JPH09106290A - 能動騒音制御装置 - Google Patents

能動騒音制御装置

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JPH09106290A
JPH09106290A JP7265574A JP26557495A JPH09106290A JP H09106290 A JPH09106290 A JP H09106290A JP 7265574 A JP7265574 A JP 7265574A JP 26557495 A JP26557495 A JP 26557495A JP H09106290 A JPH09106290 A JP H09106290A
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JP
Japan
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duct
sensor
noise
active noise
sound
Prior art date
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Pending
Application number
JP7265574A
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English (en)
Inventor
Reiji Yamashita
礼二 山下
Shuichi Ito
修一 伊藤
Yasunobu Tanaka
康信 田中
Masao Aoki
雅夫 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Dan Co Ltd
Original Assignee
Dai Dan Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、遮断周波数が高く、遮断特性
が緩やかなアナログローパスフィルタでも精度の高い制
御効果を得、且つハウリング現象を軽減し得、更に制御
対象周波数域の制御効果の精度向上につながる能動騒音
制御装置を提供することにある。 【解決手段】本発明は、ダクト内に伝搬する騒音を検知
する第1センサ61及びダクト内の消音状況を検知する
第2センサ68の検知出力により制御されダクト内伝搬
騒音に対して逆位相同音圧の音波をスピーカ67よりダ
クト内に放射することによってダクト内伝搬騒音を消音
する能動騒音制御装置において、第1センサ61、第2
センサ68、スピーカ67の相互間、及び第1センサ6
1の上流側のダクト径の長さ部分に対応したダクト内壁
面に、多孔質吸音材22をダクト内壁面が同一平面状に
なるように設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダクト内騒音の伝
搬通路内において騒音と逆位相同音圧の音波を放射して
騒音の消音を行なう能動騒音制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】空調用ダクト内を伝搬する騒音を消音す
る一つの方法として、ダクト内伝搬騒音の音波に対して
逆位相同音圧の音波を同時にダクト内に放射して、両音
波の干渉によって消音を行なう能動的な消音方法の研究
が盛んに行なわれている。しかしまだ多くの問題が残っ
ている。
【0003】図4は従来の能動騒音制御装置を示す構成
説明図である。即ち、マイクロホンよりなる第1センサ
61によってダクト62内を伝搬する騒音の情報をアナ
ログ電気信号として取り込み、さらにマイクロホンアン
プの増幅器63を通して増幅する。
【0004】前記増幅器63によって増幅されたアナロ
グ電気信号に対して、まずアナログローパスフィルタ6
4を通す。その後A/D(アナログ−ディジタル)変換
器65を通してディジタル電気信号に変換する。
【0005】こうして消音の対象とする低周波数領域の
信号のみを含むディジタル電気信号をディジタル演算部
66に入力する。また、システムが稼働することによる
ダクト62内の消音の状況が、騒音源からみて消音用ス
ピーカ67より下流側に設置されたマイクロホンよりな
る第2センサ68で検知される。この第2センサ68か
ら得られたダクト62内の消音状況の情報であるアナロ
グ電気信号も、第1センサ61から得られたアナログ電
気信号と同じように、マイクロホンアンプの増幅器6
9、アナログ信号処理によるアナログローパスフィルタ
70、A/D(アナログ−ディジタル)変換器71を通
す。
【0006】前記第2センサ68からはシステムが稼働
することによってどれだけダクト62内伝搬騒音が消音
されたかの情報が入力される。ディジタル演算部66で
はその情報を取り込んでその信号が常にゼロに近づくよ
うな最適な係数を適応制御アルゴリズム72に基づいて
