JPH0728475A - 能動型消音装置 - Google Patents

能動型消音装置

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JPH0728475A
JPH0728475A JP5153675A JP15367593A JPH0728475A JP H0728475 A JPH0728475 A JP H0728475A JP 5153675 A JP5153675 A JP 5153675A JP 15367593 A JP15367593 A JP 15367593A JP H0728475 A JPH0728475 A JP H0728475A
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noise
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microphone
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filter
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JP5153675A
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Makoto Yamanaka
誠 山中
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピーカから異常な音を発生させることなし
にスピーカとモニタマイクロホン間の伝達特性を測定
し、常に最適な状態を維持することを可能とするもの
で、空間の特性が変化しても発散せずに最適な制御を行
う能動型消音装置を提供する。 【構成】 ダクト9内に設置されて騒音1を検出する検
出マイクロホン2と、この検出マイクロホン2で検出し
た騒音信号に基づき騒音1に対して逆位相で同振幅の反
転音信号を生成する適応型FIRフィルタ6と、この適
応型FIRフィルタ6の反転音信号を受けて反転音をダ
クト9内に放射するスピーカ5と、騒音1と反転音の干
渉結果を検出して前記適応型FIRフィルタ6にフィー
ドバックするモニタマイクロホン3と、このモニタマイ
クロホン3の検出信号をストアするバッファ10と、該
バッファ10にストアされた信号に前記モニタマイクロ
ホン3とスピーカ5間の伝達特性の逆特性のフィルタリ
ングを施す逆特性フィルタ13とよりなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はダクト等の伝播通路内
の騒音に、これとは逆位相で且つ同振幅の反転音を作用
させて消音を行う場合において、その騒音の変動に対応
して消音を行う能動型消音装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりダクト内の騒音に対して、この
騒音とは逆位相で活動振幅の反転音を作用させ、この騒
音と反転音との相互干渉によって消音を行うことは知ら
れている。
【0003】特に、近年では電子デバイスや信号技術等
の進歩に伴って騒音に対して忠実な反転音を生成し、非
定常的な高帯域の騒音に即応した反転音として、変動騒
音でも消音する能動型消音装置が提案されている。
【0004】例えば、特開昭61−296392号公報
の電子消音システムは、そうしたものの一つである。
【0005】しかしながら上記の能動型消音装置は、ダ
クト内騒音のように音場が限定された一次元騒音の消音
に適用されており、温度、風量、流速等の経時的な変動
に即応して消音を行うものであって、消音のための反転
音信号は騒音に対してほぼ忠実に生成されているが、現
実には低減し得る騒音量に限界があり、十分な消音を行
うことができないという問題点があった。
【0006】これを解決するために特開平3−4059
8号公報ではFIR(Finite Impulse Response) フィル
タとスピーカとの間に、ダクト内でのスピーカからモニ
タマイクロホンまでの伝達関数をイコライズし、その補
償信号を反転音信号に重畳する逆フィルタを設けた技術
が提案された。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、FIRフィルタの係数更新のための入力信号は該モ
ニタマクロホンとスピーカとの間の伝達特性の影響を受
けることがなくなり広い周波数帯域に亘って大きな消音
量が得られるものの、温度変化等の要因によりスピーカ
とモニタマイクロホン間の伝達特性が変化した場合、シ
ステムが発散し、異常音を発生し、またこの対策として
伝達特性を自動的に再測定を行うような場合でも、測定
のためにスピーカから人工的に作成した音を発生させる
ために周りに人がいない場合や音を立てても問題がない
時等に行っており、常に最適な状態を維持することがで
きないという問題点があった。
【0008】本発明は斯かる従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、スピーカから異常な音を発生させ
ることなしにスピーカとモニタマイクロホン間の伝達特
性を測定し、常に最適な状態を維持することを可能とす
るもので、空間の特性が変化しても発散せずに最適な制
御を行う能動型消音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】本発明は、ダクト内に設
