KR0133259B1 - 적응형 능동 소음 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 송풍덕트에 소음이 전파하고 있는 상태에서도 그 소음에 저해되지 않고 음향전달특성의 동정을 하는 동시에, 소음제거제어중에 변동하는 음향전달 특성에 따라서 이것을 동정할 수 있도록 한 적응용 능동소음제거장치에 관한 것으로서, 동정처리부(37)의 신호발생기(38)는 M계열의 유사랜덤소음신호를 동정용신호로서 스피커(23)에 출력하고, 평가용마이크로폰(22)에서 받은 동정용의 신호음의 검출신호는 동기가산회로(41)에서 그 주기에서 동기하게 복수주기에 걸쳐서 가산평균처리된다. 이에따라 그 주기에 일치하지 않는 소음성분을 크게 감쇄시켜 S/N비를 향상시킬 수 있으며, 동정용 적응 필터(40)에 의해 디지털필터(34)에 설정해야 하는 음향전달특성 GAO를 동정하여 설정하고, 송풍덕트(21)의 음향전달특성 GAO의 변동에 따라서 능동소음제거 제어 동작을 향상 소음제거량이 최대가 될 수 있도록 하는 것을 특징으로한다.

Description

적응형 능동소음제거장치

제1도는 본 발명의 제1실시예를 도시한 전체구성의 블럭도.

제2도는 등기 가산회로의 블럭구성도.

제3도는 평균화 유니트의 블럭구성도.

제4도는 검출신호의 S/N 비와 오차신호의 수속량과의 관계를 도시한 도면.

제5도는 본 발명의 제2실시예를 도시한 제1상당도.

제6도는 본 발명의 제3실시예를 도시한 제1상당도.

제7도는 종래예를 도시한 제1상당도.

제8도는 적응제어의 개략 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 송풍덕트(소음의 전파경로) 22,61 : 음원용 마이크로폰(제1의 수음수단)

23,62 : 스피커(제어용발음기) 24,63 : 평가용 마이크로폰(제2의 수음수단)

25,26' : 제어회로 26 : FIR 필터(연산수단)

27,35 : BPF 28,36 : A/D 변환기

29a,29b : 전환회로 30 : D/A 변환기

31 : LPF 32 : 증폭기

33 : 적응필터(적응제어수단) 34 : 디지털 필터

37,37' : 동정제어부 38 : 신호발생기

39,41,51 : 동기가산회로(동기가산처리수단)

40,53 : 동정용 적응필터(동정제어수단)

42 : 연산기 43a,43b : 스위치회로

44 : 평균화유니트 45a,45b : 전환스위치

46,50 : 승산기 47 : 가산기

48 : 레지스터 메모리 49 : 스위치회로

51 : 디지털 필터 59 : 콤프레서(소음원)

60 : 덕트(전파경로)

본 발명은 전파경로내의 소음에 대해 동진폭이고, 역위상의 음을 발생시켜서 음파간섭을 일으킴에 따라 소음제거하도록한 적응형 능동소음제거 장치에 관한 것이다.

최근, 예를들면 공조용의 송풍덕트내의 소음에 대해서, 그 소음과 동진폭이고 또 역위상의 음을 발생시킴에 따라 음파간섭을 일으켜서 적극적으로 소음을 제거하고, 송풍 덕트밖으로 새는 소음을 매우 감소시킬 수 있도록 한 능동 소음제거 장치가 주목받고있다.

이와같은 능동소음장치에 적용되는 능동소음제거 기술은 엘렉트로닉스의 응용기술 중에서도 음향 데이타의 처리회로 및 음향의 간섭을 이용하여 소음감소를 하는것으로 기본적으로는 소음원에서의 음을 송풍덕트내에 설치한 수음기(예를들면 마이크로폰)로 전기신호로 변화하는 동시에, 이 전기신호를 연산기에 의해 가공한 신호에 기초하여 제어용 발음기(예를들면 스피커)를 작동시킴에 따라, 제어대상점에 있어서 원음(소음원에서의 음)과 역위상이고 또 동일진폭이 되는 인공음을 제어용 발음기에서 발생시키고, 이 인공음과 원음을 간섭시킴에 따라 원음을 감쇄시키도록 한 것이다.

이에따라 저주파의 소음제거 주파수 대역에 있어서는 10dB 이상의 소음제거 효과를 기대할 수 있고, 또한 종래와 같은 소음제거기와 달리 압력손실이 거의 없기 때문에, 예를들면 콘스트홀 등에서는 이와같은 장치를 도입하는것으로 공조용 송풍덕트에서 발생하는 소음을 거의 줄이고 정숙한 시청공간을 형성할 수 있는 것이다.

또 이와같은 능동제어를 실현하는데 있어서는 그 소음제거를 위해 신호계를 구성하는 부품의 경시 변화에 따른 특성변동 및 주위온도에 따른 특성변동에 대응하여 조정할 필요가 있다. 이 때문에 실용화에 있어서는 소음제거 능력의 변동에 따르게 하여 상기 연산기의 연산계수(음향전달함수)를 조정해 가는것이 행해지고 있다. 즉 상기 제어용 발음기에 따른 소음제거 효과를 모니터 하는 평가용 수음기(예를들면 마이크로폰)를 설치하고, 이 평가용 수음기에 의한 모니터 결과가 소정의 허용범위를 벗어나고 있는 경우에 연산기의 연산계수를 변화시켜 상기 모니터 결과가 상기 허용범위내에 들어오도록 제어하는 적응제어수단을 설치하고 이에따라 능동제어시에 있어서 소음제거 능력을 특성의 변동에 따라서 항상 최적으로 유지한다는 소위 적응제어를 행하고있다.

이와같은 능동소음장치의 한예를 제7도 및 제8도에 도시한다. 제7도에 있어서 한단이 개방되어있는 덕트(1) 내부안 (도면중 좌측단)에 소음원(2)이 설치되고 그 소음원(2)에서 발생하는 소음이 덕트(1)의 개구부(1a)에서 외부로 나오는 것을 방지하도록 능동소음제거장치(3)가 설치되어있다. 덕트(1)내에는, 소음의 전파경로(도면중 덕트(1)내의 좌측에서 우측으로 향하는 방향)에 따라서, 소음을 검출하는 음원용 마이크로폰(4)이 S 점에 간섭음을 출력하는 스피커(5)가 A 점에 그리고 뒤에 서술하는 평가용 마이크로폰(6)이 0점에 순차 설치되어있다.

제어부(7)는, S점에서 음원용 마이크로폰(40에 의해 검출한 소음원의 검출신호를, 개구부(1a)의 0점에서 음파간섭에 의해 음압이 제로가 되도록 신호처리하여 제어음으로서 스피커(5)에서 출력한다. 스피커(5)에서 덕트(1)의 개구부(1a)에 향하여 제어음이 출력되면, 0점에 있어서 음의벽을 형성하고, 소음을 덕트(1)중에 닫아넣어 외부로의 방출을 방지하고, 소음을 제거하게 되어있다. 그리고, 평가용 마이크로폰(6)은 개구부(1a)의 소음점 0에 있어서 소음제거량을 측정하는 것으로, 제어부(7)에 검출신호를 출력하게 되어있다.

그리고 제어부(7)에 있어서는, 제어음을 출력하기위한 신호를 생성하기위해, 미리 덕트(1)의 음향전달특성과 음원용마이크로폰(4)및 스피커(5)의 전달특성을 측정하고, 그결과에서 음원용의 마이크로폰(4)에서 얻어진 소음원의 검출신호에 처리를 하기위한 필터특성을 구하는 것이 필요해진다. 이 필터특성을 구하는 방법에 대해서 아래에 설명한다. 우선 화이트노이즈등의 랜덤소음을 스피커(5)에서 발생시키고, 제7도에 있어서 스피커(5)의 위치 A 점과 개구부(1a)의 위해 0점과의 사이의 음향전달특성 GAO를 특정했다. 다음에 랜덤소음을 스피커(5)에서 발생한 상태에서 음원용의 마이크로폰(4)이 있는 S 점과 0 점 사이의 음향전달특성 GSO를 측정했다. 여기에서 S 점에서 음원용의 마이크로폰(4)에 의해 받은 음의 검출신호에 신호처리를 하여 A 점에서 음이 되기까지의 음향전달 특성을 GSA라고 하면,

GSO = GSA · GAO … (1)

라는 관계가 성립하기 때문에, 제어부(7)의 필터에 필요한 필터특성 G는 상기의 S점과 A 점 사이에 음향전달특성 GSA에 대해서 역위상이 되는 특성이 좋기 때문에 상기(1)식에서,

G = -GSA

= -GSO/GAO … (2)

가 된다. 즉 FIR 필터(6)의 필터특성 G를 (2)식과 같이 설정하면, 평가용 마이크로폰(4)의 위치에서 스피커(3)에서 출력하는 제어음으로 소음을 제거할 수 있다.

