JPH07131885A - 音響検出方法 - Google Patents

音響検出方法

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Publication number
JPH07131885A
JPH07131885A JP5275434A JP27543493A JPH07131885A JP H07131885 A JPH07131885 A JP H07131885A JP 5275434 A JP5275434 A JP 5275434A JP 27543493 A JP27543493 A JP 27543493A JP H07131885 A JPH07131885 A JP H07131885A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sound
microphone
temperature
delay time
noise
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5275434A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Nakajima
智 中嶋
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH07131885A publication Critical patent/JPH07131885A/ja
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  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度により音速が変化した場合でも、常に音
響検出装置の指向性を維持する方法を提供する。 【構成】 近接して配置した2個のマイクロフォンにお
いて、第一のマイクロフォンの出力信号から第二のマイ
クロフォンの出力信号を差し引く際の、第二のマイクロ
フォンの出力信号に与える遅延時間を、2個のマイクロ
フォン近傍の温度を検出して、その温度に対応する音速
を逐次演算することにより求める。 【効果】 アクティブ消音における騒音検出において、
いかなる温度においてもハウリング現象を防止すること
ができ、消音性能の大幅な向上が期待できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、音響を検出する際にお
いて音響検出装置に指向性を設ける方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】音響の検出はさまざまな分野で行われて
いる。例えば、ある音を検出し、それに基づいて作成し
た音を人為的に付加することにより音場の制御を行うと
いうアクティブ音響制御を、騒音低減いわゆる消音に利
用することが行われている。騒音と同振幅で逆位相の音
波を騒音に重ね合わせることにより騒音を低減させると
いうアクティブ消音と言われるものである。また、単に
音を消すことのみにとどまらず、快適な音を付加するこ
とにより人間や動物の気持ちを落ち着かせようという試
みもなされている。
【0003】アクティブ音響制御においては、制御した
い騒音等の目的音を検出する際に、人為的に付加した音
までも検出してしまうことにより発生するハウリング現
象を防止する必要がある。その一つの方法として、付加
音に対しては検出感度を低くし、目的音のみを検出する
目的でマイクロフォン等の音響検出装置に指向性を設け
ることが考えられる。
【0004】従来から、音響検出装置に指向性を設ける
方法は行われており、アクティブ消音方法における騒音
検出方法が、例えば特開平3−40598号公報に開示
されている。この方法においては、ダクト内の一方向か
ら伝播する騒音のみを検出し、反対方向から伝播するス
ピーカ放射音を検出しないように、音の伝播方向と同一
方向の直線上に近接して配置した2個のマイクロフォン
のうち、スピーカ側マイクロフォンの出力信号にマイク
ロフォン間の音波伝播時間に相当する遅延をかけ、これ
を反スピーカ側マイクロフォンの出力信号から差し引く
方法により騒音検出装置に指向性を設けている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記従来の方法
においては、ダクト内の温度変化により音速が変化した
場合に遅延時間を変更する手段を有しないため、温度が
変化した場合にはスピーカ放射音も検出してしまい、指
向性が低下するという問題があった。したがって、温度
変化によりハウリング現象が発生する可能性があること
になる。
【0006】本発明の目的は、温度により音速が変化し
た場合でも、常に音響検出装置の指向性を維持すること
ができる音響検出方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、音響検出装置
