JPH0574835B2 - - Google Patents
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- JPH0574835B2 JPH0574835B2 JP60139293A JP13929385A JPH0574835B2 JP H0574835 B2 JPH0574835 B2 JP H0574835B2 JP 60139293 A JP60139293 A JP 60139293A JP 13929385 A JP13929385 A JP 13929385A JP H0574835 B2 JPH0574835 B2 JP H0574835B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は電子消音システムに係り、特にデイジ
タルフイルタを組み込んだコンピユータシステム
により適応制御を行うことにより、管路等の伝搬
通路内に発生する非定常的騒音の消音を可能とし
た電子消音システムに関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an electronic silencing system, and in particular to an electronic silencing system that performs adaptive control using a computer system incorporating a digital filter. This invention relates to an electronic silencing system that enables the silencing of target noise.
管内騒音に対する消音を管構造により干渉や管
に内貼りした多孔質材による吸音等の現象を利用
して行う受動型消音器は広く実用に供されている
が、消音器のサイズ、圧力損失等の点でその改善
に対する要求が多い。
Passive silencers are widely used in practical use, and are used to muffle pipe noise by utilizing phenomena such as interference by the pipe structure and sound absorption by porous materials lined inside the pipe, but the size of the muffler, pressure loss, etc. There are many requests for improvement in this respect.
一方これに対して管内騒音を消音するもう一つ
の方法として古くから提案されていた能動型消音
器、即ち音源から伝搬してきた騒音に対し、同一
音圧、逆位相の付加音を放射し、音波干渉により
消音効果を強制的に生じさせる電子消音システム
が着目されつつある。これは電子デバイス、信号
処理技術等の急速な発達に伴つて、最近様々な観
点からの研究成果が次々と発表されている。 On the other hand, active mufflers, which have been proposed for a long time as another method of muffling pipe noise, emit additional sound with the same sound pressure and opposite phase to the noise propagating from the sound source. Electronic silencing systems that forcibly produce a silencing effect through interference are attracting attention. With the rapid development of electronic devices, signal processing technology, etc., research results from various perspectives have recently been published one after another.
しかしながら、解決すべき多くの問題が山積し
ており、現在ではまだ本格的な実用段階には至つ
ていない。 However, there are many problems that need to be solved, and it has not yet reached the stage of full-scale practical use.
電子消音システムを実用化するための技術課題
はその制御系設計の基礎となるモデルの構築にあ
り、そのモデルは下記の点に対応できることが要
求される。先ず第１の問題は連続スペクトル騒音
の消音用フイルタを形成することである。即ち変
圧器騒音やコンプレツサ騒音のような離散スペク
トクル騒音のみならず自動車騒音や気流騒音のよ
うな連続スペクトル騒音に対しても付加音を発生
させることができれば電子消音システムの用途が
更に拡大する。この実現に当たつては任意の振幅
特性と位相特性が得られるフイルタが必要とな
る。 The technical challenge for putting an electronic silencing system into practical use is the construction of a model that will serve as the basis for its control system design, and the model is required to be able to accommodate the following points. The first problem is to form a continuous spectrum noise filter. That is, if additional sound could be generated not only for discrete spectrum noise such as transformer noise and compressor noise, but also for continuous spectrum noise such as automobile noise and airflow noise, the applications of electronic silencing systems would be further expanded. To realize this, a filter that can obtain arbitrary amplitude characteristics and phase characteristics is required.
第２の問題はセンサーマイクロホンに対する付
加音の帰還を防止しなければならないという点で
ある。即ち電子消音システムでは音波が伝搬する
伝搬通路内における騒音源と付加音源との間にセ
ンサーマイクロホンが設置され、これにより検出
した音から何等かの手段で騒音源からの伝搬音波
を打ち消す為の音波を放射する付加音源を駆動す
るための電気信号を作成することが必要となる。
この場合に付加音源から放射される音波はセンサ
マイクロホンにも捕らえられるために結局、付加
音源とセンサマイクロホンとの間に音響的フイー
ドバツク系が形成されるのでこれに対する対策が
必須となる。特に電子消音システムを小型化し且
つダクト等の管路の任意の位置に取付け可能に構
成うるためにはセンサマイクロホンと付加音源と
を近接せざるを得ない為にこの音響的フイードバ
ツクの影響は大きく、これに対する対策が重要と
なる。 The second problem is that it is necessary to prevent additional sound from returning to the sensor microphone. In other words, in an electronic silencing system, a sensor microphone is installed between a noise source and an additional sound source in a propagation path through which sound waves propagate, and from the detected sound, a sound wave is generated by some means to cancel out the sound waves propagating from the noise source. It is necessary to create an electrical signal to drive an additional sound source that emits .
In this case, since the sound waves emitted from the additional sound source are also captured by the sensor microphone, an acoustic feedback system is eventually formed between the additional sound source and the sensor microphone, and countermeasures against this are essential. In particular, in order to miniaturize the electronic silencing system and configure it so that it can be installed at any position in a conduit such as a duct, the sensor microphone and the additional sound source must be placed close to each other, so the influence of this acoustic feedback is large. Countermeasures against this are important.
