JPH07239692A - Muffler - Google Patents
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- JPH07239692A JPH07239692A JP6052965A JP5296594A JPH07239692A JP H07239692 A JPH07239692 A JP H07239692A JP 6052965 A JP6052965 A JP 6052965A JP 5296594 A JP5296594 A JP 5296594A JP H07239692 A JPH07239692 A JP H07239692A
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- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
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- Exhaust Silencers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は消音装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silencer.
【0002】[0002]
【従来の技術及びその問題点】図6は所謂、アクティブ
ノイズコントロール(Active Noise Co
ntrol−ANC)システムを示すものであるが、騒
音源、例えば大型の振動ドラムシェーカーでは低周波の
騒音公害を生じさせているが、これを防止するために本
システムが用いられる。2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a so-called active noise control (Active Noise Co).
In order to prevent this, noise sources of low frequency are generated in a noise source, for example, a large vibrating drum shaker, and this system is used to prevent this.
【0003】図6において、騒音ダクト1に図において
左方から騒音源からの騒音がガイドされ、この騒音を検
出する手段として騒音検出マイク2が配設され、更にこ
れより騒音の下流側に消音誤差検出マイク3が配設され
ている。騒音検出マイク2の検出出力はアナログ出力で
あるが、これが増巾器4で増幅され、A/D変換器5に
よりデジタル値に変換される。このデジタル出力NSは
減算器6に供給される。アダプティブフィルタ7は複数
の乗算器を含み、この数をタップ数とよぶが、この乗算
係数が更新可能であり、この係数を演算する係数演算器
14の演算出力が供給されており、そのデジタル出力y
はD/A変換器9に供給され、アナログ値に変換された
後、増巾器10により増巾され、スピーカ11に供給さ
れる。また、アダプティブフィルタ7のデジタル出力y
は、デジタルフィルタ8に供給され、スピーカ11から
の消音音波が騒音検出マイク2に入って、ハウリングを
防止するために設けられており、従って、デジタル騒音
信号NSの出力端子に至るデジタル出力yからD/A変
換器9、増巾器10、スピーカ11から騒音検出マイク
2、増巾器4、A/D変換器5までの遅延伝達関数を有
するものであり、このデジタル出力が上述の減算器6に
供給され、デジタル騒音信号NSからこれを減算して正
味の騒音信号xとしてアダプティブフィルタ7に供給す
ることによりハウリングが生ずるのを防止している。In FIG. 6, noise from a noise source is guided to the noise duct 1 from the left side in the figure, and a noise detection microphone 2 is provided as a means for detecting this noise. An error detection microphone 3 is provided. The detection output of the noise detection microphone 2 is an analog output, which is amplified by the amplifier 4 and converted into a digital value by the A / D converter 5. This digital output NS is supplied to the subtractor 6. The adaptive filter 7 includes a plurality of multipliers, and this number is called the number of taps. This multiplication coefficient can be updated, and the calculation output of the coefficient calculator 14 that calculates this coefficient is supplied to the digital output. y
Is supplied to the D / A converter 9, converted into an analog value, amplified by the amplifier 10 and supplied to the speaker 11. Also, the digital output y of the adaptive filter 7
Is provided to prevent noise from being sent to the noise detecting microphone 2 by the noise-suppressed sound wave from the speaker 11 being supplied to the digital filter 8. Therefore, from the digital output y to the output terminal of the digital noise signal NS, It has a delay transfer function from the D / A converter 9, the amplifier 10 and the speaker 11 to the noise detection microphone 2, the amplifier 4 and the A / D converter 5, and the digital output is the subtractor described above. 6 is supplied to the adaptive noise source 6 and subtracted from the digital noise signal NS to be supplied to the adaptive filter 7 as a net noise signal x, thereby preventing howling from occurring.
【0004】係数演算器14は、消音誤差検出マイク3
のアナログ出力を増巾器12で増巾し、A/D変換器1
3でデジタル値に変換し消音誤差信号eを得るが、これ
とデジタルフィルタ15(FIRフィルタ−Finit
e Impulse Responseフィルタ)の出
力x’を受けてアダプティブフィルタ7の係数を演算す
る機能を有するものである。また、デジタルフィルタ1
5は消音誤差信号eとxとを時間的に等価するために、
デジタル出力yの出力端子から消音誤差検出マイク3の
検出点Sまでの伝達特性を有するものである。係数演算
器14は消音誤差信号eがほぼ零となるまで演算を繰り
返し、アダプティブフィルタ7のフィルタ係数を更新し
ていくのであるが、結果として地点sにおける音波が零
となるように、すなわちスピーカ11からの音波と騒音
源からの音波の振巾は同一であるが、粗密を逆転させた
ような音波となし、騒音外部へは騒音を漏出しないよう
にしている。The coefficient calculator 14 is provided with the mute error detection microphone 3
The analog output of the A / D converter 1
The mute error signal e is obtained by converting into a digital value in step 3, and this and the digital filter 15 (FIR filter-Finit
It has a function of receiving the output x ′ of the e Impulse Response filter) and calculating the coefficient of the adaptive filter 7. In addition, digital filter 1
5 is to equalize the silence error signals e and x in terms of time,
It has a transfer characteristic from the output terminal of the digital output y to the detection point S of the muffling error detection microphone 3. The coefficient calculator 14 repeats the calculation until the muffling error signal e becomes substantially zero, and updates the filter coefficient of the adaptive filter 7. As a result, the sound wave at the point s becomes zero, that is, the speaker 11 Although the sound wave from the sound source and the sound wave from the noise source have the same amplitude, the sound wave is such that the density is reversed to prevent the noise from leaking to the outside of the noise.
