JPH08129388A - 消音装置 - Google Patents

消音装置

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JPH08129388A
JPH08129388A JP6267728A JP26772894A JPH08129388A JP H08129388 A JPH08129388 A JP H08129388A JP 6267728 A JP6267728 A JP 6267728A JP 26772894 A JP26772894 A JP 26772894A JP H08129388 A JPH08129388 A JP H08129388A
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JP
Japan
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converter
digital filter
output
sound
microphone
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Application number
JP6267728A
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English (en)
Inventor
Takeaki Yamamoto
健明 山本
Shinichi Nakayama
伸一 中山
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御部内の発振を防止し、安定な消音制御を
可能とする。 【構成】 ハウリング防止用ディジタルフィルタ19の
入力段に、その入力をD/A変換器14の変換電圧範囲
内に抑制するリミッタ30を設けることにより、ディジ
タルフィルタ13と19間の発振を防止する。また、デ
ィジタルフィルタ19の出力段にリミッタ31を設ける
ことにより、その出力をA/D変換器12の変換電圧範
囲内に抑制することができる。さらには、ディジタルフ
ィルタ19の入,出力段にリミッタ30,31をそれぞ
れ設けることで、より安定な消音制御ができるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動販売機
(自販機ともいう)の機械室などに設置されるコンプレ
ッサ,ファンなどからの騒音を、能動的な騒音制御によ
って低減するための消音装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6はかかる消音装置の従来例を示す構
成図である。なお、同図において、1は機械室、2は熱
交換器、3はコンプレッサ、4はファン、5は開口部、
11,16はマイクロホン、12,17はアナログ/デ
ィジタル(A/D)変換器、13は有限インパルス応答
ディジタルフィルタ(単に、ディジタルフィルタとい
う)、14はディジタル/アナログ(D/A)変換器、
15はスピーカ、18は適応アルゴリズム、19はハウ
リング防止用のディジタルフィルタ(単に、ディジタル
フィルタともいう)、Aは加減算器である。
【0003】すなわち、自販機の最下部に設けられる機
械室1には、熱交換器2、コンプレッサ3およびファン
4などが設けられ、放熱用の開口部5が開けられてい
る。コンプレッサ3,ファン4は自販機の主な騒音源で
あり、これらの音は開口部5から自販機外部に放射され
る。このため、消音装置として制御部20、機械室1内
にマイクロホン11、スピーカ15および消音効果評価
用マイクロホン16などを設け、音の干渉による能動的
な騒音制御を行なうようにしている。
【0004】その動作につき、図7を参照して説明す
る。まず、ステップS1ではマイクロホン11で騒音を
検出し、ステップS2ではA/D変換器12によりこの
騒音をディジタル量に変換する。次に、ステップS3で
はディジタルフィルタ13により、騒音信号Xと同じ振
幅で逆位相の音(同振幅逆位相音)としての制御音信号
Y(=HX,H:ディジタルフィルタ13の伝達関数)
を求める。
【0005】ステップS4では、D/A変換器14によ
り制御音信号Yをアナログ量に変換し、ステップS5で
はスピーカ15を経て出力する。これにより、開口部5
で騒音信号Xと制御音信号Yの打ち消し合いにより、能
動的に消音する(ステップS6)。ステップS7ではマ
イクロホン16で消音の残差Eを検出し、ステップS8
ではA/D変換器17によりディジタル量に変換する。
適応アルゴリズム18はステップS9で、残差Eと騒音
Xとから最小二乗法(LMS法)などの適応アルゴリズ
