JPS59133595A - Active sound attenuator - Google Patents

Active sound attenuator

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JPS59133595A
JPS59133595A JP58206067A JP20606783A JPS59133595A JP S59133595 A JPS59133595 A JP S59133595A JP 58206067 A JP58206067 A JP 58206067A JP 20606783 A JP20606783 A JP 20606783A JP S59133595 A JPS59133595 A JP S59133595A
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JP
Japan
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canceling
vibration
vibrations
adaptive filter
sensing means
Prior art date
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Application number
JP58206067A
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Japanese (ja)
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グレン・エドウイン・ワ−ナカ
リン・アレン・プ−ル
ジリ・チチ
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Lord Corp
Original Assignee
Lord Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一般に音響減衰に関し、さらに詳述すると
、特定源から伝搬する低周波音響帯域全減衰する装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates generally to acoustic attenuation, and more particularly, to an apparatus for attenuating the entire low frequency acoustic band propagating from a particular source.

1981年9月4日に出願された特願昭56−1186
77号には、特にダクト内の音響の伝搬を含む物理的シ
ステムに関して、多数の典型的な能動音響減衰装置が記
載されている。その特許出願に開示された装置および方
法は1例えば、仕切った部屋および自1]空間のような
他の音響相殺環境にも適用可能である。この発明は、」
二記特許出願に係る発明の改良拡張であり、自由空間環
境における能動音響減衰装置を提供するものである。
Patent application No. 1186, filed on September 4, 1981
No. 77 describes a number of exemplary active sound attenuation devices, particularly with respect to physical systems involving the propagation of sound within ducts. The apparatus and method disclosed in that patent application are also applicable to other acoustic cancellation environments, such as partitioned rooms and private spaces. This invention is
This invention is an improvement and extension of the invention of the second patent application and provides an active sound attenuation device in a free space environment.

ダクトのような限られた囲い内では、その内部を伝搬す
る音響の音圧レベルの大幅な低減が多年にわたって未解
決の問題になっている。例えば。
Significant reduction of the sound pressure level of sound propagating inside confined enclosures such as ducts has been an unresolved problem for many years. for example.

工場においては1機械類および各種の製造作業で発生さ
れた雑音は、そのような区域の暖房および換気ダクトか
ら、低レベルの雑音が所望されるところのプラントのオ
フィスその他の部分に接続するダクトへ搬送される。こ
れは不可聴音ないし800ヘルツの範囲内の低周波雑音
において特に問題である。すなわち、そのような周波数
を減衰する受動手段は費用が高く、比較的に効率が悪く
かつサイズが物理的に犬きく、そのためにほとんどの低
周波適用において実用的でない。
In factories, noise generated by machinery and various manufacturing operations is transferred from heating and ventilation ducts in such areas to ducts connecting to offices and other parts of the plant where low levels of noise are desired. transported. This is particularly a problem with low frequency noise in the inaudible to 800 hertz range. That is, passive means of attenuating such frequencies are expensive, relatively inefficient, and physically large in size, making them impractical in most low frequency applications.

1925年に始まってきわめて急速なベースで現在まで
続いている。エレクトロニクスにおける発展は雑音の1
能動(active)”減衰の概念を低周波数の受動(
passi、ve)減衰に代わる可能性のあるものにし
ただけではなく、また魅力のあるものにした。いわゆる
能動減衰の原理は空気中の音響の速度が電気信号の速度
よりもはるかに低いという事実に基づいている。音波が
その検出される場所からそれが減衰される遠隔場所まで
伝搬するのに要する時間内に、伝搬波のサンプルを取り
It began in 1925 and has continued on a very rapid basis to the present day. Developments in electronics are noise
The concept of "active" attenuation can be compared to low-frequency passive (
We have not only made it a possible alternative to (passi, ve) attenuation, but also made it attractive. The so-called active attenuation principle is based on the fact that the speed of sound in air is much lower than the speed of electrical signals. Take a sample of the propagating wave during the time it takes for the sound wave to propagate from the location where it is detected to the remote location where it is attenuated.

この情報を電子回路内で処理し、伝搬音に対して180
°の位相外れを有しかつ伝搬音と振幅が等しい相殺音を
導入するところのスピーカを駆動する信号を発生するの
に十分な時間がある。上述した音響の能動減衰のプロセ
スは概念的には簡単に見えるが、この分野における先行
技術全検討すると。
This information is processed in an electronic circuit, and 180
There is sufficient time to generate a signal to drive the loudspeaker that introduces a canceling sound having a degree out-of-phase and equal amplitude to the propagating sound. Although the process of active acoustic attenuation described above appears conceptually simple, when one considers all the prior art in this field.

この問題の複雑さおよび比較的広帯域の低周波数にわた
って良好な減gを得ることのむずかしさがわかる。
The complexity of this problem and the difficulty of obtaining good g reduction over a relatively wide band of low frequencies can be seen.

能動減衰の分野における最初の努力の1っはLoegの
米国特許第2.0113.1I16号に開示されている
。TJuegのシステムはマイクロホン、増幅器および
スピーカからなるモノポール(monopole)であ
る。マイクロホンは瀬音會検出しかつそれを電気信号に
変換し、この電気信号は増幅器へ送給される。増幅器で
駆動されるラウドスピーカが。
One of the first efforts in the field of active damping was disclosed in Loeg US Pat. No. 2.0113.1I16. TJueg's system is a monopole consisting of a microphone, amplifier and speaker. The microphone detects the sound and converts it into an electrical signal, which is sent to an amplifier. A loudspeaker driven by an amplifier.

マイクロホンの下流側で、瀬音から18o°の位相反転
を達成するのに必要な時間遅延を与える場所に配置され
る。ラウドスピーカは瀬音の鏡像をダクトに注入し、そ
の結果として瀬音がラウドスピーカの場所を通るとき、
瀬音の対応する高圧および低圧の空気と180位相位相
外た高圧−または低圧の空気が導入される。ラウドスピ
ーカが源雑音の通行と完全に同期化されているときには
、源雑(17) 音の圧力とラウドスピーカの圧力は平均して0になり(
周囲静圧)、雑音が完全に相殺される。
It is placed downstream of the microphone in a location that provides the time delay necessary to achieve an 18° phase reversal from the sound. The loudspeaker injects a mirror image of the sound into the duct so that when the sound passes through the loudspeaker location,
High- or low-pressure air is introduced that is 180 out of phase with the corresponding high-pressure and low-pressure air of the sound. When the loudspeaker is perfectly synchronized with the passage of the source noise, the pressure of the source noise (17) and the pressure of the loudspeaker are on average zero (
ambient static pressure), the noise is completely cancelled.

Lue gシステムの審査から明らかであるように、減
衰が起こるのは、マイクロホン(瀬音のサンプルが取ら
れる所)とラウドスピーカ(相殺音が導入される所)と
の間の距離が、増幅器へ送られる電気信号の時間遅延が
180°捷たは1800の奇数倍に等しいようになって
いる場合である。しかしながら、この状態は時間的に変
動しない特定の定常音響信号に対してのみ起こることに
なる。したがって、実際問題として、 Luegシステ
ムは2位相変化に適応する手段が設けられていないため
As is clear from a review of the Lueg system, attenuation occurs because the distance between the microphone (where the sound sample is taken) and the loudspeaker (where the canceling sound is introduced) is This is the case when the time delay of the electrical signal transmitted is equal to 180 degrees or an odd multiple of 1800. However, this condition will only occur for certain stationary acoustic signals that do not vary in time. Therefore, as a practical matter, since the Lueg system is not provided with means to accommodate two phase changes.

単一の周波数に対してのみ有効である。Luegシステ
ムのこの制限が示すところのものは、良好な減衰のため
に満たされなければならないところの2つのパラメータ
があるということである。すなわち、音波が検出点から
減衰点まで移動しうるようにするための遅延時間と、減
衰が相殺音波の導入点が起こるようにするための位相と
が含まれる。
Valid only for a single frequency. What this limitation of the Lueg system shows is that there are two parameters that must be met for good attenuation. That is, it includes a delay time to allow the sound wave to travel from the detection point to the attenuation point, and a phase to allow the introduction point of the sound wave to occur where the attenuation cancels out.

位相検出および適応と関連するLuegシステム(18
) の制限に加えて、マイクロホンに向って上流方向にラウ
ドスピーカにより発生される定在波の問題が存在する。
Lueg system associated with phase detection and adaptation (18
In addition to the limitations of ), there is the problem of standing waves generated by the loudspeaker in the upstream direction towards the microphone.

定在波パターンのために、マイクロホンの所の音界の圧
力は人工的に不平等であり。
Because of the standing wave pattern, the pressure in the sound field at the microphone is artificially unequal.

これは特定周波数においてマイクロホンが定在波の波節
捷たは波腹の所に配置されうろことを意味する。したが
って、スピーカによって発生される信号は大きすぎるか
または小さすぎるものになりうる。その結果として、音
界が定在波によって増幅され、スピーカの下流側で生じ
た伝搬が源で発生された音響よりも犬きくさえなりうる
。さらに、定在波界はダクト内の音圧を強化し、より多
くの音響がダクトの壁を貫通して二次的間覇ヲ発生しう
る。
This means that the microphone may be placed at the node or antinode of the standing wave at a particular frequency. Therefore, the signal generated by the speaker may be too loud or too small. As a result, the sound field is amplified by the standing waves and the propagation occurring downstream of the loudspeaker can even be louder than the sound generated at the source. Additionally, the standing wave field can enhance the sound pressure within the duct, and more sound can penetrate the walls of the duct and generate secondary waves.

上述した定在波問題音回避しかつ#衰の周波数範囲を拡
張するために、 Lu8gシステムに後続していくつか
の能動減衰システムが開発された。1つの先行技術シス
テムはモノポールとダイポール(dipole)の組合
せを利用し、ダイポールはダクトの一壁上に配置され、
モノポールはダクトの反対側に配置される。このシステ
ムはM、Jesselおよびa 、 Mangiant
e によって最初に導入され、Act、j、ve 5o
und Absorbers in an Air D
uct”。
Several active damping systems have been developed following the Lu8g system to avoid the standing wave problem mentioned above and to extend the frequency range of damping. One prior art system utilizes a combination of monopoles and dipoles, where the dipole is placed on one wall of the duct;
The monopole is placed on the opposite side of the duct. This system was developed by M. Jessel and A. Mangiant.
First introduced by e, Act, j, ve 5o
und Absorbers in an Air D
uct”.

、TSV (1,923)  23  (3,683−
390)、  と題する論文に記載されている。Jes
selシステムのダイポールとモノポールは、それらが
下流方向で加算し、上流方向で減算し、両源が平衡させ
られたとき一方向伝搬が形成されるように位相調整され
ている。
, TSV (1,923) 23 (3,683-
390), described in a paper entitled. Jes
The dipoles and monopoles of the sel system are phased so that they add in the downstream direction and subtract in the upstream direction, creating unidirectional propagation when both sources are balanced.

しかしながら、Jesselシステムで得られる結果は
周波数依存性でありかつダイポール分離の半波長に関連
させられることが見出された。さらに。
However, the results obtained with the Jessel system were found to be frequency dependent and related to the half wavelength of the dipole separation. moreover.

このシステムの複雑さは多くの実際の適用で使用するの
に適したものになっていない。
The complexity of this system makes it unsuitable for use in many practical applications.

Jesselシステムを簡素化しかつ改良状能を得る手
段として、別のシステムが開発された。1つのシステム
はS W 1 n b a nk Sの米国特許第11
,0144,205号に記載されている。SWl n 
1)an k SはJesselに見出されるモノポー
ルを除去し、ダイポールの位相特性を変更し1両源の伝
搬が下流方向で加えられ、マイクロホンに向って上流方
向で相殺されるようにした。Coxon  らの米国特
許第1+、109,108号に開示された別の能動減衰
器は2つのラウドスピーカ間にマイクロホンを配置し、
スピーカ間に適正な整相が導入されたときマイクロホン
の位置において最低レベルを生ずる。このシステムは反
射的であり、ダイポールの上流側で定在波パターンを発
生するが、検出システム(マイクロホン)は、Swi 
nbanksのシステムと異なり、スピーカ間に配置さ
れているため影響を受けない。
As a means of simplifying and providing improved performance over the Jessel system, another system has been developed. One system is U.S. Pat.
, No. 0144,205. SWl n
1) Ank S removed the monopole found in Jessel and changed the phase characteristics of the dipole so that the propagation of one and both sources added in the downstream direction and canceled in the upstream direction towards the microphone. Another active attenuator disclosed in US Pat. No. 1+, 109,108 to Coxon et al. places a microphone between two loudspeakers;
Proper phasing is introduced between the speakers, resulting in the lowest level at the microphone location. This system is reflective and generates a standing wave pattern upstream of the dipole, but the detection system (microphone) is
Unlike the nbanks system, it is not affected because it is placed between the speakers.

ダイポールおよびダイポール・モノポールシステムの性
能の検討において、これらの多源システムのおのおのは
幾何学的に関連する制限を持つらしいことが見出された
。ラウドスピーカとマイクロホンの物理的間隔は最良性
能の周波数および帯域幅を設定する1同調効果(tun
ing effect)’を発生する。特に’5w1n
banlcs  システムでは、高レベルの減衰が可能
であるが、このような性能は最高約23Aオクターブの
程度の比較的小さい帯域幅にわたってのみ得ることがで
きる。したがって5ダクト内の能動雑音減衰への最近の
アプローチは(21) 上述したように51113gによって最初に導入された
モノポールシステムの改良に集中してイル。
In examining the performance of dipole and dipole-monopole systems, it has been found that each of these multi-source systems appears to have geometrically related limitations. The physical spacing of the loudspeaker and microphone is subject to tuning effects that set the frequency and bandwidth for best performance.
ing effect)'. Especially '5w1n
Although high levels of attenuation are possible in the banlcs system, such performance can only be obtained over relatively small bandwidths, on the order of up to about 23 A octaves. Recent approaches to active noise attenuation in ducts have therefore focused on improving the monopole system first introduced by 51113g as mentioned above.

Chaplinらの米国特許第14.122.306号
はそのようなモノポールシステムの一例であって、Lu
8gシステムに見出される基本的なマイクロホン・ラウ
ドスピーカ構成に比較的精巧な電子回路が組込まれてい
る。Chaplin  らにおいては、マイクロホンで
検知された一次音波を表わすところの第一の電気信号に
よって二次相殺音波が発生される。
Chaplin et al., US Pat. No. 14.122.306, is an example of such a monopole system, in which Lu
Relatively sophisticated electronic circuitry is incorporated into the basic microphone and loudspeaker configuration found in 8g systems. In Chaplin et al., a secondary canceling sound wave is generated by a first electrical signal representing a primary sound wave detected by a microphone.

第一の電気信号は動作段階の一プログラムとしてシステ
ムのインパルスレスポンスから誘導サレル第二の信号と
重畳(convolution)させられる。
The first electrical signal is convolutioned with a second signal induced from the impulse response of the system as part of a program of operating steps.

