JPH0740199B2 - 繰り返し振動の相殺の方法 - Google Patents
繰り返し振動の相殺の方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は雑音(または他の振動)を相殺する「能動的減
衰」法に関するものである。この場合、選定された場所
に入つてくる1次振動は、この1次振動の影響を小さく
する(最良の場合にはゼロにする)ために、この場所に
2次振動を供給することにより、ゼロにされるまたは相
殺される。このゼロを実効的に得るためには、2次振動
の位相と振幅が1次振動のそれらと正確に整合すること
が必要である。特に、本発明は繰返し1次振動、例え
ば、内燃機関で生ずる繰返し1次振動に適用される。
衰」法に関するものである。この場合、選定された場所
に入つてくる1次振動は、この1次振動の影響を小さく
する(最良の場合にはゼロにする)ために、この場所に
2次振動を供給することにより、ゼロにされるまたは相
殺される。このゼロを実効的に得るためには、2次振動
の位相と振幅が1次振動のそれらと正確に整合すること
が必要である。特に、本発明は繰返し1次振動、例え
ば、内燃機関で生ずる繰返し1次振動に適用される。
背景技術 米国特許第4,153,815号の明細書に、選定された場所に
反復振動源から送られてくる好ましくない振動を小さく
する方法が記載されている。この方法は、前記場所に特
別に合成された2次振動を供給することと、この2次振
動が前記振動源から取つた信号でトリガされて発生する
ことと、この合成された2次振動の波形が前記場所の1
次振動をよりよい程度にゼロにするように時間的に調整
されていることとから成つている。
反復振動源から送られてくる好ましくない振動を小さく
する方法が記載されている。この方法は、前記場所に特
別に合成された2次振動を供給することと、この2次振
動が前記振動源から取つた信号でトリガされて発生する
ことと、この合成された2次振動の波形が前記場所の1
次振動をよりよい程度にゼロにするように時間的に調整
されていることとから成つている。
発明の内容 本発明は前記記載と同じように調整ないし適応する方法
に関するものであるが、その特徴は、2次振動を正しく
適応させるのに要する時間が、1次振動とその時の2次
振動との間の相互作用から決まる前記場所のその時の残
留振動を監視することにより、そしてその時の残留振動
の少なくとも一部分の振幅およびまたは極性(ないし振
動方向)に基づいて2次振動の適用を実行することによ
り、短縮されることである。
に関するものであるが、その特徴は、2次振動を正しく
適応させるのに要する時間が、1次振動とその時の2次
振動との間の相互作用から決まる前記場所のその時の残
留振動を監視することにより、そしてその時の残留振動
の少なくとも一部分の振幅およびまたは極性(ないし振
動方向)に基づいて2次振動の適用を実行することによ
り、短縮されることである。
残留振動の各パルスの振幅および(または)振動方向が
引続く複数個の時間間隔で周期的に適切に検出され、こ
れらのおのおのの検出結果が2次振動の異なる部分の適
応を制御するために正しい順序で別々に用いられる。
引続く複数個の時間間隔で周期的に適切に検出され、こ
れらのおのおのの検出結果が2次振動の異なる部分の適
応を制御するために正しい順序で別々に用いられる。
図面の簡単な説明 例示のための図面を参照して本発明をさらに記載する。
第1図は本発明の方法の基礎である一般原理を示す概要
図であり、 第2図は第1図に示された波形発生器の1つの実施例の
ブロツク線図であり、 第3図は本発明の方法によつて得られる高速適応の原理
を示す概要図であり、 第4図は実際の波形およびシユミレートした波形を示す
3つのグラフであり、 第5図は本発明の方法を実施するための装置の第1実施
例の概要図であり、 第6図は本発明の方法で遅延がどのように補償されるか
を示すグラフであり、 第7図および第8図は本発明の方法を実施するための装
置の第2実施例および第3実施例の概要図であり、 第9図および第10図は本発明の方法により得られる特性
を示したグラフであり、 第11図は本発明の方法を実施するための装置の第4実施
例の概要図である。
図であり、 第2図は第1図に示された波形発生器の1つの実施例の
ブロツク線図であり、 第3図は本発明の方法によつて得られる高速適応の原理
を示す概要図であり、 第4図は実際の波形およびシユミレートした波形を示す
3つのグラフであり、 第5図は本発明の方法を実施するための装置の第1実施
例の概要図であり、 第6図は本発明の方法で遅延がどのように補償されるか
を示すグラフであり、 第7図および第8図は本発明の方法を実施するための装
置の第2実施例および第3実施例の概要図であり、 第9図および第10図は本発明の方法により得られる特性
を示したグラフであり、 第11図は本発明の方法を実施するための装置の第4実施
例の概要図である。
好ましい実施例の説明 以下の記載では、雑音(すなわち、空気中の音響振動)
の相殺について記述するが、同様に本発明は気体中の振
動、液体中の振動または固体中の振動の相殺にも応用で
きる。
の相殺について記述するが、同様に本発明は気体中の振
動、液体中の振動または固体中の振動の相殺にも応用で
きる。
第1図において、1は繰返し雑音源である。この雑音
は、保護領域4において、トランスジユーサ(例えば拡
声器)3で生じた2次振動により打消される。波形発生
器5はトランスジユーサ3に電力を供給する。この発生
器5の出力は、雑音源1に取付けられたトランスジユー
サ2により、雑音発生と同期される。領域4内のマイク
ロホン6により残留音響が検出され、そしてこれが制御
装置7に送られる。制御装置7は発生器5の出力波形を
制御するのに用いられる調整装置ないし適応装置8を制