ムを用い、消音効果が最も高くなるようディジタルフィ
ルタ13のゲイン,時定数等のパラメータを調整し、ス
テップS1に戻る。
【0006】以上のように能動的な騒音制御を行なう
が、この方法では制御音信号Yがスピーカ15〜マイク
ロホン11(この間の伝達関数をC2とする)を通り、
マイクロホン11で検出されてハウリングが生じる。こ
のため、伝達関数C2のハウリング防止用ディジタルフ
ィルタ19を制御部20内に設けて対処している。その
動作につき、図8を参照して説明する。
【0007】図8からも明らかなように、このフローチ
ャートは図7に示すものに対してステップS10,S1
1を付加して構成される。すなわち、ステップS10で
はステップS3で計算した制御音信号YからC2Yを計
算し、ステップS11ではマイクロホン11で検出した
騒音X+マイクロホン11の位置での制御音C2Yか
ら、ステップS10で計算したC2Yを減算すること
で、制御音成分C2Yによる影響の除去を図るようにし
ている。なお、その他の点は図7と同様なので、説明は
省略する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
如き方式では下記のような問題がある。 (1)例えばドアを閉じる音など、自販機外部からの大
きな音がマイクロホン11により検出されてA/D変換
器12が飽和した場合、マイクロホン11で制御音C2
Yを検出できなくなる。その結果、ハウリング防止用デ
ィジタルフィルタ19の出力信号C2’Yは、打ち消す
対象である制御音C2Yが無くなるため、ディジタルフ
ィルタ13と19の間をフィードバックし、発振する。
つまり、制御部20は内部で発振状態となり、制御不能
となる。このときの様子を示すのが図9で、同図(a)
はマイクロホン11の出力、(b)はA/D変換器12
の出力、(c)はハウリング防止用ディジタルフィルタ
19の出力、(d)は加減算器の出力をそれぞれ示して
いる。
【0009】また、ディジタルフィルタ13の出力信号
が、D/A変換器14の変換電圧範囲よりも大きくなっ
てD/A変換器14が飽和した場合、スピーカ15は制
御音信号Yを放射できなくなる。このときも、ハウリン
グ防止用ディジタルフィルタ19の出力信号C2’Y
は、打ち消す対象である制御音C2Yが無くなるため、
ディジタルフィルタ13と19の間をフィードバック
し、発振する。つまり、制御部20は内部で発振状態と
なり、制御不能となる。このときの様子を示すのが図1
0で、同図(a)はディジタルフィルタ13の出力、
(b)はD/A変換器14の出力、(c)はスピーカ1
5の出力、(d)はA/D変換器12の出力、(e)は
ハウリング防止用ディジタルフィルタ19の出力、
(f)は加減算器の出力をそれぞれ示している。
【0010】そこで、A/D変換器12およびD/A変
換器14の各変換電圧範囲を、それぞれの入力信号に対
して非常に大きくしなければならないが、こうするとA
/D変換器12およびD/A変換器14の分解能が低下
し、消音効果が低下する。一方、分解能を上げようとす
るとコスト高になる。さらには、A/D変換器12の前
段、およびD/A変換器14の後段に増幅率を自動調整
するアンプを設け、各変換器が飽和しないように増幅率
を調整する方法も考えられるが、コストアップとなる、
などの問題がある。したがって、この発明の課題は制御
部内の発振を防止し、安定な消音を可能にすることにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、騒音源の音をアナログ量として
検出するマイクロホンと、このマイクロホンからの検出
音をディジタル量に変換するA/D変換器と、伝達関数
の調整が可能で、前記ディジタル化された検出音と振幅
が同じで逆位相の同振幅逆位相音を生成する第1のディ
ジタルフィルタと、その同振幅逆位相音をアナログ量に
変換するD/A変換器と、このD/A変換器出力を音響
信号に変換するスピーカと、このスピーカと前記マイク
ロホンとの間のハウリングを防止するための第2のディ
ジタルフィルタとを備えた消音装置において、下記
(1)〜(3)のようにすることを特徴としている。
【0012】(1)前記第2のディジタルフィルタの入
力を前記D/A変換器の変換電圧範囲内に制限するリミ
ッタを設ける(請求項1の発明)。 (2)前記第2のディジタルフィルタの出力を前記A/
D変換器の変換電圧範囲内に制限するリミッタを設ける
(請求項2の発明)。 (3)前記第2のディジタルフィルタの入力を前記D/
A変換器の変換電圧範囲内に制限する第1のリミッタ
と、同じく第2のディジタルフィルタの出力を前記A/