このプロセスはアダプティブ(adaptive)フィ
ルタの標準動作を表わす。これについては、1八dap
 t:L’Ve Fll terS” 、 WldrO
W−B 、+(1971); ”Pr1nciples
 and Applicationsof Adapt
ive Filters、 A Tutrorial 
Review″。
This process represents the standard operation of an adaptive filter. Regarding this, 18 dap
t:L'Ve Fll terS", WldrO
W-B, + (1971); “Pr1nciples
and Applications of Adapt
ive Filters, A Tutorial
Review''.

(22) McCool、  J、M、  ;  Widrow、
  B−+  Tnstitut、eof Elect
rical Engineers、 (1976)、に
記載されている。ラウドスピーカで発生されてマイクロ
ホンの方へ上流に伝搬される定在波の問題を回避するだ
めに、CbapLjn  らは単一指向性マイクロホン
の使用またはスピーカとマイクロホンとの間のダクトを
吸音性材料でライニングすることを提案している。さら
に、 Chaplinらは上流側定在波によって発生さ
れるフィードバック信号を補償する能力のある第二のコ
ンポルージョンを与える回路を組込むことの可能性を提
案している。しかしながら、以下に詳述するように、い
わゆるアダブチ−ジョン(適応)プロセスは5〜30分
の時間にわたって起こり、したがってその時間にわたっ
て本質的に一定に維持される源信号に依存する。
(22) McCool, J.M.; Widrow,
B-+ Tnstitut, eof Elect
Rical Engineers, (1976). To avoid the problem of standing waves generated by the loudspeaker and propagated upstream toward the microphone, CbapLjn et al. I suggest lining it. Furthermore, Chaplin et al. propose the possibility of incorporating a circuit that provides a second convolution capable of compensating the feedback signal generated by the upstream standing wave. However, as detailed below, the so-called adaptation process occurs over a period of 5 to 30 minutes and is therefore dependent on the source signal remaining essentially constant over that time.

さらに、このコントロールシステムは非常KV’bつく
り働くから、多くの実際的場合に、第一のコンポルージ
ョンプロセスがなお動作している間に。
Moreover, since this control system works extremely KV'b, in many practical cases while the first convolution process is still running.

システムを手動で止めてより良い結果とより悪い結果と
の間の1システムハンチング(systemhunti
ng) ”  まだは振動を回避しなければならない。
One system hunt between better and worse results by manually shutting down the system.
ng) ” We still have to avoid vibration.

上述したシステムのおのおのは、多くの実際的適用にお
いてそれらの潜在的有用性を消滅しないにしても、低減
するという共通の問題を持っていることが注目されるべ
きである。各場合において、システムのスピーカ部分は
相殺音を導入するためにダクトの環境内に配置される。
It should be noted that each of the systems described above has a common problem that reduces, if not eliminates, their potential usefulness in many practical applications. In each case, the speaker portion of the system is placed within the duct environment to introduce canceling sound.

多くの適用において現存のスピーカはダクトの環境寸た
はダクトの外側の非保護区域において見出される温度1
粒子その他の異物質に長い間耐えることができないであ
ろうことが予測される。
In many applications, existing loudspeakers operate at temperatures 1
It is expected that it will not be able to withstand particles and other foreign substances for long periods of time.

ダクト環境においては、改変モノポール型能動音響減衰
器であるところの能動音響減衰器が使用され、それは物
理的システム、電子回路および物理的システムと電子回
路との間の結合構成部分を含むうつの別個の構成部分か
らなるものとみなされうるものである。物理的システム
は、特定源から音波が伝搬するところのダクトと、ダク
トと一直線に接続された音響ミクサと、ダクトから離間
した距離の所で保護囲い内に配置されたスピーカと、ス
ピーカと音響ミクサとを接続する導波管とからなる。能
動減衰器の電子回路構成部分は、真の適応音響相殺形態
においてWldrow−Hoff LMSアルコリズム
の改変形を利用するうつの別個のアダプティブフィルタ
からなる。音響ミクサから上流側の位置においてダクト
内に配置されたマイクロホンアレイと、導波管から下流
側の音響ミクサ内に配置されたマイクロホンとが、物理
的システムと電子回路との間の結合手段を形成する。
In ductwork environments, active acoustic attenuators, which are modified monopole active acoustic attenuators, are used, which include the physical system, the electronic circuit, and the coupling components between the physical system and the electronic circuit. It can be considered as consisting of separate components. The physical system consists of a duct through which sound waves propagate from a particular source, an acoustic mixer connected in line with the duct, a speaker located within a protective enclosure at a distance from the duct, and the speaker and acoustic mixer. and a waveguide connecting the two. The electronic circuitry of the active attenuator consists of a separate adaptive filter that utilizes a modified version of the Wldrow-Hoff LMS algorithm in a true adaptive acoustic cancellation configuration. A microphone array placed in the duct at a location upstream from the acoustic mixer and a microphone placed in the acoustic mixer downstream from the waveguide form a coupling means between the physical system and the electronic circuit. do.

以下に詳述するように、マイクロホンアレイはダクト内
の瀬音を検知しかつこれを電気信号に変換し、この電気
信号は電子回路構成部分中の改変アダプティブフィルタ
へ送られる。このアダプティブフィルタは信号を発生し
てスピーカを駆動し、スピーカは瀬音と185の位相外
れを有する“相殺(cancelling) ’音を発
生し、この相殺音は導波管を通って音響ミクサまで伝搬
し、ここで瀬音と結合される音響ミクサ内で導波管から
下流側の位置に配置されたマイクロホンは、瀬音と相殺
音(25) の結合から生じた音響を検出しかつ音響ミクサにおいて
達成された#裏と予設定レベルに基づいた所望の#衰と
の間の1誤差(error) ’ !f、たけ差異を表
わす信号を発生する。この誤差信号はアダプティブフィ
ルタに導入され、アダプティブフィルタはその信号を調
整してスピーカを駆動し、音響ミクサ内へ伝搬する相殺
音が瀬音の鏡像にさらに接近するようにする。かくして
高レベルの減衰が音響ミクサ内および遠方区域のどこで
も達成される。
As discussed in more detail below, the microphone array detects the noise within the duct and converts it into an electrical signal that is sent to a modified adaptive filter in the electronic circuitry. This adaptive filter generates a signal to drive a speaker, which produces a "cancelling" sound that is 185 degrees out of phase with the sound, and this canceling sound propagates through the waveguide to the acoustic mixer. , where a microphone placed downstream from the waveguide in the acoustic mixer, which is combined with the brisk sound, detects the sound resulting from the combination of the brisk sound and the canceling sound (25), and which is achieved in the acoustic mixer. Generates a signal representing a 1 error '!f difference between the #back and the desired #attenuation based on a preset level. This error signal is introduced into the adaptive filter, which is adjusted to drive the loudspeaker so that the canceling sound propagating into the sound mixer more closely resembles the mirror image of the sound. Thus, a high level of attenuation is achieved within the sound mixer and everywhere in the far area.

能動音響減衰器の一好適形態においては、相殺音を発生
する際の改変LMSアルゴリズムの安定動作を確実にす
るために補償アダプティブフィルタが設けられた。この
アダプティブフィルタは位相補正を与え5手動較正を必
要とする位相補正フィルタの代りに使用される。自由空
間環境においては、相殺音発生器を相殺されるべき音の
源にできる限り近い所に配置することが有利である。相
殺音源のこの所望配置の達成を助長するだめに、補償ア
ダプティブフィルタは能動音響#装器中に(26) 適正に配、置されるべきである。この発明の一面に従っ
て、補償アダプティブフィルタは減w器の相殺ループか
ら移転させられ、これにより相殺ループにおける遅延を
低減する。これにより相殺音源を相殺されるべき音の源
により近く配置することができる。
In one preferred form of the active acoustic attenuator, a compensating adaptive filter was provided to ensure stable operation of the modified LMS algorithm in generating the cancellation sound. This adaptive filter is used in place of a phase correction filter that provides phase correction and requires manual calibration. In a free space environment, it is advantageous to place the cancellation sound generator as close as possible to the source of the sound to be canceled. To help achieve this desired placement of canceling sound sources, the compensating adaptive filter should be properly positioned (26) in the active acoustic device. In accordance with one aspect of the invention, a compensating adaptive filter is relocated from the cancellation loop of the attenuator, thereby reducing the delay in the cancellation loop. This allows the canceling sound source to be placed closer to the source of the sound to be canceled.

この発明の別のifiに従って、自由空間環境における
上記能動音響減衰器の使用において、複数の相殺音発生
器が相殺されるべき音の源から離間して該音の異なる伝
搬方向に配置される。
According to another ifi of the invention, in the use of the above active sound attenuator in a free space environment, a plurality of canceling sound generators are arranged at a distance from the source of the sound to be canceled and in different propagation directions of the sound.

この発明の他の目的および利点ならびにそれらの実施方
法は図面と関連する以下の詳細な説明から明らかになる
Other objects and advantages of the invention and the manner in which they may be carried out will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the drawings.

次に図面特に第1図を参照すると、ダクト環境における
音響減衰器が示されており、この能動音響減衰器には参
照数字11が付けられている。能動減衰器11はうつの
別個の構成部分からなるものとみなされうるものであり
、ここの説明は王として物理的システム構成部分に向け
られ、必要にイテじて他の構成部分に言及する。物理的
システムは、特定源からの音が伝搬するところのダクト
1つと、ダクト13に接続された音響ミクサ15と、相
殺音の源であるスピーカ17と、スピーカ17を音響ミ
クサ15と接続する導波管1つとを含む。
Referring now to the drawings and particularly to FIG. 1, there is shown a sound attenuator in a duct environment, the active sound attenuator being designated by the reference numeral 11. Active attenuator 11 may be considered as a separate component, and the description herein will be directed primarily to the physical system component, with reference to other components as appropriate. The physical system consists of a duct through which sound from a particular source propagates, an acoustic mixer 15 connected to the duct 13, a speaker 17 that is the source of the canceling sound, and a conductor connecting the speaker 17 to the acoustic mixer 15. Contains one wave tube.

音響ミクサ15はダクト1つよりもやや大きい直径を持
つように示されているが、この幾何学的関係は能動減衰
器15の適正動作にとって必要ではなく、説明および例
示の目的で示されているにすぎない。
Although acoustic mixer 15 is shown to have a slightly larger diameter than one of the ducts, this geometric relationship is not necessary for proper operation of active attenuator 15 and is shown for purposes of explanation and illustration. It's nothing more than that.

先行技術システムと比べて能動減衰器11の直ちに明ら
かになる利点の1つは、スピーカ17がダクト13から
遠隔の位置に配置され、かつ細長い導波管1つによって
音響ミクサ15に接続され。
One of the immediately obvious advantages of the active attenuator 11 over prior art systems is that the loudspeaker 17 is located remotely from the duct 13 and is connected to the acoustic mixer 15 by a single elongated waveguide.

導波管19はダクト13を通って流れるダクト粒子、腐
食性物質または他の砕片がスピーカ17を損傷するのを
防止するだめにパルプ機構(図示されていない)を備え
うるということである。先行技術能動減衰器はスピーカ
をダクト内に直接に配置しており、多くの用途において
遭遇しうる内部および外部条件がそれらを急速に損傷ま
たは破滅することになる。スピーカ17は導波管19に
よってダクト1うおよび音% ミクサ15の内部環境か
ら保護されるだけでなく、スピーカ17をダクト13の
外部環境から保護する囲い21に収容されている。囲い
21は高伝送損を持たなければならずかつまた吸音性材
料でライニングしてもよく、これによりスピーカ17の
出力が導波管1つ以外の方向に伝搬するのをさらに防止
する。導波管19はダクト13および音響ミクサ15か
ら完全に分離していることが理解されるべきである。す
なわち、導波管1つは分岐ダクトではなく、したがって
主ダクト15からの流れは導波管1つを通して搬送され
ない。導波管1つは単にスピーカ17からの相殺雑音を
音響ミクサ15へ搬送しかつスピーカ17をダクト15
の環境から隔離して保護する目的で設けられている。
That is, the waveguide 19 may be equipped with a pulp mechanism (not shown) to prevent duct particles, corrosive materials or other debris flowing through the duct 13 from damaging the speaker 17. Prior art active attenuators place the speakers directly within the duct, and the internal and external conditions encountered in many applications can quickly damage or destroy them. The loudspeaker 17 is not only protected from the internal environment of the duct 1 and the sound mixer 15 by the waveguide 19, but is also housed in an enclosure 21 that protects the loudspeaker 17 from the external environment of the duct 13. The enclosure 21 must have high transmission losses and may also be lined with sound absorbing material, which further prevents the output of the speaker 17 from propagating in directions other than one of the waveguides. It should be understood that waveguide 19 is completely separate from duct 13 and acoustic mixer 15. That is, one waveguide is not a branch duct and therefore the flow from the main duct 15 is not carried through one waveguide. One waveguide simply carries the canceling noise from the loudspeaker 17 to the acoustic mixer 15 and connects the loudspeaker 17 to the duct 15.
It is established for the purpose of isolating and protecting from the environment.

能動減衰器11の電子構成部分は説明の目的のために第
1図に最も簡単な形態で示されている。
The electronic components of active attenuator 11 are shown in their simplest form in FIG. 1 for purposes of illustration.

本発明のエレクトロニクスの詳細な説明は本発明で使用
される完成回路の説明と共に以下に与えら(2つ) れる。能動減衰器11の電子構成部分の簡素化された形
態は、アダプティブフィルタ23、増幅器25、位相補
正フィルタ2つおよび全体が参照数字51で示されたD
Cループを含む。物理的システムと電子システムとを結
合する、本発明の結合構成部分は、瀬音を検知するため
に導波管1つの先頭または上流側でダクト内に配置され
たマイクロホンアレイ33と、後で明らかになる目的の
ために導波管1つから下流側で音響ミクサ15内に配置
されたマイクロホン35とからなる。
A detailed description of the electronics of the invention is provided below (in two) along with a description of the complete circuit used in the invention. A simplified form of the electronic components of the active attenuator 11 includes an adaptive filter 23, an amplifier 25, two phase correction filters and a D generally designated by the reference numeral 51.
Contains C loop. The coupling component of the present invention, which couples the physical system with the electronic system, includes a microphone array 33 placed in the duct at the beginning or upstream side of one of the waveguides for detecting the sound waves, and as will become clear later on. It consists of a microphone 35 disposed in the acoustic mixer 15 downstream from one waveguide for the purpose of

一般に、相殺動作モードにおいては、能動減衰器11は
次のように動作する。広帯域雑音はダクト13に沿って
伝搬し、マイクロホンアレイ33で検知され、マイクロ
ホンアレイ33はアダプティブフィルタ23へ送られる
信号を発生する。アダプティブフィルタ23は出力を与
えてスピーカ17を駆動し、スピーカ17は相殺雑音を
導波管1つを介して音響ミクサ15に導入する。音波は
特定位相および周波数のコンプレッション(圧力最大部
分)とレアファクション(rarefacuon)(3
0) (圧力最小部分)のシーケンスからなるから、そのよう
な波の圧力は、−次音波と振幅が等しくかつ180位相
外れしたコンブ1/ツシヨンとレアクションを有する二
次音波を発生することにより、低減寸たは相殺すること
ができる。導波管1つから下流側で音響ミクサ15内に
配置されたマイクロホンう5は、スピーカ17で発生さ
れた音波が純音と結合された後瀬音の減衰または相殺の
程度を検知する。マイクロホン35からの信号は誤差信
号としてアダプティブフィルタ2うへ送うれ。
Generally, in the cancellation mode of operation, active attenuator 11 operates as follows. Broadband noise propagates along duct 13 and is detected by microphone array 33, which generates a signal that is sent to adaptive filter 23. Adaptive filter 23 provides an output to drive speaker 17, which introduces canceling noise into acoustic mixer 15 through a single waveguide. Sound waves undergo compression (maximum pressure) and rarefaction (3) of a specific phase and frequency.
0) (pressure minimum part), the pressure of such a wave is equal to the -order sound wave by generating a second-order sound wave having an amplitude equal to the second-order sound wave and a reaction with the combination 1/tension which is 180 degrees out of phase. , the dimensions can be reduced or offset. A microphone 5 disposed in the acoustic mixer 15 downstream from one of the waveguides detects the degree of attenuation or cancellation of the sound after the sound waves generated by the speaker 17 are combined with the pure tone. The signal from the microphone 35 is sent to the adaptive filter 2 as an error signal.

