JPH08272373A - Duct acoustic impedance controller - Google Patents
Duct acoustic impedance controllerInfo
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- JPH08272373A JPH08272373A JP7071886A JP7188695A JPH08272373A JP H08272373 A JPH08272373 A JP H08272373A JP 7071886 A JP7071886 A JP 7071886A JP 7188695 A JP7188695 A JP 7188695A JP H08272373 A JPH08272373 A JP H08272373A
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- acoustic impedance
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ダクトに備えられたフ
ァン等により発生する音響を計測する試験装置の無反射
端、ダクト端、ダクト壁、吸音ダクトの内張り材、等の
ダクトに係る音響インピーダンスを制御するためのダク
トの音響インピーダンス制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sound related to a duct such as a non-reflective end, a duct end, a duct wall, a sound absorbing duct lining material of a test apparatus for measuring sound generated by a fan or the like provided in the duct. The present invention relates to a duct acoustic impedance control device for controlling impedance.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のダクト内のファンによる発生音を
計測する試験装置においては、漸次拡大する形状のダク
トに吸音材を備えた無反射端を設置するように規格で決
められている。2. Description of the Related Art In a conventional test apparatus for measuring the sound generated by a fan in a duct, it is specified by standards that a non-reflective end provided with a sound absorbing material is installed in a duct having a gradually expanding shape.
【０００３】図６は、従来のこの種の試験装置における
試験対象のダクト４１およびこのダクト４１に設置され
た無反射端４３の断面図である。図６に示すように、ダ
クト４１内にはファン４２が設置されており、さらにダ
クト４１の先端には無反射端４３が備えられている。こ
の無反射端４３は、断面が漸次拡大するラッパ状の金属
体４３１に吸音材４３２と吸音材４３３とが包囲された
構成となっている。吸音材４３２は無反射端４３の基端
部から先端部にかけ直径が徐々に増大する形状をなして
おり、その直径が最大となる箇所に円筒状をなす吸音材
４３３が備えられている。吸音材４３２は発泡体または
約２４ｋｇ／ｍ3 の密度を有するファイバーグラスから
なり、吸音材４３３は約４８ｋｇ／ｍ3 の密度を有する
ファイバーグラスからなる。また、前記金属体４３１に
おいて吸音材４３２、４３３により包囲されている面の
約５８％程の領域は穴の開けられた状態になっている。
なお直径０．４６ｍのダクト４１に対し、吸音材４３３
の全直径はダクト４１の直径の３倍程にもなり、無反射
端４３の全長は数ｍにおよぶ。FIG. 6 is a sectional view of a duct 41 to be tested and a non-reflective end 43 installed in the duct 41 in a conventional test apparatus of this type. As shown in FIG. 6, a fan 42 is installed in the duct 41, and a non-reflective end 43 is provided at the tip of the duct 41. The non-reflective end 43 has a configuration in which a sound absorbing material 432 and a sound absorbing material 433 are surrounded by a trumpet-shaped metal body 431 whose cross section is gradually enlarged. The sound absorbing material 432 has a shape in which the diameter gradually increases from the base end portion to the tip end portion of the non-reflective end 43, and a cylindrical sound absorbing material 433 is provided at a position where the diameter is maximum. The sound absorbing material 432 is made of foam or fiberglass having a density of about 24 kg / m 3 , and the sound absorbing material 433 is made of fiberglass having a density of about 48 kg / m 3 . In addition, about 58% of the surface of the metal body 431 surrounded by the sound absorbing materials 432 and 433 has holes.
In addition, for the duct 41 having a diameter of 0.46 m, the sound absorbing material 433
Is about three times the diameter of the duct 41, and the total length of the non-reflection end 43 is several meters.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】一方実際に使用される
ダクトにおいては、ファンによる発生音のためにかなり
複雑な音響インピーダンスになると考えられる。しか
し、上述したような装置による試験方法ではそのような
実際的な状況を実現することは不可能であり、実際と同
じ境界条件でファン等の発生音の試験が行なえない状態
であった。On the other hand, in the duct actually used, it is considered that the sound generated by the fan causes a considerably complicated acoustic impedance. However, it is impossible to realize such a practical situation by the test method using the apparatus as described above, and it is impossible to test the noise generated by the fan under the same boundary conditions as in reality.
【０００５】従来のこの種の試験のための無反射端は、
上述したような非常に大がかりな構成となり、その設置
場所や製作に係る価格等の問題で容易に設置できるもの
ではなかった。また現状では、実際に使用されるダクト
の条件と異なるダクトを用いて発生音の試験を行なって
いるので、実際に使用されるダクトに前記無反射端を設
置した条件での発生音響パワーを正しく計測することは
できなかった。The conventional non-reflective end for this type of test is
The structure is very large as described above, and it is not easy to install due to problems such as the installation place and the price involved in manufacturing. In addition, at present, since the generated sound is tested using a duct that is different from the condition of the actually used duct, the generated acoustic power under the condition where the non-reflective end is installed in the actually used duct is correct. It could not be measured.
【０００６】そこで、ダクトの複雑な音響的境界条件す
なわち音響インピーダンスを実際に使用されるダクトと
同じように設定でき、無反射端を設置することなくダク
ト毎に異なる無反射条件を簡単に実現できる簡易な試験
設備の実現が必要とされた。Therefore, the complicated acoustic boundary condition of the duct, that is, the acoustic impedance, can be set in the same manner as that of an actually used duct, and the non-reflection condition different for each duct can be easily realized without installing the non-reflection end. It was necessary to realize a simple test facility.
