JPH06250670A - 能動消音装置の診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 能動消音装置において、スピーカ，音源マイ
クロホンおよび評価マイクロホンなどの取り付け状態や
信号伝達系の接続状態の診断を可能として信頼性の高い
能動消音動作ができるようにする。 【構成】 ノイズ発生器３８によりランダムノイズ信号
を出力して送風ダクト２１内にスピーカ２３から検査音
を出力する。この検査音を音源マイクロホン２２および
評価マイクロホン２４により受音して診断回路３７に取
り入れる。適応フィルタ３９，４０および演算器４１，
４２によりインパルスレスポンスを検出してそれらのピ
ーク位置を検出し、ピーク位置判定回路４４，４５によ
り正常なピーク位置であるときには切換回路２９ａない
し２９ｃを切り換えて能動制御を可能とする。スピーカ
２３，マイクロホン２２，２４などの取り付けや接続ミ
スなどを迅速に診断し、能動消音制御の信頼性を向上で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、伝播経路内の騒音に対
して同振幅で逆位相の音を発生させて音波干渉を起こす
ことにより消音するようにした能動消音装置の診断装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば空調用の送風ダクト内の騒
音を、その騒音と同振幅且つ逆位相の音を発生させるこ
とにより音波干渉を起こして積極的に消音し、送風ダク
トの外に漏れる騒音を極力低減させるようにした能動消
音装置が注目されている。

【０００３】このような能動消音装置に適用される能動
消音技術は、エレクトロニクスの応用技術、中でも音響
データの処理回路及び音響の干渉を利用して騒音低減を
行うもので、基本的には、騒音源からの音を送風ダクト
内に設けた受音器（例えばマイクロホン）にて電気信号
に変換すると共に、この電気信号を演算器により加工し
た信号に基いて制御用発音器（例えばスピーカ）を動作
させることにより、その制御用発音器から原音（騒音源
からの音）とは制御対象点で逆位相で且つ同一振幅とな
る人工音を発生させ、この人工音と原音とを干渉させる
ことによって原音を減衰させようというものである。

【０００４】これにより、低周波の消音周波数帯域にお
いては１０ｄＢ以上の消音効果が期待でき、しかも、従
来のような消音器と異なり圧力損失がほとんどないた
め、例えば、コンサートホールなどにおいては、このよ
うな装置を導入することで、空調用送風ダクトから発生
する騒音を極力低減して静粛な視聴空間を形成すること
ができるものである。

【０００５】また、このような能動制御を実現するにあ
たっては、その消音のための信号系を構成する部品の経
年変化による特性変動及び周囲温度による特性変動に対
応して調整する必要がある。このため、実用化にあたっ
ては、消音環境の変動に追従させて前記演算器の演算係
数（音響伝達関数）を調整していくことが行われてい
る。すなわち、前記制御用発音器による消音効果をモニ
タする補助受音器（例えばマイクロホン）を設け、この
補助受音器によるモニタ結果が所定の許容範囲を外れて
いた場合に、演算器の演算係数を変化させて前記モニタ
結果が前記許容範囲内に入るように制御する適用制御手
段を設け、これにより能動制御時おける消音能力を特性
の変動に応じて常に最適に保つという所謂適応制御を行
うようにしている。

【０００６】このような能動消音装置の一例を図５に示
す。ブロック構成を示す図５において、空調用送風ダク
ト１の内部には、その騒音の伝播経路（図中空調用送風
ダクト１内の左から右に向かう方向）に沿って、騒音を
検出する音源マイクロホン２，干渉音を出力するスピー
カ３および評価用マイクロホン４が順次所定位置に設け
られている。

【０００７】干渉音の制御信号を生成する制御部５にお
いて、演算器としてのＦＩＲフィルタ６の入力部には、
音源マイクロホン２による検出信号がＢＰＦ（バンドパ
スフィルタ）７およびＡ／Ｄ変換器８を介して入力され
るようになっている。そして、ＦＩＲ（Finite Impulse
Response ）フィルタ６は、後述のように演算加工して
生成した制御信号をＤ／Ａ変換器９，ＬＰＦ（ローパス
フィルタ）１０および増幅器１１を介してスピーカ３に
出力するようになっている。

【０００８】適応フィルタ１２は、ＦＩＲフィルタ６の
演算係数を調整するように設けられたもので、Ａ／Ｄ変
換器８から伝達特性ＧAOを有するデジタルフィルタ１３
を介して検出信号が与えられる。また、適応フィルタ１
２には、評価マイクロホン４からの検出信号がＢＰＦ
（バンドパスフィルタ）１４およびＡ／Ｄ変換器１５を
介して入力されるようになっている。

【０００９】さて、制御部５においては、音源マイクロ
ホン２から与えられる検出信号を次のような特性で演算
加工して消音用の制御信号を生成する。すなわち、スピ
ーカ３の位置Ａ点と評価マイクロホン４の位置Ｏ点との
間の音響伝達特性をＧAO，音源マイクロホン２の位置Ｓ
点とＯ点との間の音響伝達特性をＧSO，Ｓ点とＡ点との
間の音響伝達特性をＧSAであるとすると、 ＧSO＝ＧSA・ＧAO …（１） という関係が成立つ。

