JPH0758223B2 - Method of measuring sound deadening / damping effect, measuring device, and signal source search device - Google Patents

Method of measuring sound deadening / damping effect, measuring device, and signal source search device

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JPH0758223B2
JPH0758223B2 JP3209636A JP20963691A JPH0758223B2 JP H0758223 B2 JPH0758223 B2 JP H0758223B2 JP 3209636 A JP3209636 A JP 3209636A JP 20963691 A JP20963691 A JP 20963691A JP H0758223 B2 JPH0758223 B2 JP H0758223B2
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signal
adaptive digital
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digital filter
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晴夫 浜田
慎一郎 坂本
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晴夫 浜田
エムティティ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は消音・制振効果の測定方
法並びに測定装置及び信号源探査装置に係り、特に電子
消音システムや電子制御システムによる消音・制振効果
の測定方法並びに測定装置及び信号源探査装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a sound deadening / damping effect, a measuring device and a signal source exploration device, and more particularly to a method for measuring a sound deadening / damping effect by an electronic sound deadening system or an electronic control system, and a measuring device. The present invention relates to a signal source search device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、音波が三次元方向へ伝搬可能な領
域内に於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、前記伝搬領域内の所定領
域でその音波干渉により消音を行う電子消音システムが
提案されている。この種の電子消音システムでは、消音
すべき所定領域に於いて、騒音と逆位相で且つ同一音圧
となる付加音をスピーカから発生させるが、このスピー
カを駆動する駆動信号は、騒音を検出するセンサマイク
等からの入力と、消音すべき所定領域において騒音と付
加音の干渉音を検出するエラーセンサのエラー出力とに
基づいて適応型ディジタルフイルタによって作成され
る。
2. Description of the Related Art In recent years, a sound wave having a phase opposite to that of a sound wave from a noise source and having the same sound pressure is generated in a region where the sound wave can propagate in a three-dimensional direction, and a predetermined region in the propagation region is generated. An electronic muffling system has been proposed that muffles sound by the sound wave interference. In this type of electronic muffling system, an additional sound having a phase opposite to that of the noise and having the same sound pressure is generated from a speaker in a predetermined region to be muffled, and the drive signal for driving this speaker detects the noise. It is created by an adaptive digital filter based on an input from a sensor microphone or the like and an error output of an error sensor that detects an interference sound of noise and an additional sound in a predetermined area to be muted.

【0003】図10は従来の電子消音システムの基本構
成を示しており、騒音信号n(n) はセンサマイク等によ
って検出され、その出力信号x(n)は適応型ディジタル
フイルタ1及びリファレンス信号発生部2に加えられ
る。尚、T(z) はセンサマイク等の伝送特性である。と
ころで、適応型ディジタルフイルタ1は可変なタップ重
み(フイルタ係数)を有するFIRフイルタとそれを制
御する適応アルゴリズムから実現することができ、適応
アルゴリズムは入力x(n) とエラー出力e(n) の情報か
らエラー出力e(n) のエネルギが何等かの評価基準のも
とで最小となるように適応型ディジタルフイルタのフイ
ルタ係数を調整する。
FIG. 10 shows the basic configuration of a conventional electronic silencing system. A noise signal n (n) is detected by a sensor microphone or the like, and its output signal x (n) is generated by an adaptive digital filter 1 and a reference signal generator. Added to Part 2. Incidentally, T (z) is a transmission characteristic of a sensor microphone or the like. By the way, the adaptive digital filter 1 can be realized by an FIR filter having a variable tap weight (filter coefficient) and an adaptive algorithm for controlling the FIR filter, and the adaptive algorithm has an input x (n) and an error output e (n). From the information, the filter coefficient of the adaptive digital filter is adjusted so that the energy of the error output e (n) is minimized under some evaluation criteria.

【0004】次に、上記フイルタ係数を最適値にする方
法について説明する。適応型ディジタルフイルタ1の出
力y(n) は、入力x(n) とフイルタ係数wi の畳み込み
で与えられるため、次式、 で表すことができ、また、エラー出力e(n) は、次式 で表すことができる。尚、(2) 式でr(n) はフイルタさ
れたリファレンス信号で、 である。
Next, a method for setting the filter coefficient to the optimum value will be described. The output y (n) of the adaptive digital filter 1 is given by the convolution of the input x (n) and the filter coefficient w i . The error output e (n) can be expressed as Can be expressed as In the equation (2), r (n) is a filtered reference signal, Is.

【0005】簡素化のために次のベクトル表現、 R=[r(n) ,r(n−1),…r(n−I+1)]T W=[wO , w1,… wI-1 T をとると、前記(2) 式は、次式、 e(n) =d(n) +RT ・W …(4) で表すことができる。[0005] The following vector representation for simplicity, R = [r (n) , r (n-1), ... r (n-I + 1)] T W = [w O, w 1, ... w I- 1 ] T , the above formula (2) can be represented by the following formula: e (n) = d (n) + RT · W (4)

【0006】ここで、自乗平均誤差(MSE:mean-squ
are error)E〔e(n)2〕を求めると、(4) 式より、 J=E[e(n)2] =E[d(n)2]+2WT E[RT d(n) ]+WT E[RT R]W …(5) となり、MSEはフイルタ係数の2次関数になる。2次
の微分は1次であり、その微分を0におくと、最小値J
min を持つ解が得られる。
Here, the root mean square error (MSE: mean-squ)
are error) E [e (n) 2 ] is obtained from the equation (4), J = E [e (n) 2 ] = E [d (n) 2 ] + 2W T E [R T d (n) ] + W T E [R T R] W (5), and MSE becomes a quadratic function of the filter coefficient. The second derivative is the first, and if the derivative is set to 0, the minimum value J
A solution with min is obtained.

【0007】さて、最急降下法形のアルゴリズムである
FXアルゴリズム(Filtered-x LSMアルゴリズム) で
は、MSE Jの推定量として瞬時自乗誤差e(n)2その
ものを用いて、Jの導関数(グラディエント∇)の推定
量∇n を、次式、 によって求め、上記∇n を用いて、適応型ディジタルフ
イルタのフイルタ係数を、次式により再帰的に更新して
いく。 Wn+1 =Wn +μ(−∇n )=Wn −2μRn T e(n) …(7) ここで、μは正のスカラで毎回の繰り返しにおける補正
量の大きさを制御するパラメータである。上記(7) 式
は、勾配ベクトル(∇n )と反対向きに(誤差曲面の最
急降下の向きに)フイルタ係数を逐次更新することを意
味し、これを続ければ、遂にはMSEは最小値Jmin
達し、フイルタ係数は最適値をもつことになる。
In the FX algorithm (Filtered-x LSM algorithm) which is the steepest descent method algorithm, the instantaneous squared error e (n) 2 itself is used as the estimator of MSE J, and the derivative of J (gradient ∇ ), The estimator ∇ n of Then, the filter coefficient of the adaptive digital filter is recursively updated by the following equation using ∇ n . W n + 1 = W n + μ (−∇ n ) = W n −2 μR n T e (n) (7) where μ is a positive scalar and is a parameter for controlling the magnitude of the correction amount in each iteration. Is. The above equation (7) means that the filter coefficient is sequentially updated in the direction opposite to the gradient vector (∇ n ) (in the direction of the steepest descent of the error surface), and if this is continued, the MSE will finally reach the minimum value J. It reaches min , and the filter coefficient has an optimum value.

【0008】図10において、適応型ディジタルフイル
タ1は信号x(n) と与えられたフイルタ係数W(z) との
畳み込み演算を行ってスピーカの駆動信号y(n) を出力
する。尚、同図において、d(n) は騒音信号n(n) のエ
ラーセンサ3における希望の応答であり、G(z)は騒音
源からエラーセンサ3までの伝送特性を示している。ま
た、d´(n) は駆動信号y(n) のエラーセンサ3におけ
る希望の応答であり、C(z) はスピーカからエラーセン
サ3までの伝送特性を示している。
In FIG. 10, the adaptive digital filter 1 performs a convolution operation of the signal x (n) and the given filter coefficient W (z), and outputs a speaker drive signal y (n). In the figure, d (n) is a desired response of the noise signal n (n) in the error sensor 3, and G (z) is a transmission characteristic from the noise source to the error sensor 3. Further, d '(n) is a desired response of the drive signal y (n) in the error sensor 3, and C (z) represents a transmission characteristic from the speaker to the error sensor 3.

