JPH06324688A - 能動騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 システムが異常になりにくい、長期的に安定
した能動騒音制御装置を得る。 【構成】 伝搬通路１内にはセンサーマイクロフォンＭ
１、Ｍ２が付加音源たるスピーカＳを挟んで配設されて
いる。３０、３２はそれぞれ、マイクロフォンＭ１、Ｍ
２の出力信号を増幅するマイクアンプ、３４はスピーカ
Ｓに出力する駆動信号を所定のレベルまで増幅するパワ
ーアンプである。また、５０、５２はＡ／Ｄコンバー
タ、５４はＤ／Ａコンバータ、６０は表示部、７０はデ
ィジタルシグナルプロセッサである。それらは、相互に
バスライン２００を介して接続されている。ディジタル
シグナルプロセッサ７０は、ＦＩＲディジタルフィル
タ、ＦＩＲ適応型ディジタルフィルタ、ＬＭＳアルゴリ
ズム処理、Ａ／Ｄコンバータ５０、５２からやＤ／Ａコ
ンバータ５４へのデータ転送、表示部へのデータ出力処
理などのシステム全体を統括制御するコントロールプロ
セッサ処理としての役割を果たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は能動騒音制御装置に関
し、特に安定した能動騒音制御を長期間に亘っつて行な
う場合に適した能動騒音制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は例えば特開平２−７０１９５号公
報に開示されている従来の能動騒音制御装置のシステム
ブロック図である。図において、音波の伝搬通路１内に
おいて騒音源からの伝搬音波を検出する二つのセンサー
マイクロフォンＭ１、Ｍ２が付加音源としてのスピーカ
Ｓを基準にしてその上限側と下流側の位置にそれぞれ設
置されている。加算点２０にはセンサーマイクロフォン
Ｍ１、および音響フィードバック抑制用ディジタルフィ
ルタ２２の出力信号が入力され、ディジタルフィルタ２
２の出力信号は、センサーマイクロフォンＭ１の出力信
号に対して逆位相で加算される。また、加算点２０の出
力信号は、ＦＩＲ適応型ディジタルフィルタ２及びコン
トローラ部１０に入力されるように構成され、さらに、
コントローラ部１０には誤差信号Ｅとしてセンサーマイ
クロフォンＭ２の出力信号が入力される。

【０００３】上記構成において、騒音源からの伝搬音波
はセンサーマイクロフォンＭ１、Ｍ２により検出される
と共に、センサーマイクロフォンＭ２の出力信号は誤差
信号Ｅとしてコントローラ部１０に入力される。加算点
２０ではセンサーマイクロフォンＭ１と、音響フィード
バック抑制用ディジタルフィルタ２２の出力信号が互い
に逆位相で加算され、その加算出力ＸはＦＩＲ適応型デ
ィジタルフィルタ２及びコントローラ部１０に入力され
る。コントローラ部１０は、誤差信号Ｅが最小となるよ
うに、加算出力Ｘ及び誤差信号Ｅに基づいてＦＩＲ適応
型ディジタルフィルタ２に付与すべき伝達関数を決定
し、その伝達関数を特定するための制御パラメータであ
るフィルタ係数をＦＩＲ適応型ディジタルフィルタ２に
与える。

【０００４】ＦＩＲ適応型ディジタルフィルタ２では入
力信号Ｘを与えられたフィルタ係数に基づいて所定の振
幅、位相特性の信号に変換処理する。このＦＩＲ適応型
ディジタルフィルタ２の出力信号はＤ／Ａ変換されてセ
ンサーマイクロフォンＭ２の位置において騒音源からの
伝搬音波を消去するため消音用音波を放射する付加音源
としてのスピーカＳに出力され、このようにしてセンサ
ーマイクロフォンＭ２の位置において騒音源からの伝搬
音波は消去される。