算出し、消音信号発生フィルタ73のフィルタ係数とし
て第1センサ61からの入力信号に畳み込む演算を行な
う。
【0007】こうしてディジタル演算部66では様々な
係数を第1センサ61からの入力信号に畳み込み演算
し、適応制御アルゴリズム72により消音信号発生フィ
ルタ73を逐次更新して消音用ディジタル電気信号を作
成する。
【0008】この消音用ディジタル電気信号をD/A
(ディジタル−アナログ)変換器74によりアナログ電
気信号に変換してアナログ信号処理によるアナログロー
パスフィルタ75を通して最終的に消音の対象とする低
周波数領域の信号のみを含む消音用アナログ電気信号に
する。
【0009】この消音用アナログ電気信号をパワーアン
プの増幅器76により増幅して消音用スピーカ67を駆
動し、ダクト62内に消音用音波を放射するのである。
こうして様々な信号処理が施され、ダクト62内を伝搬
する騒音に対して逆位相同音圧の消音用音波がダクト6
2内に放射される。放射された消音用音波はダクト62
内を伝搬する騒音音波と干渉を起こし打ち消しあって結
果、消音効果が得られる。
【0010】前記増幅器63,69及びアナログローパ
スフィルタ64,70及びA/D変換器65,71はA
/D変換部77,78を構成し、前記D/A変換器74
及びアナログローパスフィルタ75及び増幅器76はD
/A変換部79を構成する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記のように能動騒音
制御装置は、低週波領域の騒音を低減する装置として注
目を集めるようになってきた。ところで、ディジタル演
算部66、A/D変換部77,78、D/A変換部79
よりなるコントローラ内ではディジタル演算を行うた
め、第1センサ入力信号、第2センサ入力信号、スピー
カ出力信号に対してエイリアシング現象を防ぐ目的でア
ナログローパスフィルタが設けてある。制御効果の面か
ら見ると低い周波数・急峻な特性で周波数遮断を行った
方が良いが、アナログローパスフィルタで生じる遅延特
性を考慮すると高い周波数・緩やかな特性で周波数遮断
を行った方が良い。しかしながら、高周波成分を含む信
号をコントローラに入力すれば、遮断周波数が高く、遮
断特性が緩やかなアナログローパスフィルタでは精度の
悪い制御になる欠点があった。
【0012】又、スピーカから放射された消音用音波
は、ダクトの下流側だけでなく上流側にも伝搬する。そ
の音波を第1センサが検知すると、第1センサ→パワー
アンプ→スピーカ→第1センサというループが生じ、ハ
ウリング現象が起こる。
【0013】更に、適応制御アルゴリズムであるFil
tered−Xアルゴリズムでは、スピーカ・第2セン
サ間のインパルス応答をC- として使用する。高音域信
号を多く含む応答の場合、インパルス応答C- は短い周
期の振動を含む複雑な形となり、制御対象周波数域の制
御効果の精度低下につながる。
【0014】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、遮断周波数が高く、遮断特性が緩やかなアナログロ
ーパスフィルタでも精度の高い制御効果を得、且つハウ
リング現象を軽減し得、更に制御対象周波数域の制御効
果の精度向上につながる能動騒音制御装置を提供するこ
とにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成のために
本発明の能動騒音制御装置は、ダクト内に伝搬する騒音
を検知する第1センサと、前記ダクト内の消音状況を検
知する第2センサと、前記第1センサ及び第2センサの
検知出力により制御されダクト内伝搬騒音に対して逆位
相同音圧の音波を音波発生部よりダクト内に放射するこ
とによってダクト内伝搬騒音を消音する能動騒音制御装
置において、前記第1センサ、第2センサ、音波発生部
の相互間、及び前記第1センサの上流側のダクト径の長
さ部分に対応したダクト内壁面に、多孔質吸音材をダク
ト内壁面が同一平面状になるように設けたことを特徴と
するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。本発明の実施の形態例とし
て図4の能動騒音制御装置に用いられたダクト装置につ
いて説明する。即ち、ダクト62内に伝搬する騒音を検
知する第1センサ61と、前記ダクト62内の消音状況
を検知する第2センサ68と、前記第1センサ61及び
第2センサ68の検知出力をA/D変換部77,78を
介してディジタル演算部66に入力し、このディジタル
演算部66により制御されダクト62内伝搬騒音に対し
て逆位相同音圧の音波をダクト62内にスピーカ67か
ら放射することによってダクト62内伝搬騒音を消音す
る能動騒音制御装置が用いられる。
【0017】図1は本発明に係る能動騒音制御装置に用
いられたダクト装置の一例を示す断面図である。即ち、