【0005】係数演算器14には、所謂、NLMS形と
LMS形とあるが、先ず図7を参照してNLMS形につ
いて説明する。図7においてx’は図6におけるデジタ
ルフィルタ15の出力であるが、これがN−1個の遅延
器241 、242 、・・・・24N-1 に順次供給され
る。すなわち、サンプリング周期をTとすれば、遅延器
241 の出力は現在よりT以前の騒音信号NSであり、
第2の遅延器242 の出力は時間2T以前の騒音信号N
Sである。以下、同様にして遅延器24N-1 の出力は
(N−1)×T時間以前のデジタル出力x’を出力して
いる。すなわち、遅延器241 、242 ・・・24N-1
はシフトレジスタのような働きをしているのであるが、
デジタルフィルタ15の出力x’は先ず、直接に乗算器
250 に供給され、以下、時間T、2T・・・以前のデ
ジタル出力x’が乗算器251 、252 、・・・・25
N-1 に供給される。The coefficient calculator 14 is of a so-called NLMS type or LMS type. First, the NLMS type will be described with reference to FIG. In FIG. 7, x ′ is the output of the digital filter 15 in FIG. 6, which is sequentially supplied to the N−1 delay devices 24 1 , 24 2 , ..., 24 N−1 . That is, if the sampling period is T, the output of the delay device 24 1 is the noise signal NS before T from the present,
The output of the second delay device 24 2 is the noise signal N before the time 2T.
It is S. Thereafter, similarly, the output of the delay unit 24 N-1 outputs the digital output x ′ before (N−1) × T time. That is, the delay devices 24 1 , 24 2, ... 24 N-1
Acts like a shift register,
First, the output x ′ of the digital filter 15 is directly supplied to the multiplier 25 0 , and hereinafter, the digital outputs x ′ before the times T, 2T, ... Are multiplied by the multipliers 25 1 , 25 2 ,.
Supplied to N-1 .
【0006】他方、消音誤差信号eは単独の乗算器23
に供給され、これは後述するデジタル出力Δnを受け、
これらの乗算結果を第2グループの乗算器220 、22
1 、222 、・・・・22N-1 に供給する。すなわち、
これら乗算器220 、221、222 、・・・・22N-1
によりe×Δnと、現在、T時間前、2T時間前、・
・・(N−1)T時間前の騒音出力x’とが乗算されて
この乗算結果がアダプティブフィルタ7に直接接続され
ている減算器210 、211 、212 、・・・・21
N-1 に供給され、現時点でのアダプティブフィルタ7の
各フィルタ係数h0 、h1 、h2 、・・・hN-1 からこ
れらが減算され、その減算結果h0new、h1new、h2ne
w、・・・hN-1 new が、アダプティブフィルタ7の次
回の各フィルタ係数とされる。デジタルフィルタ15の
出力x’は他方、第1グループの乗算器250 、25
1 、252 、・・・25N-1 に、それぞれT、2T、3
T、・・・N-1 T時間前のデジタル出力が供給されてお
り、これらの二乗計算を行なって加算器260 、26
1 、262 、・・・26N-1 に供給される。これらの加
算器の加算結果は順次、下流側の加算器261 、26
2 、・・・26N-1 にエッジで示すように加算されてい
くのであるが、その合計出力Pxが除算器27に供給さ
れる。なお、最上流側の加算器260 には所定値βが供
給されており、最終段の加算器26N-1 の出力Pxに含
まれるのであるが、これが除算器27で所定値αをこの
Pxで割る時に、もし、各乗算器250 、251 、25
2 、・・・25N- 1 の出力の和が零であれば、除算器α
/Pxは無限大となる。これを防ぐためにβが与えられ
ている。除算器27の除算結果がΔnである。これが上
述したように単独の乗算器23において消音誤差信号e
と乗算される。On the other hand, the mute error signal e is used as a single multiplier 23.
Which receives a digital output Δn described below,
These multiplication results are used as the second group of multipliers 22 0 , 22
1 , 22 2 , ... 22 N-1 is supplied. That is,
These multipliers 22 0 , 22 1 , 22 2 , ... 22 N-1
Therefore, e × Δn and now, T time ago, 2T time ago, ...
·· (N-1) T before time noise output x 'and is multiplied the multiplication result subtracter 21 0 that is directly connected to the adaptive filter 7, 21 1, 21 2, .... 21
Is supplied to the N-1, each filter coefficient h 0 of the adaptive filter 7 at the present time, h 1, h 2, from ··· h N-1 of these is subtracted, the subtraction result h 0 new new, h 1 new new, h 2 ne
w, ... h N-1 new are set as the next filter coefficients of the adaptive filter 7. The output x ′ of the digital filter 15 is, on the other hand, the first group of multipliers 25 0 , 25
1 , 25 2 , ... 25 N-1 , T, 2T, 3 respectively
The digital outputs of T, ... N-1 T time ago are supplied, and the square calculation of these is performed to adders 26 0 , 26
1, 26 2, is supplied to the · · · 26 N-1. The addition results of these adders are sequentially added to the adders 26 1 , 26 on the downstream side.