置されて騒音を検出する検出マイクロホンと、この検出
マイクロホンで検出した騒音信号に基づき騒音に対して
逆位相で同振幅の反転音信号を生成する適応型FIRフ
ィルタと、この適応型FIRフィルタの反転音信号を受
けて反転音をダクト内に放射するスピーカと、騒音と反
転音の干渉結果を検出して前記適応型FIRフィルタに
フィードバックするモニタマイクロホンと、このモニタ
マイクロホンの検出信号をストアするバッファと、該バ
ッファにストアされた信号に前記モニタマイクロホンと
スピーカ間の伝達特性の逆特性のフィルタリングを施す
逆特性フィルタとよりなる。
【0010】
【作用】上記の構成により、実際の騒音と同レベル・同
音色の音を作成し、この信号を基にフィルタの係数を更
新することが可能となり、人に異常感・不快感を与える
ことがないため、いつでもフィルタの更新を行うことが
でき、常に最適な騒音の制御が可能になる。
【0011】
【実施例】以下本発明の能動型消音装置を一実施例につ
いて図面に基づいて詳細に説明する。
【0012】図3は基本的な能動型消音装置の消音動作
を説明するためのシステムブロック図である。同図にお
いてダクト9内のファン等の騒音源1から発生した騒音
をセンサとしての騒音検出マイクロホン2で検出し、こ
の検出信号を基に前記ダクト9内の制御点において騒音
と逆相・同振幅となる制御信号を制御音作成部4で作成
し、この制御信号を消音用スピーカ5より放射し、音の
干渉で騒音を低減させるものである。
【0013】かかるシステムにおいて、騒音検出信号よ
り制御信号を作成するアルゴリズムとしていろいろな方
法が提案されているが、最も一般的で実用化されている
Filtered XLMS アルゴリズムをここでは用いた。このア
ルゴリズムはシステムの同さじに温度等の変化による音
響特性が変化しても追従するように適応型デジタルフィ
ルタを用いたものであり、この原理を以下に説明する。
【0014】騒音を検出するマイクロホン2、消音用ス
ピーカ5、制御点に設置されたモニタマイクロホンとし
ての消音量検出マイクロホン3、及び制御音を作成する
制御音作成部(コントローラ)4よりシステムは構成さ
れている。
【0015】前記制御音作成部4内には、予め何らかの
方法で消音用スピーカ5と消音検出マイクロホン3感の
伝達特性を測定し、この特性を用いたフィルタ係数を有
する係数固定のFIRフィルタ6、制御音を検出した騒
音信号より作成する係数可変デジタルフィルタ7、及び
騒音信号・消音量より前記係数可変デジタルフィルタ7
の係数を算出する係数更新部8からなる。
【0016】係数更新は数1に表すように計算し、消音
量検出マイクロホン3の信号が最小になるように係数可
変デジタルフィルタ7の係数を更新する。
【0017】
【数1】
【0018】そして一般に前記係数可変デジタルフィル
タ7の係数は適応的に動作し、動作時の音響特性の変化
に対して十分に対応するが、しかし該フィルタ7の係数
の更新に用いられるFIRフィルタ6の係数は固定であ
る。従って、温度変化やスピーカ・マイクロホンの経時
変化等により実際の消音用スピーカ5と消音量検出マイ
クロホン3間の伝達特性H2 とFIRフィルタ6の係数
H'2とに誤差が生じ、この誤差が大きいとシステムは発
散し、異常な音が消音用スピーカ5から発生することに
なる。
【0019】通常、FIRフィルタ6の係数(H'2)は
システムの設計時に後述する図4のようなシステム(従
来の技術の項で説明した特開平3−40598号公報に
類似)を用いて設定されており、以下にその動作原理を
説明する。
【0020】マイクロホン2、3やスピーカ5は図1に
示した騒音の制御に用いられたものと同じであり、スピ
ーカ5からはノイズ発生器9で作成された人工的な音を
放射し、消音量検出マイクロホン3の信号と係数可変デ
ジタルフィルタ7の出力の差が最小となるように係数更
新部8で係数を更新することによって、結果的に係数可
変デジタルフィルタの係数(H'2)は、スピーカ5とマ
イクロホン3の伝達特性(H2 )と一致する。
【0021】しかし、空間特性を測定しフィルタ係数を
求めるこの一連のプロセスは、ノイズ発生器9から人工
的な音を放射する必要があり、実際の使用時には周りに
人がいない場合や音を立てても問題がない時等に行い、
度々行うことは現実的に不可能である。従って常に最適
なフィルタ係数を維持することは難しく、温度やその他
の原因で空間特性とフィルタ係数が大きく異なる場合が
発生し、システムが発散してしまう。
【0022】そこで本発明では図1及び図2のように構
成した。以下これらの図について説明する。
【0023】[初期設定]空調機のシステムを設置した
場合前記図4に示すブロックで消音用スピーカ5と消音
量検出マイクロホン3間の伝達特性、即ちフィルタ係数
H'2を測定する。このときの係数H'2はH2 に殆ど等し
くなる。
【0024】[消音動作]消音動作のシステムブロック
を図1に示す。騒音検出マイクロホン1より入力した信
号を係数可変デジタルフィルタ7で処理をし、制御点に
設置した消音量検出マイクロホン3において騒音と逆相
・同振幅の音をスピーカ5より発生させる。
【0025】尚、加算器14はマイクロホン3の検出信
号とディジタルフィルタ7の信号との差を取り、制御音
作成部4ではこの差が0になるように係数が更新され
る。また消音検出マイクロホン3の入力信号をバッファ