御し、それにより領域4内の完全な相殺が追求される。
は、保護領域4において、トランスジユーサ(例えば拡
声器)3で生じた2次振動により打消される。波形発生
器5はトランスジユーサ3に電力を供給する。この発生
器5の出力は、雑音源1に取付けられたトランスジユー
サ2により、雑音発生と同期される。領域4内のマイク
ロホン6により残留音響が検出され、そしてこれが制御
装置7に送られる。制御装置7は発生器5の出力波形を
制御するのに用いられる調整装置ないし適応装置8を制
御し、それにより領域4内の完全な相殺が追求される。
第1図のシステムに用いることのできる発生器5および
適応装置8の1つの形式が第2図に示されている。
適応装置8の1つの形式が第2図に示されている。
トランスジユーサ2からの同期信号は繰返し周波数fを
もつであろう。もしサイクル当り1つの同期パルスだけ
が利用可能であるならば、これは周波数逓倍器9a(例
えば、位相ロツクループを有している)に供給され、そ
してこの周波数逓倍器は周波数分割器チエーン9bに周
波数fの整数倍の周波数を供給し、そしてこの周波数分
割器チエーンはメモリ9cの各位置を順次にアドレスす
る。同期信号はエンジンにより駆動される歯車またはそ
れに類するものから得られることが望ましく、そしてこ
のように約100個の等間隔のパルス列が信号源の各サイ
クルで生ずるであろう。その場合番号9aは要求されな
いであろう。
もつであろう。もしサイクル当り1つの同期パルスだけ
が利用可能であるならば、これは周波数逓倍器9a(例
えば、位相ロツクループを有している)に供給され、そ
してこの周波数逓倍器は周波数分割器チエーン9bに周
波数fの整数倍の周波数を供給し、そしてこの周波数分
割器チエーンはメモリ9cの各位置を順次にアドレスす
る。同期信号はエンジンにより駆動される歯車またはそ
れに類するものから得られることが望ましく、そしてこ
のように約100個の等間隔のパルス列が信号源の各サイ
クルで生ずるであろう。その場合番号9aは要求されな
いであろう。
波形メモリ9cは複数個のサンプルを記憶し、そのおの
おのはメモリ9c内に1つのアドレスをもつ。これらの
サンプルは発生されるべき必要な波形の先進部分(prec
ursor 必要な波形を作りだすための元の形)を表し、
そしてデジタル・アナログ変換器9d(電力増幅器とサ
ンプリング周波数を除去するための低域フイルタを備え
ている)に順次に提示され、そしてトランスジユーサ3
に供給されるべき実際の波形が生ずる。もしたゞ1つの
同期パルスが信号源から得られるならば周波数逓倍器が
必要であるということは、必要な2次波形を生ずるため
に、これらのサンプルのおのおのが音響波形の繰返し毎
に1回は提示されなければならないからである。逓倍の
程度は必要なサンプルの数に依つて変わり、典型的な場
合には、これは32である。メモリ9cに記憶されるサン
プリングはいろいろな方法で得ることができるが、この
メモリは装置7からの出力を最小にするための装置8に
よつて変更されるから、最初のサンプルがどのようなも
のであるかは一般にそれ程重要ではなく、繰返し1次音
響エネルギのそれぞれの出現はそれぞれの他の出現と結
局は類似するから、正しいサンプルがメモ9cに現われ
るのであろう。最初のサンプルのパターンは正しい相殺
信号を生ずるのに要する時間に影響するだけである。
おのはメモリ9c内に1つのアドレスをもつ。これらの
サンプルは発生されるべき必要な波形の先進部分(prec
ursor 必要な波形を作りだすための元の形)を表し、
そしてデジタル・アナログ変換器9d(電力増幅器とサ
ンプリング周波数を除去するための低域フイルタを備え
ている)に順次に提示され、そしてトランスジユーサ3
に供給されるべき実際の波形が生ずる。もしたゞ1つの
同期パルスが信号源から得られるならば周波数逓倍器が
必要であるということは、必要な2次波形を生ずるため
に、これらのサンプルのおのおのが音響波形の繰返し毎
に1回は提示されなければならないからである。逓倍の
程度は必要なサンプルの数に依つて変わり、典型的な場
合には、これは32である。メモリ9cに記憶されるサン
プリングはいろいろな方法で得ることができるが、この
メモリは装置7からの出力を最小にするための装置8に
よつて変更されるから、最初のサンプルがどのようなも
のであるかは一般にそれ程重要ではなく、繰返し1次音
響エネルギのそれぞれの出現はそれぞれの他の出現と結
局は類似するから、正しいサンプルがメモ9cに現われ
るのであろう。最初のサンプルのパターンは正しい相殺
信号を生ずるのに要する時間に影響するだけである。
前記記載は32個の個別素子の場合であつたが、もちろ
ん、この数はもつと大きくすることもまたはもつと小さ
くすることもできる。または、実際に存在するよりもず
つと多数の時間素子による効果をシユミレートするよう
に、時間部分の間を補間することができる。この補間
は、適切な相殺時間素子を調整するための情報をうるた
めに残留信号線路内で実行することができる、または、
相殺波形の部分の間で実行することができる。
ん、この数はもつと大きくすることもまたはもつと小さ
くすることもできる。または、実際に存在するよりもず
つと多数の時間素子による効果をシユミレートするよう
に、時間部分の間を補間することができる。この補間
は、適切な相殺時間素子を調整するための情報をうるた
めに残留信号線路内で実行することができる、または、
相殺波形の部分の間で実行することができる。
再び第1図を参照して、制御装置7は残留雑音マイクロ
ホン6によつて検出された残留信号を処理する。この残
留信号は繰返し音響源1からの音響とトランスジユーサ
3により生じた相殺音響との和である。米国特許第4,15
3,815号に記載されたシステムにおいて、この信号は制