【0009】エラーセンサ3は前記d(n) とd´(n) と
からエラー信号e(n) を検出し、これを前述したLMS
アルゴリズムに基づいてフイルタ係数を更新する制御部
4に出力する。制御部4の他の入力にはリファレンス信
号r(n) が加えられている。尚、リファレンス信号r
(n)は、信号x(n) と、スピーカからエラーセンサ3ま
での伝送特性を示すフイルタ係数C´(z) との畳み込み
演算によって求められる。
The error sensor 3 detects the error signal e (n) from the d (n) and d '(n), and outputs the error signal e (n).
It outputs to the control unit 4 which updates the filter coefficient based on the algorithm. The reference signal r (n) is applied to the other input of the control unit 4. The reference signal r
(n) is obtained by the convolution operation of the signal x (n) and the filter coefficient C ′ (z) indicating the transmission characteristic from the speaker to the error sensor 3.

【0010】尚、上述のアルゴリズムは、エラー出力e
(n)が1つの場合であるが、消音すべき所定領域を広げ
るためにエラーセンサを複数個設け、出力e(n)が複数
の場合についても同様なアルゴリズムを適用した電子消
音システムとして特公表平1-501344号公報に記載された
ものがある。また、上記電子消音システムと同様に振動
源から伝搬する振動を所定領域で制振させる電子制振シ
ステムも提案されている。
It should be noted that the above-mentioned algorithm uses the error output e
Although (n) is only one, a plurality of error sensors are provided in order to widen the predetermined area to be muted, and the same algorithm is applied to the case where the output e (n) is plural. There is one described in Japanese Patent Laid-Open No. 1-501344. In addition, an electronic vibration damping system has also been proposed, in which vibration propagating from a vibration source is damped in a predetermined region similarly to the electronic silencing system.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、音場又は振
動場に上記電子消音システム又は電子制振システムを適
用する場合において、対象としている音(振動)場で観
測される信号に強い相関のある一次音(振動)場の騒音
源(あるいは振動源)情報をどのように検出し、いかに
正確な情報を抽出するかは消音・制振効果を上げるうえ
で極めて重要である。
By the way, when the above-mentioned electronic silencing system or electronic damping system is applied to a sound field or a vibration field, there is a strong correlation with the signal observed in the target sound (vibration) field. How to detect the noise source (or vibration source) information in the primary sound (vibration) field and how to extract accurate information are extremely important in order to improve the silencing and damping effect.

【0012】また、音場又は振動場に電子消音システム
又は電子制振システムを適用した場合に、どの程度の消
音量又は振動の減衰量が得られるかを予め推定できれ
ば、電子消音システム又は電子制振システムを導入すべ
きか否かの判断に役に立ち、電子消音システム又は電子
制振システムの施工促進にもつながる。従来、定常不規
則な騒音源(あるいは振動源)情報をもつ音場又は振動
場では、周波数領域で定義されるマルチコヒーレンス(m
ultiple coherence function)が知れれば、消音量又は
振動の減衰量の上限(電子消音システム又は電子制振シ
ステムの性能の上限)を推定できることが知られてい
る。
Further, if it is possible to estimate in advance how much the sound deadening amount or the vibration damping amount can be obtained when the electronic muffling system or the electronic vibration damping system is applied to the sound field or the vibration field, the electronic muffling system or the electronic vibration damping It is useful for deciding whether or not to introduce a vibration system, and also promotes the construction of an electronic silencing system or an electronic damping system. Conventionally, in a sound field or a vibration field having stationary and irregular noise source (or vibration source) information, multicoherence (m
It is known that if the ultimate coherence function) is known, the upper limit of the sound deadening amount or the vibration attenuation amount (the upper limit of the performance of the electronic silencing system or the electronic damping system) can be estimated.

【0013】このマルチコヒーレンスを求める手段とし
ては、周波数領域での逐次解法が知られている。しか
し、この方法では、高速フーリエ変換(FFT)を用い
るため騒音源(あるいは振動源)情報の定常性を仮定す
る必要がある。また、ブロック単位で計算するため、1
6チャンネル、32チャンネルのような多チャンネルに
なると、計算量が膨大となり、パソコンレベルでは対応
できなくなり、事実上現場でのマルチコヒーレンスの測
定は不可能になる。更に、これは入力情報が定常である
という仮定のうえでの議論であるが、騒音源(あるいは
振動源)情報は非定常な場合が多い。
As a means for obtaining this multicoherence, a sequential solution method in the frequency domain is known. However, in this method, since the Fast Fourier Transform (FFT) is used, it is necessary to assume the stationarity of noise source (or vibration source) information. Also, since it is calculated in block units, 1
In the case of multiple channels such as 6 channels and 32 channels, the amount of calculation becomes enormous and it becomes impossible to deal with it at the personal computer level, and it is virtually impossible to measure multi-coherence in the field. Furthermore, although this is an argument on the assumption that the input information is stationary, the noise source (or vibration source) information is often non-stationary.

【0014】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、電子消音システム又は電子制振システムによる
消音・制振効果(消音量又は振動の減衰量、(マルチ)
コヒーレンスに相当する物理量等)をパソコンレベルで
処理可能な計算量で且つ実時間で測定でき、また好適な
消音を行うために必要な入力センサ数及びその配置位置
等と決定するための信号源の探索が可能な消音・制振効
果の測定方法並びに測定装置及び信号源探査装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a sound deadening / vibrating effect (a sound deadening amount or a vibration attenuation amount, (multi)) by an electronic sound deadening system or an electronic vibration damping system.
(Physical quantity equivalent to coherence) can be measured in real time in a calculation amount that can be processed at the personal computer level, and the number of input sensors necessary for performing suitable silencing and the position of the signal source to determine the position etc. An object of the present invention is to provide a method of measuring a sound deadening / damping effect that can be searched, a measuring device, and a signal source search device.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、音波・振動波が三次元方向へ伝搬可能な領
域内における信号源の信号を検出し、第1の検出信号を
出力する1つ又は複数の第1の検出手段と、前記伝搬領
域内の所定領域で干渉により消音・制振が行われる評価
点での前記信号源の信号を検出し、第2の検出信号を出
力する1つ又は複数の第2の検出手段と、前記第1の検
出信号を予め与えられたフイルタ係数に基づいて処理す
る適応型ディジタルフイルタと、前記適応型ディジタル
フイルタの出力信号と前記第2の検出信号との差から誤
差信号を求め、該誤差信号に基づいて所定のアルゴリズ
ムに従って前記誤差信号を最小にするためのフイルタ係
数を算出し、該フイルタ係数で前記適応型ディジタルフ
イルタのフイルタ係数を更新させる制御手段とを有し、
前記第1の音検出手段を前記信号源の信号を検出する適
宜位置に配設するとともに前記第2の検出手段を前記評
価点に配設し、前記適応型ディジタルフイルタのフイル
タ係数が十分に収束したのちに前記第2の検出信号と、
前記誤差信号とを所定期間サンプリングし、前記サンプ
リングした第2の検出信号及び誤差信号のオートパワー
スペクトルをそれぞれ計算し、各オートパワースペクト
ルの比に基づいて消音量又は振動の減衰量を計算するこ
とを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention detects a signal of a signal source in a region in which sound waves and vibration waves can propagate in a three-dimensional direction, and outputs a first detection signal. One or a plurality of first detecting means for detecting the signal of the signal source at an evaluation point where noise is suppressed / vibrated by interference in a predetermined area within the propagation area, and a second detection signal is output. One or a plurality of second detection means, an adaptive digital filter that processes the first detection signal based on a predetermined filter coefficient, an output signal of the adaptive digital filter, and the second digital filter. An error signal is obtained from the difference from the detection signal, a filter coefficient for minimizing the error signal is calculated based on the error signal according to a predetermined algorithm, and the filter coefficient of the adaptive digital filter is calculated using the filter coefficient. And a control means for updating the number,
The first sound detecting means is arranged at an appropriate position for detecting the signal of the signal source, and the second detecting means is arranged at the evaluation point so that the filter coefficient of the adaptive digital filter is sufficiently converged. After that, the second detection signal,
Sampling the error signal for a predetermined period of time, calculating the auto power spectra of the sampled second detection signal and error signal, and calculating the amount of silence or vibration attenuation based on the ratio of each auto power spectrum. Is characterized by.

