NO327481B1 - Fremgangsmate og anordning ved personrelatert aktiv akustisk dempning ved invariant pulsrelatert respons - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører aktiv akustisk dempning, dvs. en operasjon som tillater dempning av visse lyder, ved overlagring av andre lyder som opprettes i motsatt fase med de lyder som skal dempes.

Oppfinnelsen finner generell anvendelse ved lydisolering av et rom med valgte dimensjoner, og mer spesielt det rom som i det minste omfatter hodet på en bruker som sitter på en stolanordning i et motorisert kjøretøy, f.eks. et fly eller en bil, med det formål å forbedre den akustiske komfort for nevnte passasjer.

US patentskrift 5 133 017 (Cain) omhandler et sete som er utstyrt med en personrelatert anordning for aktiv akustisk dempning, integrert i setets hodestøtte. Anordningen omfatter to innretninger plassert på den fremre flate av setets hodestøtte. Hver innretning omfatter en høyttaler som står i forbindelse med et sett av mikrofoner. De elektroniske kommandoorganer mottar den støy som er avfølt av to sett av mikrofoner, og avgir, etter behandling, et kommandosignal for dempning av støy for hver høyttaler, etter å ha frembrakt lyder med motsatt fase i forhold til den støy som skal dempes.

Bruken av mikrofoner i et sett eller en krans tillater her å kunne unngå en reduksjon i ytelsen ved nærværet av bevegelser fra et individs hode, eller i tilfelle av tildekning av et spesielt punkt på kransen på grunn av hår eller lignende. Men denne unngåelse oppnår man på bekostning av en bruksmessig kompleksitet (spesielt på grunn av det involverte antall av mikrofoner) og ved nødvendigheten for å beregne middelverdien av den avfølte støy for hvert sett av mikrofoner for å kunne forbedre det akustiske resultat for kommandosignalet for dempningen.

Den foreliggende oppfinnelse råder bot på disse ulemper.

Den skaffer til veie en personrelatert fremgangsmåte for aktiv akustisk dempning, omfattende følgende trinn: a) man tilveiebringer en kilde innrettet til å levere et aktivt dempningssignal for reduksjon av en ikke ønsket støy som reaksjon på et mottatt kommandosignal,

b) man tilveiebringer følerorganer for ikke ønsket støy,

c) man tilveiebringer en akustisk struktur innrettet til å understøtte kilden såvel som

følerorganene, i nærheten av et individs hode,

d) man tilveiebringer elektroniske kommandoorganer innrettet til å generere kommandosignalet for den aktive dempning for kilden, e) man anvender, på forhånd, et elektrisk signal valgt ved inngangen til kilden, for å bestemme i det minste pulsresponsen, under et forhåndsbestemt intervall, mellom

utgangen fra kilden og inngangen til følerorganene, og

f) man bestemmer, i sann tid, kommandosignalet for den aktive akustiske dempning i henhold til en forhåndsbestemt behandlingsregel, etablert i det minste i henhold til den

likeledes på forhånd bestemte pulsrespons, for å minimere energien i det fra følerorganene avgitte signal.

I henhold til en generell definisjon av oppfinnelsen innebærer denne at trinn c) går ut på å anordne nevnte akustiske struktur til å la forbli invariant, i det minste under bestemmelsen av kommandosignalet for aktiv dempning og ved nærvær av individet, det hulrom som rommer følerorganene og kilden, hvilket tillater å holde pulsresponsen mellom utgangen fra kilden og inngangen til følerorganene invariant.

Således, takket være invariansen for det volum som omfatter følerorganene og kilden, og som en konsekvens av invariansen for den pulsrespons som finnes mellom utgangen fra kilden og inngangen til følerorganene, vil bestemmelsen av det aktivt akustiske dempningssignal ha mindre behov for behandling.