御装置7によつて処理されて、残留信号の全エネルギに
関係した出力を生ずる。相殺波形はこの全エネルギーレ
ベルを小さくするように調整される。
ホン6によつて検出された残留信号を処理する。この残
留信号は繰返し音響源1からの音響とトランスジユーサ
3により生じた相殺音響との和である。米国特許第4,15
3,815号に記載されたシステムにおいて、この信号は制
御装置7によつて処理されて、残留信号の全エネルギに
関係した出力を生ずる。相殺波形はこの全エネルギーレ
ベルを小さくするように調整される。
本発明は残留信号の少なくとも一部分からこの適合時間
を短くする情報を得ることを有している。例えば、残留
波形の一部分がマスクされて、残留エネルギ信号が相殺
波形の変更によつてかなり影響を受ける残留波形の部分
だけを有することができる。
を短くする情報を得ることを有している。例えば、残留
波形の一部分がマスクされて、残留エネルギ信号が相殺
波形の変更によつてかなり影響を受ける残留波形の部分
だけを有することができる。
別の実施例では、相殺波形を変更した後の適当な点で残
留信号をサンプルすること、および残留信号の変化の方
法およびまたは変化の大きさを相殺波形の次のサイクル
の対応する部分に補正パラメータとして用いることが行
なわれる。このような動作は波形の繰返しサイクル毎に
1つの時間部分で、または複数個の時間部分で、実行す
ることができる。
留信号をサンプルすること、および残留信号の変化の方
法およびまたは変化の大きさを相殺波形の次のサイクル
の対応する部分に補正パラメータとして用いることが行
なわれる。このような動作は波形の繰返しサイクル毎に
1つの時間部分で、または複数個の時間部分で、実行す
ることができる。
しかしながら、もつと有効なシステムは別の方法の動
作、すなわち、残留信号を測定すること、および前の残
留波形からの情報に基づいて次のサイクルの相殺波形を
変えることを実行することであろう。再び、1つの変更
または複数個の変更が各繰返しサイクルの間で実行する
ことができる。
作、すなわち、残留信号を測定すること、および前の残
留波形からの情報に基づいて次のサイクルの相殺波形を
変えることを実行することであろう。再び、1つの変更
または複数個の変更が各繰返しサイクルの間で実行する
ことができる。
残留雑音信号の特定の部分は以前の時刻の番号3におけ
る相殺信号中の原因と関係することができる。以前のい
ろいろな時刻における1つの重要な原因部分または一連
の重要な原因部分があるであろう。したがつて、1個ま
たは複数個の原因部分と残留効果との間の1つまたは複
数個の遅延を補償することが必要である。この補償は、
残留信号を検出した後に、そして次の周期的相殺信号に
補正を加える前に、適用される。制御された修正を正確
に1繰返しサイクル後に加える代りに、差Δtが音響遅
延を補償するように1繰返しサイクル後よりも短い時間
間隔(Δt)にそれが加えられる。
る相殺信号中の原因と関係することができる。以前のい
ろいろな時刻における1つの重要な原因部分または一連
の重要な原因部分があるであろう。したがつて、1個ま
たは複数個の原因部分と残留効果との間の1つまたは複
数個の遅延を補償することが必要である。この補償は、
残留信号を検出した後に、そして次の周期的相殺信号に
補正を加える前に、適用される。制御された修正を正確
に1繰返しサイクル後に加える代りに、差Δtが音響遅
延を補償するように1繰返しサイクル後よりも短い時間
間隔(Δt)にそれが加えられる。
この遅延は手動で調節できるが、実際に変わりうる。例
えば、車内での相殺の場合には、車の窓が開いているか
閉つているかは遅延に影響する。したがつて、この遅延
をこのシステムのインパルス応答に関係づけることによ
り、または、相殺波形と残留波形の間の交差相関関数の
1つまたは複数個の極大を検出することにより、遅延を
自動化することは有利であると考えてよい。
えば、車内での相殺の場合には、車の窓が開いているか
閉つているかは遅延に影響する。したがつて、この遅延
をこのシステムのインパルス応答に関係づけることによ
り、または、相殺波形と残留波形の間の交差相関関数の
1つまたは複数個の極大を検出することにより、遅延を
自動化することは有利であると考えてよい。
したがつて、波形発生器5が相殺信号をつくり上げるの
に要する時間を短くするために、残留雑音信号の性質に
関するより多くの情報を保持することが必要であること
がわかるであろう。1つの簡単な構造対では、雑音サイ
クル中に与えられた点における残留雑音信号の振動方向
に関する情報を得ることが可能であり、したがつて、こ
の情報を用いて雑音サイクル中で同じ点において相殺波
形に反対の振動方向をもつた増分修正を行うことがで
き、したがつて、少なくともその点における相殺が改良
されるであろう。
に要する時間を短くするために、残留雑音信号の性質に
関するより多くの情報を保持することが必要であること
がわかるであろう。1つの簡単な構造対では、雑音サイ
クル中に与えられた点における残留雑音信号の振動方向
に関する情報を得ることが可能であり、したがつて、こ
の情報を用いて雑音サイクル中で同じ点において相殺波
形に反対の振動方向をもつた増分修正を行うことがで
き、したがつて、少なくともその点における相殺が改良
されるであろう。
もつと複雑なシステムでは、残留雑音信号の振動方向だ
けでなくその大きさも特定の時刻において測定されるべ
きである。それから、この情報は相殺信号を急いでつく
り上げるのに直接に用いられ、そしてほゞ完全なゼロが
えられる適応時間を短くすることができる。
けでなくその大きさも特定の時刻において測定されるべ
きである。それから、この情報は相殺信号を急いでつく
り上げるのに直接に用いられ、そしてほゞ完全なゼロが
えられる適応時間を短くすることができる。