この誤差信号は事実上音響ミクサ15内で達成された減
衰の指示である。アダプティブフィルタは動作してその
出力を誤差信号の性格に依存して調整し、その結果スピ
ーカ17が駆動されて純音と振幅および180位相外れ
がさらに接近した相殺音を発生する。
This error signal is effectively an indication of the attenuation achieved within the acoustic mixer 15. The adaptive filter operates to adjust its output depending on the nature of the error signal, so that the speaker 17 is driven to produce a canceling tone that is closer in amplitude and 180 out of phase to the pure tone.

本発明の能動音響減衰器11の第二の主要構成部分は上
述した物理的システムの電子的実施または制御である。
The second major component of the active acoustic attenuator 11 of the present invention is the electronic implementation or control of the physical system described above.

先行技術の簡羊な説明は本発明によって電子制御回路に
なされた進歩を理解するりえで役に立つであろう。2つ
の同等かつ反対の信号の線型加算は電子的または音響的
ゼロを発生するだめの1つのアプローチとして長い間認
められてきた。現今までに開発された音響相殺器のいく
つかは1同等かつ反対1原理に基づいており、ラウドス
ピーカで発生された相殺音波がダクトのような限定空間
に導入され、特定源からダクトを通って伝搬する音波に
よって発生される圧力変動を低減する。最も簡単なモデ
ルにおいては、源で発生された信号は単一の回転ベクト
ルによって表わされだ純音とみなされる。相殺信号は所
望の減衰を達成するためにある最大許容誤差内で源を追
跡しなければならない。本発明によって認識かつ解決さ
れた。このアプローチにおける重要な問題は。
A brief discussion of the prior art will be helpful in understanding the advances made to electronic control circuits by the present invention. Linear addition of two equal and opposite signals has long been recognized as one approach to generating electronic or acoustic zeros. Some of the acoustic cancelers developed to date are based on the equal and opposite principle, in which canceling sound waves generated by a loudspeaker are introduced into a confined space, such as a duct, and are transmitted from a specific source through the duct. Reduce pressure fluctuations caused by propagating sound waves. In the simplest model, the signal generated at the source is considered a pure tone represented by a single rotation vector. The cancellation signal must track the source within a certain maximum tolerance to achieve the desired attenuation. This problem has been recognized and solved by the present invention. The key issue with this approach is.

許容振幅および位相誤差が最良の音響装置でのみ得られ
る公差内に保持されなければならないことである。例え
ば、20デシベルの減衰を達成するためには、そのよう
なシステムのマイクロホン。
The problem is that the permissible amplitude and phase errors must be kept within tolerances found only in the best acoustic equipment. For example, to achieve an attenuation of 20 dB, the microphone of such a system.

スピーカおよびエレクトロニクスにおける誤差は振幅で
1デシベル、位相でi以下でなければならない。以下に
詳述するように1本発明はフィードバック原理に基づい
た公差緩和技術を使用してこの問題を克服する。すべて
の構成部分に正確さを要求する代わりに、フィードバッ
クシステムハ性能要件を小数の容易に制御される装置に
集中する。
Errors in the loudspeaker and electronics must be less than 1 dB in amplitude and i in phase. As detailed below, one invention overcomes this problem using a tolerance relaxation technique based on feedback principles. Instead of requiring accuracy from all components, the feedback system concentrates performance requirements into a small number of easily controlled devices.

最近のいわゆる能動減衰システムの1つは。One of the latest so-called active damping systems.

ChapLin  らの米国特許第11.122,50
′5号に見出され、このシステムは表面上では1アダプ
テイブ(adaptive) ’プロセスを使用し、源
からの音波と結合されたときゼロを生ずる能力のある相
殺音波を発生する。しかしながら、このシステムを審査
するとわかるように、その電子回路は真のアダプティブ
プロセスには依存しないで、試行錯誤アプローチを必要
とし、所望の減衰と実際の#衰との間の差であるところ
の誤差信号から一連の連続する当て推量または判断がな
される。結局のところ、誤差信号は予設定値による所望
誤差の近似値に次第に近くなる。試行錯誤法は過度に時
間がかかる(5〜30分の範囲内)だけでなく、プロセ
スが完了された後、より良い結果とより悪い結()う) 果との間の1システムハンチングw″!!、たけ振動を
回避するためにシステムは手動で止められなければなら
ない。さらに、 Chaplin  らのシステムにお
いて試行錯誤プロセスが開始すると、プロセスを完了す
るのに必要な5〜30分内の純音の変化もまた1システ
ムハンチング1を生ずる。
U.S. Pat. No. 11,122,50 to ChapLin et al.
No. '5, this system ostensibly uses an adaptive process to generate a canceling sound wave capable of producing a zero when combined with a sound wave from a source. However, as a review of this system shows, its electronics do not rely on a true adaptive process, but require a trial-and-error approach, and the error is the difference between the desired and actual attenuation. A series of successive guesses or decisions are made from the signal. Eventually, the error signal will become increasingly close to approximating the desired error by the preset value. The trial and error method is not only unduly time consuming (in the range of 5-30 minutes), but also leaves one system hunting between better and worse results after the process is completed. !!, the system must be stopped manually to avoid high vibrations.Furthermore, once the trial and error process begins in the system of Chaplin et al. Changes also result in one system hunting one.

本発明の電子回路の1つの主要面は、その電子回路がC
haplin  らに教示されている試行錯誤アプロー
チに対比して真のアダプティブフィルタを利用する確定
的システムであるということである。
One major aspect of the electronic circuit of the present invention is that the electronic circuit
It is a deterministic system that utilizes true adaptive filters as opposed to the trial and error approach taught by Haplin et al.

これは1本発の電子回路がそれ自体のパラメータを自動
的に調整し、かつ特定基準に従ってその性能を最適化し
ようと努めることを意味する。さらに、上述したフィー
ドバック原理を使用することにより1本発明の電子回路
は既知の先行技術システムの多くで使用される音響装置
の公差要件にほとんど依存しない。実際に、先行技術シ
ステムで使用される音響装置の許容振幅および位相誤差
が振幅で1デシベル、位相で6°の程度である場合に。
This means that a single electronic circuit automatically adjusts its own parameters and seeks to optimize its performance according to specific criteria. Furthermore, by using the feedback principles described above, one electronic circuit of the present invention is less dependent on the tolerance requirements of acoustic equipment used in many known prior art systems. In fact, if the permissible amplitude and phase errors of the acoustic devices used in prior art systems are of the order of 1 dB in amplitude and 6° in phase.

本発明の電子回路は少なくとも10デシベルおよ(う 
11) び)1ダの範囲の振幅および位相誤差を許容することが
できる。公差要件を緩和することにより、このシステム
の設置および保守は普通の熟練度の技術者で行なわれる
ことができ、能動音M、l+ff4i衰器11を種々の
適用において商業的に発展性のあるものにする。
The electronic circuit of the present invention has a noise level of at least 10 decibels.
11) and) Amplitude and phase errors in the range of 1 Da can be tolerated. By relaxing tolerance requirements, installation and maintenance of this system can be performed by technicians of ordinary skill, making the active sound M,l+ff4i attenuator 11 commercially viable in a variety of applications. Make it.

能動音響減衰器11の電子回路は真の適応(アダプティ
ブ)音響相殺形態のWldrow−Hoff LIVI
Sアダプティブアルゴリズムの改変形を利用する。
The electronic circuitry of the active acoustic attenuator 11 is a true adaptive acoustic cancellation form of Wldrow-Hoff LIVI.
Utilizes a modified version of the S-adaptive algorithm.

L M Sアルゴリズムは信号対雑音比改a−tたは雑
音低減が単に電子回路において達成されるところの信号
増強システムで使用するために設計された。
The LMS algorithm was designed for use in signal enhancement systems where signal-to-noise ratio modification or noise reduction is accomplished solely in electronic circuitry.

このアルゴリズムは、振動捷たは雑音低域および/また
は減衰が音響界におけるような固有の遅延を有する物理
的システムで達成されるべきときに動作を可能にするた
めに1本発明の回路において顕著に改変された。Wi、
drow−Hoff LMSアルゴリズムの改変形は原
アルゴリズムで固有の信号処理上の利点を保持し、これ
らの利点が能動音響相殺問題に適用されることを可能に
する。二次誤差関数の解決のために仙のアダプティブア
ルゴリズムが存在し、これらの多くは音響相殺器におい
て満足な動作をするように改変されうる。アダプティブ
アルゴリズムの目的は、以下に詳述するように。
This algorithm is notable in one inventive circuit to enable operation when vibrational vibration or noise bass and/or attenuation is to be achieved in physical systems with inherent delays, such as in the acoustic field. It was changed to . Wi,
A modified version of the draw-Hoff LMS algorithm retains the signal processing advantages inherent in the original algorithm and allows these advantages to be applied to active acoustic cancellation problems. Sen's adaptive algorithms exist for solving quadratic error functions, and many of these can be modified to work satisfactorily in acoustic cancellers. The purpose of the adaptive algorithm is as detailed below.

相殺フィルタ問題に最適なまたは最適に近い解決を見出
すことである。本発明に従って改変された、そのような
他のアルゴリズムはこの機能を達成することができ、本
発明の範囲内にあるものとみなされるべきである。
The goal is to find an optimal or near-optimal solution to the cancellation filter problem. Such other algorithms, modified in accordance with the present invention, may accomplish this function and should be considered within the scope of the present invention.

本発明のアダプティブフィルタにおけるL M Sアル
ゴリズムの改変を説明する前に、その動作を支配する標
桑LMSアルゴリズムを有するアダプティブフィルタに
ついて説明する。第2図を参照すると、標i’f7.i
Widrow−Hoff LMSアルゴリズムを有する
アダプティブフィルタが示されている。アダプティブフ
ィルタの基本素子(はトランスバーサル(transv
ersal)フィルタ5うとして知られ、第2図に点線
で示されている。トラレスバーサルフィルタ5ろは一連
の遅延素子とみなすことができ、フィルタ出力が遅延出
力の加重合計から誘導される。第2図において、n個の
測定値S(↑、)のセットがサンプルとして取られてn
個のサンプル測定値5(jlを形成し、ここでJはサン
プルのタイムインデックスである。第2図で57を付け
られた各点はサンプル入力値を構成するものとみなすこ
、’−カで、Z−1因子は遅延を表わす。各ザ77’ 
#値37は乗算器うつにおいて対応する加重係数W(j
lを乗じられ、この加重迎1定値は加算器111に入れ
られて出力YJf形成し、この出力がトランスバーサル
フィルタ53の出力である。この出力Yjは加算器4う
において所望レスポンスd、と比較されて誤差信号e、
を形成する。
Before describing the modification of the LMS algorithm in the adaptive filter of the present invention, an adaptive filter with a standard LMS algorithm governing its operation will be described. Referring to FIG. 2, the mark i'f7. i
An adaptive filter with Widrow-Hoff LMS algorithm is shown. The basic elements of an adaptive filter (transversal)
The filter 5 is shown in dotted lines in FIG. The Traless Versal Filter 5 can be viewed as a series of delay elements, with the filter output derived from a weighted sum of the delay outputs. In Figure 2, a set of n measurements S(↑,) is taken as a sample and n
form sample measurements 5 (jl, where J is the time index of the sample. Each point labeled 57 in Figure 2 can be considered to constitute a sample input value; , Z-1 factor represents the delay.
The # value 37 is the corresponding weighting factor W(j
This weighted constant value is inputted into an adder 111 to form an output YJf, which is the output of the transversal filter 53. This output Yj is compared with the desired response d in an adder 4 and outputs an error signal e,
form.

トランスバーサルフィルタ53の動作ヲ支配スるT−M
 Sアルゴリズムの目的は、誤差信号e3を電小にしか
つ所望レスポンスに最もよく整合するところの入力信号
の加重合計を見出すように、加重係数を確定的に得るこ
とである。この目的を達成するだめのウェイトベクトル
の変更は二次誤差表面上の鞍点法(metbod of
 st、eepest cescent)に基づいた推
定勾配ベクトルの方向に沿ってなさくろ7) れる。この主題の詳細な処理ばRud olf ’E 
、 K、a 1manおよびN1choLas DeC
Laris編集のAspect、s ofFilter
s”  と題する、Prof、Bernard Wid
rowの論文に見出される。L M Sアルゴリズムの
ディジタル実現のブロック線図表示が第2図の右側部分
に示され1点線内に収容されかつ全体が55で示されて
いる。ディジタルフオームで示されているが、LMSア
ルゴリズムおよびトランスバーサルフィルタのアナログ
実現もまた使用されうろことが注目されるべきである。
T-M that controls the operation of the transversal filter 53
The purpose of the S algorithm is to deterministically obtain the weighting factors so as to minimize the error signal e3 and find the weighted sum of the input signals that best matches the desired response. To achieve this goal, the weight vector is changed using the saddle point method on the quadratic error surface.
st, eepest cessent) along the direction of the estimated gradient vector. A detailed treatment of this subject is Rud olf'E
, K,a 1man and N1choLas DeC
Aspect, s of Filter edited by Laris
s”, Prof. Bernard Wid.
Found in the paper by Rowe. A block diagram representation of a digital implementation of the LMS algorithm is shown in the right-hand portion of FIG. 2, contained within the dotted line and designated generally at 55. It should be noted that although shown in digital form, an analog implementation of the LMS algorithm and transversal filter could also be used.