그런데, 항상 소음제거 효과를 충분히 발휘시키기 위해서는, 제어음을 만드는데 있어서, 음원용마이크로폰(4)과 스피커(5)의 경시변화와 기온등의 변화에 따른 필터(1)내에 있어서 음향전달특성의 변동을 고려하고, 이에 대처하여 자동조정할 수 있는 기능이 필요해진다. 그래서 종래에는 예를들면 일본특개소 61-296392 호 공보에 개시되어있는 적응형 능동소음제거 제어시스템이 있다. 이것은 소음제거점인 0 점에 배치한 평가용 마이크로폰(6)에 의해, 제어음에 의해 소음제거 되지 않고 남은음을 검출하여 그 검출량이 최소가 되도록 제어부(7)에 피이드백을 걸어서 높은 소음제거 효과를 유지시키도록 하는 것이다.

제8도는 이와같은 적응형의 능동소음제거 시스템에 있어서 제어부(7)의 구성을 도시한 한 에이다. 음원용 마이크로폰(4)에서의 검출신호는 필터(8) 및 스피커(5)에서 평가용 마이크로폰(5)에서 평가용 마이크로폰(6)에 이르는 전달경로의 전달특성 GAO가 설정되는 필터(9)에 입력된다.

적응필터(10)는 필터(9)에서 신호가 부여되면 모두 평가용 마이크로폰(6)에서 연산기(11)를 통해 검출신호가 부여된다. 또 덕트(1) 및 음원용 마이크로폰(4), 스피커(5), 평가용마이크로폰(6)은 상기의 것과같다. 또 이 적응형 능동소음제거 제어시스템을 실현하는데 있어서, 이미 스피커(5)에서 평가용 마이크로폰(6)가지의 음향 전달특성 GAO을 구하는 것은 상기의 경우와 같다.

제7도에 있어서, 현재 음원용 마이크로폰(4)에 도달하는 소음의 검출신호를 x, 개구부(1a)에서 받을 수 있는 음의 검출신호를 y 라고 하면,

y = GSO · x … (3)

라고하는 관계가 성립한다. 그리고 이 개구부(1a)(0점)에 있어서 검출신호 y를 제로로 하기위해서는, 검출신호 y 와 역위상이 되는 신호 -y를 개구부(1a)에서 겹쳐 맞추게 하면 좋다. 그래서 스피커(5)에서 출력하는 제어음신호를 a 라고 하면

-y = GAO · a … (4)

이기 때문에 소음필터(8)의 필터특성을 G 라고하면,

a = G · x

=-GSO / GAO · x … (5)

y =(-G) · GAO x … (6)

이기 때문에 평가용 마이크로폰(6)의 검출신호 y와 음원용마이크로폰(4)의 검출신호 x를 음향전달특성 GAO의 필터(9)에서 처리한 신호 GAO ·x 에서, 적응필터(10) 및 연산기(11)에 의해 -G를 동정하여 구하고, 부호반전 하여 소음제거필터(8)의 필터특성을 구한다. 이 처리를 디지털 필터를 사용해 행하는 경우의 특성은 필터계수로서 얻을 수 있기 대문이고 부호반전은 계수치를 제로에서 인출하여 계산하는 것으로 얻을 수 있다.

또 공간의 음향전달특성 GSO가 환경의 변화에 의해 GSO'에 벗어나고 소음제거필터(8)의 필터의 특성치 Gnew가 현상의 소음제거필터 특성 Gold에서 △G 만큼 벗어남에 따라

Gnew = Gold - △G … (7)

이 된 경우에는 소음제거하고 남은 개구부(1a) 에서의 검출신호를 y'라고 하면

y' = x ·G ·GAO + x· GSO' … (8)

이기 때문에 최적의 소음제거시 관계는

x(G- G)· GAO +x· GAO' = 0 … (9)

이된다. 따라서, 식 (8),(9) 의해 GSO'을 제거하면,

y' = x· G ·GAO - x· (G-△G)· GAO

= (x·GAO)·G … (10)

의 관계를 얻을 수 있다.

이에따라 식(6)의 경우와 마찬가지로 평가용 마이크로폰(6)의 검출신호 y' 와, 음원신호 x를 필터(9)에서 필터특성 GAO에서 처리한 신호 GAO ·x에서 적응필터(10)에 의해 G 의 벗어남 성분인 △G를 동정하여 구할 수 있다. 이에따라 식(7)에 의해 소음제거필터(8)의 새로운 최적의 소음제거 필터특성을 구할 수 있다.

또한 식(6)과 (7),(10)을 비교하면, 최초에 구한 소음제거필터(8)의 음향전달특성 G 는 식(7)에서 Gold = 0으로 놓은 경우의 식의 값에 상당하는것을 알 수 있기 대문에, 소음제거필터(8)의 특성의 초기치를「0」으로하여 식 (10)에서 나타내는 적응과정과 식(7)에서 나타내는 계수갱신 과정의 반복에 의해 소음제거를 최적의 상태로 갖고 갈 수 있다.

이경우 실제로는 계수갱신은 식(7)에서도 △G에 피이드백게인 파라메타 μ를 곱하고

Gnew = Gold -μ△G

로서 표시한 쪽이 피이드백게인 파라메타 μ에 의해 수속속도와 안정성을 개선하거나 조절할 수 있어서 상태가 좋아지는 경우가 많다.

그렇지만, 이와같이 소음제거동작을 개시하기전에, 미리덕트(1)의 스피커(5)와 음원용 마이크로폰(4) 및 평가용 마이크로폰(6)과의 사이의 음향전달특성 GSO 및 GAO를 측정하여 동정할 필요가 있기 때문에, 소음원(2)에서 소음이 발생된 상태에서 능동소음제거제어를 행하게 하면, 그 소음에 방해되어 정확한 동정을 행할 수 없게되고, 소음제거 효과를 충분히 발휘할 수 없게되는 불편함이 있다.

그래서 종래에는 능동소음제거장치를 앞서 기동하여 음향전달특성 GAO의 동정을 행한후, 소음원(2)이 되는 공조장치등을 기동하는 것으로 대처하고 있었다. 이때문에 전원을 투입하고 나서 곧 공조장치를 구동할 수 없고 본래의 공조제어동작을 신속하게 행할 수 없게되는 불편함이 있었다.

또 소음제거동작을 행하고 있는 도중에, 온도변화와 경시변화에 의해 덕트(1)의 상태가 변화하고 있을때에, 적응필터(10)에 의한 적응제어의 범위를 넘어서 음향전달특성 GAO가 변동하면 능동소음제거 제어에 따른 소음제거 효과를 저하하기 때문에, 그때의 음향전달 특성을 다시 동정할 필요가 있다. 그러나 이경우에는 일정하게 소음원(2)을 정지하지 않으면 동정할 수 없기 때문에, 소음원(2)으로서 공조장치를 일단 정지하고 동정처리를 할 필요가 있고, 공조장치의 운전능률을 저하하는 불편함이 있다.

이때문에 예를들면 소음원(2)에서 발생할 수 있는 소음보다도 큰 동정용의 신호음을 스피커(5)에서 출력하여 소음에 대한 신호음의 S/N 비를 크게함에 따라, 소음원(2)의 구동중에서도 동정을 하는것을 생각할 수 있다. 그러나, 이것에서는 동정처리를 행하는 기간중에 있어서는 소음제거를 행하기 위한 스피커(5)에서 음향보다도 큰 음이 출력되는 것에 의해, 이 기간중에서는 소음제거 장치로서의 기능을 부여할 수 없을뿐만 아니라, 역으로 소음원이 되버리기 때문에 실용에는 제공할 수가 없다.

