を
求めるには、対象とする周波数ω0 を定め1〜N個の2
次音付加器の位置の初期値を与え、(5B)式を目的関
数とした最適化問題を解くことにより、最適な2次音付
加器位置を求めることができる。以上の手順で得られた
位置に2次音付加器を設置することにより、減音対象領
域でもっともすぐれた減音効果を達成できる。
【0022】騒音がランダム音である場合、図2に示し
た制御方法を実施しても因果律の関係から上に述べた2
次音付加器の位置で図2のフィルタ係数Wが成立しない
ことがおこりうるが、騒音が同期音である場合には、こ
うした問題はない。「因果律の関係により2次音付加器
の位置で図2のフィルタ係数Wが成立しない場合があ
る。」とは図4(B)に示すような場合をいう。
【0023】図4(A)に示すような場合、すなわち騒
音源と評価点間距離l1 が2次音付加器と評価点間距離
2 より大きい場合には、Δt=(l1 −l2 )/(音
速)という時間差を利用して、騒音源により生成される
音を評価点において打ち消す2次音をつくりだすことが
可能であるが、図4(B)に示すような場合すなわちl
1 がl2 より小さい場合には、未来の時点に騒音源より
発生する音が予測可能でない限り騒音を打ち消すことは
できない。未来の時点での音の予測は周期性のない一般
的なランダム音の場合は不可能である(因果律)。従っ
て、ランダム音の場合には、条件(l1 >l2 )を満足
しない2次音付加位置をとつた場合には、騒音を打ち消
すことができなくなる。
【0024】実際に騒音制御を行なう場合は、前述の方
法により定められる位置に2次音付加器を設置し、減音
対象領域をカバーするように複数の騒音受音信号検出器
を設置して、図2によって示した制御を行なう。本発明
の第2実施例を図5に示す。
【0025】第2実施例は本発明を航空機の機内音低減
に適用した例を示す。図5に示すようにプロペラ回転パ
ルス等を騒音源特性検出器1で検出し、騒音受音信号検
出器2を座席の耳もと付近の空間に分布させ、第1実施
例で示した最適位置に2次音付加器を設置し、図2で示
した制御を行なうことにより、座席の耳もと位置で効果
的な減音を達成することができる。本発明の第3実施例
を図6に示す。第3実施例は本発明をヘリコプタの機内
音低減に適用した例を示す。
【0026】メインロータやテールロータやトランスミ
ッション等の回転パルスを騒音源特性検出器1で検出
し、騒音受音信号検出器2を座席の耳もと付近の空間に
分布させ、第1実施例で示した最適位置に2次音付加器
を設置し、図2で示した制御を行なうことにより、座席
の耳もと位置で効果的な減音を達成することができる。
本発明の第4実施例を図7に示す。第4実施例は大きな
騒音源の近傍にある静寂性を要求される室内の減音に適
用した例を示す。
【0027】騒音源の振動等を騒音源特性検出器1によ
り検出し、騒音受音信号検出器2を特に静寂性を要求さ
れる領域に分布させ、第1実施例で示した最適位置に2
次音付加器を設置し、図2で示した制御を行なうことに
より、所望の領域で効果的な減音を達成することができ
る。
【0028】前述のように本発明の消音装置は、室内の
騒音に対して、これを打ち消す2次音を付加することに
よって騒音低減をはかる。そのため2次音を発生する2
次音付加器3を、騒音制御装置4によって適切にコント
ロールすることにより騒音を良好に打ち消す2次音音場
を形成する。騒音制御装置4は騒音源特性検出器1によ
り得られた信号を入力とし、騒音受音信号検出器2によ
り得られた信号を誤差信号とするLMSフィルタ(B,Wi
drow and S.D.Steans, Adaptive Signal Processing, E
nglewood Clitfs, NJ:Prentice-Hall 1985)のような適
応フィルタによって構成する。また、このとき、ある指
定した個数の2次音付加器の設置位置の座標値を変数と
し、減音対象領域における音圧2乗値の領域積分値を目
的関数とした最適化問題を解き最適2次音付加器位置を
求めて2次音付加器を設置する。実際の制御をおこなう
場合には、減音領域内に減音領域をほぼ均等にカバーす
るように騒音受音信号検出器2を設置し、前述のように
最適位置に設置された2次音付加器3を前記騒音制御装
置4によりコントロールして減音対象領域における最も
有効な減音を達成する。
【0029】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 (1)従来技術では対策が困難であった低周波数域音、
例えば 1)境界層の圧力変動が外板を加振し、機内へ放射され
る音、 2)航空機のエンジン振動、ヘリコプタのトランスミッ
ション振動等が構造を伝播してくる固体伝播音、 3)ジェットエンジン音、プロペラ音等が空中を伝播し
て外板を透過してくる音、 等を効果的に低減することができる。防音対策のために
重量をさくことが厳しく制限される航空機等には特に有
効である。
【0030】(2)大騒音を発生する騒音源の近くで静
かな室内空間を得ようとすると従来技術では大規模な防
音工事が必要となるが、本発明装置を併用すれば容易に
防音対策を取ることが可能となる。 (3)また本発明の2次音付加器の設置法を用いると、
室内空間の所望の減音領域で最良の減音効果を達成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す図。
【図2】騒音制御装置による処理方法を示す図。
【図3】2次音付加器の設置法を示す図。
【図4】2次音付加器の位置と因果律の関係を示す図。
【図5】本発明の第2実施例を示す図。
【図6】本発明の第3実施例を示す図。
【図7】本発明の第4実施例を示す図。
【図8】従来の消音技術を示す図。
【符号の説明】
1…騒音源特性検出器、2…騒音受音信号検出器、3…
2次音付加器、4…騒音制御装置、4111〜4122
…インパルスレスポンスのたたみこみ手段、4211〜
4222…フィルタ係数の修正手段、431〜432…
フィルタ係数のたたみ込み手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室内空間へ騒音を発する騒音源の近傍に
    設けた騒音源特性検出器(1)と、前記室内空間で騒音
    の低減を狙う領域の近傍に設置する複数の騒音受音信号
    検出器(2)と、前記騒音受音信号検出器の位置での騒
    音を打ち消すための複数の2次音付加器(3)と、騒音
    制御装置(4)からなる消音装置において、前記騒音制
    御装置(4)は、騒音源特性検出器(1)で得られた信
    号を受取り、該信号にフィルタ係数をたたみ込んだ信号
    を2次音付加器(3)に送り込む手段を有するととも
    に、前記騒音受音信号検出器(2)で検出される信号を
    最小化するようにフィルタ係数を修正する適応型の手段
    を具備し、前記複数の騒音受音信号検出器(2)は、対
    象領域内でほぼ均等に分布するように設置し、前記複数
    の2次音付加器(2)は音圧の2乗値の対象領域内での
    積分値を目的関数とした最適化法により得られる最適位
    置に設置することを特徴とする消音装置。
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JPH07121186A (ja) * 1993-10-27 1995-05-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 防音装置

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WO2009078146A1 (ja) * 2007-12-14 2009-06-25 Panasonic Corporation 騒音低減装置および騒音低減システム

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Effective date: 19990928