代数学的にいえば、相殺される雑音の先進部分がメモリ
の中に一連のサンプルとして記憶され、そしてサンプル
〔yn 〕の集合として表される。ここで、nは波形の1サ
イクルの間のサンプルの数である。マイクロホン6で検
出された残留雑音信号e(t)をサンプルすることがで
き、そしてまた〔yn 〕と同数のサンプルをもつた集合
〔en 〕として表される。〔yn 〕の任意のサンプルの変化
をサンプルされたエラー信号〔en 〕の対応する変化に関
係づけることが可能であり、したがつて、〔en 〕によつ
てもたらされる情報を〔yn 〕を調整するのに用いること
ができる。
の中に一連のサンプルとして記憶され、そしてサンプル
〔yn 〕の集合として表される。ここで、nは波形の1サ
イクルの間のサンプルの数である。マイクロホン6で検
出された残留雑音信号e(t)をサンプルすることがで
き、そしてまた〔yn 〕と同数のサンプルをもつた集合
〔en 〕として表される。〔yn 〕の任意のサンプルの変化
をサンプルされたエラー信号〔en 〕の対応する変化に関
係づけることが可能であり、したがつて、〔en 〕によつ
てもたらされる情報を〔yn 〕を調整するのに用いること
ができる。
第3図は振動源1からのもとの雑音n(t)と振動源3か
らの相殺雑音y(t)との和からマイクロホン6がいかに
エラー信号e(t)を生ずるかを示し、そしてこれが装置
7の中で集合〔en 〕にいかに変換されるかを示してい
る。装置7はサンプル・アンド・ホールド回路またはア
ナログ・デジタル変換器であることができ、その目的は
繰返し波形上の繰返し可能位置のe(t)のパラメータを
決定することである。
らの相殺雑音y(t)との和からマイクロホン6がいかに
エラー信号e(t)を生ずるかを示し、そしてこれが装置
7の中で集合〔en 〕にいかに変換されるかを示してい
る。装置7はサンプル・アンド・ホールド回路またはア
ナログ・デジタル変換器であることができ、その目的は
繰返し波形上の繰返し可能位置のe(t)のパラメータを
決定することである。
第4図の上のグラフaはエラー信号e(t)の1つのサイ
クルを表す波形を示している。この波形はまた第4図の
中央のグラフbにおいてサンプルされた形〔e n 〕で示さ
れている。第4図の下のグラフcは相殺波形〔y n 〕を示
している。もし〔y n 〕のj番目の部分がグラフcの斜線の
ついた面積で示された分だけ調整されるならば、それは
またグラフaおよびbの斜線のついた面積で示されたよう
に、エラー信号e(t)およびそのサンプルされた形
〔e n 〕に1つの効果をもつであろう。逆にいえば、
〔e n 〕のj番目の部分の大きさを小さくするために、〔y
n 〕のi番目の部分にどのような調整を行なわなければな
らないかを決定することはしたがつて可能である。
クルを表す波形を示している。この波形はまた第4図の
中央のグラフbにおいてサンプルされた形〔e n 〕で示さ
れている。第4図の下のグラフcは相殺波形〔y n 〕を示
している。もし〔y n 〕のj番目の部分がグラフcの斜線の
ついた面積で示された分だけ調整されるならば、それは
またグラフaおよびbの斜線のついた面積で示されたよう
に、エラー信号e(t)およびそのサンプルされた形
〔e n 〕に1つの効果をもつであろう。逆にいえば、
〔e n 〕のj番目の部分の大きさを小さくするために、〔y
n 〕のi番目の部分にどのような調整を行なわなければな
らないかを決定することはしたがつて可能である。
これまでの解析は〔y j 〕のj番目の部分の値を変えるこ
とと〔e j 〕におよぼすその効果をみることとの間に時間
遅延があるために起こる効果を無視してきた。この時間
遅延はとりわけマイクロホン6と振動源1との間の音響
遅延によるものである。多くの場合に、この遅延は特定
の発射率において事実上一定のまゝであろうから、それ
は一定数の波形サンプルにほゞ対応し、そして相殺波形
のj番目の部分を調節するとき、検討されるのはエラー
信号の(j+k)番目の部分であるように構成することは
簡単なことである。こゝで、「k」は信号が遅延される
部分素子の数である。
とと〔e j 〕におよぼすその効果をみることとの間に時間
遅延があるために起こる効果を無視してきた。この時間
遅延はとりわけマイクロホン6と振動源1との間の音響
遅延によるものである。多くの場合に、この遅延は特定
の発射率において事実上一定のまゝであろうから、それ
は一定数の波形サンプルにほゞ対応し、そして相殺波形
のj番目の部分を調節するとき、検討されるのはエラー
信号の(j+k)番目の部分であるように構成することは
簡単なことである。こゝで、「k」は信号が遅延される
部分素子の数である。
このプロセスは十分速く実行できるから、雑音の各サイ
クルに対し〔y n 〕のすべてのn個のサンプルを調節する
ことが可能になり、したがつて適応速度を著しく大きく
することができる。第5図はこのような形の制御機能が
実際のシステムでどのように実現しうるかを示してい
る。
クルに対し〔y n 〕のすべてのn個のサンプルを調節する
ことが可能になり、したがつて適応速度を著しく大きく
することができる。第5図はこのような形の制御機能が
実際のシステムでどのように実現しうるかを示してい
る。
点線の長方形の中の制御装置7はここではサンプル・ホ
ールド回路7aと比較器7bで構成される。マイクロホン
6からのエラー信号はサンプル・ホールド回路7aに供
給される。このサンプル・ホールド回路はトランスジユ
ーサ2からのタイミング信号を受取つてそれに同期す
る。このトランスジユーサはまた発生器5によつて発生
する各相殺波形パルスの開始を制御する。したがつて、
エラー信号e(t)は相殺信号と同期してサンプルされる
であろう。それから、サンプルされたエラー信号〔e n 〕