본 발명은 상기 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 전파경로내에 소음이 전파하고 있는 상태에서도 소음제거동작을 저해하는일 없이 음향전달 특성을 정확하게 동정할 수 있도록한 적응형 능동소음제거 장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 소음의 전파경로에 설치된 제1의 수음수단과, 상기 소음의 전파경로에 상기 제1의 수음수단에서 하류측의 위치가 설치되어 상기소음에 대한 간섭음을 출력하는 제어용 발음기와, 상기 소음의 전파경로에 상기 제어용 발음기에서 하류측의 위치에 설치된 제2의 수음수단과, 상기 제1의 수음수단의 검출신호에 기초해 연산가공을 행함에 따라 제어신호를 생성하여 상기 제어용 발음기에 상기 간섭음을 출력시키는 연산수단과, 상기 제2의 수음수단의 검출신호에 기초해 상기 제어용 발음기에 따른 소음제거량이 최대가 되도록 상기 연산수단의 연산계수를 조정하는 적응제어 수단을 구비하여 이루어진 적응형 눙동소음제거 장치를 대상으로 하는 것이고, 소정의 주기로 반복하도록 생성되어 소음제거 대상이 되는 주파수 대역을 포함한 주파수 성분을 갖는 동정용 신호를 상기 제어용 발음기에 출력하는 신호발생기와, 상기 제어용 발음기에서 출력되는 동정용 신호음을 상기 제1 또는 제2의 수음수단에 의해 받으면 그 검출신호를 상기 동정용 신호의 주기에 동기하여 복수 주기에 걸쳐서 가산평균 처리를 하는 동기가산 처리수단과, 이 동기 가산처리수단의 출력신호에 기초해 상기 제어용 발음기에서 상기 제1 또는 제2의 수음수단에 이르는 전달 경로를 포함하는 전달특성을 동정하는 동시에, 그 동정한 전달특성에 기초하여 상기 적응제어수단의 연산계수를 조정하는 동정제어수단을 설치하여 구성한바에 특징을 갖는다.

또 소음의 전파경로를, 공조장치를 소음원으로 한 송풍덕트에 의해 구성하고, 상기 공조장치의 운전상태에서 제어용 발음기에서 제1 또는 제2의 수음수단에 이르는 전파경로의 음향전달특성을 동정할 수 있다.

그리고 소음의 전달경로를, 냉각장치의 콤프레서를 소음원으로한 덕트에 의해 구성하고, 상기 콤프레서의 운전상태에서 제어용 발음기에서 제1 또는 제2의 수음수단에 이르는 전달경로의 음향전달특성을 동정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 능동소음제거제어를 개시하는데 앞서 음향전달특성의 동정처리가 행해진다. 즉 신호발생기는 동정용 신호를 제어용 발음기에 주고, 동정용 신호음이 전파경로내에 출력된다. 제어용 발음기에서 출력된 동정용의 신호음은 전파경로내를 전파하여 제1 또는 제2의 수음수단에 의해 받을 수 있고 검출신호로서 출력된다. 동기가산수단은, 제1 또는 제2의 수음수단에서의 검출신호를 동정용 신호의 주기에 동기하여 복수주기에 걸쳐서 가산평균처리를 한다. 이경우 동정용 신호는 소음제거 대역의 주파수 성분을 포함하고 있기 때문에, 검출신호는 전파경로를 통해서 제어음이 전파했을때의 음향 전달 특성에 대응한 신호로서 얻을 수 있다.

그리고 동정용 신호는 주기성을 갖는 신호이기 때문에, 각 주기의 선두에서 같은 위상(시간)에 있어서 데이타는 항상 같은 값을 갖기 때문에, 소음의 전파경로를 포함한 신호의 전달경로가 정상이라고 간주되면, 주기신호에 대한 응답은 항상 같게된다. 그래서 이 주기에 동기하여 복수주기에 걸쳐서 데이타를 가산평균한 경우에, 검출신호의 성분은 본질적으로 변화하지 않는 값이 된다. 그러나 동정용 신호에 대해서 랜덤의 신호와, 주기성이 있어도 그 주기가 동정용 신호의 주기와 다른 신호가 중첩된 경우는, 상기와 같이 복수주기에 걸쳐서 데이타를 가산평균함에 따라, 동정용 신호이외의 소음신호는 감쇄되어 제로에 가깝R게 된다.

그 감쇄의 효과는 동정용 신호의 데이타를 n 주기분 가산평균하면, 이에 중첩되어 있는 다름 소음의 진폭성분을 n의 평방근의 역수에 비례하도록 감소시킬 수 있다. 즉 예를들면 4회의 가산평균에서 1/2로 25회의 가산평균으로 1/5로, 그리고 100회의 가산평균에서는 1/10로 감소시킬 수 있게되어, 이것을 데시벨(dB)로 나타내면, 각각의 경우에 있어서 감쇄량(S/N 비)은 6dB, 14dB 그리고 20dB가 되는 것이다.

따라서 이와같이 검출신호를 동정용 신호에 동기하여 가산 평균처리함에따라 동정용 신호 이외의 다른 소음성분을 감쇄시킨 S/N 비가 높게 정밀도를 향상시킨 검출신호를 얻을 수 있다. 그리고 동정제어수단에 의해 이 검출신호에 기초해 제어용 발음기와 제1 또는 제2의 수음수단 사이의 음향전달 특성에 기초해 적응제어수단의 연산계수를 조정하기 때문에, 적응제어수단에 따른 적응제어를 정밀도 좋게 실시할 수 있고, 항상 소음제거량을 최대가 되도록 소음제거 동작을 행할 수 있다.

또 이와같이 소음신호에 비해서 동정용의 신호음을 낮은 레벨로 해도 확실히 동정을 행할 수 있기 때문에, 전파경로에 소음이 전하하고 있는 상태에서도 그 소음에 저해받는일 없이 음향전달 특성을 정확히 동정할 수 있게되고, 전파경로의 경시변화와 온도변화에 따른 음향전달 특성의 변동이 있는 경우에도 소음원을 정지하는일없이, 그 변동에 따라서 확실하게 음향전달 특성을 동정하여 소음제거효과를 높인 상태에서 능동소음제거 제어를 행할 수 있다.

또 본 발명에 따르면 공조장치가 운전되면 송풍덕트내에 공조공기가 송풍되는 동시에 소음이 전파하게된다. 그리고 이 상태에서 제어용 발음기에서 상기와 같이 하여 동정용의 신호음이 출력되어 제1 또는 제2의 수음수단 사이의 음향전달 특성이 동정되고, 또한 송풍덕트의 송풍상태에 있어서 음향전달 특성을 정밀도 좋게 동정할 수 있고, 계속 능동소음 제거제어에 있어서 소음제거량을 향상시킬 수 있다. 또 음향전달특성의 동정에 있어서 공조장치를 운전한 상태에서 행할 수 있기 때문에 공조제어 동작을 신속하게 행할 수 있다.

또 본 발명에서는 콤프레서의 운전에서 소음이 덕트내에 전파하고 있는 상태에 있어서도 그 소음에 저해 받는일없이 정밀도 좋게 음향전달 특성의 향상을 행할 수 있고, 냉각장치의 운전을 신속하게 행하여 냉각능률을 향상시킬 수 있는 동시에 소음효과를 높인 상태에서 능동소음제거 제어도 행할 수 있게된다.

이하, 본 발명을 공조장치의 송풍덕트에 설치하는 능동소음제거장치에 적용한 경우의 제1의 실시 예에 대해서, 제1도 내지 제4도를 참조하여 설명한다. 즉 전체의 블럭구성을 도시한 제1도에 있어서, 소음의 전파경로로서의 공조용의 송풍덕트(21)는 좌측의 도시하지 않은 공조장치에서 공조공기가 우측으로 향하여 송풍되는 경로가 되는것으로, 이 공조장치가 동시에 소음원이 되어 송풍덕트(21)내를 전파경로로서 도면중 좌측에서 우측으로 향하여 소음이 전파한다. 이경우 송풍덕트(21)는, 예를들면 단면이 50cm 각의 직사각형상으로 형성되어있다.

송풍덕트(21)의 내부에는, 내부를 전파하는 소음을 검출하는 제1의 소음수단으로서의 음원용 마이크로폰(22)이 설치되고, 이 하류측 즉 우측의 소정위치에는 간섭음을 출력하기 위한 제어용 발음기로서의 스피커(23)가 설치되어있다. 또 스피커(23)의 우측근방에는 소음제거효과를 평가하기 위한 제2의 수음수단으로서의 평가용마이크로폰(24)이 설치되어있다.