【０００５】なお、スピーカＳからの消音用音波がセン
サーマイクロフォンＭ１により検出されるが、この成分
は、消音用ＦＩＲ適応型ディジタルフィルタ２から加算
点２０までの伝達特性を再現したディジタルフィルタ２
２の出力信号を、逆位相にしてセンサーマイクロフォン
Ｍ１の出力信号と加算点２０により加算することにより
打ち消されるので、スピーカＳからセンサーマイクロフ
ォンＭ１への音響的フィードバックは抑制される。すな
わち、ディジタルフィルタ２２は音響的フィードバック
抑制のためのディジタルフィルタとして作用する。

【０００６】図５は図４の能動騒音制御装置の構成図で
ある。図において、伝搬通路１内にはセンサーマイクロ
フォンＭ１、Ｍ２が付加音源たるスピーカＳを挟んで配
設されている。３０、３２はそれぞれ、マイクロフォン
Ｍ１、Ｍ２の出力信号を増幅するマイクアンプ、３４は
スピーカＳに出力する駆動信号を所定のレベルまで増幅
するパワーアンプである。また５０、５２はＡ／Ｄコン
バータ、５４はＤ／Ａコンバータ、１０００は制御部で
ある。制御部１０００はシステム全体を統括制御するコ
ントロールプロセッサ１００、適応型ディジタルフィル
タ、固定係数型ディジタルフィルタとしての役割を果た
すディジタルシグナルプロセッサ１０２、１０４、直列
信号を並列信号に、または並列信号を直列信号に変換処
理するシリアル・パラレルインターフェースアダプタ１
０６、１０８とから構成されており、これらは相互にバ
スライン２００を介して接続されている。コントロール
プロセッサ１００は、シリアル・パラレルインターフェ
ースアダプタ１０６、１０８間、またはそれらとディジ
タルシグナルプロセッサ１０２、１０４間のデータの転
送を行っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の能動騒音制御装
置は上記のように構成されているので、例えば空調機の
負荷変動による伝搬騒音の急激な変化、消音スピーカＳ
からの消音用音波による第１のマイクロフォンＭ１への
帰還の影響、その他音波の伝搬通路１０の外部からの過
渡音などによる音波としての外乱が入力された場合、ま
た消音スピーカＳの劣化や故障による場合などでは能動
騒音制御装置の制御系が乱れ、不安定になる場合があ
る。制御系が不安定になると消音スピーカＳからは伝搬
騒音と逆位相で同一振幅の消音用音波の信号が出力され
なくなり、更に悪化すると制御系が発散してしまう。こ
のような状態になると第２のマイクロフォンＭ２の位置
より下流では伝搬騒音に消音スピーカＳの音が加わるこ
とになり、伝搬騒音より更に騒音が大きくなるという問
題があった。

【０００８】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、長期的に安定した能動騒音制御装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る能動騒音制
御装置は、音波の伝搬通路内にお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
行なう能動騒音制御装置であって、騒音を検出する第１
の機械電気変換器と、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器と、前記電気機械変換器
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
電気変換器と、第１、第２の機械電気変換器からのアナ
ログ信号をディジタル信号に変換すると共に、ディジタ
ル出力をアナログ信号に変換し前記電気機械変換器に出
力する入出力インターフェースと、第１の機械電気変換
器の出力信号と第１のディジタルフィルタの出力信号を
取り込んで両者の差を求める演算器と、その演算結果を
入力とするアダプティブディジタルフィルタおよび第２
のディジタルフィルタと、第２の機械電気変換器の出力
信号と第２のディジタルフィルタの演算結果とに基づい
てアダプティブディジタルフィルタの係数をディジタル
演算処理し、前記第２の機械電気変換器の出力信号が小
さくなるようにアダプティブフィルタの伝達関数を決定
する制御アルゴリズムを備えた能動騒音制御装置におい
て、第２の機械電気変換器の出力信号を所定の値と比較
し、所定の値より小さいことを判定する判定手段によ
り、アダプティブフィルタの伝達関数を決定する制御ア
ルゴリズムの動作を一時停止する停止手段とを設けたも
のである。また、アダプティブフィルタの伝達関数を決
定する制御アルゴリズムの動作を一時停止する停止手段
は、第２の機械電気変換器の値を無効とし、値は０とし
たものである。さらに、アダプティブフィルタの伝達関
数を決定する制御アルゴリズムの動作を一時停止する停
止手段は、収束係数を０としたものである。