【００１０】そこで、制御部５のＦＩＲフィルタ６に必
要な伝達特性Ｇは、上述のＳ点とＡ点との間の音響伝達
特性ＧSAに対して逆位相となる特性とすれば良いから、
上記（１）式から、 Ｇ＝−ＧSA ＝−ＧSO／ＧAO …（２） となる。つまり、ＦＩＲフィルタ６の伝達特性Ｇを
（２）式のように設定すれば、評価マイクロホン４の位
置でスピーカ３から出力する干渉音で騒音を消音できる
ことがわかる。

【００１１】制御部５においては、マイクロホン２ある
いは４からの信号がＡ／Ｄ変換器８，１５などにより変
換されたデジタル信号として処理されるようになってい
る。すなわち、音源マイクロホン２から出力された騒音
の検出信号は、ＢＰＦ７により消音対象の周波数範囲外
の低周波および高周波の成分が遮断される。次に、ＢＰ
Ｆ７から出力された検出信号は、Ａ／Ｄ変換器８により
サンプリング周波数ｆでサンプリングされると共にデジ
タル信号に変換される。なお、このときのサンプリング
周波数ｆは、サンプリング定理を満たすように、少なく
とも消音対象となる周波数の上限の２倍以上の周波数に
設定されている。

【００１２】デジタル信号に変換された検出信号は、Ｆ
ＩＲフィルタ６において逆位相で同振幅となる干渉音を
生成すべく、その位相と振幅が調整されて干渉音の制御
信号が生成される。この制御信号はＤ／Ａ変換器９を介
してアナログ信号に変換された後、ＬＰＦ１０で高調波
のエリアシング成分がカットされ、増幅器１１を介して
スピーカ３に出力される。これにより、スピーカ３から
出力される干渉音で送風ダクト１内の騒音が干渉されて
消音されるようになる。

【００１３】さて、このように消音動作を行う際に、ス
ピーカ３からの干渉音で十分に消音効果が得られている
か否かを、評価マイクロホン４からの検出信号によりモ
ニタし、この検出信号に基いて適応フィルタ１２により
ＦＩＲフィルタ６の演算係数を調整するようになってい
る。

【００１４】すなわち、あらかじめ騒音がない状態にお
いて、ランダムノイズあるいは信号処理に必要な周波数
帯域の正弦波信号によりＦＩＲフィルタ６の出力部分ａ
点からＤ／Ａ変換器９，ＬＰＦ１０，増幅器１１，スピ
ーカ３，評価マイクロホン４，ＢＰＦ１４およびＡ／Ｄ
変換器１５の出力部ｂ点までの間の伝達特性ＧAOを測定
し、デジタルフィルタ１３に設定しておく。

【００１５】そして、消音時において、Ａ／Ｄ変換器８
でデジタル信号に変換された音源マイクロホン２からの
検出信号を、ＦＩＲフィルタ６に与えると共に、デジタ
ルフィルタ１３にも与える。デジタルフィルタ１３は、
与えられたデジタル信号を伝達特性ＧAOにてフィルタリ
ングして適応フィルタ１２に与える。適応フィルタ１２
においては、デジタルフィルタ１３からの信号と評価マ
イクロホン４からＡ／Ｄ変換器１５を介して入力される
信号とに基いて、評価マイクロホン４からの信号のレベ
ルが最小になるように、つまり消音量が最大となるよう
に（例えば、ＬＭＳアルゴリズムを用いて）ＦＩＲフィ
ルタ６の演算係数を設定し、常に、能動制御が効率良く
実施されるように適応制御を行うのである。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
能動消音装置においては、騒音に対して逆位相で同振幅
の音を生成して音波干渉により消音する原理に基いてい
るので、音波干渉させようとする干渉音の位相がずれて
しまうと、消音するというよりはむしろ増音してしまう
危険性をはらんでいる。そして、このようなことが起こ
らないように適応制御を行っているのであるが、この適
応制御においては、上述したように、スピーカ３やマイ
クロホン２あるいは４の経時変化や気温の変化による音
速の変化等については対応することができるが、それら
の部品の故障や接続ミス等による異常状態においては適
応制御の範囲を超えているため対処できなくなる。

【００１７】すなわち、例えば、マイクロホン２および
４は同じ種類のものを用いていることから、製作時にお
いてその取り付け位置を間違えたりあるいは逆に接続し
てすしまう虞があり、また、各部を電気的に接続するケ
ーブルが断線したり、あるいはコネクタ部等の接触不良
が発生する場合がある。また、マイクロホンやスピーカ
の取り付け不良が原因で、音を検出するのではなく振動
として伝わる音を検出してしまうことがある。そして、
取り付け状態や接続が確実に行われていないと、制御部
において生成する干渉音により消音するのではなく、逆
に干渉音が騒音として加算されてしまう虞があるのであ
る。

【００１８】つまり、適応制御においては、このような
各部品や接続状態が正常に行われていることが前提とな
っているので、このような前提が崩れるような状況が発
生した場合にはこれを適応させるように制御することが
できず、制御が異常状態になってしまうのである。