2 , ... 26 N-1 are added as shown by the edge, and the total output Px is supplied to the divider 27. The predetermined value β is supplied to the most upstream adder 26 0 and is included in the output Px of the final-stage adder 26 N−1 . This is the predetermined value α in the divider 27. When dividing by Px, if each multiplier 25 0 , 25 1 , 25
2 , ... 25 N- 1 If the sum of the outputs is zero, the divider α
/ Px becomes infinite. Β is given to prevent this. The division result of the divider 27 is Δn. As described above, in the single multiplier 23, the mute error signal e
Is multiplied by.
【0007】図8はLMS形の係数演算器14’を示す
ものであるが、本係数演算器14’においては、図7と
比べて明らかなように、乗算器250 、251 、25
2 、・・・25N-1 及び加算器260 、261 、26
2 、・・・26N-1 及び除算器27が省略されている。
従って、これらの演算結果としてのΔnの代わりに所定
値μを設定している。これは所謂、ステップサイズと称
するものであり、消音誤差信号eにこのμを掛け、この
結果を乗算器220 、221 、222 、・・・・22
N-1 に供給し、上述のような乗算を行なって、アダプテ
ィブフィルタ7の各フィルタの係数を更新するようにし
ている。[0007] 'while indicating, the coefficient calculator 14' 8 coefficient calculator 14 of the LMS type in, as apparent in comparison with FIG. 7, the multipliers 25 0, 25 1, 25
2 , ... 25 N-1 and adders 26 0 , 26 1 , 26
2 , ... 26 N-1 and the divider 27 are omitted.
Therefore, the predetermined value μ is set instead of Δn as the calculation result. This is a so-called step size, and the mute error signal e is multiplied by this μ, and the result is multiplied by the multipliers 22 0 , 22 1 , 22 2 , ...
It is supplied to N-1 , and the multiplication as described above is performed to update the coefficient of each filter of the adaptive filter 7.
【0008】従来の係数演算器NLMS形及びLMS形
は以上のように構成され、作用を行なうのであるが、そ
れぞれ一長一短がある。次に、これを説明する。The conventional coefficient calculator NLMS type and LMS type are configured and operate as described above, but each has its advantages and disadvantages. Next, this will be described.
【0009】デジタルフィルタ15の出力x’を一定値
とするとNLMS形の係数演算器14で算出されるΔn
は上述のとおり二乗和の逆数であり、x’の自乗に反比
例する量である。また、消音誤差信号eはデジタルフィ
ルタ15の出力信号x’にほぼ比例する量であるから、
e×Δnの演算によってこの結果はx’の一乗に反比例
する量となる。これらは、更に第2グループの220 、
221 、・・・22N- 1 でx’と乗じられるから、更新
量のx’に比例する成分は全て消去されることになる。
これは、すなわち更新量のゲインはステップサイズαだ
けで決まることを意味する。従って、デジタル出力x’
の大きさに関わらず、収束速度は一定であり、安定に収
束するようにαを決めれば、安定性も損われることはな
い。然しながら、図7で明らかなようにNLMS形では
少なくとも2N個の乗算器が必要であり、これはアダプ
ティブフィルタ7のタップ数で決定されるのであるが、
このタップ数は通常、数100が必要であり、非常に多
くの演算時間がかかってしまうという欠点がある。When the output x'of the digital filter 15 is a constant value, Δn calculated by the NLMS type coefficient calculator 14
Is the reciprocal of the sum of squares as described above, and is an amount inversely proportional to the square of x ′. Further, since the muffling error signal e is an amount substantially proportional to the output signal x ′ of the digital filter 15,
By the calculation of e × Δn, this result becomes an amount inversely proportional to the power of x ′. These are also the second group 22 0 ,
22 1 , ... 22 N− 1 is multiplied by x ′, so that all components proportional to the update amount x ′ are deleted.
This means that the update amount gain is determined only by the step size α. Therefore, the digital output x '
The convergence speed is constant irrespective of the size of, and stability is not impaired if α is determined so as to converge stably. However, as is clear from FIG. 7, the NLMS type requires at least 2N multipliers, which is determined by the number of taps of the adaptive filter 7.
This tap number usually requires several hundreds, which is a disadvantage that a very long calculation time is required.
【0010】次に、図8に示すLMS形では、NLMS
形の係数演算器14のΔnをデジタル値x’の推定値を
用いて算出してステップサイズμとしたものである。従
って、NLMS形の係数演算器14のように、更新量に
含まれるx’2 成分がΔnとキャンセルされていないか
らx’の変動の二乗はそのままステップサイズの変動と
なって影響してくるという欠点がある。Next, in the LMS type shown in FIG.
Δn of the coefficient calculator 14 in the form is calculated using the estimated value of the digital value x ′ to obtain the step size μ. Therefore, as in the coefficient of NLMS type calculator 14, that is the square of the variation of the 'because two components is not canceled and [Delta] n x' x included in the update amount, it affects as it becomes variation of the step size There are drawbacks.