は通常ゼロに選ばれる必要なエラー信号と比較され、そ
の結果各部分nにおけるサンプルされたエラー信号の極
性を表す2レベル信号がえられる。G(e)と呼ばれる
この制御関数は G(e) n =sgn e n で表すことができる。これは、次のアルゴリズムにおい
て、(ゼロ音響遅延を仮定して)相殺波形〔y n 〕の値を
調節するのに用いることができる。
ールド回路7aと比較器7bで構成される。マイクロホン
6からのエラー信号はサンプル・ホールド回路7aに供
給される。このサンプル・ホールド回路はトランスジユ
ーサ2からのタイミング信号を受取つてそれに同期す
る。このトランスジユーサはまた発生器5によつて発生
する各相殺波形パルスの開始を制御する。したがつて、
エラー信号e(t)は相殺信号と同期してサンプルされる
であろう。それから、サンプルされたエラー信号〔e n 〕
は通常ゼロに選ばれる必要なエラー信号と比較され、そ
の結果各部分nにおけるサンプルされたエラー信号の極
性を表す2レベル信号がえられる。G(e)と呼ばれる
この制御関数は G(e) n =sgn e n で表すことができる。これは、次のアルゴリズムにおい
て、(ゼロ音響遅延を仮定して)相殺波形〔y n 〕の値を
調節するのに用いることができる。
ここで、jは〔y n 〕のj番目の部分素子を表し、kはこの
プロセスのk第目の繰返しであり、Δは増分を表し、波
形のこの増分の各サンプルが調節される。Δは1つの値
をとることができるし、また〔y n 〕の粗調節および微細
調節ができるために異つた時刻に異つた値をとることが
できる。Δの値は、具体的な応用における適応の要求に
より、時間の関数としてまたは残留雑音の振幅の関数と
して変えることができる。
プロセスのk第目の繰返しであり、Δは増分を表し、波
形のこの増分の各サンプルが調節される。Δは1つの値
をとることができるし、また〔y n 〕の粗調節および微細
調節ができるために異つた時刻に異つた値をとることが
できる。Δの値は、具体的な応用における適応の要求に
より、時間の関数としてまたは残留雑音の振幅の関数と
して変えることができる。
もし装置8が正しい時刻に比較器からデータを受取るこ
とができるならば、回路7aはなしで済ますことがで
き、そしてエラー信号は比較器に直接に供給される。
とができるならば、回路7aはなしで済ますことがで
き、そしてエラー信号は比較器に直接に供給される。
もつと速い適応を得るために、エラー信号に関するもつ
と多くの情報を保持することができる。例えば、第7図
に示された方式を用いることができる。第7図において
は、エラー信号の振幅に関する情報が適応に用いられ
る。
と多くの情報を保持することができる。例えば、第7図
に示された方式を用いることができる。第7図において
は、エラー信号の振幅に関する情報が適応に用いられ
る。
第7図において、マイクロホン6からのエラー信号はサ
ンプル・アンド・ホールド回路7a(この回路は省略す
ることができる)に供給され、それからアナログ・デジ
タル変換器9に供給される。この変換器は、トランスジ
ユーザ2から得られる同期信号列により制御された正し
い順序で、波形発生器と適応装置の組合わせ装置5/8を
制御する。
ンプル・アンド・ホールド回路7a(この回路は省略す
ることができる)に供給され、それからアナログ・デジ
タル変換器9に供給される。この変換器は、トランスジ
ユーザ2から得られる同期信号列により制御された正し
い順序で、波形発生器と適応装置の組合わせ装置5/8を
制御する。
第7図の実施例において、線形制御関数 G(e) n =αe n が用いられる。こゝで、エラー信号の部分αが波形適応
器5/8にフイードバツクされる。
器5/8にフイードバツクされる。
この場合に、〔y n 〕の値を調節するのに用いられるアル
ゴリズムは(ゼロ音響遅延を仮定して) である。したがつて、〔y n 〕のそれぞれの値は雑音源と
相殺源との間のエラーに比例した量だけ更新される。α
がもし1より小さいならば、このシステムにより速い収
束がえられる。
ゴリズムは(ゼロ音響遅延を仮定して) である。したがつて、〔y n 〕のそれぞれの値は雑音源と
相殺源との間のエラーに比例した量だけ更新される。α
がもし1より小さいならば、このシステムにより速い収
束がえられる。
本発明は、次の例により、第5図から第10図を参照し
て、さらに記憶される。
て、さらに記憶される。
例 第8図を参照して1HP 1気筒ガソリンエンヂン20が排
気口21のところで繰返し雑音を発生する雑音源として用
いられた。雑音は排気口21から約1メートルのところに
置かれたマイクロホン26によつて受信され、そしてこの
雑音信号が27で一般的に示された制御回路に供給され
た。この波形情報は、30で一般的に示されたマイクロプ
ロセツサに供給される前に、こゝで処理される。マイク
ロプロセツサ30は拡声器23に供給される相殺波形を発生
および調節し、その波形はトランスジユーサ22から供給
される信号列によりエンヂンのスピードに同期される。
気口21のところで繰返し雑音を発生する雑音源として用
いられた。雑音は排気口21から約1メートルのところに
置かれたマイクロホン26によつて受信され、そしてこの
雑音信号が27で一般的に示された制御回路に供給され
た。この波形情報は、30で一般的に示されたマイクロプ
ロセツサに供給される前に、こゝで処理される。マイク
ロプロセツサ30は拡声器23に供給される相殺波形を発生
および調節し、その波形はトランスジユーサ22から供給
される信号列によりエンヂンのスピードに同期される。
マイクロプロセツサ30が生ずる相殺波形は(32個と256
個の間の)多数のサンプルから成り、それらの値はデジ
タルメモリ30b内の連続した位置に記憶される。これら
は、トランスジユーサ22からの信号列により指令された