に指向性を設ける目的で2個のマイクロフォンを近接し
て配置する方法において、前記2個のマイクロフォンの
うち、第一のマイクロフォンの出力信号から第二のマイ
クロフォンの出力信号を差し引く際の、前記第二のマイ
クロフォンの出力信号に与える遅延時間を、前記2個の
マイクロフォンの近傍の温度を検出して、その温度に対
応する音速を逐次演算することにより求めることを特徴
とする。
【0008】
【作用】音波の速度すなわち音速は、音波が伝播する媒
質の温度の関数として表される。例えば媒質が空気の場
合、音速は式(1)のようになる。 c=331.5+0.61T〔m/s 〕 (1) 式(1)において、cは音速〔m/s 〕、Tは音波が伝播
する空気の温度〔℃〕を表す。
【0009】検出したい目的音の伝播方向と検出したく
ない雑音の伝播方向が同一直線上で逆方向である場合に
は、これらの伝播方向と一致する直線上に近接して配置
した2個のマイクロフォン間の距離をd〔m〕とする
と、音波はこの間を(d/c)〔s〕で通過する。音速
が常に一定値c0 であれば、雑音源側マイクロフォンの
検出信号を、音波が2個のマイクロフォン間を通過する
時間に相当する時間(d/co )〔s〕だけ遅延させ、
これを目的音源側マイクロフォンの検出信号から差し引
けば、2個のマイクロフォン間を通過することにより音
波の性質が変化しないと仮定すると、雑音成分は相殺さ
れてゼロになり、目的音成分のみが検出できる。
【0010】しかし、媒質の温度は季節、昼夜等により
変化し、式(1)から音速も温度に伴って変化するの
で、遅延時間を一定としていたのでは、ある温度以外で
は雑音成分は除去できない。
【0011】そこで、2個のマイクロフォン近傍の温度
を測定し、式(1)で示される音速を逐次演算して、そ
の都度この音速に相当する2個のマイクロフォン間の音
波の通過時間分だけの遅延時間(d/c)〔s〕を雑音
源側マイクロフォンの検出信号に与える。そしてこれを
目的音源側マイクロフォンの検出信号から差し引くこと
により、温度が変化しても、常に雑音成分は除去され、
目的音成分のみを検出することができるようになる。こ
の場合、音速cは変数である。
【0012】また、目的音の伝播方向と雑音の伝播方向
がある角をなす場合には、マイクロフォン列を雑音伝播
方向のなす角θを利用して、遅延時間を{d× cos(π
−θ)/c}〔s〕として、cの値を温度に応じて逐次
修正すれば遅延時間を変更できるので、どのような温度
においても雑音を除去することができる。
【0013】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。図1は本発明の一実施例の概略を示すブロック図で
ある。図1において、1a,1bはマイクロフォン、2
a,2bは音響増幅部、3は温度プローブ、4は温度変
換部、5は遅延時間演算部、6は減算部、7は出力端子
である。
【0014】本実施例では、図示しない目的音発生源か
ら伝播する検出したい目的音の進行方向と、やはり図示
しない雑音発生源から伝播する検出したくない雑音の進
行方向は同一直線上で逆方向であるとする。また、マイ
クロフォン1a,1b間の距離は伝播によって音波の性
質が変化しない程度の近距離(d〔m〕)とする。
【0015】マイクロフォン1a,1bの近傍の温度を
温度プローブ3により検出し、温度変換部4を経由して
電気信号として遅延時間演算部5に入力する。遅延時間
演算部5では、検出された温度の値から式(1)により
音速c〔m/s 〕を求め、これに基づいて逐次、遅延時間
(d/c)〔s〕を設定あるいは変更する。これが本発
明の特徴である。
【0016】目的音は、マイクロフォン1aにより音圧
として検出されて電気信号に変換され、音響増幅部2a
を経由して減算部6に入力される。さらに目的音は、マ
イクロフォン1bにより、マイクロフォン1aにより検
出されてから(d/c)〔s〕後に音圧として検出され
て電気信号に変換され、音響増幅部2bを経由して遅延
時間演算部5に入力される。そして遅延時間演算部5
で、逐次演算される遅延時間(d/c)〔s〕だけ遅延
させられた後に減算部6に入力される。
【0017】一方、雑音は、マイクロフォン1bにより
音圧として検出されて電気信号に変換され、音響増幅部
2bを経由して遅延時間演算部5に入力される。そして
遅延時間演算部5で、逐次演算される遅延時間(d/
c)〔s〕だけ遅延させられた後に減算部6に入力され
る。さらに雑音は、マイクロフォン1aにより、マイク
ロフォン1bにより検出されてから(d/c)〔s〕後
に音圧として検出されて電気信号に変換され、音響増幅
部2aを経由して減算部6に入力される。
【0018】減算部6において、目的音は、目的音自身
が2×(d/c)〔s〕の周期性を有しない限り減算後
もその性質は保存される(上記周期性を有する場合、周