【００１９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、制御系の各部品の取り付け状態や接続
状態が正常に成されているか否かを診断することがで
き、常に、正しい状態で能動消音動作を行うことができ
るようにして信頼性の向上を図ることができる能動消音
装置の診断装置を提供するにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の能動消音装置の
診断装置は、騒音の伝播経路に設けられた第１の受音手
段と、前記騒音の伝播経路に前記第１の受音手段より下
流側の位置に設けられ前記騒音に対する干渉音を出力す
る制御用発音器と、前記騒音の伝播経路に前記制御用発
音器より下流側の位置に設けられた第２の受音器と、前
記第１の受音手段の検出信号に基いて演算加工を行うこ
とにより制御信号を生成して前記制御用発音器に前記干
渉音を出力させる演算手段と、前記第２の受音手段の検
出信号に基いて前記制御用発音器による消音量が最大と
なるように前記演算手段の演算係数を調整する適応制御
手段とを具備してなる能動消音装置を対象とするもので
あり、前記制御用発音器に検査信号を与えて検査音を出
力させる信号発生器と、前記第１の受音手段による前記
検査音の受音信号と前記信号発生器から出力される検査
信号とに基いてそれら制御用発音器と第１の受音器との
間の距離に相当する位置信号を求める第１の検出手段
と、前記第２の受音手段による前記検査音の受音信号と
前記信号発生器から出力される検査信号とに基いてそれ
ら制御用発音器と第２の受音器との間の距離に相当する
位置信号を求める第２の検出手段とを設けて構成し、前
記第１および第２の検出手段により出力される各位置信
号に基いて前記第１および第２の受音手段の配置状態お
よび接続状態を診断するところに特徴を有する。

【００２１】また、上記対象において、前記第１および
第２の受音手段からの各検出信号に基いて相互間の距離
と位置に相当する位置信号を求める位置検出手段を設け
て、前記位置検出手段により出力される位置信号に基い
て前記第１および第２の受音手段の配置位置および配置
間隔を診断するように構成しても良い。

【００２２】

【作用】請求項１記載の能動消音装置の診断装置によれ
ば、信号発生器から検査信号を出力すると、制御用発音
器は検査音を騒音の伝播経路内に出力し、この検査音は
第１および第２の受音手段により受けられるようにな
る。第１の検出手段においては、第１の受音手段により
受けられた検査音の受音信号と信号発生器から出力され
た検査信号とに基いて、それら第１の受音手段と制御用
発音器との間の距離に相当する位置信号を求め、第２の
検出手段においては、第２の受音手段により受けられた
検査音の受音信号と信号発生器から出力された検査信号
とに基いて、それら第２の受音手段と制御用発音器との
間の距離に相当する位置信号を求めるようになる。

【００２３】そして、これら各位置信号に基いて、第１
の検出手段からの位置信号が第１の受音手段と制御用発
音器との配置間隔に相当する値となっていれば、それら
の配置状態が正常にあることが判断でき、第２の検出手
段からの位置信号が第２の受音手段と制御用発音器との
配置間隔に相当する値となっていれば、それらの配置状
態が正常にあることが判断できるのである。また、第１
および第２の検出手段からの位置信号に異常がある場合
には、それらの信号伝達系統のいずれかの部分に誤配線
や取り付け不具合あるいは断線などの不具合が発生して
いることが推定できる。

【００２４】そして、第１および第２の受音手段，制御
用発音器および能動消音装置の各信号処理系統の配置お
よび接続状態が正常と判断された状態においては、演算
手段は、第１の受音手段の検出信号に基いて演算加工を
行って制御信号を生成し、制御用発音器から干渉音を出
力させて消音制御を行い、適応制御手段は、第２の受音
手段の検出信号に基いて制御用発音器による消音量が最
大となるように演算手段の演算係数を調整するようにな
る。これにより、伝播経路の騒音は制御用発音器から出
力される干渉音で消音されるようになる。

【００２５】請求項２記載の能動消音装置の診断装置に
よれば、位置検出手段は、伝播経路を伝わる騒音に対す
る第１および第２の受音手段の検出信号に基いて、それ
ら第１および第２の受音手段の相互間の距離と位置に相
当する位置信号を出力する。この位置信号に基いて、例
えば、第１の受音手段が騒音を受けた後に所定の伝播時
間を経過して第２の受音手段が騒音を受けたことに相当
する位置信号であれば、第１および第２の受音手段の配
置位置および配置間隔が正常であると判断でき、また位
置信号が異常である場合には、第１および第２の受音手
段の信号伝達系あるいは取り付け不具合が発生している
ことが推定できる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を空調装置の送風ダクトに設け
た能動消音装置に適用した場合の第１の実施例につい
て、図１ないし図３を参照して説明する。すなわち、全
体のブロック構成を示す図１において、騒音の伝播経路
としての空調用の送風ダクト２１は、左方の図示しない
空調装置から空調空気が右方に向けて送風される経路と
なるもので、この空調装置が同時に騒音源となって送風
ダクト２１内を伝播経路として図中左方から右方に向け
て騒音が伝播する。この場合、送風ダクト２１は、例え
ば断面が５０ｃｍ角の矩形状に形成されている。

【００２７】送風ダクト２１の内部には、内部を伝播す
る騒音を検出する第１の受音手段としての音源マイクロ
ホン２２が設けられ、この下流側つまり右方の所定位置
には干渉音を出力するための制御用発音器としてのスピ
ーカ２３が設けられている。また、スピーカ２３の右方
近傍には消音効果を評価するための第２の受音手段とし
ての評価マイクロホン２４が設けられている。

【００２８】制御回路２５は、音源マイクロホン２２お
よび評価マイクロホン２４からの検出信号に基いてスピ
ーカ２３に干渉音の制御信号を出力するもので、次のよ
うに構成されている。まず、演算手段としてのＦＩＲ
（Finite Impulse Response ）フィルタ２６の入力部に
は、音源マイクロホン２２による検出信号がＢＰＦ（バ
ンドパスフィルタ）２７，Ａ／Ｄ変換器２８および切換
回路２９ａを介して入力されるようになっている。そし
て、ＦＩＲフィルタ２６は、後述するように伝達特性Ｇ
を有するフィルタにて演算加工して生成した制御信号
を、切換回路２９ｂ，Ｄ／Ａ変換器３０，ＬＰＦ（ロー
パスフィルタ）３１および増幅器３２を介してスピーカ
２３に出力するようになっている。