【０００７】本発明の目的は、実際に使用されるダクト
と同様の音響インピーダンスを設定できるとともに、ダ
クト毎に異なる無反射条件を簡単に実現できるダクトの
音響インピーダンス制御装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an acoustic impedance control device for a duct which can set the same acoustic impedance as that of an actually used duct and can easily realize different non-reflective conditions for each duct.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明のダクトの音響インピーダンス
制御装置は以下の如く構成されている。 （１）本発明のダクトの音響インピーダンス制御装置
は、ダクトに備えられた音源から伝播する音波の伝播経
路における上流側に設置され、音圧誤差検出を行なうた
めの一対の音響−電気変換器と、前記音波の伝播経路に
おける下流側に設置される電気−音響変換器と、前記一
対の音響−電気変換器からの出力に基づいて前記ダクト
の断面での音響インピーダンスを演算する演算手段と、
この演算手段により演算された音響インピーダンスが予
め設定された目標値になるように、前記電気−音響変換
器を作動させる手段とから構成されている。 （２）本発明のダクトの音響インピーダンス制御装置
は、ダクトに備えられた音源から伝播する音波の伝播経
路における上流側に設置され、音圧誤差検出を行なうた
めの一対の音響−電気変換器と、前記音波の伝播経路に
おける下流側に設置される電気−音響変換器と、前記一
対の音響−電気変換器の出力から入射波音圧と反射波音
圧とを分離計測する計測手段と、予め設定された音響イ
ンピーダンスの目標値から反射率のインパルス応答を演
算する第１の演算手段と、この第１の演算手段にて演算
された反射率のインパルス応答と前記計測手段にて計測
された入射波音圧とから反射波音圧の目標値を演算する
第２の演算手段と、前記計測手段にて計測された反射波
音圧と前記第２の演算手段にて演算された反射波音圧の
目標値との差を誤差信号とし、その誤差信号が最小とな
るように前記電気−音響変換器の出力を適応制御する手
段とから構成されている。In order to solve the above problems and achieve the object, the duct acoustic impedance control device of the present invention is configured as follows. (1) An acoustic impedance control device for a duct according to the present invention is installed on the upstream side in a propagation path of a sound wave propagating from a sound source provided in the duct, and includes a pair of acoustic-electric converters for detecting a sound pressure error. An electro-acoustic converter installed on the downstream side in the propagation path of the sound wave, and an arithmetic means for calculating an acoustic impedance in a cross section of the duct based on outputs from the pair of acoustic-electric converters,
And a means for operating the electro-acoustic transducer so that the acoustic impedance calculated by the calculating means becomes a preset target value. (2) The acoustic impedance control device for a duct according to the present invention is installed on an upstream side in a propagation path of a sound wave propagating from a sound source provided in the duct, and includes a pair of acoustic-electric converters for detecting a sound pressure error. , An electro-acoustic converter installed on the downstream side in the propagation path of the sound wave, and a measuring means for separately measuring the incident wave sound pressure and the reflected wave sound pressure from the outputs of the pair of acoustic-electric converters, and preset. First calculation means for calculating the impulse response of the reflectance from the target value of the acoustic impedance, the impulse response of the reflectance calculated by the first calculation means, and the incident wave sound pressure measured by the measuring means. And a difference between the reflected wave sound pressure measured by the measuring means and the target value of the reflected wave sound pressure calculated by the second calculating means. Error No. and then, the error signal is the electrical to minimize - is composed of a means for adaptively controlling the output of the acoustic transducer.
【０００９】[0009]
【作用】上記手段（１）（２）を講じた結果、それぞれ
次のような作用が生じる。 （１）本発明のダクトの音響インピーダンス制御装置に
おいては、音波の伝播経路における上流側に設置された
一対の音響−電気変換器にて音圧誤差検出を行ない、そ
の出力に基づいて演算されたダクト断面での音響インピ
ーダンスが予め設定された目標値になるように、音波の
伝播経路における下流側に設置された電気−音響変換器
を作動させるようにしたので、前記目標値をダクトの条
件に設定することにより、実際に使用されるダクトと同
様の音響インピーダンスを設定できるとともに、ダクト
毎に異なる無反射条件を無反射端を設置することなく簡
易な構成で実現できる。 （２）本発明のダクトの音響インピーダンス制御装置に
おいては、一対の音響−電気変換器にて音圧誤差検出を
行ない、その出力から入射波音圧と反射波音圧とを分離
計測し、予め設定された音響インピーダンスの目標値か
ら演算した反射率のインパルス応答と前記入射波音圧と
から反射波音圧の目標値を演算し、分離計測された反射
波音圧と前記目標値との差が最小となるように電気−音
響変換器の出力を適応制御するようにしたので、前記電
気−音響変換器を入射波音圧に合わせて適切に作動させ
ることにより、その断面での音波の反射条件を任意に制
御可能となり、ダクト毎に異なる無反射条件をより適確
に実現できる。As a result of taking the above measures (1) and (2), the following effects occur. (1) In the acoustic impedance control device for a duct of the present invention, sound pressure error detection is performed by a pair of acoustic-electrical converters installed on the upstream side in the sound wave propagation path, and calculation is performed based on the output. The acoustic impedance in the duct cross section is set to a preset target value, so that the electro-acoustic converter installed on the downstream side in the propagation path of the sound wave is operated. By setting, the acoustic impedance similar to that of the duct actually used can be set, and different non-reflection conditions for each duct can be realized with a simple configuration without installing a non-reflection end. (2) In the acoustic impedance control device for a duct of the present invention, a sound pressure error is detected by a pair of acoustic-electrical converters, the incident wave sound pressure and the reflected wave sound pressure are separately measured from the output, and preset. The target value of the reflected wave sound pressure is calculated from the impulse response of the reflectance calculated from the target value of the acoustic impedance and the incident wave sound pressure, and the difference between the separately measured reflected wave sound pressure and the target value is minimized. Since the output of the electro-acoustic converter is adaptively controlled, it is possible to arbitrarily control the reflection condition of the sound wave at the cross section by appropriately operating the electro-acoustic converter in accordance with the incident wave sound pressure. Therefore, it is possible to more accurately realize the non-reflective condition which is different for each duct.