【0011】デジタル値x’が推定値とほぼ等しい場合
は問題はないが、小さい場合は収束速度が悪化する他、
大きくなった場合は収束せずに発散し、不安定になる。
然しながら、LMS形はNLMS形より乗算器の個数
が、ほぼ1/2で済むという大きな利点があり、ステッ
プサイズμを安定マージンをとって、かなり小さめの値
にして用られることが多い。If the digital value x'is approximately equal to the estimated value, no problem will occur, but if it is small, the convergence speed will deteriorate and
When it becomes large, it does not converge and diverges and becomes unstable.
However, the LMS type has a great advantage that the number of multipliers can be reduced to about 1/2 as compared with the NLMS type, and the step size μ is often set to a considerably small value with a stable margin.
【0012】然るに一方、この小さめのステップサイズ
μを与えて固定小数点型のマイクロプロセッサーに計算
させる場合においては、デジタル値x’が小さいと演算
の桁落ちのため消音効果が限られてきて、充分な消音効
果が得られない、などという欠点もある。また、収束速
度が遅いため、雑音などの外乱に対して速やかに消音で
きなく、また、大きな外乱に対しては、やはり発散して
不安定となる。従って、デジタル値x’が大きく変動す
るような騒音源に適用することは困難である。On the other hand, in the case of giving this small step size μ and causing the fixed-point type microprocessor to calculate, if the digital value x'is small, the silencing effect is limited due to the cancellation of digits in the calculation, and it is sufficient. There is also a drawback that it does not have such a silencing effect. In addition, since the convergence speed is slow, it is not possible to mute promptly against external disturbance such as noise, and also large disturbance causes divergence and becomes unstable. Therefore, it is difficult to apply to a noise source whose digital value x ′ fluctuates greatly.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする問題点】本発明は上述の問題
に鑑みてなされ、NLMS形の欠点である長演算時間の
短縮化を図って高速演算が可能であり、収束速度や安定
性が騒音入力信号に依存しない消音装置を提供すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and enables high-speed operation by shortening the long operation time, which is a drawback of the NLMS type, and reduces convergence speed and stability. It is an object of the present invention to provide a silencer that does not depend on an input signal.
【0014】[0014]
【問題点を解決するための手段】以上の目的は、騒音検
出手段と、消音誤差検出手段と、音波発生手段と、前記
騒音検出手段のアナログ出力をデジタル値に変換するた
めの第1A/D変換器と、該第1A/D変換器の第1デ
ジタル出力を受けるアダプティブフィルタと、該アダプ
ティブフィルタの各タップのフィルタ係数を演算する係
数演算器と、前記アダプティブフィルタのデジタル出力
をアナログ値に変換するためのD/A変換器と、前記消
音誤差検出手段のアナログ出力をデジタル値に変換する
ための第2A/D変換器と、前記第1A/D変換器の第
1デジタル出力を受け、該第1デジタル出力を前記第2
A/D変換器の第2デジタル出力と時間的に等価にすべ
く遅延させる伝達関数を備えたデジタルフィルタとを具
備し、前記第2A/D変換器の第2デジタル出力と前記
デジタルフィルタの第3デジタル出力とを前記係数演算
器に供給し、該係数演算器は前記第2A/D変換器の第
2デジタル出力が零に収束するように繰り返し係数演算
を行なって、該演算結果を前記アダプティブフィルタに
供給して、各タップのフィルタ係数を更新し、前記D/
A変換器のアナログ出力は前記音波発生手段に供給する
ようにした消音装置において、前記デジタルフィルタの
第3デジタル出力の最大値、又は絶対値の最大値を検出
する最大値検出手段と、2乗演算器と、前記最大値検出
手段の検出値で所定値を除算するための除算器とから成
り、これらにより前記第2A/D変換器の第2デジタル
出力に乗ぜられる修正係数を算出するようにしたことを
特徴とする消音装置、によって達成される。[Means for Solving the Problems] The above-mentioned objects are: noise detection means, silencing error detection means, sound wave generation means, and first A / D for converting the analog output of the noise detection means into a digital value. A converter, an adaptive filter that receives the first digital output of the first A / D converter, a coefficient calculator that calculates the filter coefficient of each tap of the adaptive filter, and a digital output of the adaptive filter to an analog value A D / A converter for converting the analog output of the muffling error detecting means into a digital value, a first digital output of the first A / D converter, and The first digital output is the second
A second digital output of the A / D converter and a digital filter having a transfer function for delaying the second digital output so as to be equivalent in time, the second digital output of the second A / D converter and the second digital output of the digital filter. And 3 digital outputs are supplied to the coefficient calculator, and the coefficient calculator repeatedly performs coefficient calculation so that the second digital output of the second A / D converter converges to zero, and the calculation result is the adaptive result. It is supplied to the filter to update the filter coefficient of each tap, and the D /
In the silencer adapted to supply the analog output of the A converter to the sound wave generating means, a maximum value detecting means for detecting the maximum value or the maximum absolute value of the third digital output of the digital filter, and a squared value. An arithmetic unit and a divider for dividing a predetermined value by the detected value of the maximum value detecting means, and a correction coefficient to be multiplied by the second digital output of the second A / D converter is calculated by these. It is achieved by a silencer characterized by having done.