ダクト62は例えば外面にカラー鋼板が積層された亜鉛
鉄板により断面矩形状に構成される。能動騒音制御装置
用ダクト62′は例えば外面にカラー鋼板が積層された
亜鉛鉄板により断面矩形状に構成されると共に第1セン
サ61、第2センサ68、音波発生部であるスピーカ6
7の相互間、及び前記第1センサ61の上流側のダクト
長径の長さ部分に対応したダクト壁面をダクト62の口
径に対して口径を大きくするように所定寸法外方に突出
させて構成され、この能動騒音制御装置用ダクト62′
はダクト62にネジ等の取付部材21により連結され
る。前記能動騒音制御装置用ダクト62′の内壁面の凹
部には例えばグラスウール等の多孔質吸音材22が充填
され、この多孔質吸音材22の内周面にはガラスクロス
24を介在してパンチングメタル23が設けられる。こ
の場合、パンチングメタル23の内周面はダクト62の
内周面と連続した同一平面になるように設けられる。
【0018】図2は本発明に係る能動騒音制御装置に用
いられたダクト装置の他の例を示す断面図であり、図3
は図2のA−A′線断面図である。即ち、能動騒音制御
装置用ダクト62″として、図1の能動騒音制御装置用
ダクト62′を構成する外面にカラー鋼板が積層された
亜鉛鉄板の代わりに、例えば外面にカラー鋼板が積層さ
れた亜鉛鉄板の内面に例えばプラスターボード等の石膏
ボード25を積層したダクト部材により断面矩形状に構
成されると共に第1センサ61、第2センサ68、音波
発生部であるスピーカ67の相互間、及び前記第1セン
サ61の上流側のダクト長径の長さ部分に対応したダク
ト内壁面をダクト62の口径に対して口径を大きくする
ように所定寸法外方に突出させて構成され、この能動騒
音制御装置用ダクト62″はダクト62にネジ等の取付
部材21により連結される。前記能動騒音制御装置用ダ
クト62″の内壁面の凹部には例えばグラスウール等の
多孔質吸音材22が充填され、この多孔質吸音材22の
内周面にはガラスクロス24を介在してパンチングメタ
ル23が設けられる。この場合、パンチングメタル23
の内周面はダクト62の内周面と連続した同一平面にな
るように設けられる。図3中、26は能動騒音制御装置
用ダクト62″の一部を構成する亜鉛鉄板であり、27
は能動騒音制御装置用ダクト62″の一部を構成するカ
ラー鋼板である。
【0019】即ち、能動騒音制御装置において、騒音伝
搬路である能動騒音制御装置用ダクトの内壁面に中・高
周波領域の騒音低減に効果のある多孔質吸音材を内貼り
すると、システムとして中・高周波領域の騒音も低減で
きるようになるだけでなく、制御自体の精度が上がり低
周波領域の騒音低減の効果をあげることができるという
結果が実験的に得られた。
【0020】特に、能動騒音制御装置の第1センサより
上流側にダクト径の長さ分だけ内貼りした多孔質吸音材
と、スピーカと第2センサの間に内貼りした多孔質吸音
材は、システムの制御精度をあげるのに重要であること
が分かり、低周波領域のさらなる低減が可能になった。
【0021】次に、能動騒音制御装置の能動騒音制御装
置用ダクト内壁面の各部に貼った多孔質吸音材の効果を
説明する。 (1) 第1センサ上流側多孔質吸音材 コントローラ内ではデジィタル演算を行なうため、第1
センサ入力信号、第2センサ入力信号、スピーカ出力信
号に対してエイリアシング現象を防ぐ目的でアナログロ
ーパスフィルタが設けてある。制御効果の面から見ると
低い周波数・急峻な特性で周波数遮断を行った方が良い
が、アナログローパスフィルタで生じる遅延特性を考慮
すると高い周波数・緩やかな特性で周波数遮断を行った
方が良い。 ところで、多孔質吸音材は高周波成分の吸
音に優れている。第1センサ上流側ダクト内壁面に多孔
質吸音材を貼り、あらかじめ、高周波成分をカットした
信号のみをコントローラに入力すれば、遮断周波数が高
く、遮断特性が緩やかなアナログローパスフィルタでも
精度の高い制御効果を得ることができる。
【0022】(2) 第1センサ・スピーカ間多孔質吸
音材 スピーカから放射された消音用音波は、ダクトの下流側
だけでなく上流側にも伝搬する。その音波を第1センサ
が検知すると、第1センサ→パワーアンプ→スピーカ→
第1センサというループが生じ、ハウリング現象が起こ
る。
【0023】第1センサ・スピーカ間のダクト内壁面に
多孔質吸音材を貼ると、スピーカが放射した上流側への
音波を吸音することができるため、ハウリング現象を軽
減することができる。
【0024】(3) スピーカ・第2センサ間多孔質吸
音材 適応制御アルゴリズムであるFiltered−Xアル
ゴリズムでは、スピーカ・第2センサ間のインパルス応
答をC- として使用する。高音域信号を多く含む応答の
場合、インパルス応答C- は短い周期の振動を含む複雑
な形となるが、高音域信号がカットされた信号の応答の
場合、長い周期の振動だけとなり滑らかな応答となる。