Den foreliggende oppfinnelse har også som formål å skaffe en personrelatert anordning ved aktiv akustisk dempning for utførelse av nevnte fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, hvilken anordning omfatter: - en kilde som er innrettet til å avlevere et aktivt akustisk dempningssignal for reduksjon av en ikke ønsket støy, som reaksjon på et mottatt kommandosignal,

-følerorganer for nevnte ikke ønskede støy,

- en akustisk struktur som er innrettet til å understøtte kilden så vel som følerorganene, i nærheten av et individs hode, - elektroniske kommandoorganer som er innrettet til å anvende, på forhånd, et elektrisk signal valgt ved inngangen til kilden, for å bestemme i det minste én pulsrespons under et forhåndsbestemt intervall, mellom utgangen fra kilden og inngangen til følerorganene, og til å bestemme i sann tid nevnte kommandosignal for den aktive akustiske dempning i henhold til en forhåndsbestemt behandlingsregel, etablert i det minste i henhold til den likeledes på forhånd bestemte pulsrespons, for å minimere energien i det fra

følerorganene avgitte signal.

I henhold til en generell definisjon går anordningen ifølge oppfinnelsen ut på at den akustiske struktur omfatter støtte- og beskyttelsesorganer for å bibeholde invariant, i det minste under bestemmelsen av kommandosignalet for den aktive akustiske dempning og nærværet av individet, det volum hvori rommes følerorganene og kilden, hvilket tillater å holde pulsresponsen mellom utgangen fra kilden og inngangen til følerorganene invariant.

I henhold til en foretrukken utførelsesform for oppfinnelsen, går denne ut på at støtteorganene omfatter et kammer som omfatter skillevegger som er utført hovedsakelig akustisk opak, idet en åpning er innrettet til å befinne seg i nærheten av individets hode, og en skillevegg som er hovedsakelig akustisk opak og deler nevnte kammer i første og andre kaviteter, idet den første kavitet er åpen på grunn av nevnte åpning og omfatter nevnte følerorganer, samtidig som kilden blir understøttet av kammeret på en slik måte at det avgitte signal fra kilden vandrer direkte i den første kavitet mot kammerets åpning. 1 praksis vil dette innebære at beskyttelsesorganene omfatter et gjennombrutt gitter eller lignende, som kan skyves vekk, fremstilt av et materiale som er akustisk transparent og innrettet til å være montert på åpningen i den første kavitet, for derved å bibeholde invariant volumet for nevnte første kavitet selv ved nærværet av individet. 1 henhold til oppfinnelsen vil invariansen for disse volum og pulsresponsen kunne oppnås ved hjelp av forholdsvis enkle mekaniske midler og lave kostnader, samtidig som man kan anordne dette i nærheten av det sted som skal dempes akustisk, hvilket forenkler oppnåelsen av en tilstrekkelig aktiv akustisk dempning, samtidig som dette også bidrar til å redusere kostnadene ved oppfinnelsens utøvelse.

Fortrinnsvis kan den akustiske struktur være helt integrert i den øvre del av et sete eller lignende.

Den anordning som er omtalt i US patentskrift 5 133 017 (Cain), som er nevnt tidligere, utnytter teknikken for aktiv akustisk dempning ved hjelp av retroaksjon, også betegnet "tilbakekobling", som baserer seg på avføling av de lyder som avgis fra de punkter som befinner seg i nærheten av mikrofonene. Denne teknikk har en forholdsvis dårlig virkningsgrad, fordi den demper lydene utelukkende rundt flerheten av punktene for lydfølerne. Denne teknikk er således ikke fullstendig tilfredsstillende hva angår det å oppnå en akustisk dempning i et rom med valgte dimensjoner og mer spesielt det rom som omfatter hodet til en passasjer som sitter på et sete.

US patentskrift 4 977 600 (Ziegler) omhandler en annen teknikk for aktiv akustisk dempning, idet man anvender "synkron" teknikk.

Denne teknikk er her basert på en operasjon som tillater å dempe de harmoniske lyder og lar disse interferere med et forhåndsbestemt signal avgitt fra en synkron referanse og med motsatt fase.