更に第３の問題は電子消音システムに用いられ
るマイクロホン、スピーカー等の電気音響変換器
の特性補正を可能にすることである、即ち電子消
音システムの制御機能を安定化させるためには制
御系に電気音響変換器の微小な特性劣化を補正す
る機能を持たせることが必須であり、この問題も
解決しなければならない。 Furthermore, the third problem is to make it possible to correct the characteristics of electroacoustic transducers such as microphones and speakers used in electronic silencing systems.In other words, in order to stabilize the control function of electronic silencing systems, electrical It is essential to provide the acoustic transducer with a function to correct minute deterioration in characteristics, and this problem must also be solved.
従来のこの種の電子消音器にあつては上記の技
術課題については何等解決されておらず、それ故
電子消音システムは実用化されていなかつた。 Conventional electronic silencers of this type have not solved any of the above technical problems, and therefore electronic silence systems have not been put into practical use.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、電子消音システムの制御系の設計の基礎とな
るモデルを解明し、このモデルにもとづいて構成
された管路等の伝搬通路に発生する非定常的騒音
の消音を可能とした電子消音システムを提供する
ことを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, by elucidating a model that is the basis of the design of the control system of an electronic silencing system, and by elucidating a model that forms the basis of the design of the control system of an electronic silencing system. The purpose of this invention is to provide an electronic silencing system that is capable of silencing stationary noise.
本発明は前記目的を達成するために、音波の伝
搬通路内に於ける騒音源からの伝搬音波に対して
逆位相で且つ同一音圧の音波を発生させ、前記伝
搬通路内の所定位置でその音波干渉により消音を
行う電子消音システムにおいて、前記伝搬通路内
の前記所定位置より騒音源側に配設され、該騒音
源からの伝搬音波を検出し電気信号に変換する第
１の機械電気変換手段と、前記伝搬通路内に於け
る第１の機械電気変換手段の配設位置と前記所定
位置との間に設けられ騒音源からの伝搬音波を該
所定位置において打ち消すための音波を放射する
電気機械変換手段と、前記伝搬通路内の前記所定
位置に設けられ騒音源からの伝搬音波と前記電気
機械変換手段から放射される音波との干渉状態を
検出する第２の機械電気変換手段と、第１、第２
の機械電気変換手段からのアナログ信号をデイジ
タル信号に変換すると共に、駆動信号作成手段か
らのデイジタル出力をアナログ信号に変換し前記
電気機械変換手段に出力する入出力インターフエ
ースと、入出力インターフエースを介して入力さ
れる第１の機械電気変換手段の出力信号を受けて
与えられた伝達関数に基づいて所定の振幅特性及
び位相特性を有する電気機械変換手段の駆動信号
を作成する駆動信号作成手段と、第１、第２の機
械電気変換手段の出力信号を入出力インターフエ
ースを介して取り込み、これらの出力信号に基づ
いてデイジタル演算処理し、電気伝搬通路内の音
波の伝搬特性を示す伝達関数、前記各電気音響変
換手段間における音圧−電圧変換特性若しくは電
圧−音圧変換特性を示す伝達関数を求め、これら
の伝達関数に基づいて前記第２の機械電気変換手
段の出力信号が零になるように駆動信号作成手段
に付与すべき伝達関数を決定し、該伝達関数を特
定する為の制御パラメータを前記駆動信号作成手
段に設定すると共に、伝搬通路の伝搬特性の変化
及び制御系の特性変化に応じて前記制御パラメー
タを修正する制御手段とを有することを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the present invention generates a sound wave having an opposite phase and the same sound pressure as the sound wave propagating from a noise source in a sound wave propagation path, and generates a sound wave at a predetermined position in the propagation path. In an electronic silencing system that performs silencing by sound wave interference, a first mechanical-electrical conversion means is disposed closer to the noise source than the predetermined position in the propagation path, and detects a propagating sound wave from the noise source and converts it into an electrical signal. and an electric machine that is provided between the location of the first mechanical-electric conversion means in the propagation path and the predetermined position and emits a sound wave for canceling the propagating sound wave from the noise source at the predetermined position. a second electromechanical transducer, which is provided at the predetermined position in the propagation path and detects an interference state between a propagating sound wave from a noise source and a sound wave emitted from the electromechanical transducer; , second
an input/output interface for converting an analog signal from the electromechanical conversion means into a digital signal, and converting a digital output from the drive signal generation means into an analog signal and outputting it to the electromechanical conversion means; drive signal generation means for generating a drive signal for the electromechanical conversion means having predetermined amplitude characteristics and phase characteristics based on a given transfer function in response to an output signal of the first electromechanical conversion means inputted through the first electromechanical conversion means; , a transfer function that takes in the output signals of the first and second mechanical-electrical conversion means via the input/output interface, performs digital arithmetic processing based on these output signals, and indicates the propagation characteristics of the sound wave in the electrical propagation path; A transfer function indicating a sound pressure-voltage conversion characteristic or a voltage-sound pressure conversion characteristic between each of the electroacoustic conversion means is determined, and the output signal of the second mechanical-electrical conversion means becomes zero based on these transfer functions. A transfer function to be given to the drive signal generation means is determined, a control parameter for specifying the transfer function is set in the drive signal generation means, and a change in the propagation characteristics of the propagation path and a change in the characteristics of the control system are determined. and a control means for modifying the control parameters in accordance with the control parameters.