【0015】[0015]
【作用】デジタルフィルタの出力のうち最大値検出手段
によりその最大値が選ばれ、この値を二乗し、所定値を
これで除算することにより、アダプティブフィルタの修
正係数を算出するようにしているので、乗算器の数はL
MS形と同じであり、乗算器の個数がNLMS形のよう
に多くないので、演算の高速化が可能である。他方、外
乱のような騒音に対しても、最大量をとるようにしてい
るので、これに影響されることなく、充分な消音効果を
得ることができる。The maximum value of the output of the digital filter is selected by the maximum value detecting means, and the correction coefficient of the adaptive filter is calculated by squaring this value and dividing the predetermined value by this value. , The number of multipliers is L
Since it is the same as the MS type and the number of multipliers is not as large as that of the NLMS type, the calculation speed can be increased. On the other hand, the maximum amount of noise such as disturbance is taken, so that a sufficient silencing effect can be obtained without being affected by the noise.
【0016】[0016]
【実施例】以下、本発明の実施例による消音装置につい
て図面を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A silencer according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0017】図1は本発明の実施例による消音装置の回
路図を示すものであるが、従来例に対応する部分につい
ては同一の符号を付し、その詳細な説明は消音装置略す
る。FIG. 1 shows a circuit diagram of a silencer according to an embodiment of the present invention. The parts corresponding to those of the conventional example are designated by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted.
【0018】すなわち、本実施例によれば、デジタルフ
ィルタ15の出力x’は、遅延器241 、242 、・・
・24N-1 により順次、シフトされることは同様である
が、これは一方、絶対値演算器42に供給され、その絶
対値をとられて最大値比較器43に供給される。この比
較器は2つの入力端子を有し、これらの入力のうち、大
きい方の出力xp を出力する。この出力端子はζ倍手段
44及び遅延器45を介して最大値比較器43の一方の
入力に供給される。ζは0<ζ<1である。また、この
出力端子は乗算器46に供給され、最大値比較器43の
出力xp を二乗して加算器47に供給される。この一方
の入力端子には所定値βが供給され、この加算結果Px
p が除算器48に供給される。ここで、所定値CをPx
p で除算する演算を行ない、この演算結果が〔Δn〕で
ある。That is, according to the present embodiment, the output x'of the digital filter 15 has the delay devices 24 1 , 24 2 , ...
It is the same as being sequentially shifted by 24 N−1 , which is, on the other hand, supplied to the absolute value calculator 42, and its absolute value is taken and supplied to the maximum value comparator 43. This comparator has two input terminals and outputs the larger output x p of these inputs. This output terminal is supplied to one input of the maximum value comparator 43 via the ζ multiplication means 44 and the delay device 45. ζ is 0 <ζ <1. Further, this output terminal is supplied to the multiplier 46, and the output x p of the maximum value comparator 43 is squared and supplied to the adder 47. A predetermined value β is supplied to one of the input terminals, and the addition result Px
p is supplied to the divider 48. Here, the predetermined value C is set to Px
An operation of dividing by p is performed, and the operation result is [Δn].
【0019】〔Δn〕は乗算器49に供給され、これに
は他方、消音誤差信号eが供給され、e×〔Δn〕を演
算し、乗算器220 、221 、222 、・・・22N-1
に供給し、デジタルフィルタ15の出力x’で現時点の
値、T時間前、2T時間前、・・・(N−1)T時間前
の出力とが乗算されて減算器210 、211 、212、
・・・21N-1 に供給され、現時点のフィルタ係数の出
力h0 、h1 、h2 、・・・hN-1 からこの値を減算し
て次のフィルタ係数を定める出力h0new、h1new、h2n
ew、・・・hN-1 new をアダプティブフィルタ7に供給
する。[Δn] is supplied to the multiplier 49, which is also supplied with the muffling error signal e, calculates e × [Δn], and calculates the multipliers 22 0 , 22 1 , 22 2 , ... 22 N-1
, And the output x ′ of the digital filter 15 is multiplied by the current value, T time before, 2T time before, ... (N−1) T time before, and subtractors 21 0 , 21 1 , 21 2 ,
... 21 N-1 and output h 0 new that determines the next filter coefficient by subtracting this value from the current filter coefficient outputs h 0 , h 1 , h 2 , ... h N-1 , H 1 new, h 2 n
ew, ... h N-1 new is supplied to the adaptive filter 7.
【0020】本発明の消音装置は以上のように構成され
るが、次にこの作用について説明する。The silencer of the present invention is constructed as described above, and its operation will be described below.
【0021】絶対値演算器42で出力x’の絶対値がと
られ、これが最大値比較器43に供給される。なお、時
間t=0においては最大値比較器43の出力(初期値)
は0となるのが普通であり、順次、最大値がとられてい
くのであるが、ζが減衰係数で0と1の間をとるのであ
るが、出力x’の絶対値が減少方向にある場合には、こ
れに追従させることができる。除算器48の出力は〔Δ
n〕であり、これが消音誤差信号eと乗算器49とで乗
算して乗算器220 、221 、222 、・・・22N-1
で乗算し、アダプティブフィルタ7のフィルタ係数を更
新していくのであるが、その他の作用は従来のNLMS
形の係数演算器と動作は同等である。The absolute value calculator 42 takes the absolute value of the output x'and supplies it to the maximum value comparator 43. The output of the maximum value comparator 43 (initial value) at time t = 0
Is usually 0, and the maximum value is gradually taken. Ζ is a damping coefficient between 0 and 1, but the absolute value of the output x'is decreasing. In some cases, this can be followed. The output of the divider 48 is [Δ
n], which is multiplied by the muffling error signal e by the multiplier 49 and multiplied by the multipliers 22 0 , 22 1 , 22 2 , ... 22 N-1.