Dette signal som avgis fra en synkron referanse, er et syntetisert signal (f.eks. frembrakt ved hjelp av en synthesizer styrt av omdreiningstallet for motororganene i et luftfartøy), altomfattende, ikke avfølt, og antatt å svare til det inverse av den støy som skal dempes. Alternativt vil man i praksis observere at koherensen mellom et målt signal og dennes modell (syntetisert signal) er altfor sterkt for talen (syntetisering av talen), men er for svakt for støyen.

En slik anordning vil således bare kunne tjene til å dempe en støy som er sammensatt av en ren frekvens og dennes harmoniske. Den vil ikke tillate en aktiv dempning av støy i et bredt frekvensbånd. Denne teknikk er således ikke brukbar til å kunne oppnå en aktiv akustisk dempning i støyfylte miljøer med uberegnelige støyer.

Søkeren er kjent med en aktiv akustisk dempning som bygger på den antisiperingsteknikk som betegnes som "foroverkobling". Fransk patentpublikasjon 83 13502 omhandler en slik teknikk som spesielt anvendes ved bredbåndsstøy som brer seg langs en føring, f.eks. en ventilasjonskanal. I denne patentpublikasjon blir det frembrakt en aktiv akustisk dempning ved utløpet fra kanalen, idet man detekterer graden av støy som avgis fra ventilasjonsmotoren, idet det påtrykkes en motstøy på tvers av kanalen med en styrke i likhet med den detekterte, samtidig som man styrer den resulterende akustiske dempning ved detektering, nedenfor innføringen av motstøyen, samtidig som den gjenværende støy brer seg i kanalen.

Hovedforskjellen mellom den "synkrone" teknikk og den antisiperende teknikk, går ut på å sette motstøyen i funksjon på grunnlag av en mikrofonisk måling av nedstrøms støy som beveger seg i det rom som skal støyreduseres, ("foroverkobling"-teknikk) i stedet for

et syntetisert signal ("synkron"-teknikk).

Det ville være teoretisk mulig å utnytte antisiperingsteknikken for dempning av lyd i et rom med valgte dimensjoner, omfattende i det minste hodet til en passasjer som sitter på et sete. Imidlertid vil kompleksiteten, interaksjonen fra passasjer med mikrofoner og høyttalere, fraværet av kjennskapet til utbredelsen av støy i dette rom og kostnadene for en slik anordning, innebærer at fagmannen ikke vil kunne tenke på å kunne iverksette denne applikasjon.

Til gjengjeld har søkerne observert at fraværet av kjennskap til utbredelsen av støyen i det rom som omfatter hodet til passasjeren, ikke er til noe hinder, hvilket åpner for visse muligheter.

Følgelig vil fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen være av antisiperingstypen, og omfatte blant annet følgende trinn: g)man skaffer avstandsrelaterte følerorganer plassert på et valgt sted, og innrettet til å avføle i sann tid en ikke ønsket støy som kan avføles ved vandring fra nevnte sted mot nevnte hulrom, idet behandlingsloven blir etablert blant annet i henhold til den avstandsrelaterte støy som avføles på denne måte.

Oppfinnelsen har likeledes det formål å skaffe et rom uten støy som er fremskaffet i henhold til anordningen ifølge oppfinnelsen, idet dette støyfrie rom er uavhengig av, lokalt, foranderlig, og av "generøse" dimensjoner, idet den aktive akustiske dempning er innrettet til å kunne forbedres i det minste delvis i relasjon til et annet støyfritt rom som dekker i det minste delvis nevnte rom.

Andre særtrekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå i lys av den følgende detaljerte beskrivelse, og de tilhørende tegninger. Figur 1 er en skjematisk representasjon av den personlige anordning for aktiv akustisk dempning i henhold til oppfinnelsen. Figur 2 er et sideriss, delvis i snitt, av en sitteanordning utstyrt med en personlig anordning for dempning i henhold til oppfinnelsen. Figur 3 er et grunnriss som utgjør en skjematisk representasjon av det støydempede rom i henhold tii oppfinnelsen. Figur 4 er et sideriss, delvis i snitt, som skjematisk representerer det støydempede rom i henhold til oppfinnelsen. Figur 5 er et diagram som viser den aktive akustiske dempning som oppnås ved en anordning ifølge oppfinnelsen.