以下、添付図面に従つて本発明に係る電子消音
システムの好ましい実施例について説明する。具
体的な実施例の説明に先立ち、本発明に係る電子
消音システムの原理について第１図乃至第３図に
基づいて説明する。第１図には付加音源が単一で
ある単極音源方式（MONOPOLE SYSTEM）
の電子消音システムの原理図が示されており、同
図に於いて音波の伝達通路１０内にはセンサマイ
クロホンM1と、該センサマイクロホンM1の設置
位置より下流側には消音効果を評価する為のマイ
クロホンM2がそれぞれ設置されている。更にマ
イクロホンM1，M2の間には付加音源Ｓが設けら
れている。またセンサマイクロホンM1と付加音
源Ｓとの間にはコントローラ１２が設けられてい
る。上記構成に於いて騒音源からの伝搬音波は先
ずマイクロホンM1により検出され、電気信号に
変換されてコントローラ１２に入力される。又コ
ントローラ１２にはマイクロホン１２からの消音
効果を評価する為の消化信号２０が入力される。
コントローラ１２はマイクロホンM2の設置位置
に於いて付加音源Ｓから放射された消音用音波と
騒音源から発せられた伝搬音波との干渉によりマ
イクロホンM2の出力が零になるような駆動信号
を付加音源Ｓに出力する。このように構成するこ
とによりマイクロホンM2の設置位置に於いて騒
音源から発せられた音波を消去することができ
る。このような構成の電子消音システムに於いて
消音効果を高める為には第１図に於いて示す各電
気音響変換器間に於ける音の伝搬特性を示す伝達
関数のGd，Gd′，Gtの他にマイクロホンM1，
M2、付加音源Ｓ等の各々の電気音響変換器自体
の変換特性をも加味したモデルを検討する必要が
ある。更にこのように検討されたモデル内の各要
素が明確に定義されていることも必要である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the electronic silencing system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Before explaining specific embodiments, the principle of the electronic silencing system according to the present invention will be explained based on FIGS. 1 to 3. Figure 1 shows a monopole sound source system (MONOPOLE SYSTEM) with a single additional sound source.
A principle diagram of the electronic silencing system is shown, and in the same figure, a sensor microphone M 1 is installed in the sound wave transmission path 10, and a sensor microphone M 1 is located downstream from the installation position of the sensor microphone M 1 for evaluating the silencing effect. Microphone M 2 is installed for each. Furthermore, an additional sound source S is provided between the microphones M 1 and M 2 . Further, a controller 12 is provided between the sensor microphone M1 and the additional sound source S. In the above configuration, a propagating sound wave from a noise source is first detected by the microphone M 1 , converted into an electrical signal, and input to the controller 12 . Further, the controller 12 receives an input signal 20 from the microphone 12 for evaluating the silencing effect.
The controller 12 adds a drive signal such that the output of the microphone M2 becomes zero due to interference between the silencing sound wave emitted from the additional sound source S and the propagating sound wave emitted from the noise source at the installation position of the microphone M2 . Output to sound source S. With this configuration, it is possible to eliminate the sound waves emitted from the noise source at the installation position of the microphone M2 . In order to enhance the silencing effect in an electronic silencing system with such a configuration, the transfer functions Gd, Gd′, and Gt, which represent the sound propagation characteristics between each electroacoustic transducer shown in Fig. 1, are Also microphone M1 ,
It is necessary to consider a model that also takes into account the conversion characteristics of each electroacoustic transducer itself, such as M 2 and the additional sound source S. Furthermore, it is also necessary that each element within the model considered in this way be clearly defined.
このような観点から我々は第１図に於ける電気
信号の流れと音波の伝搬について詳細に検討した
結果、マイクロホンM1の出力、付加音源Ｓの入
力、マイクロホンM2の出力の各々の端子に電気
的に測定可能な評価点VA，VB，VCを設けること
により、電子消音システムの制御系の設計の基礎
となるモデルを構築できることを解明した。その
具体的モデルを第２図を用いて説明する。同図に
於いて太線の矢印は音波の伝搬方向を示し、実線
で示された矢印は電子信号の流れを示している。
又、P1，P2は伝搬通路１０内に於ける下流方向
に伝搬する騒音源からの伝搬音波のマイクロホン
M1，M2の設置位置に於けるそれぞれの音圧、
VA，VB，VCは既述したようにマイクロホンM1、
付加音源としてのスピーカＳ、マイクロホンM2
のそれぞれに設けられた測定点に於ける電圧であ
る。又HM1はマイクロホンM1の下流方向に伝搬
する音波に対する音圧−電圧変換特性を示す伝達
関数、HM2はマイクロホンM2の伝搬通路１０内
に於ける下流方向に伝搬する音波に対する音圧−
電圧変換特性を示す伝達関数、HM2′はマイクロ
ホンM2の付加音源Ｓの方向から伝搬する音波に
対する音圧−電圧変換特性を示す伝達関数、HS
は付加音源ＳのマイクロホンM2の方向への電圧
−音圧変換特性を示す伝達関数、HS′は付加音源
ＳのマイクロホンM1方向への電圧−音圧変換特
性を示す伝達関数である。又Heはコントローラ
１２の制御特性を示す伝達関数である。第２図に
示したモデルに於いて付加音源Ｓからマイクロホ
ンM1へ伝搬する音波について付加音源Ｓ、マイ
クロホンM1の変換特性を加味した伝搬特性を示
す伝達関数をHr、又付加音源Ｓからマイクロホ
ンM2の方向に伝搬する音波について付加音源Ｓ、
マイクロホンM2の変換特性を加味した伝搬特性
を示す伝達関数をHtとすると、これらの伝達関
数は次式で表される。 From this point of view, we have examined in detail the flow of electrical signals and the propagation of sound waves in Figure 1, and found that the output of microphone M1 , the input of additional sound source S, and the output of microphone M2 are connected to each terminal. It was found that by providing electrically measurable evaluation points V A , V B , and V C , it is possible to construct a model that serves as the basis for designing the control system of an electronic silencing system. The specific model will be explained using FIG. 2. In the figure, thick arrows indicate the propagation direction of sound waves, and solid arrows indicate the flow of electronic signals.