説明の目的のために、2つだけのサンプル入力値および
それらの対応加重機能が図面に示されている。入力sJ
lは乗算器u5へ送られる。誤差信号ejは、アルゴリ
ズムの収束率および安定性を制御するスケールファクタ
μと共に1乗算器■7に入れられる。スケールファクタ
を乗じられた誤差信号は次いで乗算器115において信
号5fjlを乗じられ、その積が加算器+19およびユ
ニット遅延器51またはCT(A M (Coeffi
ci、ent Random(38) Ac Ce S S Me lno r y)  に導
入される。ウェイト設定tJ(j+1)は入力信号S(
j+1)に対応する可調整ウェイト5つへ送り返えされ
、その積が次いでトランスバーザルフィルタ55の出力
の一部を形成する。同一の動作がウェイl’ W2 (
j)に対応する人力信号5(j−1,)について行なわ
れる。
For purposes of explanation, only two sample input values and their corresponding weighting functions are shown in the figure. input sJ
l is sent to multiplier u5. The error signal ej is fed into a 1 multiplier 7 with a scale factor μ which controls the convergence rate and stability of the algorithm. The error signal multiplied by the scale factor is then multiplied by the signal 5fjl in the multiplier 115, and the product is added to the adder +19 and the unit delay 51 or CT(A M (Coeffi
ci, ent Random (38) Ac Ce S S Me l no ry). The weight setting tJ(j+1) is the input signal S(
j+1) and the product then forms part of the output of the transversal filter 55. The same operation is performed in way l' W2 (
This is performed for the human input signal 5 (j-1,) corresponding to j).

」二連したように、LMSアルゴリズムは、誤差信号か
ら決定されたウェイト設定が、本質的に無遅延で決定さ
れるところの、入力信号に対応する可調整ウェイトへ直
接にフィードバックされうるところの、多くの適応(ア
ダプティブ)信号処理適用において効果的であることが
実証された。
” As a continuation, the LMS algorithm provides a method in which the weight settings determined from the error signal can be directly fed back to the adjustable weights corresponding to the input signals, which are determined essentially without delay. It has been demonstrated to be effective in many adaptive signal processing applications.

第2図に示された形態では、LMSアルゴリズムおよび
トランスバーサルフィルタは音響相殺問題に使用するの
には適していない。ダクトに沿って伝搬する音響波の相
殺は、それと相互作用して音響ミクサ15で発生される
最高圧力変動を低減するだめに同等かつ反対の信号を必
要とする。2つの波の相互作用は有限の進行長さおよび
対応時間量を必要とする。次に第う、4図を参照すると
In the configuration shown in FIG. 2, the LMS algorithm and transversal filter are not suitable for use in acoustic cancellation problems. Cancellation of the acoustic wave propagating along the duct requires an equal and opposite signal to interact with it and reduce the highest pressure fluctuations generated in the acoustic mixer 15. The interaction of two waves requires a finite travel length and corresponding amount of time. Next, refer to Figure 4.

節動減衰器11の物理的システムにおいて、音波が入力
信号が検出されるところのマイクロホンアレイ153か
ら伝搬するために有限時間長さが要求されることが観察
できる。さらに、スピーカ17で発生された相殺音波が
導波管19を通って音響ミクサ15へ伝搬するために要
求される時間に遅延が存在する。これらの遅延は、ダク
+−1s、音響ミクサ」5および導波管19にわたるフ
ィート距離を、音の速度である毎秒1100フイートで
割ったものとして概算される。大ていのシステムの予期
遅延は数ミリ秒から10分の数秒までである。毎秒20
00個以上のサンプル採取率を使用すると、サンプル採
取間隔で表現された遅延は数個ないし数百個になる。
It can be observed that in the physical system of the articulating attenuator 11, a finite length of time is required for the sound waves to propagate from the microphone array 153 where the input signal is detected. Additionally, there is a delay in the time required for the canceling sound waves generated by speaker 17 to propagate through waveguide 19 to acoustic mixer 15. These delays are estimated as the distance in feet across the duct +-1s, acoustic mixer 5, and waveguide 19 divided by the speed of sound, 1100 feet per second. Expected delays for most systems range from a few milliseconds to a few tenths of a second. 20 per second
Using a sampling rate of 00 or more, the delay expressed in sampling intervals can be from a few to hundreds.

サンプル採取間隔に換算して表現すると、遅延は下記の
ように与えられる。
Expressed in terms of sampling interval, the delay is given as follows:

遅延−K(1/サンプル採取率) ここで、K−整数常数 Widrow−Hoff LMSアルゴリズムは能動減
衰器11の物理的システムにおける固有遅延を考慮する
ために改変され、コルゴリズムで決定された加重係数が
、加重係数が決定されているところのトランスバーサル
フィルタにおける対応信号人力と整合させられるように
した。
Delay - K (1/sampling rate) where K - integer constant Widrow-Hoff LMS algorithm is modified to take into account the inherent delay in the physical system of active attenuator 11, and the weighting factor determined by the colgorithm is , the weighting coefficients can be matched with the corresponding signal in the transversal filter for which the weighting coefficients have been determined.

新入力信号サンプルS(,1)に対し、対応する加重係
数は下記のように表現される。
For a new input signal sample S(,1), the corresponding weighting coefficient is expressed as follows.

% (j ’t=%  (j −1) 十μS(:j−
(K+1)le(j−1)   (11ここで、μ=ニ
スケールファク タェイト(加重)の次の値は下記の形式で書くことがで
きる。
% (j 't=% (j -1) 10μS (:j-
(K+1) le (j-1) (11 Here, the next value of μ=niscale factor weight can be written in the following format.

Wi Cj +1 )−Wt(j)+−μS (j −
K) efil        (21ここで、1−タ
ップ識別 S (j−K)=通過した入力サンプルに間隔 入力信号の各サンプル値がトランスバーサルフィルタ5
ろへ送られると、このフィルタは動作して第一加重係数
と最終入力サンプルとの積全発生し、この積は第二ウェ
イトと最終入力サンプルに最も近いサンプルとの積に加
えられ、以下同様にして最後に最終ウェイトと最も古い
サンプルとの(111) 積が集積される。これらの項の全集積がトランスバーサ
ルフィルタ53の出力y(jlである。加重係数は物理
的システムにおける固有遅延を考慮するために対応人力
サンプルおよび誤差信号によって更新される。第う図は
本発明に係る改変LMSアルゴリズムのディジタル実現
全示しくK=2の場合)、上述した遅延が、対応加重係
数、入力サンプルおよび誤差信号がアダプティブフィル
タで結合されて出力信号y(j)’i発生するように適
応させられている。
Wi Cj +1 )−Wt(j)+−μS (j −
K) efil (21 where 1-tap discrimination S (j-K) = each sample value of the input signal is passed to the input sample at an interval of the transversal filter 5
The filter operates to generate the product of the first weighting factor and the final input sample, this product is added to the product of the second weight and the sample closest to the final input sample, and so on. Finally, the (111) product of the final weight and the oldest sample is accumulated. The total integration of these terms is the output y(jl) of the transversal filter 53. The weighting coefficients are updated by the corresponding human samples and error signals to account for the inherent delays in the physical system. Digital implementation of the modified LMS algorithm according to the above (all cases K = 2), the above-mentioned delays are such that the corresponding weighting coefficients, input samples and error signals are combined in an adaptive filter to generate an output signal y(j)'i has been adapted to.

次に第1.4図全参照して、改変Widrow−Hof
fLMSアルゴリズムを利用するアダプティブフィルタ
を含む能動減衰器11の電子回路について説明する。第
1図に示されているような最も簡素な形態において、能
動減衰器11の電子回路の基本動作は次のシーケンスに
よって説明される。
Next, with full reference to Figure 1.4, the modified Widrow-Hof
The electronic circuitry of active attenuator 11 including an adaptive filter that utilizes the fLMS algorithm will now be described. In its simplest form, as shown in FIG. 1, the basic operation of the electronic circuit of active attenuator 11 is explained by the following sequence.

L ダクト1うに沿って伝搬する瀬音波のサンプルを取
る(信号) 2゜信号を遅延させ、ろ過しかつスケーリングする (42) う 上記段階2の出力でスピーカ17を駆動して信号の
適正l/プリ力を注入する 4、音響ミクサ15の音響出力を検知する(誤差) 5、 改変LMSアルゴリズムを使用して段階2を調整
する 6 段階1へ戻る 第1図に示されたアダプティブフィルタ23は2つの入
力と1つの出力とからなろうポート構成である。アダプ
ティブフィルタ2うは、ダクト15内の瀬音に対応する
電気信号であるところの入力をマイクロホンアレイ33
から受け、出力信号を発生してスピーカ17を駆動し、
スピーカ17は瀬音の鏡像レプリカを発生し、このレプ
リカは導波管19を通して音響ミクサ15に導入される
L Take a sample of the sound wave propagating along the duct 1 (signal) 2° Delay, filter and scale the signal (42) U Drive the speaker 17 with the output of step 2 above to properly adjust the signal 4. Detect the acoustic output of the acoustic mixer 15 (error) 5. Adjust stage 2 using a modified LMS algorithm 6. Return to stage 1 The adaptive filter 23 shown in FIG. The port configuration consists of two inputs and one output. The adaptive filter 2 receives the input, which is an electrical signal corresponding to the sound in the duct 15, from the microphone array 33.
, and generates an output signal to drive the speaker 17;
Speaker 17 generates a mirror image replica of the sound, which is introduced into acoustic mixer 15 through waveguide 19.

マイクロホンう5で検知された音響ミクサ15の出力は
誤差信号または音響ミクサで得られた瀬音とレプリカの
和としてアダプティブフィルタ2うに導入される。
The output of the acoustic mixer 15 detected by the microphone 5 is introduced into the adaptive filter 2 as an error signal or the sum of the noise obtained by the acoustic mixer and a replica.

能動減衰器11の物理的システムに固有の音響伝搬遅延
は関与する全周波数範囲にわたって遅延として現われな
ければならない。この遅延の位相公差は各周波数におい
てほぼ±115度である。第1図に示された電子回路の
ブロック線図には、音響ミクサ15における音響共振を
補償するために二次位相補正フィルタ2つが含まれてい
る。フィルタ2つの特性は、特定適用のダクト特性に基
づいて、適切な計装を使用して手動で決定されなければ
ならない。後述するように、この機能はアダプティブフ
ィルタで達成することができ、したがってフィルタ2つ
の手動校正全解消することができる。
The acoustic propagation delay inherent in the physical system of active attenuator 11 must appear as a delay over the entire frequency range of interest. The phase tolerance of this delay is approximately ±115 degrees at each frequency. The block diagram of the electronic circuit shown in FIG. 1 includes two secondary phase correction filters to compensate for acoustic resonance in the acoustic mixer 15. The characteristics of the two filters must be determined manually using appropriate instrumentation based on the duct characteristics of the particular application. As discussed below, this functionality can be accomplished with an adaptive filter, thus eliminating manual calibration of the two filters altogether.

第1図に示された能動減衰器11のブロック線図には、
全体に参照数字う1が付けられたDCループもまた設け
られている。マイクロホンう5は音響ミクサ15からの
出力の非常に低い周波数成分を検出する能力がなく、こ
の成分は、DC成分に加えて、アダプティブフィルタ2
3のLMSアルゴリズムの安定動作のために必要とされ
るものである。DCループう1はDC成分を与えるため
に含まれ、LMSアルゴリズムはそのような入力に適応
するように改変されている。
The block diagram of the active attenuator 11 shown in FIG.
A DC loop is also provided, indicated throughout with the reference numeral 1. The microphone 5 does not have the ability to detect very low frequency components of the output from the acoustic mixer 15, and this component, in addition to the DC component, is detected by the adaptive filter 2.
This is required for stable operation of the LMS algorithm in No. 3. Another DC loop is included to provide a DC component and the LMS algorithm has been modified to accommodate such input.

次に第1I〜6図を参照すると、能動減衰器11の電子
構成部分の進歩形態が示されている。能動減衰器11の
電子構成部分にうつの分離したアダプティブフィルタが
含まれ、各アダプティブフィルタは別個の機能全遂行す
る。アダプティブフィルタのプロセスを説明する前に、
残りの回路素子の機能について説明する。能動減衰器1
1の電子回路のこの実施態様ではアダプティブアルゴリ
ズムのディジタル実施が使用されている。第4〜6図に
全体に66が付けられた。アナログ・ディジタル変換器
(A/D)は選択入力のサンプル値をディジタルフォー
マットで与える。A / D変換器6うは12ビット逐
次近似法変換器である。
Referring now to FIGS. 1I-6, an evolution of the electronic components of active attenuator 11 is shown. The electronic components of active attenuator 11 include separate adaptive filters, each adaptive filter performing a separate function. Before explaining the adaptive filter process,
The functions of the remaining circuit elements will be explained. Active attenuator 1
This embodiment of the electronic circuit of 1 uses a digital implementation of an adaptive algorithm. 66 has been added to all of Figures 4-6. An analog-to-digital converter (A/D) provides sample values of the selected input in digital format. The A/D converter 6 is a 12-bit successive approximation converter.

本発明の電子回路内の信号処理の大部分はディジタル式
であり、A/D変換器65のサンプル採取率は信号およ
び誤差入力の許容帯域幅の上限界を意味する。サンプル
採取率限界は最高入力周波数がサンプル採取率の半分以
下でなければならな(115) いことを要求する。システム入力の低域フィルタ65は
最高入力周波数をA/Dサンプル採取率の半分以下に限
定するために要求されている。ディジタル・アナログ(
D/A)変換器67からの出力信号も壕だ周波数エイリ
アス(alias)問題ヲ有する。アダプティブフィル
タからの出力信号ばD / A変換器67の出力の任意
のエイリアスまたは倍数においてシステム内に共振を励
起しうる。
Most of the signal processing within the electronic circuit of the present invention is digital, and the sampling rate of A/D converter 65 represents an upper limit on the allowable bandwidth of the signal and error inputs. The sampling rate limit requires that the highest input frequency must be less than half the sampling rate (115). A low pass filter 65 at the system input is required to limit the highest input frequency to less than half the A/D sampling rate. Digital/Analog (
The output signal from the D/A converter 67 also has significant frequency aliasing problems. The output signal from the adaptive filter can excite resonances in the system at any alias or multiple of the output of D/A converter 67.

したがって、最高出力周波数を関与する帯域に限定する
ためにD/A変換器67の出力に低域フィルタ65が要
求される。
Therefore, a low pass filter 65 is required at the output of the D/A converter 67 to limit the highest output frequency to the band of interest.

第2〜6図に示された乗算器39.45.47.69お
よび集積器または加算器111.113,119゜71
は本発明における適応処理に必要な計算を遂行する。T
RW Model TDC1003J 12 bit 
ParallelMultiplier−Accumu
latorまたは適当な同等物は所要の高速度計算能力
を与えることが見出されている。
Multipliers 39, 45, 47, 69 and integrators or adders 111, 113, 119° 71 shown in FIGS.
performs the calculations necessary for the adaptive processing in the present invention. T
RW Model TDC1003J 12 bit
Parallel Multiplier-Accumu
lator or a suitable equivalent has been found to provide the necessary high speed computing power.

能動減衰器11の電子回路構成部分で利用される5つの
アダプティブフィルタの第一のものは、(キロ) 第1.11図に示されているような相殺アダプティブフ
ィルタ25として記述されうる。相、殺アダプテイフ゛
フイルり23は」二連したようにそのトランスバーサル
フィルタの動作を支配するために改変L M Sアルゴ
リズムを含む。先の説明について詳細に述べると1位相
ばζ答、振幅および遅延を含む。
The first of the five adaptive filters utilized in the electronic circuitry of the active attenuator 11 may be described as a canceling adaptive filter 25 as shown in (kilo) FIG. 1.11. The transversal adapter 23 includes a modified LMS algorithm to govern the operation of its transversal filter in a dual fashion. A detailed explanation of the above description includes one phase response, amplitude, and delay.