【0016】また、前記誤差信号のオートパワースペク
トルの代わりに、前記適応型ディジタルフイルタの出力
信号のオートパワースペクトルを計算し、各オートパワ
ースペクトルの比を計算することにより(マルチ)コヒ
ーレンスに相当する適応(マルチ)コヒーレンスを求め
ることを特徴としている。更に、前記オートパワースペ
クトルの比に基づいて消音・制振効果を示す物理量(消
音量(あるいは振動の減衰量)又は適応(マルチ)コヒ
ーレンス)を計算する算出手段と、前記物理量が算出さ
れたのち前記第1の検出手段の感度方向を所定の角度ず
つ変化させる手段と、少なくとも前記第1の検出手段の
各感度方向に対する物理量を表示可能にする手段と、を
備えたことを特徴としている。
Further, instead of the auto power spectrum of the error signal, the auto power spectrum of the output signal of the adaptive digital filter is calculated, and the ratio of each auto power spectrum is calculated, which corresponds to (multi) coherence. It is characterized by finding adaptive (multi) coherence. Further, calculation means for calculating a physical quantity (silence volume (or vibration attenuation) or adaptive (multi) coherence) showing a silencing / damping effect based on the ratio of the auto power spectrum, and after the physical quantity is calculated. It is characterized in that it is provided with means for changing the sensitivity direction of the first detection means by a predetermined angle and means for displaying at least a physical quantity of each of the first detection means in each sensitivity direction.

【0017】[0017]

【作用】本発明によれば、前記第1の検出手段を信号源
(騒音源又は振動源)の信号を検出する適宜位置に配設
するとともに前記第2の検出手段を前記評価点に配設す
る。適応型ディジタルフイルタは前記第1の検出手段か
ら出力される第1の検出信号を予め与えられたフイルタ
係数に基づい処理する。ここで、フイルタ係数は前記適
応型ディジタルフイルタの出力信号と前記第2の検出手
段から出力される第2の検出信号との差から誤差信号を
求め、該誤差信号に基づいて所定のアルゴリズムに従っ
て前記誤差信号が最小になるように算出される。
According to the present invention, the first detecting means is arranged at an appropriate position for detecting the signal of the signal source (noise source or vibration source), and the second detecting means is arranged at the evaluation point. To do. The adaptive digital filter processes the first detection signal output from the first detecting means based on a filter coefficient given in advance. Here, the filter coefficient is an error signal obtained from the difference between the output signal of the adaptive digital filter and the second detection signal output from the second detection means, and the error signal is calculated according to a predetermined algorithm based on the error signal. It is calculated so that the error signal is minimized.

【0018】そして、前記適応型ディジタルフイルタの
フイルタ係数が十分に収束したのちに前記第2の検出信
号と、前記誤差信号とを所定期間サンプリングし、前記
サンプリングした第2の検出信号及び誤差信号のオート
パワースペクトルをそれぞれ計算し、各オートパワース
ペクトルの比に基づいて消音量又は振動の減衰量を計算
するようにしている。
After the filter coefficients of the adaptive digital filter have sufficiently converged, the second detection signal and the error signal are sampled for a predetermined period, and the sampled second detection signal and error signal are sampled. Each auto power spectrum is calculated, and the amount of silence or vibration attenuation is calculated based on the ratio of each auto power spectrum.

【0019】また、前記誤差信号のオートパワースペク
トルの代わりに、前記適応型ディジタルフイルタの出力
信号のオートパワースペクトルを計算し、各オートパワ
ースペクトルの比を計算することにより(マルチ)コヒ
ーレンスに相当する適応(マルチ)コヒーレンスを求め
るようにしている。尚、定常に近い系で、且つフイルタ
係数が十分に収束していれば、前記のようにして求めた
適応(マルチ)コヒーレンスは(マルチ)コヒーレンス
と一致する。また、この適応(マルチ)コヒーレンス
は、従来の周波数領域での分析・解析のように比較的長
時間の信号採取を必要とせず、系の動特性が実時間(瞬
時)に把握できる。
Further, instead of the auto power spectrum of the error signal, the auto power spectrum of the output signal of the adaptive digital filter is calculated, and the ratio of each auto power spectrum is calculated, which corresponds to (multi) coherence. I try to find adaptive (multi) coherence. If the system is close to steady and the filter coefficients are sufficiently converged, the adaptive (multi) coherence obtained as described above matches the (multi) coherence. Further, this adaptive (multi) coherence does not require signal acquisition for a relatively long time, unlike the conventional analysis / analysis in the frequency domain, and the dynamic characteristics of the system can be grasped in real time (instantaneous).

【0020】本発明の他の態様によれば、前記消音量
(あるいは振動の減衰量)又は適応(マルチ)コヒーレ
ンス等の消音・制振効果を示す物理量を計算し、この物
理量を算出したのち前記第1の検出手段の感度方向を所
定の角度変化させ、これを繰り返すことにより感度方向
別に消音・制振効果を示す物理量を求めるようにしてい
る。これにより消音・制振効果を上げるために第1の検
出手段をいずれの方向や位置に設置すればよいかを知る
ことができる。
According to another aspect of the present invention, a physical quantity exhibiting a sound deadening / damping effect such as the volume of sound (or the amount of vibration attenuation) or adaptive (multi) coherence is calculated, and after calculating the physical quantity, the physical quantity is calculated. The sensitivity direction of the first detecting means is changed by a predetermined angle, and by repeating this, a physical quantity exhibiting a sound deadening / damping effect is obtained for each sensitivity direction. This makes it possible to know in which direction and position the first detection means should be installed in order to improve the noise reduction / vibration suppression effect.

【0021】[0021]

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る消音・制
振効果の測定方法並びに測定装置及び信号源探査装置の
好ましい実施例を詳述する。先ず、通常のコヒーレンス
の定義とマルチコヒーレンスについて説明する。図8は
1入力1出力のモデルである。同図において、 GXX(z) :入力のオートパワースペクトル GYY(z) :出力のオートパワースペクトル GZZ(z) :システムHの出力のオートパワースペクトル Gnn(z) :入力と無相関なノイズのオートパワースペク
トル GXY(z) :入出力のクロスパワースペクトル である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a method for measuring a sound deadening / damping effect according to the present invention, a measuring device and a signal source searching device will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. First, the definition of normal coherence and multicoherence will be described. FIG. 8 shows a model with one input and one output. In the figure, G XX (z): Input auto power spectrum G YY (z): Output auto power spectrum G ZZ (z): System H output auto power spectrum G nn (z): No correlation with input Noise auto power spectrum G XY (z): Input / output cross power spectrum.

【0022】そして、コヒーレンスは次式、 によって定義されている。The coherence is given by Is defined by

【0023】また、コヒーレンスγ2 は、GYY(z) 中に
ZZ(z) (GYY(z) よりGnn(z)を除いた値)が含まれ
る割合を表している。即ち、次式、 のようにも表せる。
Further, the coherence gamma 2 represents the percentage that contains G in G YY (z) ZZ (z ) (G YY (z) values excluding the G nn (z) from). That is, Can also be expressed as

【0024】次に、(8) 式=(9) 式を証明する。 GZZ(z) =|H|2 ・GXX(z) …(10) GXZ(z) =H・GXX(z) …(11) (12)式を(10)式に代入すると、 ここで、入力とノイズ間は無相関であるから、 GXZ(z) =GXY(z) …(14) そして、(9) 式に(13)式、(14)式を代入すると、(8) 式
と一致する。
Next, the formula (8) = the formula (9) is proved. G ZZ (z) = | H | 2 · G XX (z)… (10) G XZ (z) = H · G XX (z)… (11) Substituting equation (12) into equation (10), Here, since there is no correlation between the input and noise, G XZ (z) = G XY (z) (14) Then, substituting Eqs. (13) and (14) into Eq. (9), 8) Matches the formula.