時間間隔で、デジタル・アナログ変換器30cに読出され
る。したがつて、相殺信号はエンヂン20の点火工程と正
しく同期しているであろう。
個の間の)多数のサンプルから成り、それらの値はデジ
タルメモリ30b内の連続した位置に記憶される。これら
は、トランスジユーサ22からの信号列により指令された
時間間隔で、デジタル・アナログ変換器30cに読出され
る。したがつて、相殺信号はエンヂン20の点火工程と正
しく同期しているであろう。
マイクロホン26からの残留雑音信号は、サンプル・ホー
ルド回路27aにより相殺信号のために発生されるサンプ
ル数と同数のサンプルに、サンプリングされる。それか
ら、このサンプルされた信号は残留雑音信号の各サンプ
ルのゼロに対する極性を検出するために(例えば、第5
図の7bのような)比較器に供給することができるか、
または、(例えば、第7図の9のような)アナログ・デ
ジタル変換器に供給することができる。
ルド回路27aにより相殺信号のために発生されるサンプ
ル数と同数のサンプルに、サンプリングされる。それか
ら、このサンプルされた信号は残留雑音信号の各サンプ
ルのゼロに対する極性を検出するために(例えば、第5
図の7bのような)比較器に供給することができるか、
または、(例えば、第7図の9のような)アナログ・デ
ジタル変換器に供給することができる。
まず、極性検出適応システムを考えると、もしこのエラ
ー信号の各部分を相殺波形の特定のサンプル値に対応さ
せるならば、そのサンプル値を次の方程式によつて示さ
れるように調節することができる。
ー信号の各部分を相殺波形の特定のサンプル値に対応さ
せるならば、そのサンプル値を次の方程式によつて示さ
れるように調節することができる。
こゝで、jは波形のj番目の部分素子、kはk番目の繰返
し、Δは部分素子が調節されるべき増分、 はサンプルされたエラー信号のj番目の部分素子の符号
を表す。
し、Δは部分素子が調節されるべき増分、 はサンプルされたエラー信号のj番目の部分素子の符号
を表す。
換言すれば、もしエラー信号が波形上の特定の点jで正
であるならば、その点における相殺波形は量Δだけ小さ
くされて、それをより負にし、したがつて雑音波形の正
圧力を小さくする。もしエラー信号が負であるならば、
相殺波形の対応するサンプルはΔだけ増加される。Δは
各部分素子が調節される任意の増分を表す。その値は固
定であることもできるし、または波形の粗調節および微
細調節を行なうために変えることもできる。
であるならば、その点における相殺波形は量Δだけ小さ
くされて、それをより負にし、したがつて雑音波形の正
圧力を小さくする。もしエラー信号が負であるならば、
相殺波形の対応するサンプルはΔだけ増加される。Δは
各部分素子が調節される任意の増分を表す。その値は固
定であることもできるし、または波形の粗調節および微
細調節を行なうために変えることもできる。
実際には、エラー信号のj番目の部分素子は相殺波形のj
番目の部分素子に対応しない。それは、実際のシステム
では、信号が拡声器に供給される時刻とそれがマイクロ
ホンで受信される時刻との間に数ミリ秒の遅延があるか
らである。この遅延(第6図をみよ)は、jにおけるエ
ラー信号により制御される波形内の点から時間オフセツ
トを引くことにより、供給することができる。すなわ
ち、 このオフセツトの大きさ、第6図のBとCの間の時間
は、第6図で波形のz個のサンプルで示されている。相
殺波形発生器からの信号の印加と残留マイクロホンにお
けるその最大オフセツトとの間の時間遅延はz個のサン
プルに対応しなければならない。すなわち、 Δt=z×T s こゝで、Δtは遅延で、与えられた拡声器・マイクロホ
ン配置に対して一定、zはサンプルのオフセツト数、T s
はサンプリング周期でT f /Nに等しく、T f は雑音の周期で
ある。すなわち、 このオフセツト数は、例えばT s を測定することにより、
プログラム制御の下で更新することができ、したがつ
て、繰返しサイクル率を変えるためにおよびサンプルの
おのおのに対する周期を変えるために補償される。
番目の部分素子に対応しない。それは、実際のシステム
では、信号が拡声器に供給される時刻とそれがマイクロ
ホンで受信される時刻との間に数ミリ秒の遅延があるか
らである。この遅延(第6図をみよ)は、jにおけるエ
ラー信号により制御される波形内の点から時間オフセツ
トを引くことにより、供給することができる。すなわ
ち、 このオフセツトの大きさ、第6図のBとCの間の時間
は、第6図で波形のz個のサンプルで示されている。相
殺波形発生器からの信号の印加と残留マイクロホンにお
けるその最大オフセツトとの間の時間遅延はz個のサン
プルに対応しなければならない。すなわち、 Δt=z×T s こゝで、Δtは遅延で、与えられた拡声器・マイクロホ
ン配置に対して一定、zはサンプルのオフセツト数、T s
はサンプリング周期でT f /Nに等しく、T f は雑音の周期で
ある。すなわち、 このオフセツト数は、例えばT s を測定することにより、
プログラム制御の下で更新することができ、したがつ
て、繰返しサイクル率を変えるためにおよびサンプルの
おのおのに対する周期を変えるために補償される。
この方法を用いて、各波形部分素子が雑音の各サイクル
の間に量Δだけ調節され、したがつて、適応時間は極め
て速い。第9図は縦軸に音圧レベル、横軸に時間をとつ
たときのグラフを示している。最初、相殺信号がゼロで
あり、そして減衰はない。約4秒後、音圧レベルに20dB
だけ減少した。
の間に量Δだけ調節され、したがつて、適応時間は極め
て速い。第9図は縦軸に音圧レベル、横軸に時間をとつ
たときのグラフを示している。最初、相殺信号がゼロで
あり、そして減衰はない。約4秒後、音圧レベルに20dB
だけ減少した。
第7図を参照して記載した制御システムを用いることに