【００１０】

【作用】本発明における能動騒音制御装置は、第２の機
械電気変換器の出力信号を所定の値と比較し、それより
小さいことを判定し、アダプティブフィルタの伝達関数
を決定する制御アルゴリズムの動作を一時停止する。

【００１１】

【実施例】

実施例１．実施例１のシステムブロック図は従来例を示
す図４と同じであり、図１は本発明の一実施例による能
動騒音制御装置を示す構成図である。図において、伝搬
通路１内にはセンサーマイクロフォンＭ１、Ｍ２が付加
音源たるスピーカＳを挟んで配設されている。３０、３
２はそれぞれ、マイクロフォンＭ１、Ｍ２の出力信号を
増幅するマイクアンプ、３４はスピーカＳに出力する駆
動信号を所定のレベルまで増幅するパワーアンプ、５
０、５２はＡ／Ｄコンバータ、５４はＤ／Ａコンバー
タ、６０は表示部、７０はディジタルシグナルプロセッ
サで、これらは、相互にバスライン２００を介して接続
されている。

【００１２】ディジタルシグナルプロセッサ７０は、図
４に示すＦＩＲディジタルフィルタ２２、ＦＩＲ適応型
ディジタルフィルタ２、コントローラ１０内のＬＭＳア
ルゴリズム処理としての役割を果たす。また、システム
全体を統括制御するコントロールプロセッサ処理、Ａ／
Ｄコンバータ５０、５２や、Ｄ／Ａコンバータ５４への
データ転送、表示部６０へのデータ出力を行っている。
さらに、センサーマイクロフォンＭ２の出力信号と所定
の値とを比較し、センサーマイクロフォンＭ２の出力信
号が所定の値より小さいことを判定し、ある一定期間連
続して、センサーマイクロフォンＭ２の出力信号が所定
の値より小さければ、能動騒音制御装置のＦＩＲ適応型
ディジタルフィルタ２の伝達関数を決定する係数の更新
を停止する。

【００１３】ディジタルシグナルプロセッサは、高速・
高機能の一途をたどっており、一つのチップで複数の処
理が可能である。これらの処理や手順は、マイクロコン
ピュターのプログラムと同じくＲＯＭ（リード・オンリ
ー・メモリー）などに記憶され実行される。上記の能動
騒音制御の動作を図２のフローチャートでもう少し詳し
く説明する。

【００１４】図２は本発明の実施例１における能動騒音
制御処理の主たる部分のフローチャートである。ステッ
プ７０１でＡ／Ｄコンバータ５０のデータを入力し、ス
テップ７０２でＡ／Ｄコンバータ５２のデータを入力す
る。それぞれのデータは、ディジタルシグナルプロセッ
サ７０の内部のＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）
に一時記憶される。

【００１５】次に、ステップ７０３でＦＩＲディジタル
フィルタ２２が処理され、その演算出力結果は、ステッ
プ７０４でＡ／Ｄコンバータ５０のデータと加算され
る。加算されたデータＸは、ＦＩＲ適応型ディジタルフ
ィルタ２と、コントローラ１０内のＦＩＲディジタルフ
ィルタの入力データとなる。

【００１６】ステップ７０５では、フラグが“１”であ
るかを判断し“１”であればステップ７１２へ進むが、
最初は“０”としてあるのでステップ７０６へ進む。ス
テップ７０６では、Ａ／Ｄコンバータ５２のデータすな
わち、センサーマイクロフォンＭ２のレベルと所定値と
を比較している。所定値は、たとえば騒音レベルの最大
値の１／２と決定する。所定値よりセンサーマイクロフ
ォンＭ２のレベルが大きい場合は、騒音レベルがまだ所
定値に達していない場合であって、すなわち騒音レベル
がまだ高いと判断しステップ７０７に進み、所定値より
センサーマイクロフォンＭ２のレベルが小さい場合は、
騒音レベルは所定値と判断しステップ７０７を飛ばして
ステップ７０８に進む。