【００１０】[0010]
【実施例】図１は、本発明の実施例に係るダクトの音響
インピーダンス制御装置の構成を示す図である。図１に
おいて、１は本実施例で計測の対象となるダクトであ
り、ダクト１内には音源となるファン２が備えられてい
る。また図１において、３、４はダクト１における音響
インピーダンス設定断面を示している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a duct acoustic impedance control apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a duct to be measured in the present embodiment, and a duct 2 serving as a sound source is provided in the duct 1. Further, in FIG. 1, 3 and 4 indicate acoustic impedance setting cross sections in the duct 1.
【００１１】ダクト１の下側面には、音源すなわちファ
ン２から音波伝播経路の下流側に向け順次所定の間隔を
もって検出マイクロホン１１、誤差マイクロフォン１
２，１２、制御スピーカ１３が設置されている。検出マ
イクロホン１１はファン２の発生音より参照信号を検出
するものである。一対の音響−電気変換器である誤差マ
イクロフォン１２，１２は、それぞれが音圧検出を行な
ってその音圧誤差を検出するための一対のマイクロフォ
ンであり、両者は間隔Δｒをもって設置されている。本
実施例では誤差マイクロフォン１２，１２より出力され
る音圧をそれぞれＰ1 、Ｐ2 とする。電気−音響変換器
である制御スピーカ１３は音波伝播経路の下流側から上
流側即ちファン２側へ反射してくる音波を制御するため
のものである。On the lower surface of the duct 1, a detection microphone 11 and an error microphone 1 are sequentially arranged at predetermined intervals from the sound source, that is, the fan 2 toward the downstream side of the sound wave propagation path.
2, 12 and a control speaker 13 are installed. The detection microphone 11 detects the reference signal from the sound generated by the fan 2. The error microphones 12 and 12, which are a pair of acoustic-electric converters, are a pair of microphones for performing sound pressure detection and detecting the sound pressure error, respectively, and the two microphones are installed with an interval Δr. In this embodiment, the sound pressures output from the error microphones 12 and 12 are P1 and P2, respectively. The control speaker 13, which is an electro-acoustic converter, controls the sound wave reflected from the downstream side of the sound wave propagation path to the upstream side, that is, the fan 2 side.
【００１２】検出マイクロホン１１、誤差マイクロフォ
ン１２，１２、制御スピーカ１３はそれぞれアンプフィ
ルタ２１、２２、２２、２３（および端子ａ、ｂ、ｃ、
ｄ）を介してコントローラ１００に接続されている。検
出マイクロホン１１、誤差マイクロフォン１２，１２か
ら出力される各測定信号は、アンプフィルタ２１、２
２、２２を介してコントローラ１００に入力される。ま
た後述するコントローラ１００からの出力信号はアンプ
フィルタ２３を介して制御スピーカ１３に出力される。The detection microphone 11, the error microphones 12 and 12, and the control speaker 13 are amplifier filters 21, 22, 22, and 23 (and terminals a, b, c, and, respectively).
It is connected to the controller 100 via d). The measurement signals output from the detection microphone 11 and the error microphones 12 and 12 are amplified by the amplifier filters 21 and 2,
It is input to the controller 100 via 2, 22. An output signal from the controller 100 described later is output to the control speaker 13 via the amplifier filter 23.
【００１３】コントローラ１００は、当該音響インピー
ダンス制御装置の制御全般やその制御のための各種演算
を行なうものであり、基本的には通常の能動音響制御に
用いられるＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ−ＬＭＳアルゴリズム
に従って演算処理を行なう。またコントローラ１００に
は後述するように、外部より目標とする音響インピーダ
ンスＺx(f)が入力される。The controller 100 performs overall control of the acoustic impedance control device and various calculations for the control, and basically performs calculation processing according to the Filtered-X-LMS algorithm used for normal active sound control. Do. Further, as described later, the target acoustic impedance Zx (f) is input to the controller 100 from the outside.
【００１４】図２の（ａ）はコントローラ１００内の詳
細なブロック図である。コントローラ１００内のＡ／Ｄ
変換器３１、３２、３２はそれぞれ図１に示すアンプフ
ィルタ２１、２２、２２に接続されており、Ｄ／Ａ変換
器３３はアンプフィルタ２３に接続されている。またＡ
／Ｄ変換器３１には減算器を介してハウリングキャンセ
リングフィルタ１０１（条件によっては不要）、エラー
パス補償フィルタ１０２、適応フィルタ１０３が接続さ
れており、さらにハウリングキャンセリングフィルタ１
０１と適応フィルタ１０３とはＤ／Ａ変換器３３に接続
されている。またエラーパス補償フィルタ１０２と適応
フィルタ１０３とはＬＭＳアルゴリズム部１０４に接続
されており、適応フィルタ１０３のフィルタ係数はＬＭ
Ｓアルゴリズム部１０４によって更新される。一方、Ａ
／Ｄ変換器３２、３２は第１演算部１０５に接続され、
さらに第１演算部１０５は第２演算部１０６に接続され
ている。また第１演算部１０５と第２演算部１０６とは
減算器を介してＬＭＳアルゴリズム部１０４に接続され
ている。FIG. 2A is a detailed block diagram in the controller 100. A / D in controller 100
The converters 31, 32, 32 are connected to the amplifier filters 21, 22, 22 shown in FIG. 1, respectively, and the D / A converter 33 is connected to the amplifier filter 23. Also A
A howling canceling filter 101 (which is unnecessary depending on conditions), an error path compensation filter 102, and an adaptive filter 103 are connected to the / D converter 31 via a subtractor, and the howling canceling filter 1
01 and the adaptive filter 103 are connected to the D / A converter 33. The error path compensation filter 102 and the adaptive filter 103 are connected to the LMS algorithm unit 104, and the filter coefficient of the adaptive filter 103 is LM.