D変換器の変換電圧範囲内に制限する第2のリミッタと
を設ける(請求項3の発明)。 なお、前記(1)〜(3)項の各発明では、各リミッタ
をソフトウエア構成とすることができる(請求項4の発
明)。
【0013】
【作用】ハウリング防止用(第2の)ディジタルフィル
タの前段にリミッタを設けることにより、ハウリング防
止用ディジタルフィルタの入力をD/A変換器の変換電
圧範囲内に抑える。または、ハウリング防止用ディジタ
ルフィルタの後段にリミッタを設けることにより、ハウ
リング防止用ディジタルフィルタの出力をA/D変換器
の変換電圧範囲内に抑える。もしくは、ハウリング防止
用ディジタルフィルタの前後段にそれぞれリミッタを設
けることにより、ハウリング防止用ディジタルフィルタ
の入力をD/A変換器の変換電圧範囲内に抑え、出力を
A/D変換器の変換電圧範囲内に抑える。なお、これら
のリミッタをソフトウエアで構成することで、簡素化と
コストダウンを図る。
【0014】
【実施例】図1はこの発明の実施例を示す構成図であ
る。すなわち、図1からも明らかなように、ハウリング
防止用ディジタルフィルタ19の前段に、その入力をD
/A変換器14の変換電圧範囲内に抑制するためのリミ
ッタ30を設けた点が特徴である。
【0015】図2はこの発明の他の実施例を示す構成図
である。これは、図2からも明らかなように、ハウリン
グ防止用ディジタルフィルタ19の後段に、その出力を
A/D変換器12の変換電圧範囲内に抑制するためのリ
ミッタ31を設けた点が特徴である。
【0016】図3はこの発明の他の実施例を示す構成図
である。これは、図3からも明らかなように、ハウリン
グ防止用ディジタルフィルタ19の前段に、その入力を
D/A変換器14の変換電圧範囲内に抑制するためのリ
ミッタ30を設け、ハウリング防止用ディジタルフィル
タ19の後段に、その出力をA/D変換器12の変換電
圧範囲内に抑制するためのリミッタ31を設けた点が特
徴である。
【0017】すなわち、図1〜図3に示す実施例は、図
6に示す従来例に対してリミッタ30またはリミッタ3
1の少なくとも1つを設けるようにした点が特徴で、そ
の他は従来例と全く同様である。なお、図1〜図3のい
ずれにおいても、制御部20内の各構成要素をハードウ
エアイメージで示しているが、実際は処理装置のプログ
ラム(ソフトウエア)にて実現している。
【0018】図4はリミッタ30を設けた場合の各部波
形を示す。同図において、(a)はディジタルフィルタ
13の出力、(b)はD/A変換器14の出力、(c)
はスピーカ15の出力、(d)はA/D変換器12の出
力、(e)はリミッタ30の出力、(f)はハウリング
防止用ディジタルフィルタ19の出力、(g)は加減算
器Aの出力をそれぞれ示している。
【0019】すなわち、例えばディジタルフィルタ13
の出力(a)が、D/A変換器14の変換電圧範囲より
も大きくなってD/A変換器14が図4(b)のように
飽和すると、リミッタ30の出力も図4(e)のように
飽和する。これにより、たとえD/A変換器14が飽和
しても、マイクロホン11を介して検出される制御音信
号(d)と、ハウリング防止用ディジタルフィルタ19
の出力(f)とが一致するため、発振状態とはならず、
制御不能となることもない。
【0020】図5はリミッタ31を設けた場合の各部波
形を示す。同図において、(a)はマイクロホン11の
出力、(b)はA/D変換器12の出力、(c)はリミ
ッタ31の出力、(d)加減算器Aの出力をそれぞれ示
している。
【0021】すなわち、例えば自販機のドアを閉じると
きの音などの大きな音がマイクロホン11で検出され、
A/D変換器12の出力が図5(b)のように飽和する
と、ディジタルフィルタ13と19との間で発振状態と
なり、その結果、ディジタルフィルタ19の出力が増加
してリミッタ31が図5(c)のように飽和する。しか
し、このときのリミッタ31の飽和値はA/D変換器1
2の飽和値と同じとなり、互いに打ち消し合って発振状
態が止まり、制御可能となる。
【0022】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、ハウリング防
止用ディジタルフィルタの前段にリミッタを設けること
で、ハウリング防止用ディジタルフィルタの入力をD/
A変換器の変換電圧範囲内に抑えることができる。ま
た、請求項2の発明によれば、ハウリング防止用ディジ
タルフィルタの後段にリミッタを設けることで、ハウリ
ング防止用ディジタルフィルタの出力をA/D変換器の
変換電圧範囲内に抑えることができる。さらに、請求項
3の発明によれば、ハウリング防止用ディジタルフィル
タの前後段にそれぞれリミッタを設けることにより、ハ