【００１７】ステップ７０７では、カウンタをある値に
セットする。セットする値は例えば１０分に相当する値
とする。

【００１８】ステップ７０８では、カウンタの値が
“０”であるかを判定する。カウンタの値が“０”でな
ければ、ステップ７０９、７１０、７１１の処理が行わ
れ、カウンタの値が“０”であれば、ステップ７１２に
進む。すなわち、ステップ７０８において、騒音低減を
するためにＦＩＲ適応型ディジタルフィルタ２の係数更
新を行なうべきかの判断が行われる。

【００１９】ステップ７０９では、カウンタの値を１だ
けデクリメントする。そして、ステップ７１０では、コ
ントローラ１０内のＦＩＲディジタルフィルタの処理が
され、演算出力結果は、ステップ７１１における、コン
トローラ１０内のＬＭＳアルゴリズムの処理の入力デー
タとなり、もう一つの入力データである、Ａ／Ｄコンバ
ータ５２のデータとでＦＩＲ適応型ディジタルフィルタ
２の係数更新処理がなされる。

【００２０】ステップ７１２では、所定の騒音低減が行
なえたということで、フラグを“１”としてステップ７
１３へ進む。ステップ７１３では、最新の係数によるＦ
ＩＲ適応型ディジタルフィルタ２が処理され、その演算
出力データはＦＩＲディジタルフィルタ２２の入力デー
タと共に、ステップ７１４でＤ／Ａコンバータ５４への
出力データとなる。

【００２１】従って、ステップ７１１が何度も繰りかえ
されることによって、徐々に騒音低減が得られ、センサ
ーマイクロフォンＭ２の出力信号と騒音レベルの最大値
の１／２とを比較し、センサーマイクロフォンＭ２の出
力信号が騒音レベルの最大値の１／２より小さいことを
判定し、１０分間連続して、センサーマイクロフォンＭ
２の出力信号が騒音レベルの最大値の１／２より小さけ
れば、能動騒音制御装置のＦＩＲ適応型ディジタルフィ
ルタ２の伝達関数を決定する係数の更新を停止する。

【００２２】実施例２．図３は本発明の実施例２におけ
る能動騒音制御処理の主たる部分のフローチャートであ
る。ステップ７０１からステップ７１４の内容は、実施
例１で説明した内容と同じである。なお、ステップ７０
５でフラグが“１”であると判断したときは、ステップ
７１５へ進む。

【００２３】ステップ７０８では、カウンタの値が
“０”であれば、ステップ７１５に進む。ステップ７１
５では、適応型ディジタルフィルタの係数を更新させな
いための前処理がされる。すなわち、Ａ／Ｄコンバータ
５２のデータが“０”であったとみせかけることによっ
て誤差信号Ｅを作りだす。実際的には、Ａ／Ｄコンバー
タ５２のデータをディジタルシグナルプロセッサ７０の
内部のＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリー）に一時
記憶させた、その内容を“０”に書き換えることで行え
る。ステップ７１１においては、誤差信号Ｅが“０”で
あれば演算処理はされるが、適応型ディジタルフィルタ
の係数は更新されない。

【００２４】すなわち、ＬＭＳアルゴリズムによる係数
の更新は、通常次式の形で現わされる。 ｈ（ｉ）ｎｅｗ＝ｈ（ｉ）ｏｌｄ＋ｋ＊ｅ＊ｘ（ｎー
ｉ） ｎ：タイム・インデックス ｉ：フィルタ・タップ・インデックス ｈ（ｉ）ｎｅｗ：適応後のｉ番目の係数値 ｈ（ｉ）ｏｌｄ：適応前のｉ番目の係数値 ｅ：誤差信号Ｅ ｋ：収束係数 ｘ（ｎーｉ）：最も新しいデータからｉ番目前のデータ ここで、誤差信号ｅが“０”であれば、上記式のｋ＊ｅ
＊ｘ（ｎーｉ）の項が“０”となり、ｈ（ｉ）ｎｅｗ＝
ｈ（ｉ）ｏｌｄとなるため、係数の更新が行われないよ
うに作用する。