In addition, P 1 and P 2 are microphones for the propagating sound waves from the noise source propagating in the downstream direction in the propagation path 10.
The respective sound pressures at the installation positions of M 1 and M 2 ,
As mentioned above, V A , V B , and V C are the microphone M 1 ,
Speaker S and microphone M 2 as additional sound sources
This is the voltage at the measurement points provided at each of the points. Further, H M1 is a transfer function indicating the sound pressure-voltage conversion characteristic for the sound wave propagating in the downstream direction of the microphone M 1 , and H M2 is the sound pressure for the sound wave propagating in the downstream direction in the propagation path 10 of the microphone M 2 .
A transfer function indicating the voltage conversion characteristic, H M2 ' is a transfer function indicating the sound pressure-voltage conversion characteristic for the sound wave propagating from the direction of the additional sound source S of the microphone M2 , H S
is a transfer function indicating the voltage-sound pressure conversion characteristic of the additional sound source S in the direction of the microphone M2 , and H S ' is a transfer function indicating the voltage-sound pressure conversion characteristic of the additional sound source S in the direction of the microphone M1 . Further, He is a transfer function indicating the control characteristics of the controller 12. In the model shown in Figure 2, for the sound wave propagating from the additional sound source S to the microphone M1 , the transfer function that indicates the propagation characteristic taking into account the conversion characteristics of the additional sound source S and the microphone M1 is Hr, and from the additional sound source S to the microphone For the sound wave propagating in the direction of M2 , the additional sound source S,
Assuming that Ht is a transfer function indicating the propagation characteristic including the conversion characteristic of microphone M 2 , these transfer functions are expressed by the following equation.
Hr＝HM1′・Gd′・Hs′ ……(1)
Ht＝Hs・Gt・HM2′ ……(2)
このように第２図で示されたモデルを伝達関数
Hr，Htに置き換えることにより第３図に示すよ
うにそのモデルが更に簡単化される。次に第３図
に基づいて付加音源Ｓから放射される騒音源から
の伝搬音波を打ち消す為の音波を発生させる為の
コントローラ１２の制御特性を示す伝達関数He
を導く。 Hr＝H M1 ′・Gd′・Hs′ ……(1) Ht＝Hs・Gt・H M2 ′ ……(2) In this way, the model shown in Figure 2 can be transformed into a transfer function
By replacing Hr and Ht, the model is further simplified as shown in Figure 3. Next, based on FIG. 3, there is a transfer function He indicating the control characteristics of the controller 12 for generating sound waves for canceling the propagating sound waves from the noise source radiated from the additional sound source S.
guide.
ここでマイクロホンM2の設置位置に於ける音
圧P2、各測定点に於ける電圧VA，VB，VCはそれ
ぞれ次式で表される。 Here, the sound pressure P 2 at the installation position of the microphone M 2 and the voltages V A , V B , and VC at each measurement point are expressed by the following equations.
P2＝P1・Gd ……(3) VA＝P1・HM1＋VB・Hr ……(4) VB＝VA・He ……(5) VC＝P2・HM2＋VB・Ht ……(6) また(4)、(5)式よりVAは次式で表される。 P 2 =P 1・Gd ……(3) V A ＝P 1・H M1 +V B・Hr ……(4) V B ＝V A・He ……(5) V C ＝P 2・H M2 ＋V B・Ht...(6) Also, from equations (4) and (5), V A is expressed by the following equation.
VA＝P1・HM1／１−He・Hr ……(7) 同様に(3)、(5)、(7)式よりVcは次式で表される。 V A =P 1 ·H M1 /1−He · Hr (7) Similarly, from equations (3), (5), and (7), Vc is expressed by the following equation.
Vc＝P1（Gd・HM2＋HM1・He・Ht／１−He・Hr）……(8
)
Vc＝０とするためには、
Gd・HM2＝−HM1・He・Ht／１−He・Hr ……(9)
式(9)が成立しなければならない。これにより伝
達関数Heは次式で表される。 Vc=P 1 (Gd・H M2 +H M1・He・Ht/1−He・Hr)……(8
) In order to set Vc=0, Gd・H M2 =−H M1・He・Ht/1−He・Hr (9) Equation (9) must hold. As a result, the transfer function He is expressed by the following equation.