【0025】また、(9) 式において、ノイズが無い、即
ちGnn(z) =0とすると、γ2 =1となる。これは1入
力1出力をもつ理想的な定係数線形系の場合である。ま
た、システムHが存在しない場合、即ち入力と出力に相
当するものとが完全に無相関であれば、コヒーレンスは
0である。次に、マルチコヒーレンスについて説明す
る。
In the equation (9), if there is no noise, that is, G nn (z) = 0, then γ 2 = 1. This is a case of an ideal constant coefficient linear system having one input and one output. Also, if system H does not exist, that is, if the input and output counterparts are completely uncorrelated, the coherence is zero. Next, multicoherence will be described.

【0026】図9に示すように、多入力1出力系のモデ
ルで、入力は定常不規則過程かつ入力同士には相関があ
るものを考える。このモデルでマルチコヒーレンスは、
信号源とは無相関なノイズGnn(z) を出力GYY(z) より
除いたものGVV(z) と、出力GYY(z) との比で求めるこ
とができる。 ここで、GVV(z) は、ある伝達経路における伝達関数
i(z) とその入出力のクロススペクトルGiVの積を全
ての入力に対して和をとることで求まる。
As shown in FIG. 9, consider a model of a multi-input / single-output system in which inputs are stationary irregular processes and inputs are correlated. Multicoherence in this model
The signal source can be obtained by the ratio of the G VV (z) minus the output G YY (z) uncorrelated noise G nn (z), and the output G YY (z). Here, G VV (z) is obtained by summing the product of the transfer function H i (z) in a certain transfer path and the cross spectrum G iV of its input and output for all inputs.

【0027】さて、図1に示すような一次音場(振動
場)の出力をセンシングする場合を考える。尚、同図で
は簡単のため騒音源(振動源)に無相関なプラント雑音
(観測系雑音)を無視して描いてある。ディテクション
センサ10は騒音・振動の発生源だと推定される位置に
配設させるセンサであり、このディテクションセンサ1
0によって検出された信号x(n) は適応型ディジタルフ
イルタ12に加えられる。適応型ディジタルフイルタ1
2はこの入力信号x(n) と与えられたフイルタ係数W
(z) との畳み込み演算によって信号y(n) を求め、この
信号y(n) を加算点16に出力する。
Now, consider the case where the output of the primary sound field (vibration field) as shown in FIG. 1 is sensed. In the figure, for simplicity, the plant noise (observation system noise) uncorrelated to the noise source (vibration source) is ignored. The detection sensor 10 is a sensor arranged at a position estimated to be a source of noise and vibration.
The signal x (n) detected by 0 is applied to the adaptive digital filter 12. Adaptive digital filter 1
2 is the input signal x (n) and the given filter coefficient W
The signal y (n) is obtained by the convolution operation with (z), and this signal y (n) is output to the addition point 16.

【0028】一方、エラーセンサ16は消音又は制振が
行われる評価点に配設されるセンサであり、このエラー
センサ16によって検出された信号d(n) は加算点16
の他の入力に加えられる。適応型ディジタルフイルタ1
2はLMSアルゴリズムにしたがってフイルタ係数が更
新される。即ち、加算点14で求められた誤差信号e
(n) の自乗平均値E[e(n)2]が最小になるようにフイ
ルタ係数が最適化される。
On the other hand, the error sensor 16 is a sensor arranged at an evaluation point where noise reduction or vibration suppression is performed, and the signal d (n) detected by the error sensor 16 is added to the addition point 16
Added to other inputs of. Adaptive digital filter 1
For 2, the filter coefficient is updated according to the LMS algorithm. That is, the error signal e obtained at the addition point 14
The filter coefficient is optimized so that the root mean square value E [e (n) 2 ] of (n) is minimized.

【0029】図2は図1のモデルを図10に示した電子
消音システム又は電子制振システムと対比して示してお
り、このモデルではスピーカ又は制振用のアクチュエー
タからエラーセンサまでの伝送特性C(z) が存在しない
理想系であるため、d´(n)=y(n) 、r(n) =x(n)
である。従って、制御部15では、次式、 Wn+1 =Wn −2μe(n) x(n) …(16) にしたがって適応型ディジタルフイルタ12のフイルタ
係数Wを更新し、フイルタ係数Wを最適値Wopt (z) に
する。
FIG. 2 shows the model of FIG. 1 in comparison with the electronic silencing system or electronic damping system shown in FIG. 10. In this model, the transmission characteristic C from the speaker or the damping actuator to the error sensor is shown. Since (z) is an ideal system that does not exist, d '(n) = y (n), r (n) = x (n)
Is. Therefore, the control unit 15 updates the filter coefficient W of the adaptive digital filter 12 according to the following equation: W n + 1 = W n -2 μe (n) x (n) (16) to optimize the filter coefficient W. Set to the value W opt (z).

【0030】適応後のフイルタ係数の最適解Wopt (z)
(ウイナーフイルタの解)は、各信号のパワースペクト
ル密度関数と伝達関数の関係から次のように導かれる。 ただし、 Sxd(z) :信号x(n) と信号d(n) の間のクロスパワー
ペクトル Sxx(z) :信号x(n) のオートパワースペクトル これより、適応型ディジタルフイルタは信号源からセン
サまでの伝達関数Tのインバース・モデリングと、信号
源から評価点までの伝達関数Gのフォーワード・モデリ
ングを同時に行っていることが分かる。また、最適フイ
ルタWopt(z)の出力のオートパワースペクトルSyy(z)
は、 Syy(z) =|Wopt (z) |2 xx(z) =|G(z) |2 nn(z) =Sdd(z) …(18) ただし、 Snn(z) :信号源n(n) のオートパワースペクトル Sdd(z) :信号d(n) のオートパワースペクトル 上記のようにして求めることができるパワースペクトル
yy(z) 、Sdd(z) に基づいて、厳密には通常の周波数
領域でのフーリエ基準による(マルチ)コヒーレンスと
は異なるが、(9) 式と同様に(マルチ)コヒーレンスγ
2 を、次式、 γ2 =Syy(z) /Sdd(z) …(19) で定義することができる。以下、このように定義された
(マルチ)コヒーレンスを適応(マルチ)コヒーレンス
という。
Optimal solution of filter coefficient after adaptation W opt (z)
(Winner filter solution) is derived as follows from the relationship between the power spectral density function and the transfer function of each signal. However, S xd (z): Cross power vector between signal x (n) and signal d (n) S xx (z): Auto power spectrum of signal x (n) Therefore, the adaptive digital filter is It can be seen that the inverse modeling of the transfer function T from the sensor to the sensor and the forward modeling of the transfer function G from the signal source to the evaluation point are performed at the same time. Also, the auto power spectrum S yy (z) of the output of the optimum filter W opt (z)
Is S yy (z) = | W opt (z) | 2 S xx (z) = | G (z) | 2 S nn (z) = S dd (z)… (18) where S nn (z ): Auto power spectrum of signal source n (n) S dd (z): Auto power spectrum of signal d (n) In power spectra S yy (z) and S dd (z) that can be obtained as described above Strictly speaking, although it is different from the (multi) coherence based on the Fourier reference in the normal frequency domain, the (multi) coherence γ is similar to the equation (9).
2 can be defined by the following equation: γ 2 = S yy (z) / S dd (z) (19) Hereinafter, the (multi) coherence thus defined is referred to as adaptive (multi) coherence.

【0031】また、誤差信号e(n) のオートパワースペ
クトルSee(z) は、 See(z) =Sdd(z) −Syy(z) …(20) であるから、両辺をSdd(z) で正規化すると、 See(z) /Sdd(z) =1−γ2 …(21) となり、左辺の定義から、この式の逆数は適応型ディジ
タルフイルタを用いた理想的な電子消音システム又は電
子制振システムの実現により達成される消音量または振
動の減衰量と考えることができる。即ち、消音量又は振
動の減衰量Attは、次式、 Att=10log (1−γ2 -1 =10log (Sdd(z) /See(z) )(dB)…(22) で表される。
Since the auto power spectrum S ee (z) of the error signal e (n) is S ee (z) = S dd (z) -S yy (z) (20), S on both sides When normalized by dd (z), it becomes S ee (z) / S dd (z) = 1-γ 2 (21). From the definition on the left side, the reciprocal of this equation is an ideal value using an adaptive digital filter. It can be considered as a sound deadening amount or vibration attenuation amount achieved by realization of a simple electronic silencing system or electronic vibration damping system. That is, consumption volume or vibration attenuation Att, the table by the following equation, Att = 10log (1-γ 2) -1 = 10log (S dd (z) / S ee (z)) (dB) ... (22) To be done.