10に絶えず一定量ストアする。
【0026】[固定(FIR)フィルタの係数更新]図
1に示すようにシステム全体を監視する制御部11に外
部からコントロール信号12が入力されるとシステムは
図2に示す固定フィルタ更新プロセスに変わる。
【0027】前記外部コントロール信号は、空調機の起
動・停止時に発生するように設定できる。
【0028】図2に示す固定フィルタ6の係数更新プロ
セスでは、消音動作時にバッファ10にストアされたデ
ータを基にスピーカ5と制御点に設けた消音量検出マイ
クロホン3の間の伝達特性を前述の初期設定時と同様に
係数可変デジタルフィルタ7を用いて測定する。
【0029】尚、バッファ10から出力された信号は、
前述の消音動作時に用いた係数H'2の逆特性のフィルタ
13を通じて出力される。このとき逆特性フィルタ13
は制御音作成部4で更新された係数によってスピーカ5
から出る音が再びだくと1を伝達される時に伝達関数H
2 の影響を受けるため、バッファ10の出力によって不
要なノイズが増大されるのを防止するために設けられて
いる。
【0030】この結果当該固定フィルタの係数更新プロ
セスでスピーカ5から空間に発せられる音の大きさ及び
音色は消音動作時と同様となり、周囲の人に異常感や不
快感を与えることがなくなる。
【0031】このようにして一連の固定フィルタの係数
更新プロセスが終了すると、消音装置は再び図1に示す
消音動作を行い、最適な固定(FIR)フィルタを用い
て騒音を低減する。
【0032】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明は消音同さ
じの消音量検出マイクロホンからの入力信号を常にスト
アし、このストアされた信号に過去に測定して求めたス
ピーカと消音量検出マイクロホンとの間の伝達特性をフ
ィルタ処理し、この信号を基に新しくスピーカと消音量
検出マイクロホン間の伝達特性を測定することにより、
周りの人に異常感や不快感を与えることなくシステムの
制御パラメータである特性の測定及び更新をすることが
可能となり、絶えずこのシステムパラメータ(係数)を
最適に更新することにより、温度変化等による音響特性
の変化やスピーカやマイクロホンの経時変化等による特
性の変化に対しても、最適で且つ安定な消音動作が可能
となる効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の能動型消音装置の消音動作時のシステ
ムブロック図である。
【図2】図1の装置の固定フィルタ係数更新時のシステ
ムブロック図である。
【図3】図1に相当する一般的な能動型消音装置の消音
動作時のシステムブロック図である。
【図4】図2に相当する一般的な能動型消音装置の固定
フィルタ係数更新時のシステムブロック図である。
【符号の説明】
1 騒音源 2 騒音検出マイクロホン 3 消音量検出マイクロホン 4 制御音作成部 5 スピーカ 6 固定(FIR)フィルタ 7 係数可変デジタルフィルタ 8 係数更新部 9 ダクト 10 バッファ 13 逆特性フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── 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 G10K 11/16 H03H 17/02 L 8842−5J 17/04 A 8842−5J 21/00 8842−5J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダクト内に設置されて騒音を検出する検
    出マイクロホンと、この検出マイクロホンで検出した騒
    音信号に基づき騒音に対して逆位相で同振幅の反転音信
    号を生成する適応型FIRフィルタと、この適応型FI
    Rフィルタの反転音信号を受けて反転音をダクト内に放
    射するスピーカと、騒音と反転音の干渉結果を検出して
    前記適応型FIRフィルタにフィードバックするモニタ
    マイクロホンと、このモニタマイクロホンの検出信号を
    ストアするバッファと、該バッファにストアされた信号
    に前記モニタマイクロホンとスピーカ間の伝達特性の逆
    特性のフィルタリングを施す逆特性フィルタとよりなる
    能動型消音装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001067434A1 (en) * 2000-03-07 2001-09-13 Slab Dsp Limited Active noise reduction system
CN112071298A (zh) * 2020-09-08 2020-12-11 珠海格力电器股份有限公司 油烟机降噪控制方法、系统及油烟机

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001067434A1 (en) * 2000-03-07 2001-09-13 Slab Dsp Limited Active noise reduction system
CN112071298A (zh) * 2020-09-08 2020-12-11 珠海格力电器股份有限公司 油烟机降噪控制方法、系统及油烟机

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