It is updated by the S algorithm unit 104. On the other hand, A
The / D converters 32, 32 are connected to the first arithmetic unit 105,
Furthermore, the first calculation unit 105 is connected to the second calculation unit 106. The first calculation unit 105 and the second calculation unit 106 are connected to the LMS algorithm unit 104 via a subtractor.
【００１５】本実施例の音響インピーダンス制御装置で
は、上述したように誤差マイクロホン１２、１２対を制
御スピーカ１３より音源すなわちファン２に近い側に設
置して、音波伝搬経路の上流側へ反射してくる音波を制
御する。特に問題となるのはダクト１内を平面波が伝播
する相対的に低周波の領域であるが、入射音波に合わせ
て制御スピーカ（電気−音響変換装置）１３を作動させ
ることにより反射を調節し、音響インピーダンスを目標
通りにする。そして、この誤差マイクロホン１２、１２
にて検出される音圧Ｐ1 、Ｐ2 の二つの信号から、第１
演算部１０５で入射音圧Ｐi 、反射音圧Ｐr を演算す
る。さらに、第２演算部１０６で前記入射音圧Ｐi と目
標として与えられた反射係数ｒx(τ) （図１に示す）と
から反射波の目標値Ｐr ′を演算する。そしてその後、
前記前記反射音圧Ｐr と前記目標値Ｐr ′との差ｅ＝Ｐ
r −Ｐr ′が誤差信号１０７としてＬＭＳアルゴリズム
部１０４に入力する。なお当該音響インピーダンス制御
装置を無反射端として作動させるには、前記目標値Ｐr
′＝０すなわち誤差信号１０７をｅ＝Ｐr −０＝Ｐｒ
として制御を行なえばよい。In the acoustic impedance control apparatus of this embodiment, as described above, the error microphones 12 and 12 are installed closer to the sound source, that is, the fan 2 than the control speaker 13, and reflected to the upstream side of the sound wave propagation path. Control incoming sound waves. A particular problem is a relatively low-frequency region where a plane wave propagates in the duct 1, but the reflection is adjusted by operating the control speaker (electric-acoustic transducer) 13 in accordance with the incident sound wave. Make the acoustic impedance as target. Then, the error microphones 12 and 12
From the two signals of sound pressure P1 and P2 detected at
The calculation unit 105 calculates the incident sound pressure Pi and the reflected sound pressure Pr. Further, the second calculation unit 106 calculates the target value Pr 'of the reflected wave from the incident sound pressure Pi and the reflection coefficient rx (τ) (shown in FIG. 1) given as the target. And then
The difference e = P between the reflected sound pressure Pr and the target value Pr '
r−Pr ′ is input to the LMS algorithm unit 104 as an error signal 107. In order to operate the acoustic impedance control device as a non-reflection end, the target value Pr
′ = 0, that is, the error signal 107 is e = Pr −0 = Pr
Control may be performed as.
【００１６】ダクト１における設定断面３すなわちｘ＝
ｘでの入射音圧Ｐi に対する反射音圧Ｐr の比を周波数
の関数として表わした複素反射率をＲx(f)とすると、そ
の値はｘ＝ｘでの音響インピーダンスＺx(f)を用いて次
式（１）のように表わせる。Set cross section 3 in duct 1 ie x =
Let Rx (f) be the complex reflectance that expresses the ratio of the reflected sound pressure Pr to the incident sound pressure Pi at x as a function of frequency, and the value is calculated using the acoustic impedance Zx (f) at x = x as follows. It can be expressed as in equation (1).
【００１７】 Ｒx(f)＝−（１−Ｚx(f)／ρｃ）／（１＋Ｚx(f)／ρｃ） …（１） ρ：気体密度、ｃ：音速 また、入射音圧Ｐi 、反射音圧Ｐr の時刻ｔにおける波
形をＰi(t)、Ｐr(t)とすると、一般に次式（２）で表わ
せる。Rx (f) =-(1-Zx (f) / ρc) / (1 + Zx (f) / ρc) (1) ρ: gas density, c: sound velocity In addition, incident sound pressure Pi, reflected sound pressure When the waveform of Pr at time t is Pi (t) and Pr (t), it can be generally expressed by the following equation (2).
【００１８】[0018]
【数１】 式（２）でｒx(τ) は反射率Ｒx(f)のインパルスレスポ
ンスであり、次式（３）に示すようにＲx(f)を逆フーリ
エ変換することによって得られる。[Equation 1] In the equation (2), rx (τ) is the impulse response of the reflectance Rx (f), and is obtained by performing the inverse Fourier transform of Rx (f) as shown in the following equation (3).
【００１９】ｒx(τ) ＝ＦＦＴ-1（Ｒx(f)） …（３） そこで目標とするＲx(f)が与えられると式（３）で目標
とするｒx(τ) を求め、さらに目標とする反射波の時刻
波形Ｐr ′(t) を計測された入射波の時刻波形Ｐi(t)か
ら次式（４）にて求める。Rx (τ) = FFT -1 (Rx (f)) (3) When the target Rx (f) is given, the target rx (τ) is calculated by the equation (3), and the target is further calculated. The time waveform Pr '(t) of the reflected wave is calculated from the measured time waveform Pi (t) of the incident wave by the following equation (4).