, And the filter coefficient of the adaptive filter 7 is updated. Other functions are the same as those of the conventional NLMS.
The operation is the same as that of the coefficient calculator of the form.
【0022】デジタル値x’を一定値とすると、最大値
xp の二乗計算によりx’の二乗成分が計算され、NM
S形の係数演算器と同様に〔Δn〕はデジタル値x’の
二乗に反比例する量となる。従って、更新量のx’に比
例する成分はキャンセルされることになる。従来のNL
MS形では、Δnを算出するためにN個の乗算器が必要
であったのに対し、本発明では絶対値演算、最大値比較
の他、2つの乗算器のみという従来に比べ、僅かな演算
数で済む。従って、演算時間は大巾に短縮することがで
きる。When the digital value x ′ is a constant value, the square component of x ′ is calculated by the square calculation of the maximum value x p , and NM
Similar to the S-type coefficient calculator, [Δn] is an amount inversely proportional to the square of the digital value x ′. Therefore, the component of the update amount proportional to x'is canceled. Conventional NL
In the MS type, N number of multipliers were required to calculate Δn, whereas in the present invention, in addition to absolute value calculation and maximum value comparison, a small amount of calculation is required compared to the conventional case where only two multipliers are used. Only need a number. Therefore, the calculation time can be greatly shortened.
【0023】また、収束速度や安定性が入力信号に依存
しないというNLMS形の優れた特長を有しながら、演
算時間は殆どLMS形と同じである。また、固定小数点
型のマイクロプロセッサで計算させる場合でも、x’が
小さいと〔Δn〕は大きくなるため、演算の桁落ちが生
じにくく、微少入力に対しても充分な消音効果を得るこ
とができる。Further, the calculation time is almost the same as that of the LMS type, while having the excellent feature of the NLMS type that the convergence speed and stability do not depend on the input signal. Further, even when the calculation is performed by a fixed-point type microprocessor, [Δn] becomes large when x ′ is small, and therefore the precision of the arithmetic operation is unlikely to occur, and a sufficient noise reduction effect can be obtained even for a minute input. .
【0024】また、アダプティブフィルタ7のフィルタ
の修正係数を算出するための演算量は、従来はタップ数
に比例して増加したのに対し、本発明の実施例の構成に
よればタップ数によらず、常に一定の僅かな量であり、
タップ数が大きい程、その短縮効果は大きくなることは
明らかである。Further, while the amount of calculation for calculating the correction coefficient of the filter of the adaptive filter 7 has conventionally increased in proportion to the number of taps, according to the configuration of the embodiment of the present invention, it depends on the number of taps. No, it is always a small amount,
It is clear that the greater the number of taps, the greater the shortening effect.
【0025】ここで、従来のNLMS形のΔn値と本発
明の実施例の構成により得られる〔Δn〕と比較する。
この結果は図2で示されているが、このグラフにおいて
振巾レベルは1.0を最大値としてスケーリングし、無
次元量で表わしている。縦軸は修正係数の振巾を示す。
なお、計算条件はα=0.546×10-3、C=1.2
2×10-4、ζ=0.94であり、また、騒音源から発
する騒音としては、100Hzの単一正弦波を3種類の
振巾で与えたものである。図2において、点線1a、2
a、3aは従来構成によるΔnの出力であり、1aは正
弦波の振巾を7.6×10-3とした場合、2aは振巾を
1.5×10-2とした場合及び3aは振巾を3.1×1
0-2とした場合である。Here, the Δn value of the conventional NLMS type will be compared with [Δn] obtained by the configuration of the embodiment of the present invention.
The results are shown in FIG. 2, where the swing level is scaled with a maximum value of 1.0 and expressed as a dimensionless amount. The vertical axis shows the amplitude of the correction coefficient.
The calculation conditions are α = 0.546 × 10 −3 and C = 1.2.
2 × 10 −4 , ζ = 0.94, and the noise emitted from the noise source is a single sine wave of 100 Hz given by three types of amplitude. In FIG. 2, dotted lines 1a, 2
a and 3a are outputs of Δn according to the conventional configuration, 1a is a sine wave amplitude of 7.6 × 10 −3 , 2a is an amplitude of 1.5 × 10 −2 , and 3a is Swing width 3.1 x 1
This is the case with 0 -2 .
【0026】太実線1b、2b、3bは本発明の実施例
による〔Δn〕の出力であり、条件は従来例の1a、2
a、3aの場合と同じである。The thick solid lines 1b, 2b and 3b are outputs of [Δn] according to the embodiment of the present invention, and the conditions are 1a and 2 of the conventional example.
a and 3a are the same.
【0027】図2のグラフから明らかなように、どの振
巾レベルにおいてもΔnにほぼ等しい〔Δn〕が得られ
ていることが分かる。As is apparent from the graph of FIG. 2, it can be seen that [Δn] approximately equal to Δn is obtained at any swing level.