【0032】図3は本発明に係る消音・制振効果の測定
装置の一実施例を示すブロック図である。尚、同図にお
いて、一点鎖線で囲んだ部分は図1と同一構成であるた
め、ここではその詳細な説明は省略する。サンプリング
部20は、適応型ディジタルフイルタ12のフイルタ係
数Wが十分収束したのち誤差信号e(n) とエラーセンサ
16の出力信号d(n) とを、例えばサンプリング周波数
1KHzでサンプリングし、このサンプリングした信号
e(n) 、信号d(n) を高速フーリエ変換部(FFT)2
2に出力する。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a sound deadening / vibration damping effect measuring apparatus according to the present invention. In the figure, the part surrounded by the alternate long and short dash line has the same configuration as that of FIG. 1, and therefore detailed description thereof is omitted here. The sampling unit 20 samples the error signal e (n) and the output signal d (n) of the error sensor 16 at, for example, a sampling frequency of 1 KHz after the filter coefficient W of the adaptive digital filter 12 has sufficiently converged, and the sampling is performed. The signal e (n) and the signal d (n) are converted into a fast Fourier transform unit (FFT) 2
Output to 2.

【0033】FFT22は入力する信号e(n) 、信号d
(n) を所定期間の時間の窓で区分し、その区分された信
号e(n) 、信号d(n) に対して高速フーリエ変換を実行
し、信号e(n) 、信号d(n) のオートパワースペクトル
ee(z) 、Sdd(z) を求め、これらのオートパワースペ
クトルSee(z) 、Sdd(z) を消音量又は振動の減衰量の
演算部24に出力する。
The FFT 22 inputs the input signal e (n) and signal d
(n) is divided by a time window of a predetermined period, and the fast Fourier transform is performed on the divided signals e (n) and d (n) to obtain signals e (n) and d (n). Auto power spectra S ee (z) and S dd (z) are obtained, and these auto power spectra S ee (z) and S dd (z) are output to the sound volume or vibration attenuation amount calculation unit 24.

【0034】演算部24は入力したオートパワースペク
トルSee(z)、Sdd(z) に基づいて前述した(22)式の演
算を行い、消音量又は振動の減衰量Att(dB)を求め
る。このようにして求めた消音量又は振動の減衰量Att
(dB)により、電子消音システム又は電子制御システ
ムをこの系に実施した場合の消音・制振効果(性能の上
限)を、その場で事前に推定できる。
The calculation unit 24 calculates the above-mentioned expression (22) based on the input auto power spectra S ee (z) and S dd (z), and obtains the sound deadening amount or the vibration attenuation amount Att (dB). . Volume reduction or vibration attenuation Att calculated in this way
With (dB), the silencing / damping effect (upper limit of performance) when an electronic silencing system or an electronic control system is implemented in this system can be estimated on the spot in advance.

【0035】尚、前記実施例では消音量又は振動の減衰
量Att(dB)を求めるようにしたが、前述した(19)式
で定義される適応(マルチ)コヒーレンスを求めるよう
にしてもよい。この場合、信号e(n) の代わりに適応型
ディジタルフイルタ12の出力信号y(n) をサンプリン
グし、信号y(n) のオートパワースペクトルSyy(z)を
求め、オートパワースペクトルSdd(z) とSyy(z) との
比から適応(マルチ)コヒーレンスγ2 を求める。
In the above embodiment, the attenuation amount Att (dB) of the sound volume or vibration is obtained, but the adaptive (multi) coherence defined by the above-mentioned equation (19) may be obtained. In this case, the output signal y (n) of the adaptive digital filter 12 is sampled instead of the signal e (n), the auto power spectrum S yy (z) of the signal y (n) is obtained, and the auto power spectrum S dd ( The adaptive (multi) coherence γ 2 is obtained from the ratio of z) and S yy (z).

【0036】また、適応信号処理の技術を用いているた
め、場を形成する系が時変線形であっても、その挙動に
追従して計測を行うことができる。即ち、前記時間の窓
を少しずつずらしながら高速フーリエ変換処理する信号
e(n) 、信号d(n) あるいは信号y(n) 、信号d(n) を
区切り、逐次オートパワースペクトルSee(z) とS
dd(z) あるいは信号Syy(z) とSdd(z) を求めることに
より、系の動特性を実時間(瞬時)で把握できる。
Further, since the technique of adaptive signal processing is used, even if the system forming the field is time-varying linear, measurement can be performed by following the behavior. That is, the signal e (n), the signal d (n) or the signal y (n) and the signal d (n), which are subjected to the fast Fourier transform processing, are delimited by shifting the time window little by little and the sequential auto power spectrum S ee (z ) And S
By obtaining dd (z) or the signals S yy (z) and S dd (z), the dynamic characteristics of the system can be grasped in real time (instantaneous).

【0037】次に、図4に示すように信号源の数と適応
型ディジタルフイルタの数(ディテクションセンサの
数)を増やした場合のモデルについて考察する。このと
き、それらの数の同次性が保証されれば、最適解
1opt、W2optは独立に求まり、マトリクス表現を用い
て次のように書ける。 [WOPT (z) ]=[SXX(z) ]-1[SXD(z) ] =[[T(z) ]H [SNN(z) ][T(z) ]]-1 ×[T(z) ]H [SNN(z) ][G(z) ] =[T(z) ]-1[G(z) ] …(23) ここで、添字Hはエルミート変換を表し、また式中の記
号の意味は次の通りである。 [WOPT (z) ]=[W1opt(z) ,W2opt(z) ]T [SXX(z) ]=[[sx1(z) ]T ,[sx2(z) ]T T ([sx1(z) ]T =[Sx1x1(z) ,Sx1x2(z) ],[sx2(z) ]T =[Sx2x1(z) ,Sx2x2(z) ]) [SXD(z) ]=[Sx1d (z) ,Sx2d (z) ]T [T(z) ]=[[t1(z)]T ,[t2(z)]T T ([t1 (z) ]T =[T11(z) ,T12(z) ],[t2(z)]T =[T21(z) ,T22(z) ]) [SNN(z) ]=diag[Sn1n1(z) ,Sn2n2(z) ] [G(z) ]=[G1(z),G2(z)]T ここで添字Tは転置変換を表す。この式から、適応型デ
ィジタルフイルタ群がディテクションセンサ群を入力、
評価点(エラーセンサ)を出力としたときの仮想的な伝
達系(多入力1出力系)を表現できる、ということが分
かる。即ち、電子消音システム又は電子制振システムに
おいて、例えばLMSアルゴリズムを用いた適応型ディ
ジタルフイルタを採用したとすると、自乗平均誤差の意
味で最適な仮想伝送系の近似が求められることになる。
また、最適フイルタ群の出力のオートパワースペクトル
yy(z) =[SXD(z) ]H [SXX(z) ]-1[SXD(z) ]
マルチコヒーレンスη2 は、 と定義される。更に、誤差評価関数(誤差信号のオート
パワースペクトル)は、 Jopt (z) =Sdd(z) −[SXD(z) ]H [SXX(z) ]-1[SXD(z) ] =See(z) …(25) となる。この式の両辺をJd (z) =Sdd(z) で正規化す
ると、 となり、左辺の定義より、この式の逆数はFIR適応フ
イルタを用いた理想的な電子消音システム(又は電子制
振システム)の実現により達成される消音量(又は振動
の減衰量)と考えることができる。即ち、Jopt (z) /
d (z) を評価することにより、電子消音システム(又
は電子制振システム)を導入した際の効果(性能の上
限)を、多入力系で事前に推定することができる。
Next, consider a model in which the number of signal sources and the number of adaptive digital filters (the number of detection sensors) are increased as shown in FIG. At this time, if homogeneity of those numbers is guaranteed, the optimum solutions W 1opt and W 2opt can be independently obtained, and can be written as follows using a matrix expression. [W OPT (z)] = [S XX (z)] -1 [S XD (z)] = [[T (z)] H [S NN (z)] [T (z)]] -1 × [T (z)] H [S NN (z)] [G (z)] = [T (z)] -1 [G (z)] (23) where the subscript H represents Hermitian transformation, The meanings of the symbols in the formula are as follows. [W OPT (z)] = [W 1opt (z), W 2opt (z)] T [S XX (z)] = [[s x1 (z)] T , [s x2 (z)] T ] T ([S x1 (z)] T = [S x1x1 (z), S x1x2 (z)], [s x2 (z)] T = [S x2x1 (z), S x2x2 (z)]) [S XD (z)] = [S x1d (z), S x2d (z)] T [T (z)] = [[t 1 (z)] T , [t 2 (z)] T ] T ([t 1 (z)] T = [T 11 (z), T 12 (z)], [t 2 (z)] T = [T 21 (z), T 22 (z)]) [S NN (z)] = Diag [S n1n1 (z), S n2n2 (z)] [G (z)] = [G 1 (z), G 2 (z)] T Here, the subscript T represents transposition transformation. From this equation, the adaptive digital filter group inputs the detection sensor group,
It can be seen that a virtual transmission system (multi-input 1-output system) can be expressed when the evaluation point (error sensor) is used as the output. That is, if an adaptive digital filter using, for example, the LMS algorithm is adopted in the electronic silencing system or the electronic vibration control system, the optimum approximation of the virtual transmission system is required in terms of the root mean square error.
Also, the auto power spectrum of the output of the optimum filter group S yy (z) = [S XD (z)] H [S XX (z)] -1 [S XD (z)]
The multicoherence η 2 is Is defined as Furthermore, the error evaluation function (auto power spectrum of the error signal) is Jopt (z) = Sdd (z)-[ SXD (z)] H [ SXX (z)] -1 [ SXD (z). ] = S ee (z) (25) If both sides of this equation are normalized by J d (z) = S dd (z), Therefore, from the definition on the left side, the reciprocal of this equation can be considered to be the volume of silence (or the amount of vibration attenuation) achieved by realizing an ideal electronic silencing system (or electronic damping system) using an FIR adaptive filter. it can. That is, J opt (z) /
By evaluating J d (z), the effect (upper limit of performance) when the electronic silencing system (or electronic vibration damping system) is introduced can be estimated in advance by the multi-input system.