【００２０】[0020]
【数２】 [Equation 2]
【００２１】一方、上記演算部１０５での入射音圧Ｐi
(t)、反射音圧Ｐr(t)の演算は以下のようになる。誤差
マイクロフォン１２、１２の２点で検出される音圧時刻
波形をＰ1(t)、Ｐ2(t)とすると、ｘ＝ｘでの音圧は、 Ｐx(t)＝（Ｐ1(t)＋Ｐ2(t)）／２ …（５） となり、ｘ＝ｘでの粒子速度は次式（６）に示すように
なる。On the other hand, the incident sound pressure Pi in the arithmetic unit 105 is
(t) and reflected sound pressure Pr (t) are calculated as follows. Assuming that the sound pressure time waveforms detected at the two points of the error microphones 12 and 12 are P1 (t) and P2 (t), the sound pressure at x = x is Px (t) = (P1 (t) + P2 ( t)) / 2 (5), and the particle velocity at x = x is given by the following equation (6).
【００２２】[0022]
【数３】 ここで、Δｒは上述したように一対の誤差マイクロフォ
ン１２、１２の間隔である。また、入射音圧Ｐi(t)、反
射音圧Ｐr(t)は、ｘ＝ｘでの音圧Ｐx(t)、粒子速度Ｕx
(t)から以下のように表わせる。(Equation 3) Here, Δr is the interval between the pair of error microphones 12, 12 as described above. The incident sound pressure Pi (t) and the reflected sound pressure Pr (t) are the sound pressure Px (t) at x = x and the particle velocity Ux.
From (t), it can be expressed as follows.
【００２３】 Ｐi(t)＝（Ｐx(t)＋ρｃＵx(t)）／２ …（７） Ｐr(t)＝（Ｐx(t)−ρｃＵx(t)）／２ …（８） 図２の（ｂ）は、制御スピーカ１３の電気−音響変換器
としての作用および音響インピーダンスとの関係を説明
するための図である。図２の（ｂ）に示すダクト１にお
いて、音響インピーダンス設定位置ｘ＝ｘにおける音圧
をＰx 、粒子速度をＵx 、これらの入射波成分をＰix、
Ｕix、反射波成分をＰrx、Ｕrxとし、制御スピーカ１３
が設置された位置ｘ＝０において、それぞれ音圧Ｐ0 、
粒子速度Ｕ0 、入射波成分Ｐi0、入射波成分Ｕi0、反射
波成分Ｐr0、反射波成分Ｕr0とすると、以下の式（９）
〜（１４）ようになる。Pi (t) = (Px (t) + ρcUx (t)) / 2 (7) Pr (t) = (Px (t) −ρcUx (t)) / 2 (8) In FIG. FIG. 3B is a diagram for explaining the function of the control speaker 13 as an electro-acoustic converter and the relationship with the acoustic impedance. In the duct 1 shown in FIG. 2B, the sound pressure at the acoustic impedance setting position x = x is Px, the particle velocity is Ux, these incident wave components are Pix,
Uix and reflected wave components are Prx and Urx, and the control speaker 13
At the position x = 0 where is installed, sound pressure P0,
Assuming particle velocity U0, incident wave component Pi0, incident wave component Ui0, reflected wave component Pr0, and reflected wave component Ur0, the following equation (9)
It becomes like (14).
【００２４】 Ｐx ＝Ｐix＋Ｐrx …（９） Ｕx ＝Ｕix＋Ｕrx＝Ｐix／ρｃ−Ｐrx／ρｃ …（１０） ρ：密度、ｃ：音速 Ｐ0 ＝Ｐi0＋Ｐr0 …（１１） Ｕ0 ＝Ｕi0＋Ｕr0＝Ｐi0／ρｃ−Ｐr0／ρｃ …（１２） Ｐix＝Ｐi0ｅ-ikx …（１３） k ：波数 Ｐrx＝Ｐr0ｅikx …（１４） ｘ＝ｘにおける目標の音響インピーダンスをＺx とする
と、 Ｚx ＝Ｐx ／Ｕx ＝（Ｐix＋Ｐrx）／（Ｐix／ρｃ−Ｐrx／ρｃ） ＝ρｃ（１＋ｒx ）／（１−ｒx ） …（１５） となる。ここで、ｘ＝ｘでの反射率は、 ｒx ＝Ｐrx／Ｐix＝Ｐr0ｅikx ／Ｐi0ｅ-ikx＝ｒ0 ｅ2ikx …（１６） ｘ＝０での反射率は、 ｒ0 ＝Ｐr0／Ｐi0＝ｒx ｅ-2ikx …（１７） となる。また、 ｒx ＝−（１−Ｚx ／ρｃ）／（１＋Ｚx ／ρｃ） …（１８） となる。一方、式（１２）から、 Ｕ0 ＝Ｐi0／ρｃ（１−ｒ0 ） ＝Ｐixｅikx ／ρｃ（１−ｒx ｅ-2ikx ） ＝Ｐix／ρｃ（ｅikx −ｒx ｅ-ikx） …（１９） となる。よって目標とするｘ＝ｘでの音響インピーダン
スＺx を決めると、式（１８）からｒx が決まり、計測
される入射音圧Ｐixに応じて式（１９）で与えられるＵ
0 のように、制御スピーカ１３のダイヤグラムを作動さ
せればよい。つまり、式（１９）の関係をもって制御ス
ピーカ１３を作動させることにより、ｘ＝ｘ点での音響
インピーダンスを、目標通りＺx とすることが可能とな
る。Px = Pix + Prx (9) Ux = Uix + Urx = Pix / ρc−Prx / ρc (10) ρ: Density, c: Sound velocity P0 = Pi0 + Pr0 (11) U0 = Ui0 + Ur0 = Pi0 / ρc−Pr0 / ρc (12) Pix = Pi0e -ikx (13) k: wave number Prx = Pr0e ikx (14) When Zx is the target acoustic impedance at x = x, Zx = Px / Ux = (Pix + Prx) / (Pix / .rho.c-Prx / .rho.c) =. rho.c (1 + rx) / (1-rx) (15). Here, reflectance at x = x is, rx = Prx / Pix = Pr0e ikx / Pi0e -ikx = r0 e 2ikx ... (16) reflectance at x = 0 is, r0 = Pr0 / Pi0 = rx e - 2ikx (17) Further, rx =-(1-Zx / [rho] c) / (1 + Zx / [rho] c) (18). On the other hand, from the equation (12), U0 = Pi0 / [rho] c (1-r0) = Pixeikx / [ rho] c (1- rxe - 2ikx ) = Pix / [ rho] c ( eikx- rxe- ikx ) (19) . Therefore, when the acoustic impedance Zx at the target x = x is determined, rx is determined from the equation (18), and U given by the equation (19) is calculated according to the incident sound pressure Pix to be measured.