제어회로(25)는, 음원용마이크로폰(22) 및 평가용 마이크로폰(24)에서의 검출신호에 기초해 스피커(23)에 간섭음의 제어신호를 출력하는 것으로, 다음과 같이 구성되어있다. 연산수단으로서의 FIR(Finite Impulse Response) 필터(26)의 입력부에는, 음원용의 마이크로폰(22)에 의한 검출신호가 BPF(band pass filter)27 및 A/D 변환기(28)를 통해서 입력되게 되어있다. FIR 필터(26)는 뒤에 서술하는바와같이, 전달특성 G를 갖는 필터에 연산가공하여 생성한 제어신호를, 전환회로(29a) D/A 변환기(30), LPF(law pass filter)31 및 증폭기(32)를 통해서 스피커(23)에 출력하게 되어있다.

이경우 BPF(27)는 음원용 마이크로폰(22)에서 받은음의 검출신호에 대해서 주파수 50Hz 에서 800Hz 정도의 범위의 대역의 주파수 성분을 통과시키도록 되어있다. 또 A/D 변환기(28)는, BPF(27)의 통과주파수 대역의 상한 800Hz의 2 배 이상의 샘플링 주파수 f(예를들면 2kHz) 에서 샘플링 하여 디지털 신호로 변환하도록 되어있고, 소음제거 대상으로 하고 있는 주파수 대역 Hz에서 350Hz의 음에대한 샘플링 정리를 만족하도록 설정되어있다. 또LPF(31)는 D/A 변환기(30)에 의해 아나로그 신호로 변환된 신호중, 고주파수의 에리어싱 성분을 카트하기 위해서 설치된 것이다.

적응필터(33)는, FIR 필터(26)의 연산계수를 조정하도록 설치한 것으로, 필터특성 GAO가 설정되는 디지털 필터(34)를 통해서 A/D 변환기(28)에서 검출신호를 끌 수 있다. 또 적응필터(33)에는, 평가용 마이크로폰(24)의 검출신호가 BPF(35) A/D 변환기(36)도 상기의 BPF(27) 및 A/D 변환기(28)과 같은 대역통과 특성 및 샘플링 주파수로 설정되어있다.

디지탈 필터(34)의 필터특성 GAO는 FIR 필터(26)의 출력부분인 a 점에서, D/A 변환기(30), LPF(31), 증폭기(32), 스피커(23), 송풍덕트(21), 평가용마이크로폰(24), BPF(35) 및 A/D 변환기(36)를 통해서, 그 출력단자인 6 점에 이르는 경로의 음향전달특성이고, 뒤에 서술하는 바와같이 동정제어부(37)에 의해 동정된 음향전달특성 GAO에 의해 설정되어있다. 또 전환회로 (29a)(29b)는, 뒤에 서술하도록 동정처리를 할때에 각각 단자 A 에서 단자 B로 전환할 수 있게 되어있다.

다음에 동정제어부(37)에 있어서 신호발생기(38)는, 동정용 신호로서 예를들면 M 계열의 유사랜덤 소음신호를 출력하게 되어있다. 이 M 계열의 유사랜덤 소음신호는 본 실시예에 있어서 소음제거 대상으로 하고있는 주파수 대역을 포함하는 주파수 신호를 포함하는 것으로 일정주기로 랜덤소음 신호를 반복하는 것이다. 또 M 계열유사랜덤 소음신호는, 예를들면 9 단의 시프트레지스트를 이용하여 부호길이「511」의 디지털 신호로서 생성되는 것으로, 그 주기는 데이타수인 511 개분 펄스폭에 같게된다.

신호발생기(38)에서 출력되는 M 계열 유사랜덤신호는, 전환회로(29a)의 단자 B를 거친후 D/A 변환기(30), LPF(31), 증폭기(32)를 통해서 스피커(23)에 보내지고, 스피커(23)에 의해 송풍덕트(21)내에 동정신호로서 발생된다. 또 신호발생기(38)는 동기가산회로(39)를 통해서 동정제어수단으로서의 동정용 적응필터(40)에 입력되게 되어있다.

또 평가용 마이크로폰924)에 의해 받을 수 있던 동정용의 신호음의 검출신호는 BPF(35), A/D 변환기(36) 및 전환회로(29b)를 통해서, 동기가산 처리수단으로서의 동기가산회로(41)에 입력되게 되어있다. 동기가산회로(41)에 의한 동기가산 평균출력은 가산기(42)에 참조입력으로서 부여하게 되어있다. 가산기(42)의 감산 입력단자에 동정용 적응필터(40)의 필터출력이 입력되도록 되어있고, 그 연산출력은 오차신호로서 동정용 적응필터(40)에 입력되게 되어있다.

동정용 적응필터(40)는, FIR 필터(33)의 출력단자측(a) 점에서 적응필터(33)의 입력단자부 b 점까지 사이의 전달특성 즉, FIR 필터(33)의 출력단자측에서 전환회로(29a), D/A 변환기 (30), LPF(31), 증폭기(32), 스피커(23), 송풍덕트(21), 평가용 마이크로폰(24), BPF(35), A/D 변환기(36), 전환회로(29b)에 달하는 경로의 음향전달 특성 GAO를 동정하는 것으로, 동정하나 음향전달 특성 GAO를 디지털 필터(34)의 필터 GAO 로서 설정하게 되어있다. 또 스위치회로(43a),(43b)는 각각 전환회로(29a) 및 (29b)의 단자 A와 B와의 사이의 접속상태를 전환할 수 있게 되어있다. 제2도는 동기가산회로(41)(동기가산회로 39도 마찬가지이다)의 내부 구성을 도시한 것이다. 동기가산회로(41)는, 유사랜덤 소음 신호의 부호길이「511」에 대응하여 그 1 주기분의 각 데이타를 각각에 대응하여 입력하는 동시에 평균화 하는 511 개의 평균화 유니트(44(n)),(n=1,2...511)로 구성되어있다. 그리고 이들의 평균화유니트(44(n))은 전환스위치(45a) 및 (46b)에 의해 각 데이타에 대응하여 동기한 상태에서 전환접속되게 되어있다.

제3도는 각 평균과 유니트(44(n))의 내부 구성을 도시한 것으로, 그 입력단자 A in 은 승산기(46), 가산기(47), 레지스터 메모리(48)를 통해서 출력단자 A out에 접속된다. 승산기(46)에서는 입력신호에 정수「0.01」을 곱하는 연산을 행하여 출력하고, 레지스터 메모리(48)는 가산기(47)를 통해서 보내지는 신호를 기억하는 동시에 출력한다. 스위치 회로(49)는 레지스터 메모리(48)의 출력신호를 피이드 백 시키는 것으로, 샘플링 회수가 예를들면 99회 까지는 접점 a를 온시켜 입력신호를 그대로 가산기(47)에 출력하고, 샘플링 회수가 101회 이상이 되면 접점 b를 온시켜 레지스터 메모리(48)의 출력신호를 승산기(50)에서 정수「0.99」를 곱하는 연산을 하여 가산기(47)에 출력하게 되어있다.

다음에 본 실시에의 작용에 대해서 제4도를 참조하여, (A)능동제어 및 적응제어의 동작, (B) 동정 제어부에 있어서 동정처리동작에 대해서 설명한다.

(A) 능동제어 및 적응제어의 동작.

즉 우선 본 실시예에 있어서, 송풍덕트(21)의 소음제거 해야하는 주파수대역에 대해 서술한다. 즉 송풍덕트(21)의 단면 형상이, 상기한 바와같이 50cm각의 길이로 설정되어 있기 때문에, 그 기하학적 길이에서 내부를 평면파로서 전파 가능한 음향적인 주파수의 상한은 350Hz 정도가 된다. 따라서 350Hz 이상의 주파수의 음은 송풍덕트(21)내부에서 평면파가 될 수 없기 때문에 전파하는 도중에 감쇄해 버린다. 또한 스피커(23)에 의해 재생가능한 주파수의 하한은 50Hz 정도이기 때문에 상기 이유에 의해 소음제거 대상으로 하는 주파수 대역으로서는 50Hz 에서 350Hz 의 범위로 설정하면 좋게된다.