【0028】また、図3はデジタル値x’としてランダ
ムノイズを用いた場合であるが、点線4aは従来構成に
よるΔnの出力、実線4bは本発明の実施例の構成によ
る〔Δn〕の出力である。これから明らかなように、ラ
ンダムノイズにおいても両者がほぼ等しいことが分か
る。3 shows the case where random noise is used as the digital value x ', the dotted line 4a is the output of Δn according to the conventional configuration, and the solid line 4b is the output of [Δn] according to the configuration of the embodiment of the present invention. is there. As is clear from this, it is understood that the two are almost equal even in random noise.
【0029】図2及び図3で示すように、Δnと〔Δ
n〕とはある誤差をもっているが、このシステムは多く
の収束計算の繰り返しによって最適値を求める性質のも
のであり、1回で計算するものではない。従って、Δn
が〔Δn〕と完全に等しい必要はなく、図2及び図3に
表われている程度の誤差であっても、充分、消音効果を
得ることは明らかである。As shown in FIGS. 2 and 3, Δn and [Δ
[n] has a certain error, but this system has the property of obtaining an optimum value by repeating many convergence calculations, and does not calculate it once. Therefore, Δn
Does not need to be exactly equal to [Δn], and it is clear that even with an error of the degree shown in FIG. 2 and FIG.
【0030】以上、本発明の実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明
の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.
【0031】例えば、図4はその第1変形例を示すもの
であるが、上記実施例に対する部分については同一の符
号を付し、その詳細な説明は省略する。For example, FIG. 4 shows the first modification, but parts corresponding to those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0032】すなわち、本変形例によれば、絶対値演算
器42の出力は加算器52に供給され、この他方の入力
端子には所定値βが供給され、その加算結果が最大値比
較器43に供給される。また、この出力xp はζ倍手段
44を介して遅延器51で遅延されて最大値比較器43
の他方の入力端子に加えられるが、この遅延器は2周期
の2T分だけ時間を遅らせるようにしている。これは、
より徐々に減衰が必要な場合に適した構成であり、更に
遅れ周期分を増大させてもよい。すなわち、3T、4T
・・・など任意の遅延サンプルとしてよい。また、最大
値比較器43の出力xp は除算器53に供給され、ここ
で所定値Cが、これで除算され、その結果が乗算器54
に供給され、自乗して〔Δn〕が出力される。このよう
な変形例でも、上記実施例と同様な作用、効果を得るこ
とは明らかである。That is, according to this modification, the output of the absolute value calculator 42 is supplied to the adder 52, the predetermined value β is supplied to the other input terminal, and the addition result is the maximum value comparator 43. Is supplied to. Further, this output x p is delayed by the delay device 51 via the ζ multiplication means 44, and the maximum value comparator 43
This delay device delays the time by 2T of 2 cycles. this is,
This configuration is suitable when more gradual damping is required, and the delay period may be further increased. That is, 3T, 4T
Etc. may be any delay sample. Further, the output x p of the maximum value comparator 43 is supplied to the divider 53, where the predetermined value C is divided by this, and the result is the multiplier 54.
Is supplied to the output terminal and is squared to output [Δn]. Even in such a modification, it is clear that the same operation and effect as those of the above-described embodiment can be obtained.
【0033】図5は第2の変形例を示すものであり、同
様に上記実施例に対応するものについては同一の符号を
付し、その詳細な説明は省略するが、デジタルフィルタ
の出力x’は乗算器61に供給されて二乗され、最大値
比較器43に供給されて上記実施例と同様にζ倍で減少
して1周期分遅らせた信号と比較されて最大値xp が出
力され、これが加算器47に供給され、この他方の入力
端子には所定値βが供給されている。この加算結果Px
p が除算器48で大を除算するのに用いられ結果として
〔Δn〕が得られる。この変形例においても上記実施例
と同様な作用、効果を奏することは明らかである。FIG. 5 shows a second modification. Similarly, parts corresponding to the above-mentioned embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted, but the output x'of the digital filter is omitted. Is supplied to the multiplier 61 to be squared, and is supplied to the maximum value comparator 43 to be compared with the signal delayed by one cycle after being reduced by ζ times as in the above-described embodiment, and the maximum value x p is output, This is supplied to the adder 47, and the predetermined value β is supplied to the other input terminal. This addition result Px
p is used in the divider 48 to divide large, resulting in [Δn]. It is obvious that this modification also has the same operation and effect as those of the above embodiment.
【0034】なお又、交換則など基本的な算術規則に従
い、除算の順序やβの加算位置などを入れ替えた種々の
変形例が考えられる。又、所定値βは除算のゼロ割を防
ぐことが目的であり、この目的を達成できる加算位置は
種々あるが、変形例の他に最大値xp を自乗する前に加
算しても同じ目的が達成される。勿論、xp =0になる
ことがない場合には不要となる演算である。Further, various modifications are conceivable in which the order of division, the addition position of β, and the like are exchanged in accordance with basic arithmetic rules such as the exchange rule. Further, the predetermined value β is for the purpose of preventing division by zero, and there are various addition positions that can achieve this purpose, but the same purpose can be obtained by adding the maximum value x p before squaring in addition to the modification. Is achieved. Of course, this calculation becomes unnecessary when x p = 0 does not hold.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上述べたように本発明の消音装置によ
れば、演算時間を短縮して外乱やノイズに影響を受ける
ことがないようにすることができる。As described above, according to the muffler of the present invention, it is possible to shorten the calculation time and prevent it from being affected by disturbance or noise.