相殺アダプティブフィルタ2うの基本的フィルタ機能は
、非回帰的(non−recursive)、有限イン
パルス応答形フィルタであるところのトランスバーサル
フィルタによって実施される。このフィルタ実施は本質
においてディジタル式であり、入力信号ヒストリとタッ
プウェイトが等速呼用し記憶装置に記憶される。上述し
たように、トランスバーサルフィルタの動作は、L M
 Sアルゴリズムから得られた第一ウェイトと最終人力
サンプルとの積を発生し、この積はアルゴリズムからの
第二ウェイへと最終入力サンプルに最も近いサンプルと
の積に加えられ、以下回様にして最後に電絡ウェイトと
最も古いサンプルとの積が集積されるものと記述するこ
とができる。方程式では、これは下記のように与えられ
る。
The basic filter function of the canceling adaptive filter 2 is performed by a transversal filter, which is a non-recursive, finite impulse response type filter. This filter implementation is digital in nature, with input signal history and tap weights stored in constant speed memory. As mentioned above, the operation of the transversal filter is L M
Generate the product of the first weight obtained from the S algorithm and the final human sample, and this product is added to the product of the sample closest to the final input sample to the second way from the algorithm, and as follows: Finally, it can be described that the product of the electrical fault weight and the oldest sample is accumulated. In equations, this is given as:

ここで。here.

S i=i番目タップに対応するサンプル入力信号 W l=i挙目タップのウェイト 1−タップ識別 ■=タップ数 相殺アダプティブフィルタ2うはウェイ)llil整が
止められたときトランスバーサルフィルタとみなすこと
ができる。相殺アダプティブフィルタ25の動作は、適
応手段によって所望フィルタのウェイトに対する所要値
(すなわち最適フィルタ条件)を決定し1次いで決定ウ
ェイトラ使用して所望フィルタ機能をトランスバーサル
フィルタに実現スる。改変LMSアルゴリズムの目的は
相殺アダプティブフィルタ25のフィルタ機能全所望フ
ィルタ機能に整合させることによってトランスバーサル
フィルタの動作を支配することである。
S i = sample input signal W corresponding to the i-th tap l = weight 1 of the i-th tap - tap identification ■ = number of taps offset adaptive filter 2 (way) When adjustment is stopped, it is regarded as a transversal filter I can do it. The canceling adaptive filter 25 operates by determining a required value (ie, optimal filter condition) for the weight of a desired filter by an adaptive means, and then using the determined weighter to realize the desired filter function in the transversal filter. The purpose of the modified LMS algorithm is to govern the operation of the transversal filter by matching the filter function of the canceling adaptive filter 25 to the overall desired filter function.

マイクロホン55で検知されかつ相殺アダプティブフィ
ルタ2うへ送られた誤差信号は、その点からマイクロホ
ン35までの音響進行によって遅延された源圧力波と、
スピーカ17で発生されかつ導波管19および音響ミク
サ15を通ってマイクロホン35に至る進行で遅延され
た相役波との和とみなすことができる。マイクロホンア
レイ33、スピーカ17.導波管19.マイクロホンう
5全ダク)15および音響ミクサ15内に相対的に物理
的に配置するときには、マイクロホンアレイ銘カラマイ
クロホンう5までの全遅延または全長は、スピーカ17
からマイクロホン35までの全遅延または全長と低域フ
ィルタ65の動作と関連する遅延との和よりも犬きくな
るようにしなければならない。方程式では、この関係は
下記のように表現される(第1図参照) ここで。
The error signal sensed by microphone 55 and sent to canceling adaptive filter 2 is a source pressure wave delayed by acoustic travel from that point to microphone 35;
It can be considered as the sum of a complementary wave generated by the speaker 17 and delayed in its passage through the waveguide 19 and the acoustic mixer 15 to the microphone 35. Microphone array 33, speaker 17. Waveguide 19. When physically placed relative to each other within the microphone array 15 and the acoustic mixer 15, the total delay or length of the microphone array until the speaker 17
The total delay or length from to the microphone 35 plus the delay associated with the operation of the low pass filter 65 must be greater than the delay associated with the operation of the low pass filter 65. In equations, this relationship is expressed as follows (see Figure 1) where:

λm1n−関与する最短波長 (lI9) L=マイクロホンアレイ5?Iとマイクロホン35間の
距離 C=音の速度 d、 =導波管1つからマイクロホンう5までの距離 d2=音響ミクサ15(すなわち、マイクロホン35と
整合した)からスピーカ17までの距離 Df−低域フィルタロ5と関連する遅延低域フィルタ6
5の遅延Dfはカットオフ周波数またはFmaXに換算
して表現することができる。
λm1n - Shortest wavelength involved (lI9) L = Microphone array 5? Distance between I and microphone 35 C = speed of sound d, = distance from one waveguide to microphone 5 d2 = distance from acoustic mixer 15 (i.e. matched to microphone 35) to loudspeaker 17 Df - low Delayed low pass filter 6 associated with pass filter low 5
The delay Df of 5 can be expressed in terms of cutoff frequency or FmaX.

四次低域フィルタ65はカットオフ周波数において各極
ごとに115度の遅延全有し、良好なフィルタ設計では
定遅延フィルタに近似する。したがって、三次フィルタ
の遅延は近似的に%Fcutoffとすることができ、
Dfは直列の二組の四次フィルタの場合に17”Cut
off にほぼ等しいとみなすことができる。
The fourth order low pass filter 65 has a total delay of 115 degrees for each pole at the cutoff frequency, which in good filter design approximates a constant delay filter. Therefore, the delay of the third-order filter can be approximately %Fcutoff,
Df is 17”Cut in the case of two sets of fourth-order filters in series.
It can be regarded as approximately equal to off.

能動減衰器11の電子回路構成部分に見出される第二の
アダプティブフィルタは、第キ、5図に(50) 示されているように、脱結合(uncoupling)
  アダプティブフィルタ75と命名されうる。多くの
能動減衰器と関連する1つの潜在的問題は、スピーカで
導入された相殺音が原音を検知するマイクロホンまたは
マイクロホンアレイに向って伝搬する結果と(7て、定
在波またはダクトの機械的振動が発生されることである
。この結合は下流側に伝搬する原音の信号検知マイクロ
ホンの推定値に悪影響を及ぼし、相殺システムの有効性
を低減することになる。この問題を回避する手段として
単一指向性マイクロホンが提案されているが、それだけ
ではこの固有のシステム制限全克服するのに十分ではな
い。
The second adaptive filter found in the electronic circuitry of active attenuator 11 is an uncoupling filter, as shown in FIG. 5 (50).
It may be named adaptive filter 75. One potential problem associated with many active attenuators is the result of the canceling sound introduced by the loudspeaker propagating toward the microphone or microphone array that detects the original sound (7) due to standing waves or duct mechanical This coupling will adversely affect the signal sensing microphone's estimate of the original sound propagating downstream, reducing the effectiveness of the cancellation system. Although unidirectional microphones have been proposed, they alone are not sufficient to overcome all of this inherent system limitation.

脱結合アダプティブフィルタ75はこの問題全下記のよ
うに解決する。第5図に示されているように、広帯域雑
音源76は相殺ラウドスピーカ17および脱結合アダプ
ティブフィルタ75を駆動スる。システムの始動前に、
雑音源76は予期源雑音を相殺するために要求される源
レベルよりも高い音響レベルでダクト13を励振するよ
うに自動的に調整される。このアダプティブプロセスは
誤差加算器の出力を低減しかつ脱結合アダプティブフィ
ルタ75内のトランスバーサルフィルタの伝達関数をダ
クト1つ内に存在する音響結合に整合させ、この時点に
おいて雑音源76が終止される。
Decoupling adaptive filter 75 solves this problem as follows. As shown in FIG. 5, broadband noise source 76 drives canceling loudspeaker 17 and decoupling adaptive filter 75. As shown in FIG. Before starting the system,
Noise source 76 is automatically adjusted to excite duct 13 at a higher acoustic level than the source level required to cancel the expected source noise. This adaptive process reduces the output of the error adder and matches the transfer function of the transversal filter in the decoupling adaptive filter 75 to the acoustic coupling present in one of the ducts, at which point the noise source 76 is terminated. .

システムの始動において、脱結合アダプティブフィルタ
75はラウドスピーカ17の1駆動に作用する。マイク
ロホンアレイ53からの出力に現われるところのラウド
スピーカ駆動の成分は、加算器71において同等かつ反
対の像を引くことによって除去される。この減算過程は
脱結合アダプティブフィルタ75のディジタル領域およ
び加算器Y1において電子的に達成される。この処理は
スピーカ17からの出力がマイクロホンアレイ35に及
ぼす影響を完全には解消しないが、多くの適用において
十分な低減を得ることができる。
At system start-up, the decoupling adaptive filter 75 acts on one drive of the loudspeaker 17. The loudspeaker drive component appearing in the output from microphone array 53 is removed by subtracting an equal and opposite image in summer 71. This subtraction process is accomplished electronically in the digital domain of decoupling adaptive filter 75 and adder Y1. Although this process does not completely eliminate the effect of the output from speaker 17 on microphone array 35, it can provide sufficient reduction in many applications.

次に第4.6図を参照すると、能動減衰器11の電子回
路構成部分の第三アダプティブフィルタが示され、これ
は補償アダプティブフィルタと呼ぶことができる。第1
図に示された基本的電子構成部分の説明に関連して上述
したように、改変L M Sアルゴリズムの安定動作を
保証するために。
Referring now to Figure 4.6, a third adaptive filter of the electronic circuitry of the active attenuator 11 is shown, which may be referred to as a compensation adaptive filter. 1st
To ensure stable operation of the modified L M S algorithm, as described above in connection with the description of the basic electronic components shown in the figures.

相殺アダプティブフィルタ25の出力と誤差信号の入力
との間に補償機構が直列に設けられなければならない。
A compensation mechanism must be provided in series between the output of the canceling adaptive filter 25 and the input of the error signal.

この補償機構(は第1図に二次位相補正フィルタ2つと
して示されているが、フィルタ2つの手動校正はアダプ
ティブフィルタによって達成されうる。補償アダプティ
ブフィルタ7つがこの機能全遂行する。
Although this compensation mechanism is shown in FIG. 1 as two secondary phase correction filters, manual calibration of the two filters can be accomplished by adaptive filters. Seven compensation adaptive filters perform this function.

第6図に示されているように、補償アダプティブフィル
タ7つ、ラウドスピーカ17.導波管19゜音響ミキサ
15およびマイクロホン35は相互に直列に配置されか
つ遅延器またはメモリ78からなる広帯域遅延回路と並
列に配置されている。システムの始動前かつ上述した膜
結合過程の完了後、雑音源76が作動させられてダクト
13および音響ミクサ15全励振する。並列信号路の合
計は補償アダプティブフィルタ7つへの誤差入力になる
As shown in FIG. 6, there are seven compensating adaptive filters, 17 loudspeakers. The waveguide 19° acoustic mixer 15 and the microphone 35 are arranged in series with each other and in parallel with a broadband delay circuit consisting of a delay or memory 78. Prior to system start-up and after completion of the membrane bonding process described above, noise source 76 is activated to fully excite duct 13 and acoustic mixer 15. The sum of the parallel signal paths becomes the error input to seven compensating adaptive filters.

この適応過程は直列路の総合伝達関数を遅延器78によ
って雑音源76の真の遅延に整合させる。こ(55) のようにして、所望フィルタに対するウェイトが発生さ
れ、相殺アダプティブフィルタ23で受けられた誤差信
号は安定動作を保証するだめの適正な位相公差内にある
This adaptation process matches the overall transfer function of the series path to the true delay of the noise source 76 by delay 78. In this way, weights for the desired filter are generated such that the error signal received by the canceling adaptive filter 23 is within proper phase tolerance to ensure stable operation.

第6図の遅延回路78は雑音源76からの信号全入力サ
ンプル間隔(K、)の整数だけを遅延させる。
Delay circuit 78 of FIG. 6 delays the signal from noise source 76 by an integer number of total input sample intervals (K,).

第4図のアダプティブフィルタ25のL M S フル
ボリズムの改変形は、Wiの次の値の計算においてにサ
ンプル間隔の遅延を与える。Kの値はラウドスピーカ1
7から第6図の補償アダプティブフィルタ7つの信号入
力捷での音響遅延よりも大きい。Kの値は1つの値が多
くの適用において使用されうるように大きく設定するこ
とができる。第4図の相殺アダプティブフィルタ25の
出力から誤差入力までの遅延を、次のウェイト値の計算
に使用されるサンプル信号におけるシフトに整合させる
ことにより、改変LMSアルゴリズムの安定性が保証さ
れる。
A variant of the L M S fulborism of the adaptive filter 25 of FIG. 4 provides a sample interval delay in the calculation of the next value of Wi. The value of K is loudspeaker 1
The compensation adaptive filter of FIG. 7 through FIG. The value of K can be set large so that one value can be used in many applications. By matching the delay from the output of the canceling adaptive filter 25 of FIG. 4 to the error input to the shift in the sample signal used to calculate the next weight value, the stability of the modified LMS algorithm is ensured.

次に自由空間環境における能動音響減衰器の使用と関連
して、関与する領域における音圧が実質(51k) 的に低減されるよう人、原音片との位相関係において別
の源から音波を放射することにより、音源によって発生
される音力を低減する一般概念は新しくない。例えば、
騒音環境で作業する人の耳における音レベルを低減する
試みが第2次世昇天戦後間もなく行なわれた。当時のエ
レクトロニクス技術の状態のため、利?IH比較的に低
くかつ装置はかさばったものであった。前述したように
、ダクト内の雑音伝搬の低減を可能にするシステムを開
発するために種々のアプローチが行なわれてきた。自由
空間事態を含む、この音響減衰分野の技Enginee
ring(5月−6月1982 ) 、 GlennE
、 Warnaka  による、′へct、ive A
ttenuationof No1se−The 5t
ate of tbe Art’ を参照されたい。
Next, in conjunction with the use of active acoustic attenuators in a free-space environment, a person emits sound waves from another source in a phase relationship with the original sound piece such that the sound pressure in the area concerned is reduced substantially (51k). The general concept of reducing the sound power generated by a sound source by doing so is not new. for example,
Attempts were made shortly after the Second Ascension to reduce the sound level in the ears of people working in noisy environments. Due to the state of electronics technology at the time, the profits? IH was relatively low and the equipment was bulky. As mentioned above, various approaches have been taken to develop systems that allow reduction of noise propagation within ducts. Techniques in the field of sound attenuation, including free space situations
ring (May-June 1982), GlennE
, by Warnaka, 'to ct, ive A
ttenuationof No.1se-The 5t
See ate of tbe Art'.

自由空間環境における能動音響減衰器の使用について説
明する前に、自由空間内の音源干渉の理論的面についで
ある程度考察する。無限界空間内の簡単なモノポール音
源の場合には、放射方向の音の強さIrは下記のように
表」、される。
Before discussing the use of active acoustic attenuators in free space environments, some theoretical aspects of source interference in free space will be discussed. In the case of a simple monopole sound source in infinite space, the sound intensity Ir in the radiation direction is expressed as follows.