ウリング防止用ディジタルフィルタの入力をD/A変換
器の変換電圧範囲内に抑え、出力をA/D変換器の変換
電圧範囲内に抑えることができる。以上の如くすること
により、制御不能とならず、安定な制御が可能となる。
また、上記各リミッタをソフトウエアで構成すること
で、簡素化とコストダウンを図ることができる、などの
利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す構成図である。
【図2】この発明の他の実施例を示す構成図である。
【図3】この発明のさらに他の実施例を示す構成図であ
る。
【図4】リミッタ30の動作を説明するための波形図で
ある。
【図5】リミッタ31の動作を説明するための波形図で
ある。
【図6】消音装置の従来例を示す構成図である。
【図7】図6における動作を説明するためのフローチャ
ートである。
【図8】図6におけるハウリング防止動作を説明するた
めのフローチャートである。
【図9】図6においてマイクロホンで大きな音が検出さ
れたときの動作を説明するための各部波形図である。
【図10】図6においてD/A変換器の入力が大きくな
った場合の動作を説明するための各部波形図である。
【符号の説明】
1…機械室、2…熱交換器、3…コンプレッサ、4…フ
ァン、5…開口部、11,16…マイクロホン、12,
17…アナログ/ディジタル(A/D)変換器、13,
19…ディジタルフィルタ、14…ディジタル/アナロ
グ(D/A)変換器、15…スピーカ、18…適応アル
ゴリズム、20…制御部、30,31…リミッタ、A…
加減算器。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 騒音源の音をアナログ量として検出する
    マイクロホンと、このマイクロホンからの検出音をディ
    ジタル量に変換するA/D変換器と、伝達関数の調整が
    可能で、前記ディジタル化された検出音と振幅が同じで
    逆位相の同振幅逆位相音を生成する第1のディジタルフ
    ィルタと、その同振幅逆位相音をアナログ量に変換する
    D/A変換器と、このD/A変換器出力を音響信号に変
    換するスピーカと、このスピーカと前記マイクロホンと
    の間のハウリングを防止するための第2のディジタルフ
    ィルタとを備えた消音装置において、 前記第2のディジタルフィルタの入力を前記D/A変換
    器の変換電圧範囲内に制限するリミッタを設けたことを
    特徴とする消音装置。
  2. 【請求項2】 騒音源の音をアナログ量として検出する
    マイクロホンと、このマイクロホンからの検出音をディ
    ジタル量に変換するA/D変換器と、伝達関数の調整が
    可能で、前記ディジタル化された検出音と振幅が同じで
    逆位相の同振幅逆位相音を生成する第1のディジタルフ
    ィルタと、その同振幅逆位相音をアナログ量に変換する
    D/A変換器と、このD/A変換器出力を音響信号に変
    換するスピーカと、このスピーカと前記マイクロホンと
    の間のハウリングを防止するための第2のディジタルフ
    ィルタとを備えた消音装置において、 前記第2のディジタルフィルタの出力を前記A/D変換
    器の変換電圧範囲内に制限するリミッタを設けたことを
    特徴とする消音装置。
  3. 【請求項3】 騒音源の音をアナログ量として検出する
    マイクロホンと、このマイクロホンからの検出音をディ
    ジタル量に変換するA/D変換器と、伝達関数の調整が
    可能で、前記ディジタル化された検出音と振幅が同じで
    逆位相の同振幅逆位相音を生成する第1のディジタルフ
    ィルタと、その同振幅逆位相音をアナログ量に変換する
    D/A変換器と、このD/A変換器出力を音響信号に変
    換するスピーカと、このスピーカと前記マイクロホンと
    の間のハウリングを防止するための第2のディジタルフ
    ィルタとを備えた消音装置において、 前記第2のディジタルフィルタの入力を前記D/A変換
    器の変換電圧範囲内に制限する第1のリミッタと、同じ
    く第2のディジタルフィルタの出力を前記A/D変換器
    の変換電圧範囲内に制限する第2のリミッタとを設けた
    ことを特徴とする消音装置。
  4. 【請求項4】 前記各リミッタをソフトウエアにて構成
    することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記
    載の消音装置。
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