【図1】本発明の実施例による消音装置の配線図であ
る。FIG. 1 is a wiring diagram of a silencer according to an embodiment of the present invention.
【図2】同実施例における〔Δn〕と従来例のΔnとの
比較を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a comparison between [Δn] in the example and Δn in the conventional example.
【図3】騒音源がランダムなノイズを発生する場合の図
2と同様な比較グラフ図である。FIG. 3 is a comparative graph diagram similar to FIG. 2 when a noise source generates random noise.
【図4】第1変形例の要部を示す配線図である。FIG. 4 is a wiring diagram showing a main part of a first modified example.
【図5】第2変形例の要部を示す配線図である。FIG. 5 is a wiring diagram showing a main part of a second modified example.
【図6】従来例のアクティブノイズコントロールシステ
ムの配線図である。FIG. 6 is a wiring diagram of a conventional active noise control system.
【図7】同従来例における係数演算器のNLMS形を示
す配線図である。FIG. 7 is a wiring diagram showing an NLMS type of a coefficient calculator in the conventional example.
【図8】同LMS形を示す配線図である。FIG. 8 is a wiring diagram showing the same LMS type.
15 デジタルフィルタ 220 乗算器 221 乗算器 222 乗算器 22N-1 乗算器 42 絶対値演算器 43 最大値比較器 46 自乗器 47 加算器 48 除算器 49 除算器15 Digital Filter 22 0 Multiplier 22 1 Multiplier 22 2 Multiplier 22 2 Multiplier 22 N-1 Multiplier 42 Absolute Value Calculator 43 Maximum Value Comparator 46 Squarer 47 Adder 48 Divider 49 Divider
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03H 21/00 8842−5J Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H03H 21/00 8842-5E
Claims (1)
音波発生手段と、前記騒音検出手段のアナログ出力をデ
ジタル値に変換するための第1A/D変換器と、該第1
A/D変換器の第1デジタル出力を受けるアダプティブ
フィルタと、該アダプティブフィルタの各タップのフィ
ルタ係数を演算する係数演算器と、前記アダプティブフ
ィルタのデジタル出力をアナログ値に変換するためのD
/A変換器と、前記消音誤差検出手段のアナログ出力を
デジタル値に変換するための第2A/D変換器と、前記
第1A/D変換器の第1デジタル出力を受け、該第1デ
ジタル出力を前記第2A/D変換器の第2デジタル出力
と時間的に等価にすべく遅延させる伝達関数を備えたデ
ジタルフィルタとを具備し、前記第2A/D変換器の第
2デジタル出力と前記デジタルフィルタの第3デジタル
出力とを前記係数演算器に供給し、該係数演算器は前記
第2A/D変換器の第2デジタル出力が零に収束するよ
うに繰り返し係数演算を行なって、該演算結果を前記ア
ダプティブフィルタに供給して、各タップのフィルタ係
数を更新し、前記D/A変換器のアナログ出力は前記音
波発生手段に供給するようにした消音装置において、前
記デジタルフィルタの第3デジタル出力の最大値、又は
絶対値の最大値を検出する最大値検出手段と、2乗演算
器と、前記最大値検出手段の検出値で所定値を除算する
ための除算器とから成り、これらにより前記第2A/D
変換器の第2デジタル出力に乗ぜられる修正係数を算出
するようにしたことを特徴とする消音装置。1. A noise detecting means and a muffling error detecting means,
Sound wave generating means, a first A / D converter for converting an analog output of the noise detecting means into a digital value, and the first A / D converter
An adaptive filter that receives the first digital output of the A / D converter, a coefficient calculator that calculates the filter coefficient of each tap of the adaptive filter, and a D for converting the digital output of the adaptive filter into an analog value.
/ A converter, a second A / D converter for converting the analog output of the muffling error detection means into a digital value, and a first digital output of the first A / D converter, and the first digital output And a digital filter having a transfer function for delaying so as to be temporally equivalent to the second digital output of the second A / D converter, the second digital output of the second A / D converter and the digital filter. The third digital output of the filter is supplied to the coefficient calculator, and the coefficient calculator repeatedly performs coefficient calculation so that the second digital output of the second A / D converter converges to zero, and the calculation result is obtained. Are supplied to the adaptive filter to update the filter coefficient of each tap, and the analog output of the D / A converter is supplied to the sound wave generating means. From the maximum value detecting means for detecting the maximum value of the third digital output or the maximum value of the absolute value, a square calculator, and a divider for dividing a predetermined value by the detected value of the maximum value detecting means. And the second A / D
A silencer characterized in that a correction coefficient to be multiplied by the second digital output of the converter is calculated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05296594A JP3358275B2 (en) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | Silencer |
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JP05296594A JP3358275B2 (en) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | Silencer |
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JPH07239692A true JPH07239692A (en) | 1995-09-12 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001007746A (en) * | 1999-05-19 | 2001-01-12 | Motorola Inc | High-speed training of equalizer in dmt system |
-
1994
- 1994-02-25 JP JP05296594A patent/JP3358275B2/en not_active Expired - Fee Related
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