Ir=S  ρc/2[k/’↓πr〕(5)この表現
において、rは音源からの距離であり。
Ir=S ρc/2[k/'↓πr] (5) In this expression, r is the distance from the sound source.

kは波数(ω/Cに等しい)であり、ρは媒体の密度で
あり、Cは音の速度であり、Sは音源の強さである(表
面振動速度の平均振幅に音源の表面積を掛けたもの)。
k is the wave number (equal to ω/C), ρ is the density of the medium, C is the speed of sound, and S is the strength of the sound source (average amplitude of the surface vibration velocity multiplied by the surface area of the source). ).

゛ 2つの音源S、、S2があり、各音源は振幅がSに
等しいが符号が反対である場合には、音の強さは下記の
式によって近似的に示される。
゛ If there are two sound sources S, , S2, and each sound source has an amplitude equal to S but opposite sign, the sound intensity is approximately expressed by the following equation.

I r=s2ρc/2 [k/2πr 〕2sin2(
kd c6sθ)(6)第7図に示されているように、
2つの音源は距離2dによって分離されており、角θは
2つの音源を結合する線から測定される。2つのモノポ
ールに対する音の強さの誘導表現において、rはdより
もはるかに大きい(すなわち、この表現は遠隔領域用で
ある)。2つのモノポール表現かられかるように、音の
相殺は、θが90°に等しい場合に。
I r=s2ρc/2 [k/2πr]2sin2(
kd c6sθ) (6) As shown in Figure 7,
The two sources are separated by a distance 2d, and the angle θ is measured from the line joining the two sources. In the derived representation of sound intensity for two monopoles, r is much larger than d (i.e., this representation is for remote regions). As can be seen from the two monopole representations, the sound cancels when θ equals 90°.

2つの音源間の対称軸に沿って有効である。Valid along the axis of symmetry between the two sound sources.

CO8θ=nλ/2d、n=o、1.2・・・・・・・
・・・・・・・・・・・(7)である場合にゼロ(相殺
)が発生されることが示されうる。この表現において、
λは音の各周波数の波長であり、CO8θ はもちろん
1以下に制限される。cosθが1以下であるから、n
λ/2dが1以下であるところのnの値が許容される。
CO8θ=nλ/2d, n=o, 1.2...
It can be shown that zero (cancellation) is generated when (7). In this expression,
λ is the wavelength of each frequency of sound, and CO8θ is of course limited to 1 or less. Since cos θ is less than 1, n
Values of n such that λ/2d is less than or equal to 1 are allowed.

したがって、λに比較してdが大きい場合(λ/4(1
)には、nの最大許容値は高くなることができ、これは
放射パターンが多数のロープからなること全意味する。
Therefore, if d is large compared to λ (λ/4(1
), the maximum allowed value of n can be high, which means that the radiation pattern consists of a large number of ropes.

θ−00場合のゼロは比較的に狭くなりかつ低減音圧レ
ベルの区域は小さくなる。
The zero for θ-00 is relatively narrow and the area of reduced sound pressure level is small.

したがって、サイドローブ中への放射が吸収によって低
減されるとしても、この音源配置はかなり無効果であり
かつ非実用的である。音源が接近するほど、θ−π/2
の付近におけるゼロ(相殺)は広くなる。d/λまたは
kdが小さくなる場合には、2つのモノポールはダイポ
ールとして取扱われつる。ダイポールの場合には、近似
的な音の強さは下記の式で表イつされる。
Therefore, even though radiation into the sidelobes is reduced by absorption, this source arrangement is fairly ineffective and impractical. The closer the sound source is, the more θ−π/2
The zero (cancellation) near is widened. If d/λ or kd becomes small, the two monopoles are treated as dipoles. In the case of a dipole, the approximate sound intensity is expressed by the following formula:

I r−[s2ρc/2 ’:][2dk/11πr〕
2cO82θ  (8)式(8)かられかるように、反
対位相の音全放射す(57) る追加源によって効果的な雑音低減全達成するためには
、この音源の位置は原音源にできる限り近くなければな
らない。音源間の距離2dは、ダイポールの条件k(2
a)=2π(2d/λ)(1が満足されなければならな
い。周波数が高いほど。
I r-[s2ρc/2':] [2dk/11πr]
2cO82θ (8) As can be seen from equation (8), in order to achieve an effective noise reduction by an additional source that radiates the entire sound of opposite phase (57), the position of this sound source should be as close as possible to the original sound source. Must be nearby. The distance 2d between the sound sources is the dipole condition k(2
a) = 2π(2d/λ) (1 must be satisfied. The higher the frequency.

距離は少なくなければならない。The distance must be small.

音源の物理的サイズのため、これらの条件を高周波数に
おいて満足することはより困雑である。
Meeting these conditions at high frequencies is more difficult due to the physical size of the sound source.

しかしながら、このより高い周波数領域においては、自
由空間環境を包囲する囲いは通常良好な挿入損を与える
。また一方では、低周波数領域は通常受動的に減衰する
ことがより困昨であジ、この場合には能動雑音制御シス
テムが良好に適用される。
However, in this higher frequency range, an enclosure surrounding the free space environment usually provides good insertion loss. On the other hand, the low frequency range is usually more difficult to attenuate passively, and in this case active noise control systems are better applied.

総合放射音力は音源を包囲する球面にわたるIr ds
 の二重積分として決定されうる。単一モノポールから
放射する音力に対して、二重モノポールの音力はそれら
が遠く離れている場合には2倍も大きい。しかしながら
、ダイポールの場合には、総合放射音力は2つのモノポ
ールの場合の音(58) 力よりも小さい。総合放射音力の正確な量はもちろん音
源のU1隔と音源によって発生される音の周波ゑ′ダと
に依存する、 近接領域技術全使用して遠隔領域放射特性を計算する方
法が存在する。例えば、 J、 A、coust。
The total radiated sound power is Ir ds over the spherical surface surrounding the sound source.
can be determined as the double integral of Relative to the sound power radiating from a single monopole, the sound power of a double monopole is twice as large when they are far apart. However, in the case of a dipole, the total radiated sound power is smaller than the sound (58) power in the case of two monopoles. There are methods to calculate far-field radiation characteristics using all near-field techniques, the exact amount of total radiated sound power depending of course on the U1 spacing of the sound source and the frequency of the sound produced by the source. For example, J, A, cost.

f3oc、 Am、、 6+6111.l 0月197
9、Robert D。
f3oc, Am,, 6+6111. l October 197
9. Robert D.

Marciniakによる。  ’Near Fiel
d、 UnderwaterMeasurement 
System” f参照されたい。Marciniak
の論文は音響変換器の遠隔領域放射曲線を正確に計算す
るための近接領域音響測定技術を記載している。その分
析は積分面にわたってゼロになるグリーン(Green
)の関fi’(r利用するヘルムホルツ(Helmho
ltz)積分の形態の評価に基づくものであシ、これに
より遠隔領域放射全計算するために近接領域音響圧力の
知識だけが要求される。
By Marciniak. 'Near Field
d. Underwater Measurement
Marciniak
paper describes a near-field acoustic measurement technique for accurately calculating the far-field radiation curve of acoustic transducers. The analysis is based on the Green
)'s Sekifi' (Helmholtz using r)
ltz) is based on the evaluation of the form of the integral, whereby only knowledge of the near-field acoustic pressure is required for the total calculation of the far-field radiation.

遠隔領域計算の理論的考察から、かつ例えば、第7図の
音源配列に関して、第一の音源と、W鏡像(mirro
r image)″相殺音源でありうる。第二の音源と
は、実質的に計算することができるところの遠隔領域の
音の強さパターンを発生することが見られる。前述した
ように、2つの音源が接近させられるにしたがって、よ
り完全な相殺が起こる。Marci、n1ak論文に記
載されているもののような技術をさらに使用すれば、よ
り複雑な近接領域配列の遠隔領域効果が1だ計算されう
る。前述した能動音響減衰器は、遠隔領域の一部または
全部において良好な音響相殺および/または低減を発生
するために、そのような近接領域配列において使用する
のに特に適している。複数の相殺音源のための適正な近
接領域位置調整は実験的にまたは前記計算技術を利用す
ることによって決定することができる。
From the theoretical consideration of remote domain calculation, and for example, regarding the sound source array in FIG.
r image)'' can be a canceling sound source. The second sound source is seen to generate a sound intensity pattern in a distant area that can be substantially calculated. As previously mentioned, the two As the sound sources are brought closer together, more complete cancellation occurs.With further use of techniques such as those described in the Marci, N1AK paper, the far-field effects of more complex near-field arrays can be calculated. The active acoustic attenuators described above are particularly suitable for use in such close area arrays in order to produce good acoustic cancellation and/or reduction in some or all of the remote areas.Multiple cancellations Appropriate near field positioning for the sound source can be determined experimentally or by utilizing the computational techniques described above.

例えば、第8図に示されているように、能動音響減衰器
11はスピーカS。1のような第一の相殺音発生器およ
び第二の相殺音発生器S。2を含む。
For example, as shown in FIG. 8, the active acoustic attenuator 11 is a speaker S. 1 and a second cancellation sound generator S. Contains 2.

両相殺音発生器S。I、SC2は能動音響減衰器回路の
共通出力によって駆動される。減衰器11はまた相殺さ
れるべき音の源Sからの振動を検出するためにマイクロ
ホンM1のような第一の検知手段を含む。マイクロホン
M2のような第二の検知手段は、減衰器11の回路用の
誤差入力信号を発生するために、音源Sからの振動と相
殺音発生器”CI、S02の振動との和を検出する。減
衰器の単一相殺ループは1例えば1発生器から誤差検知
手段までの平均音響遅延に適応しうる。上記構成におい
て、マイクロホンM1は相殺されるべき音の源Sと実質
的に合致し、かつうつの音源およびマイクロホンM2は
面線をなして配置されている。
Both canceling sound generator S. I, SC2 is driven by the common output of the active acoustic attenuator circuit. The attenuator 11 also includes first sensing means, such as a microphone M1, for detecting vibrations from the source S of the sound to be canceled. A second sensing means, such as a microphone M2, detects the sum of the vibrations from the sound source S and the vibrations of the canceling sound generator "CI, S02" to generate an error input signal for the circuit of the attenuator 11. .The single cancellation loop of the attenuator can accommodate the average acoustic delay from the generator to the error detection means.In the above configuration, the microphone M1 is substantially coincident with the source S of the sound to be canceled; The sound source and the microphone M2 are arranged in a plane.

第8図に示された能動音響減衰器11の電気回路部分は
第4図に示されたものと実質的に同一であシうる。しか
しながら、第9図に示されているように、該回路のある
改変が減衰器の改良性能を生ずることが決定されている
。第9図を参照すると、補償アダプティブフィルタ79
′は相殺回路から除去されかつ誤差マイクロホンから相
殺アダプティブフィルタ25′までの誤差信号路と直列
に配置されている。補償アダプティブフィルタ79′は
第6図に示すように初期化され、次いで減衰器回路の動
作中回路中の該位置に保持される。補償アダプティブフ
ィルタを相殺ループから移転するこ(61) とは、ピックアップマイクロホン35と相殺スピーカ1
7との間に導入される遅延の一部を除去する。したがっ
て、相殺スピーカはピックアップマイクロホン、したが
って、音源により近く配置されうる。
The electrical circuit portion of active acoustic attenuator 11 shown in FIG. 8 may be substantially the same as that shown in FIG. However, it has been determined that certain modifications of the circuit result in improved performance of the attenuator, as shown in FIG. Referring to FIG. 9, compensation adaptive filter 79
' is removed from the cancellation circuit and placed in series with the error signal path from the error microphone to the cancellation adaptive filter 25'. Compensating adaptive filter 79' is initialized as shown in FIG. 6 and then held in position in the circuit during operation of the attenuator circuit. Relocating the compensation adaptive filter from the cancellation loop (61) means that the pickup microphone 35 and the cancellation speaker 1
This eliminates some of the delay introduced between Therefore, the cancellation speaker may be placed closer to the pickup microphone and therefore the sound source.

次に第10〜14図を参照すると、一連の遠隔領域放射
曲線は雑音の単一点源に作用する二重相殺源のシミュー
レーションを表わしている。各場合において、周波数は
ヘルツで、距離はフィートで表わされている。曲線は格
子系の中心に配置された。相殺されるべき音の点源を表
わしている。
10-14, a series of far field radiation curves represents a simulation of a double canceling source acting on a single point source of noise. In each case, frequency is in hertz and distance is in feet. The curve was placed in the center of the grid system. It represents a point source of sound that is to be canceled out.

源の強さは任章に+30dBである。各10dBは雑音
源すなわち格子の中心のまわりに同心の点線円で示され
ている。+30dB円は5つのウチの最外円であり、源
の強さを指示するためにやや濃厚に示されている。各シ
ミュレーションにおける相殺源および検出器の配向は第
8図に示された配向に実質的に対応する。2つの整合相
殺源は水平軸上で雑音源の両(1411に対称的に離間
されており、水平軸はまた誤差センサと共通である。音
源セン(62) サは原音源の位置に実質的に配置されているものと想定
される。このシステムは音響減衰器11に関(−で開示
された単一適応音響相殺ループを使用して実Majされ
る。
The source strength is approximately +30 dB. Each 10 dB is indicated by a dotted circle concentric around the center of the noise source or grid. The +30 dB circle is the outermost circle of the five and is shown in a slightly more intense manner to indicate the strength of the source. The orientation of the cancellation source and detector in each simulation substantially corresponds to the orientation shown in FIG. The two matched cancellation sources are symmetrically spaced apart from the noise source on the horizontal axis (1411), which is also common to the error sensor. This system is implemented using a single adaptive acoustic cancellation loop as disclosed in (-) for the acoustic attenuator 11.

実線曲線は結合された音源および2つの相殺音発生器の
遠隔狽域放射パターンである。このプロンI・は雑音源
を中心とするう60掃引における遠隔領域雑音低減のみ
を表わしている。プロット上に距離情報はない。実線パ
ターンが濃厚点線円を越える場合には、結合領域強さは
原音源よりも大きい。換言すると、相殺装置は放射音を
減小しないで増大しつつある。多くの場合に大きい1円
錐体(cone)’  tなして放射音レベルを大幅に
減小することの利点は、他方向の音の増大によって引起
こされる問題を克服することである。
The solid curve is the far range radiation pattern of the combined sound source and two canceling sound generators. This Prone I represents only distant area noise reduction in 60 sweeps centered on the noise source. There is no distance information on the plot. If the solid line pattern exceeds the thick dotted circle, the combined region strength is greater than the original sound source. In other words, the canceling device is increasing the radiated sound rather than reducing it. The advantage of greatly reducing the radiated sound level, often without a large cone't, is that it overcomes the problem caused by the increase in sound in the other direction.