より、適応時間をさらに改良することができる。これは
第8図に示された構造体である。マイクロホン26からの
エラー信号は、前記記載と同じように、サンプル・アン
ド・ホールド回路27aによりサンプルされる。それか
ら、このサンプルされた信号はアナログ・デジタル変換
器29に供給され、この変換器は各サンプル値を8ビツト
デジタル表示に変換する。波形は前記記載の方法で発生
されるが、そのサンプル値は、メモリ処理装置30a内の
前に記憶された相殺波形サンプル値から、エラー信号の
デジタル表示を引くことにより調節される。このことは
数学的には次のように記述することができる。
より、適応時間をさらに改良することができる。これは
第8図に示された構造体である。マイクロホン26からの
エラー信号は、前記記載と同じように、サンプル・アン
ド・ホールド回路27aによりサンプルされる。それか
ら、このサンプルされた信号はアナログ・デジタル変換
器29に供給され、この変換器は各サンプル値を8ビツト
デジタル表示に変換する。波形は前記記載の方法で発生
されるが、そのサンプル値は、メモリ処理装置30a内の
前に記憶された相殺波形サンプル値から、エラー信号の
デジタル表示を引くことにより調節される。このことは
数学的には次のように記述することができる。
こゝで、αは利得因子、e j はエラー信号のj番目の部分
素子のデジタル表示である。
素子のデジタル表示である。
さらに、マイクロホン26からのエラー信号に、拡声器23
およびまたは音響条件の特性を補償するために、減算処
理の前に重みをつけることができる。この補償は、与え
られたシステムに対し計算された特性をもつたフイルタ
または測定された特性のフイルタにより、実行すること
ができる。このフイルタはまた、振動相殺工程の前また
は最中にパラメータを調節し、変化に富んだ適応をする
ことができる。
およびまたは音響条件の特性を補償するために、減算処
理の前に重みをつけることができる。この補償は、与え
られたシステムに対し計算された特性をもつたフイルタ
または測定された特性のフイルタにより、実行すること
ができる。このフイルタはまた、振動相殺工程の前また
は最中にパラメータを調節し、変化に富んだ適応をする
ことができる。
第10図は縦軸に音圧レベル、横軸に時間をとつたグラフ
を示す。20dBの減衰がえられるのに要する時間が1秒以
下であることがわかる。この時間は非常に短いので、こ
の相殺システムにとつて、そのスピードまたは負荷が常
に変つているが相殺はなお維持されている頻発する雑音
源の波形をたどることが可能になる。
を示す。20dBの減衰がえられるのに要する時間が1秒以
下であることがわかる。この時間は非常に短いので、こ
の相殺システムにとつて、そのスピードまたは負荷が常
に変つているが相殺はなお維持されている頻発する雑音
源の波形をたどることが可能になる。
このシステムの別の実施例が第11図に示されている。第
11図は、(例えば、マイクロプロセツサでプログラムさ
れた)部分的にデジタルである、または(例えば、電荷
結合装置で実行される)部分的にアナログである、2つ
の信号遅延路を示している。
11図は、(例えば、マイクロプロセツサでプログラムさ
れた)部分的にデジタルである、または(例えば、電荷
結合装置で実行される)部分的にアナログである、2つ
の信号遅延路を示している。
第11図の番号41で示された第1遅延路により、第6図の
矢印Aと矢印Bとの間の遅延がえられる。この遅延の時
間間隔はT f −Δtであり、繰返し速度の速い変化を許容
しなければならないシステムにおいて、この遅延は適当
な回路44によつてうることができ、振動源1の繰返し率
に同期することができる。番号44により、遅延装置41に
対し、遅延がT f −Δtであるような周波数のタイミング
パルスがえられる。こゝで、T f は波形のゆつくり変わる
繰返し率であり、そしてΔtは一定である。一定の繰返
し率で動作するが速い波形変化をもつシステムに対し
て、番号41により単純な遅延関数をうることができる。
矢印Aと矢印Bとの間の遅延がえられる。この遅延の時
間間隔はT f −Δtであり、繰返し速度の速い変化を許容
しなければならないシステムにおいて、この遅延は適当
な回路44によつてうることができ、振動源1の繰返し率
に同期することができる。番号44により、遅延装置41に
対し、遅延がT f −Δtであるような周波数のタイミング
パルスがえられる。こゝで、T f は波形のゆつくり変わる
繰返し率であり、そしてΔtは一定である。一定の繰返
し率で動作するが速い波形変化をもつシステムに対し
て、番号41により単純な遅延関数をうることができる。
番号42の第2遅延路は、番号41からの制御エラー信号と
(番号43で)加算された繰返す相殺波を記憶しおよび周
期的に提供する。番号42に対するタイミングは振動源1
により、例えば、繰返し雑音を生ずる回転機械上の発音
車により同期される。
(番号43で)加算された繰返す相殺波を記憶しおよび周
期的に提供する。番号42に対するタイミングは振動源1
により、例えば、繰返し雑音を生ずる回転機械上の発音
車により同期される。
実際の装置では(例えば、駆動中の車を静かにするため
に2次振動を用いる時)、用いている時(例えば、窓が
開いている車の場合の補償)には遅延を調整する装置を
備えることが必要である。このような遅延の調整は多く
の異つた方法で実行することができる。
に2次振動を用いる時)、用いている時(例えば、窓が
開いている車の場合の補償)には遅延を調整する装置を
備えることが必要である。このような遅延の調整は多く
の異つた方法で実行することができる。
さらに、トランスジユーサ3に入力として供給されるデ
ルタ関数に対するマイクロホン6の応答が複数個の大き