【0025】スピーカ・第2センサ間のダクト内壁面に
多孔質吸音材を貼ると、スピーカ→第2センサ間で制御
の対象としない高周波音が吸音される。したがって、イ
ンパルス応答C- が低周波音のみの滑らかなインパルス
応答となり、制御対象周波数域の制御効果の精度向上に
つながる。
【0026】(4) 能動騒音制御装置用ダクト内壁面
全体多孔質吸音材 能動騒音制御装置用ダクト内伝搬騒音の能動騒音制御で
は、ダクト内を平面進行波として伝搬する騒音に対して
制御を行なう。したがって、ダクト内空間はダクト内壁
面等による音波の反射などがない一次元の自由音場であ
ることが望ましい。
【0027】能動騒音制御装置用ダクト内壁面全体に多
孔質吸音材を貼ると、ダクト内壁面による音波の反射が
減少する。したがって、ダクト内音場は一次元の自由音
場に近い音場になり、システムはダクト内を平面進行波
状に伝搬する騒音に対して制御をすることが可能とな
る。その結果、高い制御効果を得ることができる。
【0028】尚、能動騒音制御装置用ダクトの断面サイ
ズを接続ダクトの断面サイズより内貼りする多孔質吸音
材の厚みの分だけ大きくして、内貼りした多孔質吸音材
の表面をパンチングメタル等で押さえることによってダ
クト内表面の凹凸がなくなり、気流発生騒音、圧力損失
の低減を図ることも可能である。
【0029】又、多孔質吸音材は高音域騒音の消音に優
れ、能動騒音制御装置は低音域騒音の消音に優れている
ため、両者の特色から騒音全域の消音を行なうことがで
きる。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、遮断
周波数が高く、遮断特性が緩やかなアナログローパスフ
ィルタでも精度の高い制御効果を得ることができ、且つ
ハウリング現象を軽減することができ、更に制御対象周
波数域の制御効果の精度向上につながる能動騒音制御装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る能動騒音制御装置に用いられたダ
クト装置の一例を示す断面図である。
【図2】本発明に係る能動騒音制御装置に用いられたダ
クト装置の他の例を示す断面図である。
【図3】図2のA−A′線断面図である。
【図4】能動騒音制御装置の一例を示す構成説明図であ
る。
【符号の説明】
21…取付部材、22…多孔質吸音材、23…パンチン
グメタル、24…ガラスクロス、25…石膏ボード、6
1…第1センサ、62…ダクト、63…増幅器、64…
アナログローパスフィルタ、65…A/D(アナログ−
ディジタル)変換器、66…ディジタル演算部、67…
消音用スピーカ、68…第2センサ、69…増幅器、7
0…アナログローパスフィルタ、71…A/D(アナロ
グ−ディジタル)変換器、72…適応制御アルゴリズ
ム、73…消音信号発生フィルタ、74…D/A(ディ
ジタル−アナログ)変換器、75…アナログローパスフ
ィルタ、76…増幅器、77,78…A/D変換部、7
9…D/A変換部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 13/02 G05B 13/02 S G05D 19/02 G05D 19/02 D G10K 11/16 G10K 11/16 B (72)発明者 青木 雅夫 兵庫県神戸市西区伊川谷町有瀬31の1の 206 青木応用音響有限会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダクト内に伝搬する騒音を検知する第1
    センサと、前記ダクト内の消音状況を検知する第2セン
    サと、前記第1センサ及び第2センサの検知出力により
    制御されダクト内伝搬騒音に対して逆位相同音圧の音波
    を音波発生部よりダクト内に放射することによってダク
    ト内伝搬騒音を消音する能動騒音制御装置において、 前記第1センサ、第2センサ、音波発生部の相互間、及
    び前記第1センサの上流側のダクト径の長さ部分に対応
    したダクト内壁面に、多孔質吸音材をダクト内壁面が同
    一平面状になるように設けたことを特徴とする能動騒音
    制御装置。
JP7265574A 1995-10-13 1995-10-13 能動騒音制御装置 Pending JPH09106290A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007170739A (ja) * 2005-12-21 2007-07-05 Kumagai Gumi Co Ltd ダクト部品
WO2011052088A1 (ja) * 2009-11-02 2011-05-05 三菱電機株式会社 騒音制御システム、並びに、それを搭載したファン構造体及び空気調和機の室外機
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