【００２９】この場合、ＢＰＦ２７は、音源マイクロホ
ン２２から入力される音の検出信号に対して、周波数５
０Ｈｚから８００Ｈｚ程度の範囲の帯域の周波数成分を
通過させるようになっている。またＡ／Ｄ変換器２８
は、ＢＰＦ２７の通過周波数帯域の上限８００Ｈｚの２
倍以上のサンプリング周波数ｆ（例えば２ｋＨｚ）でサ
ンプリングしてデジタル信号に変換するようになってお
り、消音対象としている周波数帯域５０Ｈｚから３５０
Ｈｚの音に対するサンプリング定理を満たすように設定
されている。また、ＬＰＦ３１は、Ｄ／Ａ変換器３０に
よりアナログ信号に変換された信号のうち高調波のエリ
アシング成分をカットするために設けられたものであ
る。

【００３０】適応フィルタ３３は、ＦＩＲフィルタ２６
の演算係数を調整するように設けられたもので、切換回
路２９ａおよび伝達特性ＧAOを有するデジタルフィルタ
３４を介してＡ／Ｄ変換器２８から検出信号が与えられ
る。また、適応フィルタ３３には、評価マイクロホン２
４の検出信号がＢＰＦ（バンドパスフィルタ）３５，Ａ
／Ｄ変換器３６および切換回路２９ｃを介して入力され
るようになっている。なお、ＢＰＦ３５およびＡ／Ｄ変
換器３６も前述のＢＰＦ２７およびＡ／Ｄ変換器２８と
同様の帯域通過特性およびサンプリング周波数に設定さ
れている。デジタルフィルタ３４の伝達特性ＧAOは、あ
らかじめ騒音がない状態で測定された特性として、ＦＩ
Ｒフィルタ２６の出力部分であるａ点から、Ｄ／Ａ変換
器３０，ＬＰＦ３１，増幅器３２，スピーカ２３，送風
ダクト２１，評価マイクロホン２４，ＢＰＦ３５および
Ａ／Ｄ変換器３６を介してその出力端子であるｂ点に至
る経路の伝達特性ＧAOが設定されている。

【００３１】また、切換回路２９ａ，２９ｂ，２９ｃ
は、後述するように、制御端子に切換信号が与えられて
いる状態で、上述のような接続に切換えた状態としてお
り、切換え信号がない状態においては、診断装置として
の診断回路３７に接続された状態となっている。すなわ
ち、切換回路２９ａは、Ａ／Ｄ変換回路２８の出力を端
子Ａに与え、切換回路２９ｂは入力端子Ｂからの信号を
Ｄ／Ａ変換回路３０に与え、切換回路２９ｃはＡ／Ｄ変
換回路３６の出力を端子Ｃに与えるようになっている。

【００３２】さて、診断回路３７において、信号発生器
としてのノイズ発生器３８は、検査信号としてランダム
ノイズ信号を出力するもので、その出力を端子Ｂ，第１
および第２の検出手段としての第１および第２の適応フ
ィルタ３９および４０に与えるようになっている。第１
の演算器４１は、端子Ａから加算入力端子に与えられる
信号と第１の適応フィルタ３９から減算入力端子に与え
られる信号とを演算し、その出力を第１の適応フィルタ
３９に与えるようになっている。また、第２の演算器４
２は、端子Ｃから加算入力端子に与えられる信号と第２
の適応フィルタ４０から減算入力端子に与えられる信号
とを演算し、その出力を第２の適応フィルタ４０に与え
るようになっている。

【００３３】第１および第２の適応フィルタ３９および
４０は、ＬＭＳアルゴリズムを用いて、ノイズ発生器３
８により出力されたランダムノイズ信号および端子Ａか
ら入力された応答信号に基いて、それぞれスピーカ２３
とマイクロホン２２との間の距離およびスピーカ２３と
マイクロホン２４との間の距離に相当する信号をインパ
ルスレスポンスとして検出する特性測定用のフィルタ回
路で、その検出信号は判定回路４３に与えられるように
なっている。

【００３４】判定回路４３において、第１および第２の
ピーク位置判定回路４４および４５は、それぞれ第１お
よび第２の適応フィルタ３９および４０から検出信号が
与えられると、あらかじめ設定された基準位置信号の範
囲にあるか否かを判定してその出力をＡＮＤ回路４６に
与えるようになっている。ＡＮＤ回路４６は第１および
第２のピーク位置判定回路４４および４５の両者から
「ＯＫ」の判定信号が与えられているときに駆動回路４
７を介して前記切換回路２９ａ，２９ｂ，２９ｃのそれ
ぞれに切換信号を出力するようになっている。