なピークを与える場合、複数個の遅延路41(例えば、第
11図の41aの点線で示されている)を並列に用いること
が必要である。
ルタ関数に対するマイクロホン6の応答が複数個の大き
なピークを与える場合、複数個の遅延路41(例えば、第
11図の41aの点線で示されている)を並列に用いること
が必要である。
時間間隔の整数倍z(第6図は参照)に遅延が正確にな
るように、遅延をわずかに調整することがまた必要であ
る。このことは(第5図の10で示されるような)可変遅
延路で実行することができる。
るように、遅延をわずかに調整することがまた必要であ
る。このことは(第5図の10で示されるような)可変遅
延路で実行することができる。
第6図は遅延がどのように調整されるかを示している。
第6図の上部分に示された波形は時間間隔T f の後に繰返
されるのがわかるであろう。(すなわち、矢印Aから矢
印Cまでが繰返し波形の1サイクルを表す。)この時間
間隔が(第4図のところで考察したように)n個の等し
いサンプルに分割される。振動源の繰返し率が変化する
時(例えば、T f が小さくなる時)、各時間間隔nは短く
なるが、なおこの変更した周期T f の中にn個のサンプル
があるであろう。(繰返し率を変えることによつて影響
されない)音響遅延は波形のより多くのサンプル(z)
を占め、したがつて、電子補償遅延A−Bは小さくなら
なければならない。
第6図の上部分に示された波形は時間間隔T f の後に繰返
されるのがわかるであろう。(すなわち、矢印Aから矢
印Cまでが繰返し波形の1サイクルを表す。)この時間
間隔が(第4図のところで考察したように)n個の等し
いサンプルに分割される。振動源の繰返し率が変化する
時(例えば、T f が小さくなる時)、各時間間隔nは短く
なるが、なおこの変更した周期T f の中にn個のサンプル
があるであろう。(繰返し率を変えることによつて影響
されない)音響遅延は波形のより多くのサンプル(z)
を占め、したがつて、電子補償遅延A−Bは小さくなら
なければならない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポウエル・アンドリユ−・リチヤ−ド イギリス国エス10 1ビ−ワイ・シエフイ −ルド・エルモア−・ロ−ド16 (72)発明者 スミス・ロデリツク・アラン イギリス国エセツクス・コルチエスタ−・ ザ・グレ−ド10 (56)参考文献 特開 昭50−13001(JP,A) 特開 昭50−801(JP,A) 特開 昭52−4746(JP,A) 特開 昭53−48642(JP,A)
Claims (8)
- 【請求項1】選定された位置において繰返し1次振動源
から受ける1次振動パルスの振動を小さくする方法であ
り、選定された前記位置に特別に合成された2次振動の
パルスが供給され、前記2次振動のパルスの発生は前記
1次振動源からえられる信号により、波形メモリがトリ
ガされ、前記1次振動パルスが相殺される方法におい
て、 前記合成された2次振動のパルスはそれぞれアドレスを
もち波形メモリに記憶され、前記合成された2次振動の
パルスの調整制御は、前記1次振動の振幅を減らす様
に、選定された前記位置において検出され連続した時間
間隔でサンプルされる残留振動の振幅及び極性に基づい
て行われ、その際、残留振動のサンプル数は、前記2次
振動のサンプル数と等しくされ、サンプルされた残留振
動のそれぞれは、記憶され、波形メモリ内の次週期の合
成された2次振動のパルスを調整するために使用される
こと、を特徴とする、繰り返し振動の相殺の方法。 - 【請求項2】請求の範囲第1項において、残留振動が完
全ゼロに向かっている場合、前記合成された2次振動の
パルスの調整制御の大きさを減少させることを特徴とす
る方法。 - 【請求項3】請求の範囲第1項において、前記合成され
た2次振動のパルスは検出された残留振動の振幅に比例
して調整制御されることを特徴とする方法。 - 【請求項4】請求の範囲第1項において、前記位置にあ
るマイクロホンが残留振動のパルスを検出するのに用い
られることと、マイクロホンからの出力が比較器に供給
されることと、比較器の出力がマイクロホンの出力波形
の任意の瞬間において基準電圧に比べて正であるかまた
は負であるかを示すことと、比較器の出力がトランスジ
ューサを介して2次振動のパルスを生ずる波形発生器の
調整装置に供給されることとを特徴とする方法。 - 【請求項5】請求の範囲第1項において、前記位置内の
マイクロホンが残留振動のパルスを検出するのに用いら
れることと、マイクロホンからの出力がアナログ・デジ
タル変換器に供給されることと、変換器の出力が中央処
理装置、メモリおよびデジタル・アナログ変換器を有す
るマイクロプロセッサに供給されることと、デジタル・
アナログ変換器が前記位置への2次振動のパルス供給源
として働くトランスジューサに信号供給することとを特
徴とする方法。 - 【請求項6】請求の範囲第1項において、1次振動の各
再発パルスの間に振動源から受取るトリガ信号は一連の
トリガ信号を含むことと、この一連のトリガ信号が合成
された2次振動の各パルス内の複数の引続く時間間隔を
定めるために、および残留振動のパルスの少なくともあ
る選ばれた部分によって、2次振動のパルスの調整を同
期させるために用いられることとを特徴とする方法。 - 【請求項7】請求の範囲第5項において、一連の時間間
隔の数を変える手段を備え、それにより2次振動のその
後のパルスの一連の時間間隔に対し調整作用を遅延させ
ることを特徴とする方法。 - 【請求項8】請求の範囲第7項において、複数個の遅延
があることと、各遅延の時間間隔を自動的に変更するた
めの装置が備えられることとを特徴とする方法。
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