第10.12図の比較かつまた第11.15図O比較は
、同一の音源・相殺音発生器間隔の場合により低い周波
数において改良性能を示す。前述したように、一般的提
案として、音源の間隔が小さくなるほど、または波長が
長くなる(周波数が低くなる)はど、2源配置における
性匍が良くなる。このことはシミュレートされた放射曲
線のうつの直線状に配置された音源の場合にも当て(d
″!。
The comparison of FIG. 10.12 and also the comparison of FIG. 11.15 shows improved performance at lower frequencies for the same source-cancelling generator spacing. As mentioned above, the general suggestion is that the smaller the source spacing or the longer the wavelength (lower frequency), the better the performance in a two-source arrangement. This also holds true for a sound source placed in a straight line in the simulated radiation curve (d
″!.

るように見える。第111図にさらに見られるように、
相殺されるべき音の源と相殺音源との間の距離が著しく
犬きくなるにしたがって、遠隔領域放射曲線は複雑にな
る。この場合にも、第111図に示されているように5
図示の形態においてさえも、相殺されたまたは実質的に
減衰された音の1円錐体1が発生される。
It looks like it is. As further seen in Figure 111,
As the distance between the source of the sound to be canceled and the source of the canceled sound becomes significantly narrower, the far field radiation curve becomes more complex. In this case as well, as shown in FIG.
Even in the illustrated embodiment, a cone 1 of canceled or substantially attenuated sound is generated.