【００３５】次に、本実施例の作用について図２および
図３をも参照し、まず、能動制御および適応制御の動作
（Ａ）について説明し、続いて、診断機能の動作（Ｂ）
について説明する。 （Ａ）能動制御および適応制御の動作 すなわち、まず、本実施例において送風ダクト２１の消
音すべき周波数帯域について述べる。すなわち、送風ダ
クト２１の断面形状が、前述のように５０ｃｍ角の寸法
に設定されているので、その幾何学的寸法から、内部を
平面波として伝播可能な音響的な周波数の上限は３５０
Ｈｚ程度となる。したがって、３５０Ｈｚ以上の周波数
の音は送風ダクト２１内部で平面波となり得ないために
伝播するうちに減衰してしまう。一方、スピーカ２３に
より再生可能な周波数の下限は５０Ｈｚ程度であるか
ら、上記理由により、消音対象とする周波数帯域として
は５０Ｈｚから３５０Ｈｚの範囲に設定すれば良いこと
になる。

【００３６】さて、能動消音制御については、従来例の
項でも説明したように、伝達特性Ｇを有するＦＩＲフィ
ルタ２６により、次のようにして音源マイクロホン２２
からの検出信号に演算加工が行われる。すなわち、スピ
ーカ２３の位置Ａ点と評価マイクロホン２４の位置Ｏ点
との間の音響伝達特性をＧAO，音源マイクロホン２２の
位置Ｓ点とＯ点との間の音響伝達特性をＧSO，Ｓ点とＡ
点との間の音響伝達特性をＧSAであるとすると、前述の
関係式（１）で示したように、ＧSO＝ＧSA・ＧAOという
関係が成立つ。したがって、ＦＩＲフィルタ２６に必要
な伝達特性Ｇは、上述の伝達特性ＧSAと逆位相になる特
性として、関係式（２）で示したように、Ｇ＝−ＧSAつ
まり、Ｇ＝−ＧSO／ＧAOとなるように設定されている。

【００３７】そして、騒音源から送風ダクト２１を伝播
してきた騒音はＳ点で音源マイクロホン２２により検出
され、その検出信号はＢＰＦ２７により消音周波数帯域
外の低周波および高周波成分が遮断され、さらにＡ／Ｄ
変換器２８によりサンプリング周波数ｆ（例えば２ｋＨ
ｚ）でサンプリングしたデジタル信号に変換される。Ｆ
ＩＲフィルタ２６は、上述した伝達特性Ｇで切換回路２
９ａを介して与えられるデジタル信号を演算加工して干
渉音の制御信号を生成する。この制御信号は、切換回路
２９ｂを経てＤ／Ａ変換器３０によりアナログ信号に変
換された後、ＬＰＦ３１で高調波のエリアシング成分が
カットされ、増幅器３２を介してスピーカ２３に与えら
れて干渉音として出力される。

【００３８】これにより、スピーカ２３から出力される
干渉音は、評価マイクロホン２４の位置Ｏ点で、送風ダ
クト２１内を伝播してきた騒音に対して同一振幅で逆位
相の音となり、騒音と干渉して送風ダクト２１内で音響
的な壁が形成され、これより下流側への騒音の伝播を阻
止するようになる。この結果、送風ダクト２１内は、消
音周波数帯域において１０ｄＢ以上の消音効果が得られ
るようになる。

【００３９】次に、上記の能動消音制御を最適に行うべ
くＦＩＲフィルタ２６の演算係数を調整する適応制御に
ついて述べる。すなわち、理論的にはＦＩＲフィルタ２
６から出力される制御信号により送風ダクト２１内の消
音制御が行われていれば評価マイクロホン２４により検
出される音は零に近い値になる筈であるが、実際には、
空調装置の制御状態によって気温や気流速度が変動する
ため、これに伴って送風ダクト２１内の音響伝達特性も
変動して理論的な消音量が得られなくなる。適応フィル
タ３３は、消音制御中にこのような特性の変動に対応し
て消音量が低下しないようにＦＩＲフィルタ２６の演算
係数を適宜変更するのである。

【００４０】この場合、適応フィルタ３３は、送風ダク
ト２１内のＯ点に到達した音の検出信号が評価マイクロ
ホン２４，ＢＰＦ３５，Ａ／Ｄ変換器３６および切換回
路２９ｃを介して入力され、一方、デジタルフィルタ３
４を介して伝達特性ＧAOでフィルタリングされたデジタ
ル信号が入力される。つまり、適応フィルタ３３には、
ＦＩＲフィルタ２６から出力された制御信号が伝達特性
ＧAOを有するａ点からｂ点を介してフィルタリングされ
た信号と、Ａ／Ｄ変換器２８からＦＩＲフィルタ２６へ
入力されるデジタル信号が同じ伝達特性ＧAOを有するデ
ジタルフィルタ３４を介してフィルタリングされた信号
とが入力されるのであり、これら２つの入力信号に基い
て周知のＬＭＳアルゴリズムを用いて演算係数の調整設
定動作を行うのである。

【００４１】これにより、ＦＩＲフィルタ２６による能
動消音制御において、空調装置の制御状態によって気温
や気流速度の変動が発生して送風ダクト２１内の音響伝
達特性が変動する場合でも、適応フィルタ３３により、
このような特性の変動に対応して消音量が低下しないよ
うにＦＩＲフィルタ２６の演算係数を適宜変更するの
で、常に消音量を最大にするように制御することができ
るのである。

【００４２】（Ｂ）診断機能の動作 さて、次に診断動作について説明する。すなわち、この
ような能動消音装置が製作された段階で音源マイクロホ
ン２２，評価マイクロホン２４およびスピーカ２３が正
しい位置および接続状態で取り付けられたかどうか、ま
た、上述のような能動消音制御を行ううちに制御回路２
５内の各部の接続状態に断線等の異常状態が発生してい
ないか否かを診断モードにおいて診断回路３７により診
断するものである。つまり、このような異常状態におい
ては制御系の伝達特性が大きく変動するために、適応フ
ィルタ３３による適応制御の範囲を超えて、逆に、送風
ダクト２１内に騒音を増大するような制御音を出力して
しまうことがあり、このような不具合が発生するのを防
止するために診断を行うのである。