As in 0, the diagram of the control speaker 13 may be activated. That is, by operating the control speaker 13 according to the relationship of the equation (19), the acoustic impedance at the point x = x can be set to Zx as desired.
【００２５】なお図２の（ａ）では、通常の適応制御ア
ルゴリズムが使えるように検出マイクロホンを設置して
参照信号を検出するが、ファンの回転に同期した音に対
しては回転パルスを参照してもよい。また、ファンの回
転に同期した音や狭帯域ランダム音の制御の場合は、音
圧Ｐ1 またはＰ2 のうちどちらかをハウリングキャンセ
ラーを働かせた上で参照信号としてもよい。さらに、音
源がスピーカである場合は、そのスピーカへ入力する信
号を分岐して参照信号とすればよい。In FIG. 2A, a detection microphone is installed to detect a reference signal so that a normal adaptive control algorithm can be used. However, for a sound synchronized with the rotation of the fan, the rotation pulse is referred to. May be. Further, in the case of controlling the sound synchronized with the rotation of the fan or the narrow band random sound, either the sound pressure P1 or P2 may be used as the reference signal after the howling canceller is activated. Further, when the sound source is a speaker, a signal input to the speaker may be branched and used as a reference signal.
【００２６】図３〜図５は本発明の音響インピーダンス
制御装置を実際のダクトに適用して得られた結果を示す
図である。図３は音響インピーダンス制御装置を作動し
ない場合、図４は無反射端条件を設定した場合、図５は
完全剛壁端を設定した場合の音圧反射率と音響インピー
ダンスとを示している。図３〜図５における（ａ）に示
す音圧反射率、（ｂ）に示す音響インピーダンスとも、
周波数に対する複素関数であり、その複素量を周波数ご
とに振幅（Ｇａｉｎ）、位相（Ｐｈａｓｅ）で表わした
グラフである。3 to 5 are diagrams showing the results obtained by applying the acoustic impedance control device of the present invention to an actual duct. 3 shows the sound pressure reflectance and the acoustic impedance when the acoustic impedance control device is not operated, FIG. 4 shows the case where the non-reflective end condition is set, and FIG. 5 shows the case where the completely rigid wall end is set. The sound pressure reflectance shown in (a) and the acoustic impedance shown in (b) in FIGS.
It is a complex function with respect to frequency, and is a graph in which the complex amount is represented by amplitude (Gain) and phase (Phase) for each frequency.
【００２７】図３に示すように、当該音響インピーダン
ス制御装置を作動しない場合本来のダクトの特性がその
まま表わされている。また図４に示すように、無反射端
条件を設定した場合、結果として反射率のゲインが制御
した周波数範囲でほぼ０になっており、目標どおりの無
反射条件の制御が行なわれている。さらに図５に示すよ
うに、完全剛壁端を設定した場合、結果として反射率の
ゲインが制御した周波数範囲でほぼ“１”であり、目標
どおり完全反射条件が成り立っている。As shown in FIG. 3, the original characteristics of the duct are shown as they are when the acoustic impedance control device is not operated. Further, as shown in FIG. 4, when the non-reflective end condition is set, as a result, the gain of the reflectance is almost 0 in the controlled frequency range, and the control of the non-reflective condition is performed as intended. Furthermore, as shown in FIG. 5, when the perfect rigid wall end is set, as a result, the gain of the reflectance is almost "1" in the controlled frequency range, and the perfect reflection condition is satisfied as the target.
【００２８】（実施例のまとめ）実施例に示された構成
および作用効果をまとめると次の通りである。 ［１］実施例に示されたダクトの音響インピーダンス制
御装置は、ダクト１に備えられた音源（２）から伝播す
る音波の伝播経路における上流側に設置され、音圧誤差
検出を行なうための一対の音響−電気変換器（１２、１
２）と、前記音波の伝播経路における下流側に設置され
る電気−音響変換器（１３）と、前記一対の音響−電気
変換器（１２、１２）からの出力に基づいて、前記ダク
ト１の断面での音響インピーダンスを演算する演算手段
（１００）と、この演算手段（１００）により演算され
た音響インピーダンスが予め設定された目標値になるよ
うに前記電気−音響変換器（１３）を作動させる手段
（１００）とから構成されている。(Summary of Embodiments) The configuration and operational effects shown in the embodiments are summarized as follows. [1] The acoustic impedance control device for a duct shown in the embodiment is installed on the upstream side in a propagation path of a sound wave propagating from a sound source (2) provided in the duct 1, and is a pair for detecting a sound pressure error. Acoustic-electric converter (12, 1)
2), the electro-acoustic converter (13) installed on the downstream side in the propagation path of the sound wave, and the output of the pair of acousto-electric converters (12, 12) based on the duct 1. A calculation means (100) for calculating the acoustic impedance in the cross section and the electro-acoustic converter (13) so that the acoustic impedance calculated by the calculation means (100) reaches a preset target value. And means (100).