또한 능동소음제거 제어에 대해서는 종래예의 항에서도 설명한 바와같이, 필터특성 G를 갖는 FIR 필터(26)에 의해 다음과 같이해서 음원용 마이크로폰(22) 에서의 검출신호 연산 가공을 행할 수 있다. 또 전환스위치(29a)(29b)는 각각 단자 A가 온한 상태가 되어있다.

스피커(23)의 위치 A 점과 평가용 마이크로폰(24)의 위치 0 점 사이의 음향전달 특성을 GAO, 음원용 마이크로폰(22)의 위치 S 점과 0 점과의 음향 전달특성을 GSO, S 점과 A 점과의 음향전달특성을 GSA 라고하면, 상기의 관계식(1)로 나타낸 바와같이 GSO =GSA, GAO 이라고 하는 관계가 성립한다. 따라서 FIR 필터(26)에 필요한 필터특성 G 로서는 상기의 음향전달 특성 GSA 와 역위상이 되는 특성으로서, 관계식 (2)으로 도시한 바와같이 G = -GSA 즉, G = -GSO / GAO 가 되도록 설정되어있다.

그리고 소음원에서 송풍덕트(21)를 전파해온 소음은 S 점에서 음원용 마이크로폰(22)에 의해 검출되고, 그 검출신호는 BPF (27)에 의해 소음제거 주파수 대역외의 저주파 및 고주파 성분이 차단되고, 또한 A/D 변환기(28)에 의해 샘플링 주파수 f(예를들면 2kHz)에서 샘플링한 디지털 신호로 변환된다. FIR 필터(26)는 상기한 필터특성 G 에서 전환회로(29a)를 통해서 부여되는 디지털 신호를 연산가공하여 간섭용의 제어음의 제어신호를 생성한다. 이 제어신호는 전환회로(29a) 를 거쳐 D/A 변환기(30)에 의해 아나로그신호로 변환된 후 LPF(31)에서 고주파의 에리어싱 성분이 커트되고 진폭기(32)를 통해서 스피커(23)에 보내져 출력된다.

이에따라, 스피커(23)에서 출력되는 제어음은, 평가용 마이크로폰(24)의 위치 0 점에서, 송풍덕트(21)내를 전파해온 소음에 대해서 동일진폭으로 역위상의 음이되고, 소음과 음파간섭을 일으켜 송풍덕트(21) 내에서 음향적인 벽이 형성되고, 이에따라 하류측으로의 소음의 전파를 저지하게된다. 이결과 송풍덕트(21)내는, 소음제거주파수 대역에 있어서 10 데시벨 이상의 소음제거 효과를 얻을 수 있게 된다.

다음에 상기의 능동소음제거 제어를 최적으로 행해야 하는 FIR 필터(26)의 연산계수를 조정하는 적응제어에 대해 서술한다. 즉 논리적으로는 FIR 필터(26)에서 출력되는 제어신호에 의해 송풍덕트(21)내의 소음제거 제어가 행해지면 평가용 마이크로폰(24)에 의해 검출되는 음은 0 에 가까운 값이 되지만, 실제로는 공조장치의 제어상태에 의해 기온과 기류속도가 변동하기 때문에 이에따라 송풍덕트(21) 내의 음향전달 특성도 변동하여 논리적인 소음제거량을 얻을 수 없게된다.

적응필터(33)는, 능동소음제거제어중에 이와같은 음향전달 특성의 변동에 대응하여, 그 소음제거량이 저하하지 않도록 FIR 필터(26)의 연산계수를 적절히 변경하는 것이다.

이경우 적응필터(33)는 송풍덕트 내의 0 점에 도달한 음의 검출신호가 평가용 마이크로폰(24), BPF(35), A/D 변환기(36) 및 전환회로(29b)를 통해서 입력되고, 또한 디지털 필터(34)를 통해서 필터특성 GAO 에서 필터링된 디지털 신호가 입력된다. 즉 적응필터(33)에는 FIR 필터(26)에서 출력된 제어신호가 음향전달 특성 LAO를 갖는 a 점에서 b 점을 통해서 필터링된 신호와, A/D 변환기(28)에서 FIR 필터(26)로 입력되는 디지털신호가 같은 필터특성 GAO 를 갖는 디지털 필터(34)를 통해서 필터링된 신호가 입력되는 것이고, 이들 2개의 입력신호에 기초해 주지의 LMS 알고리즘을 이용하여 연산계수의 조정설정 동작을 행하는 것이다.

또한 디지털 필터(34)에 있어서 필터특성 GAO 는 뒤에 서술하는 동정처리의 동작에서 후술하는 바와같이, 장치의 상승시점에서 동정제어부(37)에서 음향전달 특성 GAO 의 동정을 하여 얻어진 데이타에 기초하여 설정되게 되어있고, 그후는 적절한 타이밍에서 동정처리가 행해짐에 따라 향상 정확한 음향전달특성 GAO에 따른 필터특성 GAO 가 설정되게 되어있다.

이에따라 FIR 필터(26)에 따른 능동소음제거제어 동작에 있어서는, 공조장치의 제어상태에 의해 기온과 기류속도의 변동이 발생하여 송풍덕트(21)내의 음향전달특성 GAO 가 변동하는 경우에도, 적응필터(33)에 의해 이와같은 특성의 변동에 대응하여 소음제거량이 저하하지 않도록 FIR 필터(26)의 연산계수를 적절히 변경하기 때문에, 항상 소음제거량을 최대가 되도록 제어할 수 있는 것이다.

(B) 동정처리부에 있어서 동정처리동작.

그리고 다음에 전달특성의 동정처리 동작에 대해서 설명한다. 이 동정처리 동작은 장치에 전원이 몰입된때에 상기의 능동소음제거 동작에 앞서 행해지는 것이고, 전원의 몰입시에 전환스위치(29a)(29b)의 각 단자 B 가 온이 되도록 설정되어 있다. 우선 신호발생기(38)에서 M 계열의 유사랜덤 소음신호를 출력하면, 전환스위치(29a)를 통해서 D/A 변환기(30)에 입력되어 여기에서 아날로그신호로 변환된 후, LPF(31)에 에리어싱 고주파 성분이 차단되고, 신호처리대에만의 성부의 신호로서 출력된다. 이 신호는 증폭기(32)를 통해서 스피커(23)에 의해 동정용의 신호음으로서 출력되게된다.

또 신호발생기(38)에서 출력되는 유사랜덤 소음신호는 동기가산회로(39)에도 부여될 수 있게 되어있다. 동기가산회로(39)에서는, 유사랜덤 소음신호를 그 주기로 동기가산하여 다시 평균을 내어 출력하게 된다. 이경우 동기 가산회로(39)는 신호발생기(38)에서 직접 유사랜덤 소음신호가 입력되어 있고 입력신호에는 종래소음이 포함되어 있지않기 때문에, 결과적으로는 원래의 유사랜덤 신호와 완전히 같은 부호를 출력하게된다.

또한 동정용 적응필터(40)에 있어서는, 평가용 마이크로폰(24)측에서 입력되는 신호가 동기가산회로(41)를 통한 경로로 참조신호 입력되기 때문에, 이 등기가산회로(41)를 포함한 음향전달 특성에 대응하는 신호가 되어있다. 따라서 동기가산회로(39)는 동정용 응용필터(40)에 있어서 동기가산회로에 의한 특성의 벗어남을 취소하고 같은조건에서 동정을 행하도록 설치한 것이다.

그리고 스피커(23)에서 발생된 동정용의 신호음은, 평가용 마이크로폰(24)에서 받을 수 있고, 그 검출신호는 BPF 35, A/D 변환기(36)를 통해 디지털 화된 검출신호가 되어 전환스위치(29b)를 통해서 동기 가산회로(41)에 입력되게된다. 동기가산회로(41)에 있어서는, 뒤에 서술하는 바와같이 유사랜덤 소음신호의 주기에 동기하고, 예를들면 100주기에 걸쳐서 가산평균 처리를 함에따라, 유사랜덤 소음신호에 대응하는 검출신호 이외의 소음성분을 20 데시벨 감쇄시켜 S/N 비를 개선한 검출신호로서 연산기(42)의 참조입력에 부여하게된다.