【００４３】まず、診断モードにおいては、切換回路２
９ａ，２９ｂおよび２９ｃは、それぞれ診断回路３７の
端子Ａ，ＢおよびＣに接続されるように駆動回路４７か
ら切換信号が与えられている。そして、送風ダクト２１
内に騒音が伝播していない状態において、診断回路３７
は、ノイズ発生器３８から検査信号としてのランダムノ
イズ信号を出力する。このランダムノイズ信号は、端子
ＢからＤ／Ａ変換器３０，ＬＰＦ３１および増幅器３２
を介してスピーカ２３に与えられ、検査音として出力さ
れるようになる。

【００４４】この場合、ランダムノイズ信号は、Ｄ／Ａ
変換器３０にてアナログ信号に変換され、ＬＰＦ３１に
てエリアシング雑音等の余分な高周波成分がカットされ
た後、増幅器３２にて増幅された出力としてスピーカ２
３から検査音として出力されるようになっている。この
検査音は送風ダクト２１を介して音源マイクロホン２２
および評価マイクロホン２４により検出されるようにな
る。音源マイクロホン２２により検出された検査音は、
ＢＰＦ２７，Ａ／Ｄ変換器２８および切換回路２９ａを
介して端子Ａから診断回路３７に入力され、第１の演算
器４１に加算入力される。この第１の演算器４１には第
１の適応フィルタ３９を介してノイズ発生器３８から出
力されたランダムノイズ信号が減算入力されるので、そ
れらの演算結果を第１の適応フィルタ３９に入力するよ
うになる。

【００４５】第１の適応フィルタ３９においては、自己
のフィルタ計算結果と適応目標入力との差である誤差信
号がフィードバックされるので、その誤差信号のパワー
が最小になるように係数変更を行って「同定」を行う。
そして、このような、「同定」の動作を繰り返すうち
に、そのフィルタ係数は、系のインパルスレスポンスを
振幅方向に圧縮した状態のものが次第に加算されるよう
にして、最終的に図２に示すようなインパルスレスポン
スとして得られるようになる。

【００４６】第１のピーク位置判定回路４４において
は、このインパルスレスポンスに基いて、検査音および
検査信号の伝達経路が正常な状態にあるか否かを判定す
る。この場合、第１のピーク位置判定回路４４は、イン
パルスレスポンスのピーク位置が、検査信号の伝達経
路，スピーカ２３と音源マイクロホン２２の配置位置や
接続状態などが正常であるときのピーク位置と対応して
いる場合には、「ＯＫ」であるとして「Ｈ」レベルの判
定信号をＡＮＤ回路４６に出力するようになる。

【００４７】一方、評価マイクロホン２４により検出さ
れた検査音は、ＢＰＦ３５，Ａ／Ｄ変換器３６および切
換回路２９ｃを介して端子Ｃから診断回路３７に入力さ
れ、第２の演算器４２に加算入力される。この第２の演
算器４２には第２の適応フィルタ４０を介してノイズ発
生器３８から出力されたランダムノイズ信号が減算入力
されるので、それらの演算結果を第２の適応フィルタ４
０に入力するようになる。

【００４８】第２の適応フィルタ４０においては、自己
のフィルタ計算結果と適応目標入力との差である誤差信
号がフィードバックされるので、その誤差信号のパワー
が最小になるように係数変更を行って「同定」を行う。
そして、このような、「同定」の動作を繰り返すうち
に、そのフィルタ係数は、系のインパルスレスポンスを
振幅方向に圧縮した状態のものが次第に加算されるよう
にして、最終的に図３に示すようなインパルスレスポン
スとして得られるようになる。

【００４９】第２のピーク位置判定回路４５において
は、このインパルスレスポンスに基いて、検査音および
検査信号の伝達経路が正常な状態にあるか否かを判定す
る。この場合、第２のピーク位置判定回路４５は、イン
パルスレスポンスのピーク位置が、検査信号の伝達経
路，スピーカ２３と評価マイクロホン２４の配置位置や
接続状態などが正常であるときのピーク位置と対応して
いる場合には、「ＯＫ」であるとして「Ｈ」レベルの判
定信号をＡＮＤ回路４６に出力するようになる。

【００５０】この結果、第１および第２のピーク位置判
定回路４４および４５から「Ｈ」レベルの判定信号が出
力されると、この制御系のスピーカ２３およびマイクロ
ホン２２，２４の接続状態および伝達経路の接続状態が
正常であるとして、ＡＮＤ回路４６から「Ｈ」レベルの
信号が出力され、駆動回路４７を介して切換回路２９
ａ，２９ｂ，２９ｃに切換信号を与えるようになる。こ
れにより、診断回路３７の端子Ａ，Ｂ，Ｃはオフされ、
代わって、ＦＩＲフィルタ２６および適応フィルタ３３
側の能動消音制御を実行する回路が接続されるようにな
る。そして、このような同定および判定に要する診断時
間は、例えば３０〜６０秒程度である。