【0038】さて、実際の三次元音響空間で制御を行う
電子消音システムにおける消音量の推定を行うことで、
そのシステムの性能を評価することを試みた。ここで
は、互いに無相関な信号源(騒音源)が2、ディテクシ
ョンセンサが2、エラーセンサが1の場合について実験
を行った。このとき、消音量、適応(マルチ)コヒーレ
ンスの時間的変動を観測するために、騒音源の音量を時
間とともに変化させた。これは、通常の室内における騒
音源以外の雑音との相対的なS/N比を向上させ、その
結果消音量、適応(マルチ)コヒーレンスの増大してい
く様子を観測する目的で行ったものである。
Now, by estimating the muffling volume in the electronic muffling system which controls in the actual three-dimensional acoustic space,
We tried to evaluate the performance of the system. Here, an experiment was carried out in the case where there were two uncorrelated signal sources (noise sources), two detection sensors, and one error sensor. At this time, the volume of the noise source was changed with time in order to observe the temporal fluctuations of the silence and adaptive (multi) coherence. This was done for the purpose of improving the relative S / N ratio to noises other than the noise source in the normal room, and observing how the volume reduction and adaptive (multi) coherence increase as a result. is there.

【0039】騒音源としては、M系列ランダム信号で駆
動されるラウンドスピーカを用い、ディテクションセン
サ及びエラーセンサとしてはマイクロホンを用いた。ま
た、計測システムにおけるフイルタのタップ数、ステッ
プ・サイズ・パラメータ、サンプリング周波数を、 ・適応フイルタのタップ数:128 points ・ステップ・サイズ・パラメータ:0.0003 ・サンプリング周波数:700 Hz とした。測定の結果を図5、図6に示す。
A round speaker driven by an M-series random signal was used as a noise source, and a microphone was used as a detection sensor and an error sensor. Further, the number of taps of the filter, the step size parameter, and the sampling frequency in the measurement system were set to: -The number of taps of the adaptive filter: 128 points-The step size parameter: 0.0003-The sampling frequency: 700 Hz. The measurement results are shown in FIGS.

【0040】騒音源(ラウドスピーカ)から発生される
M系列ノイズは約30〜200〔Hz〕に帯域制限され
ているが、およそその付近で消音量あるいは適応(マル
チ)ヒーレンスが時間的経過に伴って変化してゆく様子
が観測される。とくにこの帯域において、適応(マル
チ)コヒーレンスが1.0 に漸近していくにしたがって消
音量がどの程度増加していくのかがわかる。
The M-sequence noise generated from the noise source (loudspeaker) is band-limited to about 30 to 200 [Hz], and the noise reduction or adaptive (multi) herence is accompanied by the passage of time near that. It is observed that it is changing. Especially in this band, we can see how the silence level increases as the adaptive (multi) coherence approaches 1.0.

【0041】図7は自動車に配設されるディテクション
センサ、エラーセンサの配設位置の一例を示している。
同図において、 S1:助手席耳位置に配設されるエラーセンサ S2:後席耳位置に配設されるエラーセンサ S3:運転席フロアに配設されるディテクションセンサ S4:後席フロアに配設されるディテクションセンサ S5:エンジンマウントブラケットに配設されるディテ
クションセンサ S6:センターベアリングブラケットに配設されるディ
テクションセンサ S7:プロペラシャフトに配設されるディテクションセ
ンサ S8:リアファイナルドライブに配設されるディテクシ
ョンセンサ である。
FIG. 7 shows an example of the arrangement positions of the detection sensor and the error sensor arranged in the automobile.
In the figure, S1: error sensor arranged in the passenger seat ear position S2: error sensor arranged in the rear seat ear position S3: detection sensor arranged in the driver's seat floor S4: arranged in the rear seat floor Installed detection sensor S5: Detection sensor mounted on engine mount bracket S6: Detection sensor mounted on center bearing bracket S7: Detection sensor mounted on propeller shaft S8: Rear final drive It is a detection sensor provided.

【0042】そして、本発明に係る測定装置によって上
記エラーセンサやディテクションセンサを適宜選択的に
動作可能にして消音量等を推定することにより、ディテ
クションセンサの各検出信号とディテクションセンサ信
号との相関が分かる。尚、相関の大きい検出信号を出力
するディテクションセンサは消音に寄与する。即ち、本
発明によれば、各ディテクションセンサによる消音寄与
の度合いが分かるため、どの位置にディテクションセン
サを配設すべきか、また効果的な消音又は制振が可能な
ディテクションセンサの個数等も分かる。
Then, the measuring device according to the present invention makes it possible to selectively selectively operate the error sensor and the detection sensor to estimate the muting volume and the like, thereby detecting each detection signal of the detection sensor and the detection sensor signal. You can see the correlation of. The detection sensor that outputs a detection signal having a large correlation contributes to muffling. That is, according to the present invention, since the degree of contribution of the muffling by each detection sensor can be known, at which position the detection sensor should be arranged, the number of detection sensors capable of effectively muffling or damping, etc. I also understand.

【0043】また、ディテクションセンサとして騒音検
出の感度の方向を変化させることができるセンサアレー
又はインテンシィティセンサを用い、消音量又は適応マ
ルチコヒーレンスを算出したのち、前記センサの感度方
向を所定の角度変化させ、これを繰り返すように構成す
ることにより、感度方向別に消音効果を示す消音量又は
適応マルチコヒーレンスを求めることができる。
Further, as a detection sensor, a sensor array or an intensity sensor capable of changing the direction of noise detection sensitivity is used, and after the muting or adaptive multi-coherence is calculated, the sensitivity direction of the sensor is set to a predetermined value. By changing the angle and repeating this, it is possible to obtain the muffling volume or the adaptive multicoherence exhibiting the muffling effect for each sensitivity direction.