【００２９】このように上記ダクトの音響インピーダン
ス制御装置においては、音波の伝播経路における上流側
に設置された一対の音響−電気変換器（１２、１２）に
て音圧誤差検出を行ない、その出力に基づいて演算され
たダクト断面での音響インピーダンスが予め設定された
目標値になるように、音波の伝播経路における下流側に
設置された電気−音響変換器（１３）を作動させるよう
にしたので、前記目標値をダクト１の条件に設定するこ
とにより、実際に使用されるダクト１と同様の音響イン
ピーダンスを設定できるとともに、ダクト１毎に異なる
無反射条件を無反射端を設置することなく簡易な構成で
実現できる。 ［２］実施例に示されたダクトの音響インピーダンス制
御装置は、ダクト１に備えられた音源（２）から伝播す
る音波の伝播経路における上流側に設置され、音圧誤差
検出を行なうための一対の音響−電気変換器（１２、１
２）と、前記音波の伝播経路における下流側に設置され
る電気−音響変換器（１３）と、前記一対の音響−電気
変換器（１２、１２）の出力から入射波音圧と反射波音
圧とを分離計測する計測手段（１０５）と、予め設定さ
れた音響インピーダンスの目標値から反射率のインパル
ス応答を演算する第１の演算手段と、この第１の演算手
段にて演算された反射率のインパルス応答と前記計測手
段（１０５）にて計測された入射波音圧とから反射波音
圧の目標値を演算する第２の演算手段（１０６）と、前
記計測手段（１０５）にて計測された反射波音圧と前記
第２の演算手段（１０６）にて演算された反射波音圧の
目標値との差を誤差信号とし、その誤差信号が最小とな
るように前記電気−音響変換器（１０３）の出力を適応
制御する手段（１００）とから構成されている。As described above, in the acoustic impedance control device for the duct, the sound pressure error is detected by the pair of acoustic-electrical converters (12, 12) installed on the upstream side of the sound wave propagation path, and the output is obtained. Since the electro-acoustic converter (13) installed on the downstream side in the propagation path of the sound wave is operated so that the acoustic impedance in the duct cross section calculated on the basis of the target value becomes a preset target value. By setting the target value to the condition of the duct 1, the same acoustic impedance as that of the duct 1 actually used can be set, and different non-reflective conditions for each duct 1 can be simplified without installing a non-reflective end. Can be realized with a simple configuration. [2] The acoustic impedance control device for the duct shown in the embodiment is installed on the upstream side in the propagation path of the sound wave propagating from the sound source (2) provided in the duct 1, and is a pair for detecting the sound pressure error. Acoustic-electric converter (12, 1)
2), the electro-acoustic converter (13) installed on the downstream side in the propagation path of the sound wave, and the incident wave sound pressure and the reflected wave sound pressure from the outputs of the pair of acousto-electric converters (12, 12). Measuring means (105) for separating and measuring, a first calculating means for calculating the impulse response of the reflectance from a preset target value of the acoustic impedance, and the reflectance calculating by the first calculating means. Second calculation means (106) for calculating a target value of reflected wave sound pressure from the impulse response and the incident wave sound pressure measured by the measurement means (105), and reflection measured by the measurement means (105). The difference between the wave sound pressure and the target value of the reflected wave sound pressure calculated by the second calculating means (106) is defined as an error signal, and the error signal is minimized by the electro-acoustic converter (103). Means for adaptively controlling output (1 And it is configured from 0).
【００３０】このように上記ダクトの音響インピーダン
ス制御装置においては、一対の音響−電気変換器（１
２、１２）にて音圧誤差検出を行ない、その出力から入
射波音圧と反射波音圧とを分離計測し、予め設定された
音響インピーダンスの目標値から演算した反射率のイン
パルス応答と前記入射波音圧とから反射波音圧の目標値
を演算し、分離計測された反射波音圧と前記目標値との
差が最小となるように電気−音響変換器（１３）の出力
を適応制御するようにしたので、前記電気−音響変換器
（１３）を入射波音圧に合わせて適切に作動させること
により、その断面での音波の反射条件を任意に制御可能
となり、ダクト１毎に異なる無反射条件をより適確に実
現できる。As described above, in the acoustic impedance control device for the duct, a pair of acoustic-electric converters (1
2 and 12), the sound pressure error is detected, the incident wave sound pressure and the reflected wave sound pressure are separately measured from the output, and the impulse response of the reflectance calculated from the preset target value of the acoustic impedance and the incident wave sound. The target value of the reflected wave sound pressure is calculated from the pressure and the output of the electro-acoustic transducer (13) is adaptively controlled so that the difference between the separately measured reflected wave sound pressure and the target value is minimized. Therefore, by appropriately operating the electro-acoustic transducer (13) in accordance with the incident wave sound pressure, the reflection condition of the sound wave in the cross section can be arbitrarily controlled, and the non-reflection condition different for each duct 1 can be further improved. Can be realized accurately.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明によれば、実際に使用されるダク
トと同様の音響インピーダンスを設定できるとともに、
ダクト毎に異なる無反射条件を簡単に実現できるダクト
の音響インピーダンス制御装置を提供できる。According to the present invention, the same acoustic impedance as that of the duct actually used can be set, and
It is possible to provide a duct acoustic impedance control device that can easily realize non-reflective conditions that differ for each duct.