【００５１】さて、上述の診断動作において、第１およ
び第２の適応フィルタ３９および４０によるインパルス
レスポンスの出力結果が異常を呈する場合には、ＡＮＤ
回路４６から「Ｈ」レベルの信号が出力されなくなり、
能動消音制御に移行することができないようになってい
る。そして、この場合には、第１および第２の適応フィ
ルタからのインパルスレスポンスの出力状態に応じて、
各部の異常状態について次のようにして異常原因の推定
を行うことができる。

【００５２】（１）いずれか一方のインパルスレスポン
スが異常のとき すなわち、例えば、所定の診断時間（例えば６０秒）が
経過したときに、第１および第２の適応フィルタ３９お
よび４０のうち、一方からは正常なピーク位置を有する
インパルスレスポンスが出力されるが、他方からのイン
パルスレスポンスにはピークが存在しない場合（イ）
や、ピーク位置がずれている場合（ロ）である。まず、
（イ）の場合には、インパルスレスポンスにピークが存
在しない側の信号伝達系統に異常を来していることが推
定され、（ロ）の場合には、音源マイクロホン２２ある
いは評価マイクロホン２４のうちのインパルスレスポン
スのピーク位置がずれている方が送風ダクト２１におけ
る取り付け状態に位置ずれなどの異常を起こしているこ
とが推定される。

【００５３】 （２）両方のインパルスレスポンスが異常であるとき この場合には、両方のインパルスレスポンスに共にピー
クが存在しない場合（ハ）、第１の適応フィルタ３９か
らのインパルスレスポンスのピーク位置が早く第２の適
応フィルタ４０からのインパルスレスポンスのピーク位
置が遅い場合（ニ）、両者のインパルスレスポンスのピ
ーク位置が共にずれている場合（ホ）の場合が考えられ
る。そして、（ハ）の場合には、スピーカ２３から検査
音が出力されておらず、その出力系統に異常が発生して
いると推定される。また、（ニ）の場合には、音源マイ
クロホン２２と評価マイクロホン２４との接続を誤って
逆に接続していることが推定される。そして、（ホ）の
場合には、スピーカ２３の取り付け位置が所定の位置か
らずれていることが推定される。

【００５４】以上のような診断における、インパルスレ
スポンスの出力状態と推定異常原因との対応関係をまと
めると、次に示す表１のようになる。

【００５５】

【表１】

【００５６】このような本実施例によれば、診断回路３
７を設けてスピーカ２３，音源マイクロホン２２および
評価マイクロホン２４の取り付け状態や制御系の接続状
態を診断して正常であるときには自動的に切換回路２９
ａないし２９ｃを切り換えるようにしたので、据付段階
での人為的なミスなどを診断できると共に、目視では分
かりにくい取り付け具合のチェックや、あるいは毎日の
運転における始動時の自動チェックを行うことができ、
能動消音動作の信頼性の向上を図ることができる。ま
た、本実施例によれば、診断機能を自動的且つ短時間で
実施できるので、使い勝手も向上する。

【００５７】なお、上記実施例においては、信号発生器
としてノイズ発生器３８を用いて、検査信号をランダム
ノイズ信号とした場合について述べたが、これに限ら
ず、例えば、正弦波をスイープして出力する信号発生器
を用いる構成としても良い。そして、この場合には、多
少の騒音が存在する状態でもインパルスレスポンスを測
定することができるものである。

【００５８】図４は本発明の第２の実施例を示すもの
で、第１の実施例と異なるところは、切換回路２９ａ，
２９ｃに代えて切換回路４８ａ，４８ｂを設けると共に
切換回路２９ｂを省き、診断回路３７に代えて、診断装
置としての診断回路４９を設けたところである。すなわ
ち、図４において、切換回路４８ａ，４８ｂは、それぞ
れ診断回路４９の端子Ｐ，Ｑに接続されるようになって
おり、切換信号が与えられるとＦＩＲフィルタ２６およ
び適応フィルタ３３を含んだ能動制御系に接続されるよ
うになっている。

【００５９】診断回路４９において、位置検出手段とし
ての診断用適応フィルタ５０は端子Ｐから信号が入力さ
れるようになっており、演算器５１に減算入力端子に信
号を出力するようになっている。演算器５１の加算入力
端子には端子Ｑが接続され、出力端子は診断用適応フィ
ルタ５０に接続されている。そして、診断用適応フィル
タ５０の検出結果はピーク位置判定回路５２に与えられ
るようになっている。ピーク位置判定回路５２は、与え
られた検出結果があらかじめ設定された基準値に対して
所定範囲内にあるか否かを判定し、正常と判断したとき
には「Ｈ」レベルの判定信号を駆動回路５３を介して切
換回路４８ａ，４８ｂに与えて切換動作を行なわせるよ
うになっている。

【００６０】このような構成によれば、診断回路４９
は、診断モードにおいて、診断用適応フィルタ５０によ
り、送風ダクト２１内を伝播する騒音を受音した音源マ
イクロホン２２および評価マイクロホン２４からの受音
信号に基づいてインパルスレスポンスのピーク位置から
相互の位置および距離に相当する位置信号を検出し、ピ
ーク位置判定回路５２により、この位置検出信号に基づ
いて、それら音源マイクロホン２２および評価マイクロ
ホン２４の配置位置および距離が正常な状態にあるとき
には、「ＯＫ」の判定信号を出力して駆動回路５３を介
して切換回路４８ａ，４８ｂに切換信号を与えることに
より能動消音制御に移行するように切り換える。