期成分は減算により除去される)。しかし、雑音は、マ
イクロフォン1bの検出信号を遅延させることによりこ
の信号がマイクロフォン1aの検出信号と同一になるの
で、減算により除去される。
【0019】したがって、温度がどのように変化して
も、出力端子7においては、目的音のみが出力されるこ
ととなり、音響検出装置に常に指向性を設けることが可
能となる。
【0020】(実施例1)図2に、雑音の除去性能すな
わち音響検出装置の指向性能を確認するために、振幅1
Pa、周波数500Hzの正弦音波を雑音とみなし、温度5
4℃において、雑音の伝播方向と同一方向の直線上に
0.17002mだけ離れて配置した2個のマイクロフ
ォンで検出した場合の、本発明の方法による計算機シミ
ュレーション結果の例を示す。
【0021】図2において、実線はマイクロフォン1a
により検出された音圧信号、点線はマイクロフォン1b
により検出されて遅延時間演算部5を通過した後の音圧
信号の符号を反転させた信号、一点鎖線は減算部6によ
り減算(図2においては見かけ上加算)を行った後の音
圧信号である。54℃においては遅延時間は約0.46
65msであるので、これに基づいた減算後の雑音の音圧
はゼロになっており、雑音伝播方向への指向性が消失し
ていることがわかる。遅延時間演算部5の遅延時間は温
度により逐次修正するので、54℃以外の温度、例えば
14℃においても、この温度での遅延時間0.5ms分の
遅延をマイクロフォン1bの検出信号に与えることがで
き、この温度においても図2と同様の結果が得られるの
は明白である。
【0022】(比較例1)一方、比較例として図3に、
実施例1と同一の条件で、従来法に基づき、14℃のと
きに設定した遅延時間を利用して54℃のときの雑音を
検出した場合の計算機シュミレーション結果の例を示
す。図3においても図2と同じく、実線はマイクロフォ
ン1aにより検出された音圧信号、点線はマイクロフォ
ン1bにより検出されて遅延時間演算部5を通過した後
の音圧信号の符号を反転させた信号、一点鎖線は減算部
6により減算(図3においては見かけ上加算)を行った
後の音圧信号である。14℃においては遅延時間は0.
5msであるが、54℃の遅延時間は約0.4665msと
なるので、差し引き約0.0335msのずれが生じ、
0.5msという遅延時間に基づいて演算した減算結果
(図3の一点鎖線)には約0.105Paの雑音成分が残
ってしまう。
【0023】図2と図3を比較すれば明らかなように、
本発明の方法によれば、温度がどのように変化しても音
響検出装置において所望の指向性を常に維持することが
できる。
【0024】(実施例2)図4は本発明の他の実施例の
概略を示すブロック図である。図4において、8a,8
bはマイクロフォン、9a,9bは音響増幅部、10は
温度プローブ、11は温度変換部、12は遅延時間演算
部、13は減算部、14は出力端子である。
【0025】本実施例では、図示しない目的音発生源か
ら伝播する検出したい目的音の進行方向と、やはり図示
しない雑音発生源から伝播する検出したくない雑音の進
行方向がある角θをなしているとする。また、マイクロ
フォン8a,8bは目的音の伝播方向に一致した方向に
配置され、マイクロフォン間の距離は伝播によって音波
の性質が変化しない程度の近距離(d〔m〕)とする。
【0026】マイクロフォン8a,8bの近傍の温度を
温度プローブ10により検出し、温度変換部11で数値
として読取り、その値を遅延時間演算部12に入力す
る。遅延時間演算部12では、検出された温度の値から
式(1)により音速c〔m/s 〕を求め、これに基づいて
逐次、遅延時間{d× cos(π−θ)/c}〔s〕を設
定あるいは変更する。これが本発明の特徴である。
【0027】目的音は、マイクロフォン8aにより音圧
として検出されて電気信号に変換され、音響増幅部9a
を経由して減算部13に入力される。さらに目的音は、
マイクロフォン8bにより、マイクロフォン8aにより
検出されてから(d/c)〔s〕後に音圧として検出さ
れて電気信号に変換され、音響増幅部9bを経由して遅
延時間演算部12に入力される。そして遅延時間演算部
12で、逐次演算される遅延時間{d× cos(π−θ)
/c}〔s〕だけ遅延させられた後に演算部13に入力
される。
【0028】一方、雑音は、マイクロフォン8bにより
音圧として検出されて電気信号に変換され、音響増幅部
9bを経由して遅延時間演算部12に入力される。そし
て遅延時間演算部12で、逐次演算される遅延時間{d
× cos(π−θ)/c}〔s〕だけ遅延させられた後に
減算部13に入力される。さらに雑音はマイクロフォン
8aにより、マイクロフォン8bにより検出されてから
{d× cos(π−θ)/c}〔s〕後に音圧として検出
されて電気信号に変換され、音響増幅部9aを経由して
減算部13に入力される。
【0029】減算部13において、目的音は、目的音自