He＝−Gd・HM2／HM1／Ht−GdHM2／HM1Hr…
…(10)
(10)式から判るように伝達関数Heを決定するた
めには
Gd・HM2／HM1、Ht、Hrの各伝達関数が必要とな
るが、これらはいずれも測定点をVA，VB，VCと
して同定可能であることが明らかとなつた。 He＝−Gd・H M2 ／H M1 ／Ht−GdH M2 ／H M1 Hr…
...(10) As can be seen from equation (10), in order to determine the transfer function He, the transfer functions Gd・H M2 /H M1 , Ht, and Hr are required. It became clear that they could be identified as A , V B , and V C.
以上に示したような本発明に係る電子消音シス
テムの基本原理を示すモデルに基づいてなされた
解析結果から本発明に係る電子消音システムのモ
デルは〔発明の背景〕の項で述べた３つの問題点
に対応できることが判る。 Based on the analysis results based on the model showing the basic principle of the electronic silencing system according to the present invention as shown above, the model of the electronic silencing system according to the present invention solves the three problems described in the [Background of the Invention] section. It turns out that it can correspond to points.
またコントローラ１２の制御特性を示す伝達関
数Heは付加音源ＳとセンサマイクロホンM1を含
む音響フイードバツク系の特性方程式である１−
He・Hr＝０の全ての根が単位円内にあるときに
安定である。このフイードバツク系の安定性判別
は、Schur−Cohnの判定法などで容易に確認す
ることができる。 Furthermore, the transfer function He indicating the control characteristics of the controller 12 is the characteristic equation 1- of the acoustic feedback system including the additional sound source S and the sensor microphone M1 .
It is stable when all roots of He・Hr=0 are within the unit circle. The stability of this feedback system can be easily confirmed using Schur-Cohn's test method or the like.
次に第４図に上記したモデルに基づいて構成さ
れた本発明に係る電子消音システムの具体的構成
を示す。同図に於いてダクト等の伝搬通路１０の
騒音源側には伝搬音波の情報抽出用のマイクロホ
ンM1が、又伝搬通路１０に於けるマイクロホン
M1の下流側には音波干渉による消音効果を評価
する為のマイクロホンM2が、更に伝搬通路１０
に於けるマイクロホンM1とマイクロホンM2との
間の管壁には付加音源としてのスピーカＳがそれ
ぞれ設置されている。ここでマイクロホンM1は
単一指向性のものを、又マイクロホンM2は無指
向性のものをそれぞれ用いる。これはスピーカＳ
からマイクロホンM1への音響的フイードバツク
を抑制する為である。又この音響的フイードバツ
クを抑制する為にはスピーカＳとマイクロホン
M1との距離をスピーカＳとマイクロホンＭ２の
距離に比較して長くなるように各電気音響変換器
M1，M2，Ｓが設置される。又伝搬通路１０に於
けるスピーカＳとマイクロホンM1との間にはグ
ラスウール等の吸音材１４が内貼りされている。
又２２は入出力インターフエースであり、Ａ／Ｄ
変換部２４，２８とＤ／Ａ変換部２６とから構成
されている。又３０はデイジタルフイルタであ
り、該デイジタルフイルタ３０は制御部５０によ
り与えられた伝達関数に基づいて入出力インター
フエース２２に於けるＡ／Ｄ変換部２４を介して
取り込まれたマイクロホンM1からの騒音源から
の伝搬音波を示す電気信号を取り込み、該電気信
号から前記伝達関数に基づいて所定の振幅特性及
び位相特性を有するスピーカＳを駆動する為の駆
動信号を作成する。 Next, FIG. 4 shows a specific configuration of an electronic silencing system according to the present invention configured based on the above-described model. In the figure, a microphone M 1 for extracting information on propagating sound waves is located on the noise source side of a propagation path 10 such as a duct, and a microphone M 1 in the propagation path 10 is located on the side of the noise source.
On the downstream side of M 1 , there is a microphone M 2 for evaluating the silencing effect due to sound wave interference, and a propagation path 10.
A speaker S as an additional sound source is installed on the pipe wall between the microphone M1 and the microphone M2 . Here, the microphone M 1 uses a unidirectional microphone, and the microphone M 2 uses an omnidirectional microphone. This is speaker S
This is to suppress acoustic feedback from the microphone M1 to the microphone M1 . Also, in order to suppress this acoustic feedback, speaker S and microphone
Each electroacoustic transducer is connected so that the distance from M1 is longer than the distance between speaker S and microphone M2
M 1 , M 2 , and S are installed. Further, a sound absorbing material 14 such as glass wool is attached between the speaker S and the microphone M1 in the propagation path 10.
22 is an input/output interface, which is an A/D
It is composed of converters 24 and 28 and a D/A converter 26. Further, 30 is a digital filter, and the digital filter 30 transmits the signal from the microphone M 1 taken in via the A/D converter 24 in the input/output interface 22 based on the transfer function given by the controller 50. An electric signal representing a propagating sound wave from a noise source is taken in, and a drive signal for driving a speaker S having predetermined amplitude characteristics and phase characteristics is created from the electric signal based on the transfer function.