【００６１】また、ピーク位置判定回路５２が「ＯＫ」
の判定信号を出力しないときには、その位置信号のピー
ク位置が異常であったり、ピークが出力されていないこ
とに応じて、第１の実施例と同様にして音源マイクロホ
ン２２あるいは評価マイクロホン２４のいずれかの取り
付け状態あるいは接続状態に異常があることを推定する
ことができるものである。なお、この第２の実施例にお
いては、スピーカ２３に関する診断はできないが、簡便
にマイクロホン２２，２４のみの伝達系統の診断を行う
ことができるものである。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果が得られる。すなわち、請求項１記載の能
動消音装置の診断装置によれば、信号発生器により検査
信号を出力して制御用発音器から出力される検査音を第
１および第２の受音手段により受け、第１および第２の
検出手段により、それら第１および第２の受音手段と制
御用発音器との間の距離に相当する位置信号を求め、こ
れら各位置信号に基いてそれらの配置状態や接続状態あ
るいは信号伝達系の接続状態が正常な状態にあるか否か
を診断するようにしたので、能動消音装置による消音制
御動作を適応制御可能な範囲内で確実に行なわせること
ができるという優れた効果を奏する。

【００６３】請求項２記載の能動消音装置の診断装置に
よれば、位置検出手段により、伝播経路を伝わる騒音に
対する第１および第２の受音手段の検出信号に基いて、
それら第１および第２の受音手段の相互間の距離と位置
に相当する位置検出信号を求め、この位置検出信号に基
いて、第１および第２の受音手段の配置位置および配置
間隔が正常であるか否かを診断するようにしたので、能
動消音装置による消音制御動作を適応制御可能な範囲内
で確実に行なわせることができるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す電気的構成のブロ
ック図

【図２】スピーカと音源マイクロホンとの間のインパル
スレスポンス

【図３】スピーカと評価マイクロホンとの間のインパル
スレスポンス

【図４】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図５】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

２１は送風ダクト（騒音の伝播経路）、２２は音源マイ
クロホン（第１の受音手段）、２３はスピーカ（制御用
発音器）、２４は評価マイクロホン（第２の受音手
段）、２５は制御回路、２６はＦＩＲフィルタ（演算手
段）、２７，３５はＢＰＦ、２８，３６はＡ／Ｄ変換
器、２９ａ，２９ｂ，２９ｃは切換回路、３０はＤ／Ａ
変換器、３１はＬＰＦ、３２は増幅器、３３は適応フィ
ルタ（適応制御手段）、３４はデジタルフィルタ、３７
は診断回路（診断装置）、３８はノイズ発生器（信号発
生器）、３９は第１の適応フィルタ（第１の検出手
段）、４０は第２の適応フィルタ（第２の検出手段）、
４１は第１の演算器、４２は第２の演算器、４３は判定
回路、４４は第１のピーク位置判定回路、４５は第２の
ピーク位置判定回路、４６はＡＮＤ回路、４７は駆動回
路、４８ａ，４８ｂは切換回路、４９は診断回路（診断
装置）、５０は診断用適応フィルタ（位置検出手段）、
５１は演算器、５２はピーク位置判定回路、５３は駆動
回路である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 騒音の伝播経路に設けられた第１の受音
   手段と、前記騒音の伝播経路に前記第１の受音手段より
   下流側の位置に設けられ前記騒音に対する干渉音を出力
   する制御用発音器と、前記騒音の伝播経路に前記制御用
   発音器より下流側の位置に設けられた第２の受音器と、
   前記第１の受音手段の検出信号に基いて演算加工を行う
   ことにより制御信号を生成して前記制御用発音器に前記
   干渉音を出力させる演算手段と、前記第２の受音手段の
   検出信号に基いて前記制御用発音器による消音量が最大
   となるように前記演算手段の演算係数を調整する適応制
   御手段とを具備してなる能動消音装置において、 前記制御用発音器に検査信号を与えて検査音を出力させ
   る信号発生器と、 前記第１の受音手段による前記検査音の受音信号と前記
   信号発生器から出力される検査信号とに基いてそれら制
   御用発音器と第１の受音器との間の距離に相当する位置
   信号を求める第１の検出手段と、 前記第２の受音手段による前記検査音の受音信号と前記
   信号発生器から出力される検査信号とに基いてそれら制
   御用発音器と第２の受音器との間の距離に相当する位置
   信号を求める第２の検出手段とを具備し、 前記第１および第２の検出手段により出力される各位置
   信号に基いて前記第１および第２の受音手段の配置状態
   および接続状態を診断することを特徴とする能動消音装
   置の診断装置。
2. 【請求項２】 騒音の伝播経路に設けられた第１の受音
   手段と、前記騒音の伝播経路に前記第１の受音手段より
   下流側の位置に設けられ前記騒音に対する干渉音を出力
   する制御用発音器と、前記騒音の伝播経路に前記制御用
   発音器より下流側の位置に設けられた第２の受音器と、
   前記第１の受音手段の検出信号に基いて演算加工を行う
   ことにより制御信号を生成して前記制御用発音器に前記
   干渉音を出力させる演算手段と、前記第２の受音手段の
   検出信号に基いて前記制御用発音器による消音量が最大
   となるように前記演算手段の演算係数を調整する適応制
   御手段とを具備してなる能動消音装置において、 前記第１および第２の受音手段からの各検出信号に基い
   て相互間の距離と位置に相当する位置信号を求める位置
   検出手段を具備し、 この位置検出手段により出力される位置信号に基いて前
   記第１および第２の受音手段の配置位置および配置間隔
   を診断することを特徴とする能動消音装置の診断装置。