【図１】本発明の一実施例に係る、ダクトの音響インピ
ーダンス制御装置の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an acoustic impedance control device for a duct according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例に係る図であり、（ａ）はコ
ントローラ内の詳細なブロック図、（ｂ）は制御スピー
カの電気−音響変換器としての作用および音響インピー
ダンスとの関係を説明するための図。2A and 2B are diagrams according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a detailed block diagram inside a controller, and FIG. FIG.
【図３】本発明の一実施例に係る、音響インピーダンス
制御装置を適用した結果を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a result of applying an acoustic impedance control device according to an embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施例に係る、音響インピーダンス
制御装置を適用した結果を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a result of applying an acoustic impedance control device according to an embodiment of the present invention.
【図５】本発明の一実施例に係る、音響インピーダンス
制御装置を適用した結果を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a result of applying an acoustic impedance control device according to an embodiment of the present invention.
【図６】従来のダクト内のファンによる発生音を計測す
る試験装置を示す図。FIG. 6 is a view showing a conventional test apparatus for measuring sound generated by a fan in a duct.
１…ダクト ２…ファン ３…音響インピーダンス設定断面 ４…音響インピー
ダンス設定断面 １１…検出マイクロホン １２…誤差マイク
ロフォン １３…制御スピーカ ２１…アンプフィ
ルタ ２２…アンプフィルタ ２３…アンプフィ
ルタ １００…コントローラ １０１…ハウリングキャンセリングフィルタ １０２…エラーパス補償フィルタ １０３…適応フィ
ルタ １０４…ＬＭＳアルゴリズム部 １０５…第１演算
部 １０６…第２演算部 １０７…誤差信号 １０８…参照信号1 ... Duct 2 ... Fan 3 ... Acoustic impedance setting cross section 4 ... Acoustic impedance setting cross section 11 ... Detection microphone 12 ... Error microphone 13 ... Control speaker 21 ... Amplifier filter 22 ... Amplifier filter 23 ... Amplifier filter 100 ... Controller 101 ... Howling canceling Filter 102 ... Error path compensation filter 103 ... Adaptive filter 104 ... LMS algorithm unit 105 ... First arithmetic unit 106 ... Second arithmetic unit 107 ... Error signal 108 ... Reference signal
Claims (2)
の伝播経路における上流側に設置され、音圧誤差検出を
行なうための一対の音響−電気変換器と、 前記音波の伝播経路における下流側に設置される電気−
音響変換器と、 前記一対の音響−電気変換器からの出力に基づいて前記
ダクトの断面での音響インピーダンスを演算する演算手
段と、 この演算手段により演算された音響インピーダンスが予
め設定された目標値になるように、前記電気−音響変換
器を作動させる手段と、 を具備したことを特徴とするダクトの音響インピーダン
ス制御装置。1. A pair of acoustic-electrical converters installed on the upstream side of a propagation path of a sound wave propagating from a sound source provided in a duct for detecting a sound pressure error, and a downstream side of the propagation path of the sound wave. Electricity installed in
An acoustic converter, a calculating means for calculating the acoustic impedance in the cross section of the duct based on the outputs from the pair of acoustic-electrical converters, and the acoustic impedance calculated by the calculating means is a preset target value. And a means for activating the electro-acoustic converter, wherein: the acoustic impedance control device for a duct;
の伝播経路における上流側に設置され、音圧誤差検出を
行なうための一対の音響−電気変換器と、 前記音波の伝播経路における下流側に設置される電気−
音響変換器と、 前記一対の音響−電気変換器の出力から入射波音圧と反
射波音圧とを分離計測する計測手段と、 予め設定された音響インピーダンスの目標値から反射率
のインパルス応答を演算する第１の演算手段と、 この第１の演算手段にて演算された反射率のインパルス
応答と前記計測手段にて計測された入射波音圧とから、
反射波音圧の目標値を演算する第２の演算手段と、 前記計測手段にて計測された反射波音圧と前記第２の演
算手段にて演算された反射波音圧の目標値との差を誤差
信号とし、その誤差信号が最小となるように前記電気−
音響変換器の出力を適応制御する手段と、 を具備したことを特徴とするダクトの音響インピーダン
ス制御装置。2. A pair of acoustic-electrical converters installed on the upstream side of a propagation path of a sound wave propagating from a sound source provided in a duct for detecting a sound pressure error, and a downstream side of the propagation path of the sound wave. Electricity installed in
An acoustic transducer, a measuring means for separately measuring an incident wave sound pressure and a reflected wave sound pressure from outputs of the pair of acoustic-electrical converters, and an impulse response of reflectance is calculated from a preset target value of acoustic impedance. From the first calculation means, the impulse response of the reflectance calculated by the first calculation means, and the incident wave sound pressure measured by the measurement means,
Second calculation means for calculating the target value of the reflected wave sound pressure, and a difference between the reflected wave sound pressure measured by the measuring means and the target value of the reflected wave sound pressure calculated by the second calculation means. Signal, and the electric signal is applied to minimize the error signal.
A device for adaptively controlling the output of an acoustic transducer, and an acoustic impedance control device for a duct, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07188695A JP3233810B2 (en) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Duct acoustic impedance controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07188695A JP3233810B2 (en) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Duct acoustic impedance controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08272373A true JPH08272373A (en) | 1996-10-18 |
| JP3233810B2 JP3233810B2 (en) | 2001-12-04 |
Family
ID=13473471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07188695A Expired - Fee Related JP3233810B2 (en) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Duct acoustic impedance controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3233810B2 (en) |
-
1995
- 1995-03-29 JP JP07188695A patent/JP3233810B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3233810B2 (en) | 2001-12-04 |
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