制御部５０は伝搬通路１０内に騒音源から音波
が発生していない状態に於いて、予めマイクロホ
ンM1、スピーカＳ、マイクロホンM2の各電気音
響変換器間に於ける伝搬音波の伝搬特性或いは各
電気音響変換器自体の変換特性を示す伝達関数を
導出する為のテスト信号を回路各部に出力した
り、或いは伝搬通路１０内に実際に騒音源からの
音波が伝搬している場合に於いてマイクロホン
M1，M2から入出力インターフエース２２を介し
て取り込み、これらの入力信号に基づいてデイジ
タルフイルタ３０に所定の伝達関数を与える為の
制御パラメータをデイジタルフイルタ３０に設定
する。更に制御部５０は前記制御パラメータを伝
搬通路１０の空気流の変動等の外乱による伝搬特
性の変化及び制御系の特性変化に応じて修正する
ように適応制御を行なう。 The control unit 50 determines in advance the propagation characteristics or Outputting a test signal to each part of the circuit to derive a transfer function indicating the conversion characteristics of each electroacoustic transducer itself, or when a sound wave from a noise source is actually propagating within the propagation path 10. microphone
Control parameters are taken in from M 1 and M 2 via the input/output interface 22 and set in the digital filter 30 based on these input signals to give a predetermined transfer function to the digital filter 30. Further, the control section 50 performs adaptive control to modify the control parameters in accordance with changes in propagation characteristics due to disturbances such as fluctuations in air flow in the propagation path 10 and changes in characteristics of the control system.
上記構成に於いて先ずデイジタルフイルタ３０
には伝達関数の導出結果から定められた第３図に
示した伝達関数Heに相当する伝達関数を付与す
る為の制御パラメータが制御部５０より設定され
る。この状態に於いて伝達通路１０内に於いて騒
音源より発せられた伝搬音波がマイクロホンM1
により検出されると、マイクロホンM1からの出
力信号は入出力インターフエース２２に於ける
Ａ／Ｄ変換部２４を介してデイジタルフイルタ３
０、制御部５０にそれぞれ入力される。 In the above configuration, first the digital filter 30
The control section 50 sets control parameters for providing a transfer function corresponding to the transfer function He shown in FIG. 3 determined from the transfer function derivation results. In this state, the propagating sound waves emitted from the noise source in the transmission path 10 are transmitted to the microphone M1.
When detected by the microphone M1 , the output signal from the microphone M1 is sent to the digital filter 3 via the A/D converter 24 in the input/output interface 22.
0 and are input to the control unit 50, respectively.
他方騒音源からの伝搬音波はマイクロホンM2
により検出され、マイクロホンM2の検出出力は
入出力インターフエース２２に於けるＡ／Ｄ変換
部２８を介して制御部５０に取り込まれる。制御
部５０では伝搬通路１０内に於ける外乱による伝
搬特性の変化及び各電気音響変換自体の特性変化
等を考慮してこれらの特性を示す伝達関数を求
め、これらの伝達関数に基づいて消音効果、即ち
騒音源からの伝搬音波とスピーカＳから放射され
た音波との干渉状態を検出するマイクロホンM2
の出力信号が零になるようにデイジタルフイルタ
３０に付与すべき伝達関数を決定し、該伝達関数
を特定する為の制御パラメータをデイジタルフイ
ルタ３０に設定する。尚、制御部５０は既述した
ように伝搬通路１０の伝搬特性の変化及び制御系
の特性変化に応じて前記制御パラメータの修正を
随時行なう。この結果マイクロホンM1により検
出された騒音源からの伝搬音波は電気信号に変換
され、入出力インターフエース２２に於けるＡ／
Ｄ変換部２４を介してデイジタルフイルタ３０に
入力され、該入力信号はデイジタルフイルタ３０
によつて制御部５０から与えられた伝達関数に基
づいて所定の振幅特性及び位相特性を有するデイ
ジタル信号に変換される。該デイジタル信号は入
出力インターフエース２２に於けるＤ／Ａ変換部
２６によりＤ／Ａ変換され、スピーカＳの駆動信
号としてスピーカＳの駆動コイルに印加され、ス
ピーカＳからはマイクロホンM2に対し騒音源か
ら発せられた伝搬音波を打ち消す為の音波が放射
される。この結果マイクロホンM2の設置位置に
於いて音波の干渉により騒音源からの伝搬音波は
消去され、伝搬通路中に於けるマイクロホンM2
の設置位置より下流側では騒音源からの伝搬音波
は伝搬されることはない。又スピーカＳから放射
された消音用の音波はマイクロホンM1によつて
も検出され、スピーカＳとマイクロホンM1との
間で音響的フイードバツク系が形成されることは
否めないが、既述したようにマイクロホンM1に
単一指向性の特性を有するものを用いたこと、ス
ピーカＳとマイクロホンM1との距離をスピーカ
ＳとマイクロホンM2との距離に比して長く取る
ように各電気音響変換器を設置したこと及び特に
高域に於いて吸音効果を有するグラスウール等の
吸音材１４をスピーカＳとマイクロホンM1との
間に於ける伝搬通路１０の内壁面に配設するよう
に構成したことからスピーカＳからマイクロホン
M1に対して音響的フイードバツクはかなり抑制
される。 On the other hand, the propagating sound waves from the noise source are transmitted through microphone M 2
The detection output of the microphone M 2 is taken into the control section 50 via the A/D conversion section 28 in the input/output interface 22 . The control unit 50 calculates a transfer function representing these characteristics by considering changes in propagation characteristics due to disturbances in the propagation path 10 and changes in the characteristics of each electroacoustic conversion itself, and calculates the silencing effect based on these transfer functions. , that is, a microphone M2 that detects the state of interference between the propagating sound waves from the noise source and the sound waves radiated from the speaker S.