연산기(42)에서는, 동기가산회로(41)에서의 입력신호와 동정용 적응필터(40)에서의 출력의 차를 연산하여 오차값으로서 동정용 적응필터(40)의 출력이 참조입력과 일치하도록 동정용 적응필터(40)의 계수를 갱신해간다. 또 이때 동정용 적응필터(40)에 있어서, 계수갱신에는 LMS 알고니즘이 이용되고있다. 동정용 적응필터(40)는 그 음향전달특성 GAO를 디지털 필터(34)의 필터특성 GAO 로서 설정한다. 이후전환스위치 (29a),(29b)가 각각 단자 A측에 전환되면, 제어회로(25)에 의해 상기의 능동 소음제거 제어동작이 행해지게된다.

다음에 동기가산회로(39) 및 (41)에 있어서 동기가산 평균처리에 대해서 설명한다. 상기와 같이, 유사랜덤소음 신호는 부호길이 「511」의 디지털 신호이기 때문에 신호데이타는(511) 샘플마다에 같은 값을 갖는 주기적인 신호가 되어있다. 그리고 이것을 송풍덕트(21)를 통해서 받은 평가용 마이크로폰(24)에서의 검출신호에는 소음과 다른 신호가 중첩되어 있기 때문에, 동기가산회로(41)에는 랜덤의 값을 갖는 디지털 신호로서 입력된다. 동기가산회로(39)(41)에 있어서는 입력되는 디지털 신호를 (511) 샘플마다에 각 데이타의 평균을 갖고 소음을 줄일 수 있기 때문에, 그 주기에 일치하는 성분의 데이타를 산출한다. 즉 동기가산회로(39)(41)에 입력되는 디지털 신호의 주기는 511이기 때문에, 그 신호의 데이타에 대응하여 511 종류의 데이타에 대해 그 평균치를 연산하는 것이다.

이경우 동기가산회로(39)(41)에 있어서는, 511 개의 평균화 유니트(44(n))이 병렬로 내장되고 그들은 전환스위치(45a)(45b)에 의해 같은 위상일때 대응하는 평균화 유니트(44(n))에 접속하게 되어있기 때문에, 대응하는 샘플 데이타가 각 평균 유니트(44(n))에 입력되게된다. 평균화유니트(44(n))에 있어서는 입력되는 데이타와 그 이전에 입력되어있는 데이타와의 평균으로 출력하게 되어있다. 본 실시예에 있어서는, 20 데시벨의 소음감소 효과를 얻기위해, 100 개분의 데이타의 평균치를 갖게 되어있다.

이것은 제3도에 도시한 바와같이 각 평균화 유니트 (44(n))에 있어서, 입력되는 데이타에 대해서 우선 승산기(46) 에서「0.01」을 곱하고 데이타 값을 1/100으로 하고, 가산기(47)에서 그때까지 얻어지고 있는 평균치의 데이타를 가산하여 레지스터 메모리(48)에 기억하여 고치는 동시에, 출력단자 A out 에 출력한다. 이때 100 회분의 데이타의 평균을 갖기 때문에, 동기가산 처리의 개시시점에서 최초의 99 주기일까지의 사이는 레지스터 메모리(48)의 데이타가 그대로 가산기(47)에 입력되도록 스위치회로(49)의 접점 a 가 온 상태로 설정된다. 그리고 100 회째의 데이타가 입력되면, 가산기(47)의 출력에 의해 레지스터 메모리(48)의 출력이 저오 100 회분의 평균 데이타가 되고, 101 회째 이후에 입력되는 데이타에 대해서는 스위치회로(49)를 접점 b 의 온상태로 전환하고 레지스터 메모리(48)의 데이타에 승산기(50)에서 「0.99」를 곱하여 가산기(47)에 보낼 수 있게된다. 따라서 이후는 100 주기분의 데이타의 평균치의 레벨과 같게 되도록 검출신호를 출력하게 되어있다.

또 이와같은 스위치회로(49)의 전환동작에 의해 101회째 이후의 데이타 입력시에 데이타가 분산하는 것을 방지하고 있기 때문이다. 또 이와같이 신호처리를 행함에 따라 처음 99주기까지의 출력신호의 레벨은 정규의 레벨보다도 낮지만, 100주째의 데이타에서 정규의 레벨에 도달하게 되고, 101주기째 이후의 데이타는 항상 정규의 레벨로 유지되어, 입력신호와같은 레벨이 된다.

이와같이하여 동기가산회로(39)(41)에서 동기가산평균처리를 행하면, 상기와 같이 처음 99주기까지의 데이터 (99 × 511 = 50589 샘플)의 가산평균결과로서의 출력 신호의 레벨은 입력신호의 레벨보다도 낮고, 주기를 겹칠때에 출력신호의 레벨이 정규의 레벨에 향하여 증가해간다. 그리고 100주기 이후의 출력신호는 정규의 레벨과 같아지는 동시에, M계열의 유사랜덤 소음신호에 대한 다른 외래 소음의 레벨, 즉 S/N비가 향상해간다. 이 경우 S/N비는 100주기 이후에 있어서는 규정의 20데시벨의 감쇄량을 얻을수 있게 되어, 충분히 정밀도가 높은 검출신호를 얻을 수 있게 된다. 또 이와같은 이유로, 적응제어에 따른 능동소음제거 제어동작은 동정처리를 위해 필요한 100주기분의 시간이상이 경과한 후에 행해지게 되어있는 것이다.

제4도는 동정처리에 LMS 알고리즘을 이용하는 동정용 적응필터(40)를 사용했을때에 동기가산 평균처리를 100주기분한 경우와, 행하지 않는 경우의 특정결과를 도시한 것이다. 이 도면에 있어서, 동정처리의 효과를 도시한 지표로서는, 동정용 적용필터(40)의 수속상태를 나타내는 오차신호의 수속량을 이용하고 있고, 수속량이 많을 수록 정확히 음향전달특성을 동정할 수 있는 것을 표시 하고 있다.

본 실시예에 있어서는, 동기가산 평균처리의 회수는 100주기 분으로서 하고 있기 때문에, 상기와 같이 S/N비를 20데시벨 개선(노이즈레벨 데시벨감쇄)하는것을 기대할 수 있다. 그래서 본 측정에 있어서는 M계열의 유사 랜덤소음신호에 대응하여 스피커(23)에서 출력되는 동정용신호음의 레벨을 인정하게한 상태에서 송풍덕트(21)내에 전파하는 소음의 레벨을 변화시키는 조건에서 평가용 마이크로폰(24)에 의한 검출신호의 S/N비와 그 오차 신호의 수속량과의 관계를 구했다.

일반적으로 오차신호의 수속량은, 등기가산평균처리의 유무에 관계없이 동정도의 상한치가 존재하고 있다. 즉 이 오차신호의 수속량의 상한치는, 동정하는 신호의 전달경로 즉 송풍덕트(21)의 음향전달특성의 선형성에 관계하고 있기 때문에, 그 선형성이 좋을수록 수속량의 상한치는 높아지는 경향이 있다.

예를들면, 스피커(23)에서 평가용 마이크로폰(24)에 이르는 전달경로를 포함한 음향전달특성 GAO는, 스피커(23)에서 음원용 마이크로폰(22)에 이르는 전달경로를 포함한 음향전달특성 GAS에 대해서 수속량의 상한치가 높아지고 있다. 이것은 스피커(23)에 대해서 평가율 마이크로폰(24)쪽이 음원용 마이크로폰(22)보다도 가까운 위치로 배치되어있기 때문에 전파하는 음이 송풍덕트(21)의 내벽면을 흔들리게하는데 따른 비선형의 음의 성분의 발생이 적고, 검출하는 음의 선형성의 저하가 작은데 따른 것이다.

그리고 동도면에 있어서, 음원용 마이크로폰(22) 또는 평가용 마이크로폰(24)에 의해 검출되는 검출신호의 S/N비가 저하하면, 동기가산 평균처리를 행하지 않는 경우에는 오차신호의 수속량의 저하가 커진다. 또 동정용 적응필터(40)는 입출력에 상관있는 신호에 적응하기 대문에 S/N비가 제로가 되어도 3~4 데시벨을 수속하게 되어있다.