【００２５】実施例３．適応型ディジタルフィルタの係
数を更新させないための前処理として、前記の式より、
ｋの収束係数を“０”としても、ｋ＊ｅ＊ｘ（ｎーｉ）
の項が“０”となり、ｈ（ｉ）ｎｅｗ＝ｈ（ｉ）ｏｌｄ
となるため、係数の更新が行われないように作用する。
従って、図３のステップ７１５の処理を収束係数ｋ＝０
とするようにしてもよい。

【００２６】実施例１における所定値は、騒音レベルの
最大値の１／２以外の１／３、１／４などにしてもよ
い。適応アルゴリズムとして、ＬＭＳアルゴリズム以外
の他の適応アルゴリズムでもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば音波とし
ての外乱による制御系の乱れがあっても第２の機械電気
変換器の出力信号を所定の値と比較し、所定の値より小
さいことを判定することにより、アダプティブフィルタ
の伝達関数を決定する制御アルゴリズムの動作を一時停
止したので、長期的に安定した能動騒音制御装置を提供
することができる。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による能動騒音制御装置を示
す構成図である。

【図２】本発明の実施例１における騒音制御処理の主要
部分のフローチャートである。

【図３】本発明の実施例２における騒音制御処理の主要
部分のフローチャートである。

【図４】従来の能動騒音制御装置のシステムブロック図
である。

【図５】従来の能動騒音制御装置の具体的構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 伝搬通路 ３０ 第１のマイクアンプ ３２ 第２のマイクアンプ ３４ パワーアンプ ５０ 第１のＡ／Ｄコンバータ ５２ 第２のＡ／Ｄコンバータ ５４ Ｄ／Ａコンバータ ６０ 表示部 ７０ ディジタルシグナルプロセッサ ２００ バスライン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音波の伝搬通路内における騒音源からの
   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
   音を行なう能動騒音制御装置であって、騒音を検出する
   第１の機械電気変換器と、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器と、前記電気機械変
   換器から放射される音波との干渉状態を検出する第２の
   機械電気変換器と、第１、第２の機械電気変換器からの
   アナログ信号をディジタル信号に変換すると共に、ディ
   ジタル出力をアナログ信号に変換し前記電気機械変換器
   に出力する入出力インターフェースと、第１の機械電気
   変換器の出力信号と第１のディジタルフィルタの出力信
   号を取り込んで両者の差を求める演算器と、その演算結
   果を入力とするアダプティブディジタルフィルタおよび
   第２のディジタルフィルタと、第２の機械電気変換器の
   出力信号と第２のディジタルフィルタの演算結果とに基
   づいてアダプティブディジタルフィルタの係数をディジ
   タル演算処理し、前記第２の機械電気変換器の出力信号
   が小さくなるようにアダプティブフィルタの伝達関数を
   決定する制御アルゴリズムを備えた能動騒音制御装置に
   おいて、第２の機械電気変換器の出力信号が所定の値以
   下であるかを判断する判定手段と、アダプティブフィル
   タの伝達関数を決定する制御アルゴリズムの動作を一時
   停止する停止手段とを備えたことを特徴とする能動騒音
   制御装置。
2. 【請求項２】 アダプティブフィルタの伝達関数を決定
   する制御アルゴリズムの動作を一時停止する停止手段
   は、第２の機械電気変換器の値を無効とし、値は０とし
   たことを特徴とする請求項１記載の能動騒音制御装置。
3. 【請求項３】 アダプティブフィルタの伝達関数を決定
   する制御アルゴリズムの動作を一時停止する停止手段
   は、収束係数を０としたことを特徴とする請求項１記載
   の能動騒音制御装置。