【0044】即ち、消音効果を上げるためにディテクシ
ョンセンサをいずれの方向や位置に設置すればよいかが
分かる信号源探査装置を提供することができる。尚、本
実施例では評価点におけるエラーセンサが1個の場合に
ついて説明したが、エラーセンサが複数個の場合でも適
応型ディジタルフイルタのフイルタ係数を最適値に収束
させることができるため、エラーセンサを複数個設ける
ようにしてもよい。これによれば、複数のエラーセンサ
を有する電子消音システム又は電制振システムによる消
音効果の測定も可能になる。
In other words, it is possible to provide a signal source search device that can know in which direction or position the detection sensor should be installed in order to improve the sound deadening effect. In this embodiment, the case where there is one error sensor at the evaluation point has been described. However, even when there is a plurality of error sensors, the filter coefficient of the adaptive digital filter can be converged to the optimum value, so that the error sensor is used. You may make it provide multiple pieces. According to this, it also becomes possible to measure the silencing effect by the electronic silencing system or the electronic damping system having a plurality of error sensors.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る消音・
制振効果の測定方法並びに測定装置によれば、電子消音
システム又は電子制振システムによる消音・制振効果
(消音量又は振動の減衰量、マルチコヒーレンスに相当
する物理量等)をパソコンレベルで処理可能な計算量で
且つ実時間で測定でき、また好適な消音・制振を行うた
めに必要な入力センサ数及びその配置位置等も容易に且
つ的確に決定することができる。更に、本発明に係る信
号源探査装置によれば、信号源が分布している場合に、
その信号源の探索が可能である。
As described above, the noise reduction according to the present invention
According to the measuring method and the measuring device of the vibration damping effect, it is possible to process the noise reduction / vibration effect (volume reduction or vibration attenuation, physical quantity equivalent to multi-coherence, etc.) by the electronic noise suppression system or electronic vibration damping system at the PC level. It is possible to perform measurement with a large amount of calculation and in real time, and it is possible to easily and accurately determine the number of input sensors and their arrangement positions, etc., which are necessary for performing suitable silencing and damping. Furthermore, according to the signal source search device of the present invention, when the signal sources are distributed,
It is possible to search for the signal source.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は本発明に係る消音・制振効果の測定装置
及び信号源探査装置の要部概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of essential parts of a sound deadening / vibration suppression effect measuring apparatus and a signal source exploration apparatus according to the present invention.

【図2】図2は図1中のフイルタ係数を最適値に更新す
るアルゴリズムを説明するために用いた図である。
FIG. 2 is a diagram used for explaining an algorithm for updating the filter coefficient in FIG. 1 to an optimum value.

【図3】図3は本発明に係る消音・制振効果の測定測定
装置の一実施例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a measurement / measurement apparatus for noise reduction / damping effect according to the present invention.

【図4】図4は信号源の数と適応型ディジタルフイルタ
の数を増やした場合のモデルを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a model when the number of signal sources and the number of adaptive digital filters are increased.

【図5】図5は系の消音量の一例を実時間で示したグラ
フである。
FIG. 5 is a graph showing an example of the muting volume of the system in real time.

【図6】図6は系の適応(マルチ)コヒーレンスの一例
を実時間で示したグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an example of adaptive (multi) coherence of a system in real time.

【図7】図7は自動車に配設されるディテクションセン
サ、エラーセンサの配設位置の一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of positions where a detection sensor and an error sensor are arranged in an automobile.

【図8】図8は1入力1出力のモデルを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a one-input one-output model.

【図9】図9は多入力1出力系のモデルを示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a model of a multi-input / single-output system.

【図10】図10は従来の電子消音システム又は電子制
振システムの一例を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing an example of a conventional electronic silencing system or electronic damping system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ディテクションセンサ 12…適応型ディジタルフイルタ 14…加算点 15…制御部 16…エラーセンサ 20…サンプリング部 22…高速フーリエ変換部 24…演算部 10 ... Detection sensor 12 ... Adaptive digital filter 14 ... Addition point 15 ... Control part 16 ... Error sensor 20 ... Sampling part 22 ... Fast Fourier transform part 24 ... Arithmetic part