이에 대해서 동기가산 평균처리를 하는 본 실시예의 경우에서는 평가용 마이크로폰(24) 또는 음원용 마이크로폰(22)에서의 검출신호중, 동정용 신호 이외의 소음성분을 20 데시벨 감소할 수 있기 때문에, 상기의 동기가산평균처리를 하지 않는 경우에 비해서 같은 S/N비에서는 그 수속량을 20데시벨향상 시킬 수 있다. 따라서 예를들면 동정용 신호음의 레벨이 다른 소음성분에 비해서 10데시벨 낮은 경우에도, 동기가산평균처리를 하면 오차신호의 수속량을 10데시벨 이상얻을 수 있고 주위에 소음이 전파하고 있는 상황에서도 그 소음레벨 보다도 10 데시벨 낮은 동정용신호음을 출력하면 동정처리를 할 수 있는 것을 나타내고 있다.

스위치회로(43a),(43b)는 능동소음동작을 행하고 있을때에, 음향전달특성 GAO가 변동하는 것에 반응하여, 능동소음동작과 병행하여서 동정처리를 하기위한 것으로, 소음동작중에 동정처리를 행할때에만 온 되도록 되어있다. 스위치회로(43a),(43b)가 온 되어 동정 제어부(37)에 의해 상술한 바와같이 하여 동정처리를 행하면, M계열의 유사랜덤소음 신호의 100주기분의 동기가산평균처리에 의해, 평가용 마이크로폰(24)에 의해 받아들여진 검출신호의 S/N비가 예를들면 소음에 대해 10데시벨 가까운 레벨에서도 동정할 수 있도록 되기 때문에, 송풍덕트(21)가 전반하는 소음의 레벨보다도 낮은 레벨의 유사랜덤소음신호를 이용해서 능동소음제어동작에 지장을 주는 일 없이 동정처리를 할 수 있다. 그리고, 이것에 의해 송풍덕트(21)의 전달특성이 변동한 경우에도, 이것에 따라서 음향전달 특성 GAO의 동정을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하고 소음효과를 항상 최대로 유지하는 것이 가능한 것이다. 또한 스위치회로(43a)(43b)가 온하고 있는 상태에서는 전환스위치(29a),(29b)의 단자 A, B의 온위치에는 관계없이 상기의 동작을 행하는 것이 가능하게 된다. 또한 소음동작과 병행하여 동정처리를 행할 경우에는, 적응필터(33)에 의한 FIR필터(26)의 계수갱신동작을 정지해둔다. 이것은 소음신호에 있어서는, 평가용 마이크로폰(24)에 의해 검출되는 M계열의 유사랜덤 소음신호가 거꾸로 소음이 되어서 적응제어동작을 혼란시킬 우려가 있기 때문이다.

이와같은 본실시예에 의하면, 신호발생기(38)로부터 동정용신호로서 M계열의 유사랜덤소음신호를 출력하고 스피커(23)로부터 출력되는 동정용 신호음을 송풍덕트(21)를 통해서 평가용 마이크로폰(24)에서 받아서 그 검출신호를 동기가삼회로(41)로서 동정용신호의 주기에 동기하여서 100주기분에 걸쳐서 가산 평균처리하여 동정을 행하도록 했기 때문에 검출신호 S/N비를 20데시벨 향상시킬 수 있고, 정밀도가 높은 동정처리를 행할 수 있어서, 능동소음제어에 의한 소음 량을 항상 최대로 할 수 있다.

또한 스피커(23)에서 출력하는 동정용신호음의 레벨이 낮은 경우에도. 확실히 동정할 수 있으므로, 송풍덕트(21)에 공조장치의 공조공기나 소음이 전ks하고 있는 상태에서도 실시할 수 있고, 공조제어 동작을 신속히 일으킬 수 있게 된다.

더우기, 공조제어동작중에 능동소음제거제어를 행하여 소음제거를 하고 있는 상태에서, 공조장치에 의한 제어상태의 변동등에 의해, 송풍덕트(21)내의 음향전반특성이 변동할 경우에도, 공조장치의 운전상태에서 그 변동한 음향전달특성에 따라서 동정하면서, 능동소음제거제어를 행할 수 있고, 그때마다 공조장치를 정지시킬 필요가 없어져서 공조제어의 능률저하를 초래하는 일이 없어진다.

제5도는 본 발명의 제2의 실시예를 나타내는 것으로, 이하, 제1l의 실시예와 다른 부분에 대하여 설명한다. 본 실시예는 스피커(23)에서 나온음이 음원용 마이크로폰(22)측에 되돌아와 검출되는 것을 방지하기 위해서, 제어 회로(25')의 음향전달특성을 동기가산평균처리를 하여 동정하기위한 동기가산회로(52) 및 동정용적응필터(53)를 동정제어부(37')에 설치한 점이 다르다는 것이다.

즉, 제5도에 있어서 A/D변환기(28)는 연산기(54)를 통해서 FIR필터(26) 및 디지털필터(54)에 접속되어있다. 필터특성 GAS가 설정된 디지털필터(51)의 출력은 연 산기(54)의 감산입력으로서 주어진다. FIR필터(26)의 출력은, 디지털필터(51)에 주어짐과 동시에, 스위치회로(55) 및 가산기(56)을 통해서 D/A변환기(30)에 주어진다. 신호발생기(38)의 출력은 스위치회로(57) 및 가산기(56)를 통해서 D/A변환기(30)에 주어진다.

동기가산회로(52)는 A/D변환기(28)로 부터 검출신호가 주어져, 참조신호로서 연산기(58)에 입력된다. 동정용적응 필터(53)의 출력은 연산기(58)에 주어지고, 그 오차신호가 입력되도록 되어있다. 동정용적응필터(53)는, D/A변환기(30)의 입력측 a점에서 LPF(31), 증폭기(32) 스피커(23), 송풍덕트(21), 음원용마이크로폰(22), BPF(27), A/D변환기(28)의 출력측 c점에서 이르는 전달경로의 음향전달특성 GAS를 동정하면 디지털필터(51)에 필터특성 GAS로서 설정하게 되어있다.

그런데, 스피커(23)에서 출력되는 제어음은, 통상 송풍덕트(21)를 통해서 음원용 마이크로폰(22)측에서도 전반하므로 이것을 음원용마이크로폰(22)이 받으면, 그 출력신호에 기초하여 이것을 소음제거하기 위해 다시 제어 음으로서 스피커(23)에서 출력되도록 하기 위해, 경우에 따라서는 발진하여 소위 하우링을 일으킬 우려가 있다.

이것은. 예를들면 음원용 마이크로폰(22)과 스피커(23)의 사이의 거리가 짧은 경우나, 원용 마이크로폰(22)이 무지향성의 마이크로폰인 경우등에 일어나기 쉽게 된다.

본 실시예에 있어서는 이와같은 단점을 해소하여, FIR필터(26)에서 생성한 제어신호를 디지털필터(51)에도 주어지게 하고, 음원용 마이크로폰(22)에서 받은 소음의 검출신호에서 스피커(23)에서 받은 음의 성분을 연산기(54)로 뺄셈하는 것이다. 이때 디지털필터(51)에는 제어회로(25')의 전달경로 중 a점에서 c점에 이르는 전달경로의 음향전달특성 GAS에 상당하는 필터특성 GAS가 설정되어 있으므로, 그 출력은 음원용 마이크로폰(22)이 스피커(23)에서 받은 음의 성분과 동등하게 할 수가 있고, 연산기(54)에서 연산하므로써, FIR필터(26)로의 입력신호에 그 성분이 포함되지 않도록 취소할 수 있는 것이다.

그런데 음향전달특성 GAS의 동정처리를 다음과 같이 행해진다. 즉 스위치회로(55)가 오프되고, 스위치회로(57)가 온 된다. 음향전달특성 GAO의 동정처리와 같이 해서 신호발생기(38)에서 M,계열의 유사랜덤소음신호가 출력된다. 음원용 마이크로폰(22)에서 받은 음의 출력신호는 A/D변환기(28)를 통해서 동기가산회로(52)에 입력되어 동기가산평균처리되어 동정용 적응필터(53)에서 음향전달특성GAS가 동정됨과 동시에 이에 기초하여 디지탈 필터(51)의 필터특성 GAS가 설정된다. 디지탈필터(51)의 필터특성 GAS가 설정되면, 스위치회로 (57)가 오프됨과 동시에 스위치회로(55)가 온되어, 제어회로(25')에 의해 능동소음제거제어 동작이 행해지게 된다. 또한, 능동소음제거제어의 실시중에 음향전달특성 GAS의 동정을 행하는 경우에는 스위치회로(55) 및 (57)을 같이 온시킨다. 이때, 신호발생기(38)로 부터의 M계열유사랜덤 소음신호는 가산기(56)을 통하여 D/A변환기(36)에 입력되므로, 디지털필터(51)측으로 주어주는 일은 없다. 더욱이, 동정처리중에 있어서는 적응필터(33)에 의한 FIR필터(26)의 계산갱신의 동작을 정지해서 FIR필터(26)의 계수를 고정해둔다. 이것은 낮은 레벨의 M계열의 유사랜덤 소음신호를 출력할 경우에 있어서도, 능동소음제거제어에 악영향을 주지 않도록 하기위해서이다.