図示の放射プロットにおいて、誤差マイクロホンは相殺
されるべき音の源から所望相殺の方向に離間して配置さ
れている。プロットにおいて、これは水平軸に沿って源
の右方にある。図示の放射プロットは単一周波数に対す
るものであるが、本発明の能動音響減衰器は音響振動ま
たは雑音の広帯域低減を与える。減衰器によって発生さ
れる遠隔領域放射パターンは、もちろん、雑音のスペク
トル成分に依存する、減衰の有効スペクトルにわたって
変化する。
In the illustrated radiation plot, the error microphone is spaced apart from the source of the sound to be canceled in the direction of the desired cancellation. In the plot, this is to the right of the source along the horizontal axis. Although the illustrated radiation plot is for a single frequency, the active acoustic attenuator of the present invention provides broadband reduction of acoustic vibrations or noise. The far field radiation pattern produced by the attenuator varies over the effective spectrum of attenuation, depending of course on the spectral content of the noise.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は能動音響減衰器の簡素化形態の図である。 第2図は標準Widrow−Hoff T、MSアルゴ
リズムを備えたアダプティブフィルタのディジタル実現
の部分ブロック線図である。 第5図は改変Widrow−Hoff LMSMSアル
ゴリズムえた本発明のアダプティブフィルタのディジタ
ル実現の部分ブロック線図である。 第4図はアダプティブフィルタの電気回路構成部分のブ
ロック線図である。 第5図はアダプティブフィルタの膜結合アダプティブフ
ィルタ部分のブロック線図である。 第6図はアダプティブフィルタの補償アダプティブフィ
ルタ部分のブロック線図である。 第7図は相殺されるべき音の源と相殺音源の相対配向の
略図である。 第8図は検知手段および能動音響減衰器を付加した第7
図の音源の相対配向の略図である。 第9図は第4図の電気回路の改変形態のプロワ(65) り線図である。 第10〜14図は音源に相対的な能動音響減衰器のある
特定位置に対する遠隔領域シミュレーション放射曲線で
ある。 11−一能動音響減衰器、15−−ダクト、15−一音
響ミクサ、17−−スピーカ、19−一導波管、21−
−囲い、25−−アダプティブフィルタ、25−一増幅
器、29−−位相補正フィルタ、51−一低域フィルタ
、う5−−マイクロホンアレイ、35−一マイクロホン
、う7−−サンプル値、3つm−乗算器、111,11
3−−加算器、115.117一−乗算器、119−一
加算器、51−−ユニット遅延器、 53−−)ランス
バーサルフィルタ、55−−LMSMSアルゴリズム5
−−A/D変換器、65−一低域フィルタ、67−−D
/A変換器、  69−一乗算器、71−−加算器、7
5−−説結合アダプテイブフィルタ、76−−雑音源、
78−−メモリ、79−一補償アタブテイプフィルタ、
S。、、So2−一相殺音発生器5S−−音源、M、、
M2−一マイクロホン。 (66) Fig   10 Ft’g   // Fig   /2 F79 13 Fig   /4 手  続  補  正  書 昭和59年 1 月19日 特許庁長官  若 杉 和 夫   殿L 事件の表示 昭和58年  特 許    願第206067号乙 
発明(考案)の名称、指宗商品の≠分能動音響減衰装置 う、補正する者 事件との関係  特許出願人 9(氏名)ロード・コーポレーション ヰ1代理人 6 補正により増加する発明の数    ヘリ    
発明7、補正の対象 発明の詳細な説明の欄8、補正の
内容 別納の通り 明細書第27頁第10行と第1]行との間に下記の文を
加入する。 「 この発明の一目的は、源から複数の異なる方向に伝
搬する音響の減衰に適している能動音響減衰装置を提供
することである。関連する。さらに特定の目的は、自由
空間環境内および大型囲い内ならびに局限されたダクト
または類似物内を伝搬する音響の減衰に適している能動
音響減衰装置を提供することである。」 (2)
FIG. 1 is a diagram of a simplified form of an active acoustic attenuator. FIG. 2 is a partial block diagram of a digital implementation of an adaptive filter with the standard Widrow-Hoff T, MS algorithm. FIG. 5 is a partial block diagram of a digital implementation of the adaptive filter of the present invention using a modified Widrow-Hoff LMSMS algorithm. FIG. 4 is a block diagram of the electrical circuit components of the adaptive filter. FIG. 5 is a block diagram of the membrane-bonded adaptive filter portion of the adaptive filter. FIG. 6 is a block diagram of the compensation adaptive filter portion of the adaptive filter. FIG. 7 is a schematic illustration of the relative orientation of the source of the sound to be canceled and the source of the canceling sound. Figure 8 shows a seventh device with detection means and active acoustic attenuator.
2 is a schematic diagram of the relative orientation of the sound sources in the figure; FIG. FIG. 9 is a diagram of the blower (65) in a modified form of the electric circuit of FIG. 10-14 are far field simulation radiation curves for certain positions of the active acoustic attenuator relative to the sound source. 11--active acoustic attenuator, 15--duct, 15--acoustic mixer, 17--speaker, 19--waveguide, 21--
- enclosure, 25 - adaptive filter, 25 - amplifier, 29 - phase correction filter, 51 - low pass filter, 5 - microphone array, 35 - microphone, 7 - sample value, 3 m - Multiplier, 111, 11
3--adder, 115.117-multiplier, 119--adder, 51--unit delay, 53--) Lanceversal filter, 55--LMSMS algorithm 5
--A/D converter, 65--low-pass filter, 67--D
/A converter, 69--multiplier, 71--adder, 7
5-- Theory coupled adaptive filter, 76-- Noise source,
78--memory, 79--compensating attube filter,
S. ,,So2-One-cancellation sound generator 5S--Sound source,M,,
M2-1 microphone. (66) Fig 10 Ft'g // Fig /2 F79 13 Fig /4 Proceedings Amendment Written on January 19, 1981 Kazuo Wakasugi, Commissioner of the Patent Office L Case indication 1982 Patent Application No. 206067 No. Otsu
The name of the invention (device), the active sound attenuation device of the product of the guide, and the relationship with the person making the amendment Patent applicant 9 (name) Lord Corporation 1 Agent 6 Number of inventions increased by amendment Helicopter
Invention 7, Subject of Amendment Column 8 of Detailed Description of the Invention, Contents of Amendment The following sentence is added between page 27, line 10 and line 1 of the specification, as provided separately. "One object of this invention is to provide an active sound attenuation device suitable for attenuating sound propagating in a plurality of different directions from a source. Related. A further particular object is to provide an active sound attenuation device suitable for attenuating sound propagating in a plurality of different directions from a source. The object of the present invention is to provide an active sound attenuation device suitable for attenuating sound propagating within enclosures as well as within localized ducts or the like.'' (2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 L 源からの振動を相殺するための装置であって。 前記振動を検出するための第一の検知手段を具備し、前
記第一の検知手段は前言ピ振動の振幅および位相特性を
表わす第一の電気信号を発生すること; 前記源からの前記振動と結合するための相殺振動を発生
するための相殺手段を具備し。 前記相殺手段は前記振動の第一〇伝搬方向に前記源から
離間された第一の相殺振動発生器および前記振動の第二
の伝搬方向に前記源から離間された第二の相殺振動発生
器を含むとと; 前記振動の伝搬方向に前記第一の検知手段から離間され
た位置に配置された第二の検知手段を具備し、前記第二
の検知手段は前記源および前記相殺手段からの前記振動
の和を検出し、前記和の振幅および位相特性を表わす第
二の電気信号を発生するようにしたこと;前記相殺手段
を駆動して前記相殺振動を発生するためのアダプティブ
フィルタを具備し。 前F7ダプテイプフイルタは、前記第一の検知手段から
前記第二の検知手段までのI′Jil記振動の伝搬に固
有の遅延と、前記第一および第二の相殺振動発生器から
前記相殺振動と前記源からの振動との結合点までの前記
相殺撮動の伝搬に固有の遅延とに適応するように改変さ
れたLMSアルゴリズムを使用するトランスバーサルフ
ィルタを含み、前記アダプテイ    。 プフィルタは、前記第一の検知手段からの前記第一の電
気信号を連続的に遅延させ、ろ過しかつスケーリングし
て前記相殺手段を駆動するための対応出力を発生し2次
いで前記第二の検知手段から受けた前記第二の電気信号
に基づいて前記遅延、ろ過およびスケーリング動作を決
定的に調整しく9)応修正出力を与え、これにより前記
相殺手段全1駆動して予設定限界内の前記源からの振動
の鏡像振幅およ位相特性を有する相殺信号を発生する。 ように動作可能であること; からなることを特徴とする前記装置。 2、 第二の検知手段が、相殺が所望されるところの前
記振動の伝搬方向に前記第一の検知手段から離間された
位置に配置されている特許請求の範囲第]項記載の装置
。 う 第一の相殺振動発生器、第二の相殺振動発生器、お
よび第二の検知手段が直線配列において整合させられて
いる特許請求の範囲第1項記載の装置。 )■、 第一の検知手段が振動源に実質的に配置されて
いる特許請求の範囲第う項記載の装置。 5 第二の検知手段が、相殺が所望されるところの前記
振動の伝搬方向に前記第一の検知手段から離間された位
置に配置されている特許請求の範囲第1項記載の装置。 6 源からの振動を相殺するための装置であって、 前記振動全検出するだめの第一の検知手段を具備し、前
記第一の検知手段は前記振動の振幅および位相特性を表
わす第一の電気信号を発生すること; 前記源からの振動と結合するための相殺振動を発生する
相殺手段; 前記振動の伝搬方向に前記第一の検知手段から離間され
た位置に配置された第二の検知手段を具備し、前記第二
の検知手段は前記源および前記相殺手段からの前記振動
の和を検出し、前記和の振幅および位相特性を表わす第
二の電気信号を発生するようにしたこと;前記相殺手段
を駆動して前記相殺振動を発生するためのアダプティブ
フィルタを具備し、前記アダプティブフィルタは、前記
第一の検出手段から前記第二の検出手段脣での前記振動
の伝搬に固有の遅延と、前記相殺手段から前記相殺振動
と前記源からの振動との結合点寸での前記相殺振動の伝
搬に固有の遅延とに適応するように改変されたL M 
Sアルゴリズムを使用するトランスバーサルフィルタを
含み、前記アダプティブフィルタは、前記第一の検知手
段からの前記第一の電気信号を連続的に遅延させ、ろ過
しかつスケーリングして前記相殺手段を駆動するための
対応出力を発生し1次いで前記第二の検知手段から受け
た前記第二の電気信号に基づいて前記遅延、ろ過および
スケーリング動作を決定的に調整して対応修正出力ヲ力
え5これにより前記相殺手段を駆動して予設定限界内の
前記源からの振動の鏡r象振幅お、よび位相特性を有す
る相殺振動を発生する。ように動作可能であり、前記ア
ダプティブフィルタはさらに、前記相殺アダプティブフ
ィルタに導入してその安定動作を保証するために前記第
二の検知手段によって発生された前記第二の電気信号の
位相特性を決定的に調整する手段を有する補償アダプテ
ィブフィルタを含み、前記補償アダプティブフィルタは
第二の検知手段と相殺アダプ(5) テイブフィルタの入力との間に直列に結合されているこ
と; からなることを特徴とする前記装置。 7、 源からの振動を相殺するための装置の制御装置で
あって、音響遅延に適応するように改変されたL M 
Sアルゴリズムを使用するトランスバーサルフィルタを
含む相殺アダプティブフィルタを具備し、相殺アダプテ
ィブフィルタは、相殺されるべき振動の源からの振動全
検出するための第一の検知手段に結合された入力と、前
記源からの振動と結合するだめの相殺振動を発生するた
めの相殺手段に結合された出力と、誤差入力とを有して
お、す、かつ、相殺されるべき前記振動の伝搬方向に前
記第一の検知手段から離間された位置に配置された第二
の検知手段と相殺アダプティブフィルタの誤差入力との
間に結合された補償アダプティブフィルタを具備し、補
償アダプティブフィルタは、相殺アダプティブの安定動
作を保証するために、第二の検知手段の出力(6) の位相特性を決定的に調整するように動作可Y指である
、ことを特徴とする前記制御装置。 8 物理系における振動を相殺するための装置であって
。 前記振動を検出するための第一の検知手段全具備し、前
記第一の検知手段は前記振動の振幅および位相特性を表
わす第一の電気信号全発生すること; 前記物理系からの前記振動と結合するための相殺振動を
発生する相殺手段; 前記振動の伝搬方向に前記第一の検知手段から離間され
た位置に配置された第二の検知手段を具備し、前記第二
の検知手段は前記物理的システムおよび前記相殺手段か
らの振動の和を検出し、前記和の振幅および位相特性を
表わす第二の電気信号を発生するようにしたこと; アダプティブフィルタを具備し、前記アダプティブフィ
ルタは改変L M Sアルゴリズムおよびトランスバー
ザルフィルタ全台ミ、前記アダプティブフィルタは、前
記第一の検知手段からの前記第一の電気信号を連続的に
遅延させ、ろ過しかっスケーリングして前記相殺手段を
駆動するための対応出力を発生し、次いで前記第二の検
知手段から受けた前記第二の電気信号に基づいて前記遅
延、ろ過およびスケーリング動作を決定的に調整して対
応修正出力を与え、これにより前記相殺手段を駆動して
予設定限界の前記物理系からの前記振動の鏡像振幅およ
び位相特性を有する相殺振動を発生する。ように動作可
能であること;からなることを特徴とする前記装置。 9 前記改変L M Sアルゴリズムが、前記第一の検
知手段から前記第二の検知手段までの前記振動の伝搬に
固有の遅延と、前記相殺手段から前記相殺振動と前記物
理系からの振動との結合点までの前記相殺振動の伝搬に
固有の遅延とに適応するための手段を含む特許請求の範
囲第8項記載の装置。 10  物理系における振動を相殺するための装置であ
って。 前記振動を検出するための第一の検知手段を具備し、前
記第一の検知手段は前記振動の振幅および位相特性を表
わす第一の電気信号を発生すること; 前記物理系からの前記振動と結合するための相殺振動を
発生する相殺手段; 前記振動の伝搬方向に前記第一の検知手段から離間され
た位置に配置された第二の検知手段を具備し、前記第二
の検知手段は前記物理系からの振動と前記相殺振動との
和を検出しかつ前記和の振幅および位相特性を表わす第
二の電気信号を発生すること; 前記相殺手段を駆動して前記相殺振動を発生するための
アダプティブフィルタを具備し。 前記アダプティブフィルタは、前記第一の検知手段から
前記第二の検知手段までの前記振動の伝搬に固有の遅延
と、前記相殺手段から前記相殺振動と前記物理系からの
振動との結合点までの前記相殺振動の伝搬に固有の遅延
(9) とに適応するように改変されたトランスバーサルフィル
タおよびLMSアルゴリズムヲ含み、前記アダプティブ
フィルタは、前記’IX−の検出手段からの前記第一の
電気信号を連続的に遅延させ、ろ過しかつスケーリング
して前記相殺手段を駆動するための対応出力を発生し5
次いで前記第二の検知手段から受けた前記第二の電気信
号に基づいて前記遅延、ろ過およびスケーリング動作を
決定的に調整して対応修正出力を与え、これにより前記
相殺手段を駆動して予設定限界内の前記物理系からの撮
動の鏡像振幅および位相特性を有する相殺振動を発生す
る、ように動作可能であること; からなることを特徴とする前記装置。 IL  物理系における振動全相殺する装置であって、 前記振動を検出するための第一の検知手段を具備し、前
記第一の検知手段は前記振動の振幅および位相特性を表
わす第一の電気信号(10) 全発生すること; 前記物理系からの前記振動と結合するための相殺振動を
発生する相殺手段; 前記振動の伝搬方向に前記第一の検知手段から離間され
た位置に配置された第二の検知手段を具備し5前記第二
の検知手段は前記物理系からの前記振動と前記相殺振動
との和を検出しかつ前記和の振幅および位相特性を表わ
す第二の電気信号を発生すること; 相殺アダプティブフィルタおよび補償アダプティブフィ
ルタを含む電子回路手段を具備し、前記補償アダプティ
ブフィルタは、前記第二の検知手段によって発生された
前記第二の電気信号の位相特性を決定的に調整し、これ
を前記相殺アダプティブフィルタに導入してその安定動
作を保証するように動作可能であり、前記相殺アダプテ
ィブフィルタは改変LMSアルゴリズムおよびトランス
バーサルフィルタを有し、前記相殺アダプティブフィル
タは、前記第一の検知手段からの前記第一の電気信号を
連続的に遅延させ、ろ過しかつスケーリングして前記相
殺手段を駆動するだめの対応出力を発生し7次いで前記
第二の検知手段から受けた前記位相補償された第二の電
気信号に基づいて前記遅延、ろ過およびスケーリング動
作を決定的に調整して対応修正出力を与え、これにより
前記相殺手段を駆動して予設定限界内の前記物理系から
の前記振動の鏡像振幅および位相特性を有する相殺振動
を発生する。ように動作可能であること;からなること
を特徴とする前記装置。 12、  前記改変L M Sアルゴリズムが、前記第
一の検知手段から前記第二の検知手段までの前記振動の
伝搬に固有の遅延と、前記相殺手段から前記相殺振動と
前記物理系からの前記振動との結合点までの前記相殺振
動に固有の遅延とに適応するだめの手段を含む特許請求
の範囲第11項記載の装置。 13、  物理系における振動を相殺するための装置で
あって。 前記振動を検出するための第一の検知手段を具備し、前
記第一の検知手段は前記振動の振幅および位相特性を表
わす第一の電気信号を発生すること; 前記物理系からの前記振動と結合するための相殺振動を
発生する相殺手段; 前記振動の伝搬方向に前記第一の検知手段から離間され
た位置に配置された第二の検知手段を具備し、前記第二
の検知手段は前記物理系からの前記振動と前記相殺振動
との和を検出しかつ前記和の振幅および位相特性を表わ
す第二の電気信号を発生すること; 前記相殺手段を駆動して前記相殺撮動を発生するための
相殺アダプティブフィルタと。 前記相殺アダプティブフィルタに導入してその安定動作
全保証するために前記第二の検知手段によって発生され
た前記第二の電気信号の位相特性を決定的に調整するよ
うに動作可能な補償アダプティブフィルタと、を含む電
子回路手段を具備し、前記相殺アダプティブ(15) フィルタは、前記第一の検知手段から前記第二の検知手
段捷での前記振動の伝搬に固有の遅延と、前記相殺手段
から前記相殺振動と前気物理系からの前記振動との結合
点までの前記相殺振動の伝搬に固有の遅延とに適応する
ように改変されたL M Sアルゴリズムおよびトラン
スバーサルフィルタを含み、前記相殺アダプティブフィ
ルタは、前記第一の検知手段からの前記第一の電気信号
を連続的に遅延させ、ろ過しかつスケーリングして前記
相殺手段を駆動するための対応出力を発生し、次いで前
記第二の検知手段から受けた前記第二の電気信号に基づ
いて前記遅延、ろ過およびスケーリング動作を決定的に
調整して対応修正出力を与え、これにより前記相殺手段
を駆動して予設定限界内の前記物理系からの前記振動の
鏡像振幅および位相特性を有する相殺振動を発生する、
ように動作可能であること;からなることを特徴とする
前記装置。 (ill)
Claims: An apparatus for canceling vibrations from an L source. comprising first sensing means for detecting said vibrations, said first sensing means generating a first electrical signal representative of amplitude and phase characteristics of said vibrations; said vibrations from said source; Comprising canceling means for generating canceling vibration for coupling. The canceling means includes a first canceling vibration generator spaced from the source in a tenth propagation direction of the vibration and a second canceling vibration generator spaced from the source in a second propagation direction of the vibration. and a second sensing means disposed at a position spaced apart from the first sensing means in the propagation direction of the vibration, the second sensing means detecting the vibration from the source and the canceling means. detecting the sum of the vibrations and generating a second electrical signal representing the amplitude and phase characteristics of the sum; comprising an adaptive filter for driving the canceling means to generate the canceling vibrations; The front F7 adapter filter has a delay inherent in the propagation of the I'Jil vibration from the first detection means to the second detection means, and a delay inherent in the propagation of the I'Jil vibration from the first and second canceling vibration generators to the canceling vibration. and a delay inherent in the propagation of the canceling imaging to a point of coupling with vibrations from the source. The filter sequentially delays, filters and scales the first electrical signal from the first sensing means to produce a corresponding output for driving the canceling means, and then the second sensing means. 9) determining said delaying, filtering and scaling operations based on said second electrical signal received from said means for providing a corresponding corrective output, thereby driving all said canceling means to reduce said delaying, filtering and scaling operations within preset limits; A cancellation signal is generated that has mirror image amplitude and phase characteristics of the vibrations from the source. The apparatus characterized in that it is operable to: 2. The device according to claim 1, wherein the second sensing means is arranged at a position spaced apart from the first sensing means in the direction of propagation of the vibrations in which cancellation is desired. 3. The apparatus of claim 1, wherein the first offset vibration generator, the second offset vibration generator, and the second sensing means are aligned in a linear arrangement. )■. The device according to claim 1, wherein the first sensing means is substantially located at the vibration source. 5. Apparatus according to claim 1, wherein the second sensing means is arranged at a position spaced apart from the first sensing means in the direction of propagation of the vibrations in which cancellation is desired. 6. A device for canceling vibrations from a source, comprising a first detection means for detecting all of the vibrations, the first detection means having a first detection means representing the amplitude and phase characteristics of the vibrations. generating an electrical signal; canceling means for generating a canceling vibration to combine with vibrations from said source; a second sensing located at a location spaced apart from said first sensing means in the direction of propagation of said vibrations; means, the second sensing means detecting the sum of the vibrations from the source and the canceling means and generating a second electrical signal representative of the amplitude and phase characteristics of the sum; an adaptive filter for driving the canceling means to generate the canceling vibration, the adaptive filter having a delay inherent in the propagation of the vibration from the first detecting means to the second detecting means; and L M modified to accommodate the delay inherent in the propagation of the canceling vibration from the canceling means at the coupling point dimension of the canceling vibration and the vibration from the source.
a transversal filter using an S algorithm, said adaptive filter continuously delaying, filtering and scaling said first electrical signal from said first sensing means to drive said canceling means; 1 and then decisively adjusts said delaying, filtering and scaling operations based on said second electrical signal received from said second sensing means to generate a corresponding modified output. A canceling means is actuated to generate a canceling vibration having a mirror amplitude and phase characteristic of the vibration from the source within preset limits. and the adaptive filter is further operable to determine the phase characteristics of the second electrical signal generated by the second sensing means for introducing into the canceling adaptive filter to ensure stable operation thereof. a compensating adaptive filter having means for adjusting the compensation adaptive filter, the compensating adaptive filter being coupled in series between the second sensing means and the input of the canceling adapter (5); The said device which does. 7. Control device for a device for canceling vibrations from a source, modified to accommodate acoustic delay LM
a canceling adaptive filter including a transversal filter using an S algorithm, the canceling adaptive filter having an input coupled to the first sensing means for detecting all vibrations from the source of the vibrations to be canceled; an output coupled to a canceling means for generating a canceling vibration to be coupled with a vibration from a source, and an error input, and wherein the first canceling means is coupled to the canceling means for generating a canceling vibration to be combined with the vibration from the source, and an error input, and a compensating adaptive filter coupled between a second detecting means disposed at a position spaced apart from the first detecting means and an error input of the canceling adaptive filter; Said control device, characterized in that the Y-finger is operable to decisively adjust the phase characteristics of the output (6) of the second sensing means in order to ensure that: 8. A device for canceling vibrations in a physical system. a first detection means for detecting said vibration, said first detection means generating a first electrical signal representing amplitude and phase characteristics of said vibration; said vibration from said physical system; canceling means for generating canceling vibration for coupling; comprising a second detecting means disposed at a position spaced apart from the first detecting means in the propagation direction of the vibration, the second detecting means detecting a sum of vibrations from the physical system and the canceling means and generating a second electrical signal representative of the amplitude and phase characteristics of the sum; an adaptive filter, the adaptive filter comprising a modified L; M S algorithm and all transversal filters; the adaptive filter continuously delays, filters, and scales the first electrical signal from the first sensing means to drive the canceling means; generating a corresponding output of and then determining said delaying, filtering and scaling operations based on said second electrical signal received from said second sensing means to provide a corresponding modified output, thereby said canceling Means is actuated to generate canceling vibrations having mirror amplitude and phase characteristics of said vibrations from said physical system at preset limits. The device characterized in that it is operable to: 9. The modified LMS algorithm is configured to account for the delay inherent in the propagation of the vibration from the first sensing means to the second sensing means and the delay between the canceling vibration from the canceling means and the vibration from the physical system. 9. The apparatus of claim 8, including means for accommodating the delay inherent in the propagation of said canceling vibrations to a point of coupling. 10 A device for canceling vibrations in a physical system. comprising a first sensing means for detecting said vibration, said first sensing means generating a first electrical signal representing amplitude and phase characteristics of said vibration; said vibration from said physical system; canceling means for generating canceling vibration for coupling; comprising a second detecting means disposed at a position spaced apart from the first detecting means in the propagation direction of the vibration, the second detecting means detecting a sum of vibrations from a physical system and the canceling vibration and generating a second electrical signal representing amplitude and phase characteristics of the sum; driving the canceling means to generate the canceling vibration; Equipped with an adaptive filter. The adaptive filter has a delay inherent in the propagation of the vibration from the first sensing means to the second sensing means, and a delay inherent in the propagation of the vibration from the canceling means to a coupling point between the canceling vibration and the vibration from the physical system. a transversal filter and an LMS algorithm modified to accommodate a delay (9) inherent in the propagation of said canceling vibration; 5. successively delaying, filtering and scaling 5 to produce a corresponding output for driving said canceling means.
The delay, filtering and scaling operations are then deterministically adjusted based on the second electrical signal received from the second sensing means to provide a correspondingly modified output, thereby driving the canceling means to preset. The apparatus is operable to generate canceling vibrations having amplitude and phase characteristics that are mirror images of the imaging from the physical system within limits. IL A device for completely canceling vibrations in a physical system, comprising a first detection means for detecting the vibration, the first detection means generating a first electric signal representing the amplitude and phase characteristics of the vibration. (10) A canceling means for generating a canceling vibration to combine with the vibration from the physical system; a canceling means for generating a canceling vibration to combine with the vibration from the physical system; 5. The second detection means detects the sum of the vibration from the physical system and the canceling vibration, and generates a second electrical signal representing the amplitude and phase characteristics of the sum. comprising electronic circuit means including a canceling adaptive filter and a compensating adaptive filter, the compensating adaptive filter deterministically adjusting a phase characteristic of the second electrical signal generated by the second sensing means; is operable to introduce this into said canceling adaptive filter to ensure its stable operation, said canceling adaptive filter having a modified LMS algorithm and a transversal filter, said canceling adaptive filter successively delaying, filtering and scaling said first electrical signal from said means to produce a corresponding output for driving said canceling means; decisively adjusting the delay, filtering and scaling operations based on a second electrical signal to provide a corresponding modified output, thereby driving the canceling means to eliminate the vibrations from the physical system within preset limits. generates canceling vibrations with mirror image amplitude and phase characteristics. The device characterized in that it is operable to: 12. The modified LMS algorithm is configured to reduce the delay inherent in the propagation of the vibration from the first sensing means to the second sensing means and the vibration from the canceling means to the canceling vibration and the vibration from the physical system. 12. Apparatus according to claim 11, including means for accommodating the delay inherent in said canceling oscillations up to the point of coupling with said canceling oscillations. 13. A device for canceling vibrations in a physical system. comprising a first sensing means for detecting said vibration, said first sensing means generating a first electrical signal representing amplitude and phase characteristics of said vibration; said vibration from said physical system; canceling means for generating canceling vibration for coupling; comprising a second detecting means disposed at a position spaced apart from the first detecting means in the propagation direction of the vibration, the second detecting means detecting the sum of the vibration from the physical system and the canceling vibration and generating a second electrical signal representing the amplitude and phase characteristics of the sum; driving the canceling means to generate the canceling imaging; With offset adaptive filters. a compensating adaptive filter operable to decisively adjust the phase characteristics of the second electrical signal generated by the second sensing means for introducing into the canceling adaptive filter to ensure stable operation thereof; , said canceling adaptive filter (15) is configured to reduce the delay inherent in the propagation of said vibrations from said first sensing means to said second sensing means; an LMS algorithm and a transversal filter modified to accommodate a canceling vibration and a delay inherent in the propagation of the canceling vibration to a coupling point with the vibration from the foreground physical system, the canceling adaptive filter sequentially delays, filters and scales the first electrical signal from the first sensing means to produce a corresponding output for driving the canceling means, and then the second sensing means. determining the delay, filtering and scaling operations to provide a corresponding modified output based on the second electrical signal received from the second electrical signal, thereby driving the canceling means to offset the physical system within preset limits. generating a canceling vibration having mirror image amplitude and phase characteristics of said vibration;
The device characterized in that it is operable to: (ill)
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