身が(d/c)×{1+ cos(π−θ)}〔s〕の周期
性を有しない限り減算後もその性質は保存される(上記
周期性を有する場合、周期成分は減算により除去され
る)。しかし、雑音は、マイクロフォン8bの検出信号
を遅延させることによりこの信号がマイクロフォン8a
の検出信号と同一となるので、減算により除去される。
【0030】したがって、目的音と雑音の伝播方向があ
る角をなす場合においても、これらの伝播方向が予めわ
かっていれば、温度がどのように変化しても、出力端子
14には、目的音のみが出力されることとなり、音響検
出装置に常に指向性を設けることができる。
【0031】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
方法を用いれば、例えば、ダクト内のように温度変化が
激しい場所においてアクティブ消音を実施する場合、い
かなる温度においても、検出マイクロフォンにおいて消
音したい騒音のみを検出し、消音スピーカ放射音を検出
しないようにすることでハウリング現象を防止すること
ができ、消音性能の大幅な向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概要を示すブロック図であ
る。
【図2】本発明の方法による、雑音除去効果を表す図の
例である。
【図3】従来の方法による、雑音除去効果を表す図の例
である。
【図4】本発明の他の実施例の概要を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
1a,1b マイクロフォン 2a,2b 音響増幅部 3 温度プローブ 4 温度変換部 5 遅延時間演算部 6 減算部 7 出力端子 8a,8b マイクロフォン 9a,9b 音響増幅部 10 温度プローブ 11 温度変換部 12 遅延時間演算部 13 減算部 14 出力端子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音響検出装置に指向性を設ける目的で2
    個のマイクロフォンを近接して配置する方法において、
    前記2個のマイクロフォンのうち、第一のマイクロフォ
    ンの出力信号から第二のマイクロフォンの出力信号を差
    し引く際の、前記第二のマイクロフォンの出力信号に与
    える遅延時間を、前記2個のマイクロフォンの近傍の温
    度を検出して、その温度に対応する音速を逐次演算する
    ことにより求めることを特徴とする音響検出方法。
JP5275434A 1993-11-04 1993-11-04 音響検出方法 Withdrawn JPH07131885A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5275434A JPH07131885A (ja) 1993-11-04 1993-11-04 音響検出方法

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JP5275434A JPH07131885A (ja) 1993-11-04 1993-11-04 音響検出方法

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JPH07131885A true JPH07131885A (ja) 1995-05-19

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ID=17555470

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2975860A1 (en) * 2014-07-15 2016-01-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Sound velocity correction device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2975860A1 (en) * 2014-07-15 2016-01-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Sound velocity correction device
US9622004B2 (en) 2014-07-15 2017-04-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Sound velocity correction device

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Legal Events

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Effective date: 20010130