A transfer function to be applied to the digital filter 30 is determined so that the output signal becomes zero, and control parameters for specifying the transfer function are set in the digital filter 30. As described above, the control section 50 modifies the control parameters as needed in response to changes in the propagation characteristics of the propagation path 10 and changes in the characteristics of the control system. As a result, the propagating sound waves from the noise source detected by the microphone M 1 are converted into electrical signals, and the A/
The input signal is input to the digital filter 30 via the D converter 24.
is converted into a digital signal having predetermined amplitude characteristics and phase characteristics based on the transfer function given from the control section 50. The digital signal is D/A converted by the D/A converter 26 in the input/output interface 22, and applied to the drive coil of the speaker S as a drive signal for the speaker S, and the noise is transmitted from the speaker S to the microphone M2 . Sound waves are emitted to cancel the propagating sound waves emitted from the source. As a result, the propagating sound waves from the noise source are canceled due to sound wave interference at the installation position of microphone M2 , and the sound waves propagating from the noise source are canceled at the installation position of microphone M2 .
Propagating sound waves from the noise source will not be propagated downstream from the installation location. Furthermore, the silencing sound waves emitted from the speaker S are also detected by the microphone M1 , and it is undeniable that an acoustic feedback system is formed between the speaker S and the microphone M1 . In addition, each electroacoustic conversion was performed so that the distance between speaker S and microphone M1 was longer than the distance between speaker S and microphone M2 . A sound absorbing material 14 such as glass wool, which has a sound absorbing effect particularly in high frequencies, is arranged on the inner wall surface of the propagation path 10 between the speaker S and the microphone M1 . From speaker S to microphone
For M 1 the acoustic feedback is considerably suppressed.
尚、上記実施例では電子消音システムを１台の
み示したが伝搬通路１０が大口径の管路である場
合或いは伝搬通路１０に超高性能の消音効果が要
求される際には電子消音システムを並列或いは直
列に接続することによりこれらに対処することが
可能である。 Although only one electronic silencing system is shown in the above embodiment, an electronic silencing system may be used when the propagation path 10 is a large-diameter pipe or when the propagation path 10 is required to have an ultra-high performance silencing effect. It is possible to deal with these problems by connecting them in parallel or in series.
以上説明したように本発明では電子消音システ
ムを実現化する上で要求される諸特性を満足させ
るモデルを作成し、該モデルによる解析結果に基
づいてシステムを構成するようにしたので、本発
明によれば、適応制御による管理等の伝搬通路に
発生する広帯域の非定常的騒音の安定した且つ高
精度の消音を可能とした電子消音システムを実現
することができる。
As explained above, in the present invention, a model is created that satisfies various characteristics required for realizing an electronic silencing system, and the system is configured based on the analysis results of the model. According to the present invention, it is possible to realize an electronic silencing system that enables stable and highly accurate silencing of broadband unsteady noise generated in a propagation path, such as management by adaptive control.
第１図乃至第３図は本発明に係る電子消音シス
テムの原理を示し、第１図は電子消音システムの
基本的なモデルを示す説明図、第２図は伝搬通路
の伝搬特性及び各電気音響変換器自体の変換特性
を考慮した電子消音システムのモデルを示す説明
図、第３図は第２図に示したモデルを簡略化した
モデルを示す説明図、第４図は本発明に係る電子
消音システムの具体的構成を示すブロツク図であ
る。
１０……伝搬通路、１２……コントローラ、１
４……吸音材、２４，２８……Ａ／Ｄ変換部、２
６……Ｄ／Ａ変換部、２２……入出力インターフ
エース、３０……デイジタルフイルタ、５０……
制御部、M1，M2……マイクロホン、Ｓ……スピ
ーカ。
1 to 3 show the principle of the electronic silencing system according to the present invention, FIG. 1 is an explanatory diagram showing the basic model of the electronic silencing system, and FIG. 2 shows the propagation characteristics of the propagation path and each electroacoustic An explanatory diagram showing a model of an electronic silencing system that takes into consideration the conversion characteristics of the converter itself, Fig. 3 is an explanatory diagram showing a simplified model of the model shown in Fig. 2, and Fig. 4 is an explanatory diagram showing a model of an electronic silencing system according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the system. 10... Propagation path, 12... Controller, 1
4...Sound absorbing material, 24, 28...A/D conversion section, 2
6...D/A converter, 22...I/O interface, 30...digital filter, 50...
Control unit, M 1 , M 2 ... microphone, S ... speaker.