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 音波・振動波が三次元方向へ伝搬可能な
領域内における信号源の信号を検出し、第1の検出信号
を出力する1つ又は複数の第1の検出手段と、 前記伝搬領域内の所定領域で干渉により消音・制振が行
われる評価点での前記信号源の信号を検出し、第2の検
出信号を出力する1つ又は複数の第2の検出手段と、 前記第1の検出信号を予め与えられたフイルタ係数に基
づいて処理する適応型ディジタルフイルタと、 前記適応型ディジタルフイルタの出力信号と前記第2の
検出信号との差から誤差信号を求め、該誤差信号に基づ
いて所定のアルゴリズムに従って前記誤差信号を最小に
するためのフイルタ係数を算出し、該フイルタ係数で前
記適応型ディジタルフイルタのフイルタ係数を更新させ
る制御手段とを有し、 前記第1の検出手段を前記信号源の信号を検出する適宜
位置に配設するとともに前記第2の検出手段を前記評価
点に配設し、 前記適応型ディジタルフイルタのフイルタ係数が十分に
収束したのちに前記第2の検出信号と、前記誤差信号と
を所定期間サンプリングし、 前記サンプリングした第2の検出信号及び誤差信号のオ
ートパワースペクトルをそれぞれ計算し、各オートパワ
ースペクトルの比に基づいて消音量又は振動の減衰量を
計算することを特徴とする消音・制振効果の測定方法。
1. One or a plurality of first detection means for detecting a signal of a signal source in a region where a sound wave / oscillation wave can propagate in a three-dimensional direction and outputting a first detection signal; One or a plurality of second detection means for detecting a signal of the signal source at an evaluation point where noise suppression / vibration is performed by interference in a predetermined area within the area, and outputting a second detection signal; An adaptive digital filter for processing the detection signal of No. 1 on the basis of a filter coefficient given in advance, and an error signal is obtained from the difference between the output signal of the adaptive digital filter and the second detection signal. A filter coefficient for minimizing the error signal according to a predetermined algorithm based on a predetermined algorithm and updating the filter coefficient of the adaptive digital filter with the filter coefficient. The second detecting means is arranged at an appropriate position for detecting the signal of the signal source, and the second detecting means is arranged at the evaluation point. After the filter coefficient of the adaptive digital filter is sufficiently converged, the second means is detected. Detection signal and the error signal are sampled for a predetermined period of time, the auto power spectra of the sampled second detection signal and error signal are respectively calculated, and the sound volume or vibration is attenuated based on the ratio of each auto power spectrum. A method for measuring the sound deadening / damping effect, which is characterized by calculating the amount.
【請求項2】 音波・振動波が三次元方向へ伝搬可能な
領域内における信号源の信号を検出し、第1の検出信号
を出力する1つ又は複数の第1の検出手段と、 前記伝搬領域内の所定領域で干渉により消音・制振が行
われる評価点での前記信号源の信号を検出し、第2の検
出信号を出力する1つ又は複数の第2の検出手段と、 前記第1の検出信号を予め与えられたフイルタ係数に基
づいて処理する適応型ディジタルフイルタと、 前記適応型ディジタルフイルタの出力信号と前記第2の
検出信号との差から誤差信号を求め、該誤差信号に基づ
いて所定のアルゴリズムに従って前記誤差信号を最小に
するためのフイルタ係数を算出し、該フイルタ係数で前
記適応型ディジタルフイルタのフイルタ係数を更新させ
る制御手段とを有し、 前記第1の検出手段を前記信号源の信号を検出する適宜
位置に配設するとともに前記第2の検出手段を前記評価
点に配設し、 前記適応型ディジタルフイルタのフイルタ係数が十分に
収束したのちに該適応型ディジタルフイルタの出力信号
と、前記第2の検出信号とを所定期間サンプリングし、 前記サンプリングした出力信号及び第2の検出信号のオ
ートパワースペクトルをそれぞれ計算し、各オートパワ
ースペクトルの比を計算することにより(マルチ)コヒ
ーレンスに相当する適応(マルチ)コヒーレンスを求め
ることを特徴とする消音・制振効果の測定方法。
2. One or a plurality of first detection means for detecting a signal of a signal source in a region where a sound wave / oscillation wave can propagate in a three-dimensional direction and outputting a first detection signal; One or a plurality of second detection means for detecting a signal of the signal source at an evaluation point where noise suppression / vibration is performed by interference in a predetermined area within the area, and outputting a second detection signal; An adaptive digital filter for processing the detection signal of No. 1 on the basis of a filter coefficient given in advance, and an error signal is obtained from the difference between the output signal of the adaptive digital filter and the second detection signal. A filter coefficient for minimizing the error signal according to a predetermined algorithm based on a predetermined algorithm and updating the filter coefficient of the adaptive digital filter with the filter coefficient. Means is provided at an appropriate position for detecting the signal of the signal source, and the second detecting means is provided at the evaluation point, and after the filter coefficient of the adaptive digital filter has sufficiently converged, the adaptive type An output signal of the digital filter and the second detection signal are sampled for a predetermined period, auto power spectra of the sampled output signal and the second detection signal are calculated, and a ratio of each auto power spectrum is calculated. A method for measuring the sound deadening / damping effect, which is characterized by obtaining the adaptive (multi) coherence corresponding to the (multi) coherence.
【請求項3】 音波・振動波が三次元方向へ伝搬可能な
領域内における信号源の信号を検出し、第1の検出信号
を出力する1つ又は複数の第1の検出手段と、 前記伝搬領域内の所定領域で干渉により消音・制振が行
われる評価点での前記信号源の信号を検出し、第2の検
出信号を出力する1つ又は複数の第2の検出手段と、 前記第1の検出信号を予め与えられたフイルタ係数に基
づいて処理する適応型ディジタルフイルタと、 前記適応型ディジタルフイルタの出力信号と前記第2の
検出信号との差から誤差信号を求め、該誤差信号に基づ
いて所定のアルゴリズムに従って前記誤差信号を最小に
するためのフイルタ係数を算出し、該フイルタ係数で前
記適応型ディジタルフイルタのフイルタ係数を更新させ
る制御手段と、 前記適応型ディジタルフイルタのフイルタ係数が十分に
収束したのちに前記第2の検出信号と、前記誤差信号と
を所定期間サンプリングし、前記サンプリングした第2
の検出信号及び誤差信号のオートパワースペクトルをそ
れぞれ計算し、各オートパワースペクトルの比に基づい
て消音量・制振量を求める算出手段と、を備えたことを
特徴とする消音・制振効果の測定装置。
3. One or a plurality of first detection means for detecting a signal of a signal source in a region where a sound wave / oscillation wave can propagate in a three-dimensional direction, and outputting a first detection signal; One or a plurality of second detection means for detecting a signal of the signal source at an evaluation point where noise suppression / vibration is performed by interference in a predetermined area within the area, and outputting a second detection signal; An adaptive digital filter for processing the detection signal of No. 1 on the basis of a filter coefficient given in advance, and an error signal is obtained from the difference between the output signal of the adaptive digital filter and the second detection signal. Based on a predetermined algorithm based on a predetermined algorithm, a filter coefficient for minimizing the error signal is calculated, and a control means for updating the filter coefficient of the adaptive digital filter with the filter coefficient; and the adaptive digital filter. The second detection signal and the after filter coefficients of the filter are sufficiently converged, the predetermined period of time sampling the error signal, first and said sampling 2
Of the detection signal and the error signal, and calculating means for calculating the volume of mute / damping based on the ratio of each auto power spectrum, and measuring device.
【請求項4】 音波・振動波が三次元方向へ伝搬可能な
領域内における信号源の信号を検出し、第1の検出信号
を出力する1つ又は複数の第1の検出手段と、 前記伝搬領域内の所定領域で干渉により消音・制振が行
われる評価点での前記信号源の信号を検出し、第2の検
出信号を出力する1つ又は複数の第2の検出手段と、 前記第1の検出信号を予め与えられたフイルタ係数に基
づいて処理する適応型ディジタルフイルタと、 前記適応型ディジタルフイルタの出力信号と前記第2の
検出信号との差から誤差信号を求め、該誤差信号に基づ
いて所定のアルゴリズムに従って前記誤差信号を最小に
するためのフイルタ係数を算出し、該フイルタ係数で前
記適応型ディジタルフイルタのフイルタ係数を更新させ
る制御手段と、 前記適応型ディジタルフイルタのフイルタ係数が十分に
収束したのちに該適応型ディジタルフイルタの出力信号
と、前記第2の検出信号とを所定期間サンプリングし、
前記サンプリングした出力信号及び第2の検出信号のオ
ートパワースペクトルをそれぞれ計算し、各オートパワ
ースペクトルの比を計算することにより(マルチ)コヒ
ーレンスに相当する適応(マルチ)コヒーレンスを求め
る算出手段と、 を備えたことを特徴とする電子消音システムによる消音
効果の測定装置。
4. One or a plurality of first detection means for detecting a signal of a signal source in a region where a sound wave / oscillation wave can propagate in a three-dimensional direction and outputting a first detection signal; One or a plurality of second detection means for detecting a signal of the signal source at an evaluation point where noise suppression / vibration is performed by interference in a predetermined area within the area, and outputting a second detection signal; An adaptive digital filter for processing the detection signal of No. 1 on the basis of a filter coefficient given in advance, and an error signal is obtained from the difference between the output signal of the adaptive digital filter and the second detection signal. Based on a predetermined algorithm based on a predetermined algorithm, a filter coefficient for minimizing the error signal is calculated, and a control means for updating the filter coefficient of the adaptive digital filter with the filter coefficient; and the adaptive digital filter. Filter factor of the filter and an output signal of said adaptive digital filter, and said second detection signal by a predetermined period sampled After sufficiently converged,
Calculating means for calculating an adaptive power (multi) coherence corresponding to the (multi) coherence by calculating the respective autopower spectra of the sampled output signal and the second detection signal, and calculating the ratio of the respective autopower spectra; A device for measuring the sound deadening effect by an electronic sound deadening system, which is characterized by being equipped.
【請求項5】 音波・振動波が三次元方向へ伝搬可能な
領域内における信号源の信号を所定の方向に感度をもっ
て検出し、第1の検出信号を出力する1つ又は複数の第
1の検出手段と、 前記伝搬領域内の所定領域で干渉により消音・制振が行
われる評価点での前記信号源の信号を検出し、第2の検
出信号を出力する1つ又は複数の第2の検出手段と、 前記第1の検出信号を予め与えられたフイルタ係数に基
づいて処理する適応型ディジタルフイルタと、 前記適応型ディジタルフイルタの出力信号と前記第2の
検出信号との差から誤差信号を求め、該誤差信号に基づ
いて所定のアルゴリズムに従って前記誤差信号を最小に
するためのフイルタ係数を算出し、該フイルタ係数で前
記適応型ディジタルフイルタのフイルタ係数を更新させ
る制御手段と、 前記適応型ディジタルフイルタのフイルタ係数が十分に
収束したのちに前記誤差信号と、前記第2の検出信号又
は前記適応型ディジタルフイルタの出力信号とを所定期
間サンプリングし、前記サンプリングした誤差信号と、
第2の検出信号又は出力信号のオートパワースペクトル
をそれぞれ計算し、各オートパワースペクトルの比に基
づいて消音・制振効果を示す物理量を計算する算出手段
と、 前記物理量が算出されたのち前記第1の検出手段の感度
方向を所定の角度ずつ変化させる手段と、 少なくとも前記第1の検出手段の各感度方向に対する物
理量を表示可能にする手段と、 を備えたことを特徴とする信号源探査装置。
5. One or a plurality of first detecting means for detecting a signal of a signal source in a region in which a sound wave / vibration wave can propagate in a three-dimensional direction with a sensitivity in a predetermined direction and outputting a first detection signal. Detection means, and one or a plurality of second ones that detect a signal of the signal source at an evaluation point where noise suppression / vibration is performed by interference in a predetermined area within the propagation area and output a second detection signal. Detecting means; an adaptive digital filter for processing the first detection signal based on a predetermined filter coefficient; and an error signal from the difference between the output signal of the adaptive digital filter and the second detection signal. Control means for obtaining and calculating a filter coefficient for minimizing the error signal according to a predetermined algorithm based on the error signal and updating the filter coefficient of the adaptive digital filter with the filter coefficient. And after the filter coefficient of the adaptive digital filter has sufficiently converged, the error signal and the second detection signal or the output signal of the adaptive digital filter are sampled for a predetermined period, and the sampled error signal ,
Calculating means for respectively calculating an auto power spectrum of the second detection signal or the output signal, and calculating a physical quantity exhibiting a silencing / vibrating effect based on the ratio of each auto power spectrum; and after calculating the physical quantity, the calculating means 1. A signal source exploration device comprising: a means for changing the sensitivity direction of the first detecting means by a predetermined angle; and a means for displaying at least a physical quantity of the first detecting means in each of the sensitivity directions. .
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