이와같은 본 실시예에 의하면 제1의 실시예와, 같은 효과가 얻어짐과 동시에 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉 스피커(23)에서 음원용 마이크로폰(22)에 이르는 전달경로의 거리가 스피커(23)에서 평가용마이크로폰(23)에 이르는 전달경로의 거리보다도 길고, 따라서 공조장치에 의한 공조공기의 송풍속도의 변동이나, 온도변동에 의해 음향전달특성 GAS가 GAO에 비해 그 변동이 큰 경우에도, 그 변동에 따라서 음향전달특성 GAS를 동정하여 능동소음제거제어를 행할 수 있으므로, 소음만을 검출하여 소음제거량을 향상최대로 할 수 있다 제6도는 본 발명의 제3의 실시예를 나타내는 것으로, 이하 제1의 실시예와 다른 부분에 대해서 설명한다. 즉, 본 실시예에 있어서는 냉장고등에 설치되어 있는 냉각장치의 냉동사이클의 일부로서 설치된 콤프레서에 대해서 그 소음을 소음제거하도록 설치한 경우에 적용한 것이다.

제6도에 있어서, 소음원으로서 콤프레서(59)는 소음의 전반경로가 되는 기계실 덕트(60)에 배치되어있다. 덕트(60)에는 콤프레서(59)와 떨어진 위치에 방열용의 개구부(60a)가 형성되어 있고, 콤프레서(59)와의 구동에 의해 발생하는 소음은 이 개구부(60a)를 통해서 외부에 전달가능하게 되어있다. 제어회로(25)는 제1의 수음수단으로서의 음원용 마이크로폰(61)에 의해 검출한 콤프레서(59)의 소음검출신호에 기초하여 개구부(60a)에서음판간섭을 일으키도록 제어용 발음기로서의 스피커(62)로부터 제어음이 출력한다. 개구부(60a)에는 제2의 수음수단으로서의 평가용 마이크로폰(63)이 설치되어, 개구부(60a) 소음제거점 0에서 소음량이 최대가 되도록 제어회로(25)로 적용제어가 행하여진다.

상기 구성에 의하면, 제1의 실시예와 같은 모양으로 하여서, 콤프레서(59)의 구동에 의한 소음이 발생하고 있는 상태에서도 음향전달특성의 동정을 행할 수 있으므로 음향전달특성의 동정처리에 관계없이, 전원의 투입과 동시에 콤프레서(59)를 구동할 수 있고, 냉동장치의 운동을 개시하여 신속하게 냉각동작을 행할 수 있게 된다. 또한 상기 각 실시예에 있어서는, 동정용 신호로서 M계열의 유사랜덤소음신호를 사용한 경우에 대해서 설명했으나, 이에 한하지 않고 예를들면 다른 주기성을 갖는 랜덤소음에서도 좋고, 소음제거 주파수 대역내의 주파수의 정현파를 예를들면 0.1Hz간격으로 발생시켜 합성한 신호에서도 좋고, 혹은 임펄스 신호를 동정용신호로서 사용해도 좋다.

또한, 상기 각실시예에 있어서는 M계열의 유사랜덤소음신호를 부호장 「511」로 한 경우에 대해서 설명했으나 여기에 한하지 않고, 검출신호의 정밀도에 따라서 다른 부호장의 신호를 사용할 수 있다.

또한, 상기 제3의 실시예에 있어서는 콤프레서(59)의 소음을 검출한 제1의 수음수단으로서 음원용 마이크로폰(61)을 사용한 경우에 대하여 설명했으나, 이에 한하지 않고, 예를들어 콤프레서(59)의 진동음을 검출하는 픽업센서등을 제1의 수음수단으로서 사용해도 좋다.

이상에서 설명한 것처럼, 본 발명의 적응형태 능동소음제거 장치에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

즉, 신호발생기에서 소정주기에서 소음제거대상이 되는 주파수 대역을 포함한 주파수성분을 갖는 동정용신호를 제어용발음기에 주어, 동정용신호음을 제1 혹은 제2의 수음수단으로 받아 동기가산처리수단으로 동정용신호의 주기에 동기한 상태에서 가산평균처리를 행하여 음향전달특성을 동정하도록 했으므로, 동정용 신호음의 레벨이 낮은 경우에도 S/N비를 향상시켜 정밀도가 높은 동정장치를 행할 수 있고, 적응제어에 의한 능동소음제거 동작에 있어서 확실히 소음을 제거할 수 있게 된다. 또한 S/N비를 향상할 수 있으므로, 동정처리를 소음원으로부터 소음이 발하여진 상태에서 실시할 수 있고, 소음의 전반경로나 신호처리계통의 경과시 변화나 온도변화에 따른 음향전달특성의 변동에 따라서 이것을 동정하면서 소음제거 동작을 행할 수 있는 뛰어난 효과를 가져온다.

냉각장치의 콤프레서의 운전을 행하여 소음이 발생하고 있는 상태라도, 그 소음에 저해되는 일없이 음향 전달특성의 동정처리를 행하여 정확히 동정할 수 있으므로, 콤프레서의 운동을 전원투입과 동시에 행하여 냉각장치의 운전을 신속히 개시할 수 있고, 동정처리의 종료와 같이 소음제거 동작을 개시할 수 있는 뛰어난 효과를 가져온다.

Claims (3)

1. 소음의 전파경로에 설치된 제1의 수음수단과, 상기 소음의 전파경로에 상기 제1의 수음수단에서 하류측의 위치가 설치되고 상기 소음에 대한 간섭음을 출력하는 제어용 발음기와, 상기 소음의 전파경로에 상기 제어용 발음기에서 하류측의 위치에 설치된 제2의 수음수단과, 상기 제1의 수음수단의 검출신호에 기초하여 연산가공을 함에 따라 제어신호를 생성하여 상기 제어용발음기에 상기 간섭음을 출력시키는 연산수단과, 상기 제2의 수음수단의 검출신호에 기초하여 상기 제어용 발음기에 따른 소음제거량이 최대가 되도록 상기 연산수단의 연산계수를 조정하는 제어수단을 구비하여 이루어진 적응형 능동소음제거장치에 있어서, 소정주기로 반복하도록 생성되어 소음제거대상이 되는 주파수 대역을 포함한 주파수 성분을 갖는 동정용신호를 상기 제어용 발음기에 출력하는 신호발생기와, 상기 제어용 발음기에서 출력되는 동정용 신호음을 제1 또는 제2의 수음수단에 의해 받으면, 그 검출신호를 상기 동정용 신호의 주기에 동기 하여 복수주기에 걸쳐서 가산 평균처리를 행하는 동기 가산처리수단과, 이 동기가산처리수단의 출력신호에 기초해 상기 제어용 발음기에서 상기 제1 또는 제2의 수음수단에 이르는 전달경로를 포함한 전달특성을 동정하는 동시에, 그 동정한 전달특성에 기초하여 상기 적응제어수단의 연산계수를 조정하는 동정제어수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 적응형 능동소음제거장치.
2. 제1항에 있어서, 소음의 전파경로는, 공조장치의 소음원으로한 송풍덕트에 의해 구성되고, 상기 공조장치의 운전상태에서 제어용 발음기에서 제1 또는 제2의 수음수단에 이르는 전달경로의 전달특성을 동정하는 것을 특징으로 하는 적응형 능동소음제거장치.
3. 제1항에 있어서, 소음의 전파경로는, 냉각장치의 콤프레서를 소음원으로한 덕트에 의해 구성되고, 상기 콤프레서의 운전상태에서 제어용 발음기에서 제1 또는 제2의 수음수단에 이르는 전달경로의 전달특성을 동정하는 것을 특징으로 하는 적응형 능동소음제거장치.