Claims (1)
音波に対して逆位相で且つ同一音圧の音波を発生
させ、前記伝搬通路内の所定位置でその音波干渉
により消音を行う電子消音システムにおいて、 前記伝搬通路内の前記所定位置より騒音源側に
配設され、該騒音源からの伝搬音波を検出し電気
信号に変換する第１の機械電気変換手段と、 前記伝搬通路内に於ける第１の機械電気変換手
段の配設位置と前記所定位置との間に設けられ騒
音源からの伝搬音波を該所定位置において打ち消
すための音波を放射する電気機械変換手段と、 前記伝搬通路内の前記所定位置に設けられ騒音
源からの伝搬音波と前記電気機械変換手段から放
射される音波との干渉状態を検出する第２の機械
電気変換手段と、 第１、第２の機械電気変換手段からのアナログ
信号をデイジタル信号VA，VCに変換すると共に、
駆動信号作成手段からのデイジタル信号VBをア
ナログ信号に変換し前記電気機械変換手段に出力
する入出力インターフエースと、 入出力インターフエースを介して入力される第
１の機械電気変換手段からのデイジタル信号VA
と与えられた伝達関数Heとに基づいて前記電気
機械変換手段を駆動するための前記デイジタル信
号VBを作成する駆動信号作成手段と、 前記３つのデイジタル信号VA，VB，VCに基づ
いて、以下の各伝達関数、 GdHM2／HM1、Hr、Ht 但し、 Gd：前記第１、第２の電気機械変換手段間に於
ける音の伝搬特性を示す伝達関数 HM1：前記第１の電気機械変換手段に於ける音圧
−電圧変換特性を示す伝達関数 HM2：前記第２の電気機械変換手段に於ける音圧
−電圧変換特性を示す伝達関数 Hr：前記機械電気変換手段から前記第１の電気
機械変換手段までの各変換手段の変換特性を加
味した伝搬特性を示す伝達関数 Ht：前記機械電気変換手段からの前記第２の電
気機械変換手段までの各変換手段の変換特性を
加味した伝搬特性を示す伝達関数 を同定し、これらの同定した伝達関数に基づいて
前記駆動信号作成手段に与える前記伝達関数He
を、次式、 He＝−Gd・HM2／HM1／Ht−GdHM2／HM1Hr により算出し、この算出した伝達関数Heを前記
駆動信号作成手段に設定する制御手段と、 を有することを特徴とする電子消音システム。[Scope of Claims] 1. A sound wave having an opposite phase and the same sound pressure as the sound wave propagating from a noise source in a sound wave propagation path is generated, and the sound is muted at a predetermined position in the propagation path by the sound wave interference. In the electronic silencing system, a first electromechanical conversion means is disposed closer to the noise source than the predetermined position in the propagation path, and detects a propagating sound wave from the noise source and converts it into an electric signal; an electromechanical transducer that is provided between the location of the first electromechanical transducer in the passage and the predetermined position and emits a sound wave for canceling the propagating sound wave from the noise source at the predetermined position; a second electromechanical transducer provided at the predetermined position in the propagation path to detect an interference state between a propagating sound wave from a noise source and a sound wave emitted from the electromechanical transducer; Converts the analog signal from the mechanical-electric conversion means into digital signals V A and V C , and
an input/output interface that converts the digital signal V B from the drive signal generating means into an analog signal and outputs it to the electromechanical conversion means; and a digital signal from the first mechanical/electrical conversion means that is input via the input/output interface. Signal V A
drive signal generating means for generating the digital signal V B for driving the electromechanical converting means based on the given transfer function He; and based on the three digital signals V A , V B , V C Then, each of the following transfer functions, GdH M2 /H M1 , Hr, Ht, where Gd: transfer function indicating the sound propagation characteristics between the first and second electromechanical conversion means H M1 : the first Transfer function H M2 indicating the sound pressure-voltage conversion characteristic in the second electromechanical conversion means: Transfer function Hr indicating the sound pressure-voltage conversion characteristic in the second electromechanical conversion means: From the electromechanical conversion means Transfer function Ht indicating a propagation characteristic taking into account the conversion characteristics of each conversion means up to the first electromechanical conversion means: conversion characteristics of each conversion means from the electromechanical conversion means to the second electromechanical conversion means The transfer function He is given to the drive signal generating means based on these identified transfer functions.
is calculated by the following formula, He=-Gd・H M2 /H M1 /Ht-GdH M2 /H M1 Hr, and a control means for setting the calculated transfer function He to the drive signal generating means. An electronic sound deadening system featuring
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60139293A JPS61296392A (en) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | Electronic silencing system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60139293A JPS61296392A (en) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | Electronic silencing system |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5090192A Division JPH0823755B2 (en) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | Electronic silencing system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61296392A JPS61296392A (en) | 1986-12-27 |
| JPH0574835B2 true JPH0574835B2 (en) | 1993-10-19 |
Family
ID=15241905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60139293A Granted JPS61296392A (en) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | Electronic silencing system |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS61296392A (en) |
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| JPS6458199A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-06 | Hitachi Plant Eng & Constr Co | Multi-point electronic silence system |
| JPH01245795A (en) * | 1988-03-28 | 1989-09-29 | Daikin Ind Ltd | Electronic silencer |
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| JPS5797989A (en) * | 1980-12-05 | 1982-06-17 | Lord Corp | Active sound damper |
| US4480333A (en) * | 1981-04-15 | 1984-10-30 | National Research Development Corporation | Method and apparatus for active sound control |
-
1985
- 1985-06-26 JP JP60139293A patent/JPS61296392A/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61296392A (en) | 1986-12-27 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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