Under henvisning til figur I er det vist en personrelatert anordning for aktiv akustisk dempning, omfattende en akustisk struktur 2 innrettet til å definere et rom 4 for aktiv akustisk dempning, omfattende i det minste hodet (her ørene 6) til et individ 8.

Slik det vil fremgå i ytterligere detalj i det følgende, utgjør rommet 4 fortrinnsvis det som omfatter hodet til en passasjer som sitter på et sete i et motorkjøretøy, f.eks. et fly eller en bil, i den hensikt å forbedre den akustiske komfort for den passasjer som bruker nevnte sete. Ved andre applikasjoner vil nevnte rom for aktiv akustisk dempning kunne være det som befinner seg i nærheten av en arbeidsplass eller en skillevegg hvori det er integrert den akustiske struktur 2.

På generell måte omfatter anordningen, i rommet 4, en kilde 30 for lyd og følerorganer 20 for lyd. Det kan finnes en-veis eller fler-veis arrangementer, hvilket innebærer at kilden 30 kan omfatte en eller flere akustiske transduktorer, f.eks. høyttalere eller lignende, og følerorganene 20 kan omfatte en eller flere akustiske transdusere, f.eks. mikrofoner eller lignende (trykkfølere). Fortrinnsvis er anordningen ifølge oppfinnelsen to-veis relatert, idet hver vei er assosiert med et øre. De henvisningstall for elementene som utgjør den vei som er anordnet til høyre for setet, er etterfulgt av bokstaven D, mens de referanser for elementene som utgjør veien anordnet til venstre for setet, er fulgt av bokstaven G

Elektroniske kommandoorganer 50 genererer kommandosignalet for aktiv dempning for kilden 30.

I forbindelse med seteapplikasjonen vil de elektroniske kommandoorganer 50 være fiksert på et nivå som omfatter det nedre parti av setet.

I henhold til oppfinnelsen benytter man avstandsorienterte følerorganer 60, fortrinnsvis anordnet utenfor rommet 4, for å avføle den ikke ønskede støy SE, som befinner seg eksternt i forhold til rommet og innrettet til å kunne bre seg, fortrinnsvis uten føring, i rommet 4 etter en viss forsinkelse. Nevnte avstandsorienterte følerorganer 60 er f.eks. fiksert på foten av setet, slik dette fremgår i ytterligere detalj i det følgende.

Det skal forstås at som en variant kan anordningen fungere med en avstandsorientert føler som er plassert i det rom 4 som skal støydempes. 1 dette tilfelle vil det være hensiktsmessig å benytte en algoritme som filtrerer den forstyrrelse som er bevirket av støyen på den avstandsorienterte føler.

I henhold til det grunnleggende prinsipp for aktiv akustisk dempning i henhold til oppfinnelsen, vil kommandoorganene 50 på forhånd anvende et elektrisk signal som er valgt ved inngangen til kilden, for å bestemme i det minste en pulsrespons H mellom utgangen fra kilden 30 og inngangen til følerorganene 20.

I henhold til nevnte pulsrespons H som er bestemt på forhånd på denne måte og den avstandsorienterte støy SE på samme måte avfølt i sann tid, vil de elektroniske kommandoorganer kunne bestemme, i sann tid, verdiene på kommandosignalet for aktiv dempning i henhold til en forhåndsbestemt lov, etablert for å minimere i det minste energien i det signal som er levert av følerorganene.

Det skal her forstås at den personlige anordning for dempning av støy i henhold til oppfinnelsen skiller seg fra teknikken ifølge nevnte US patentskrift 4 977 600 ved det forhold at den aktive dempning befinner seg her i et bredt frekvensområde i målingen, hvortil det signal SE som er avfølt av de avstandsorienterte følerorganer også er av bredbåndsfrekvens, hvilket er til forskjell fra det syntetiserte signal med smal båndbredde ifølge nevnte patentpublikasjon. Dette resulterer i bedre aktiv akustisk dempning.

Ved den følgende beskrivelse vil uttrykket pulsrespons i dette temporære domene, være ekvivalent med uttrykket transferfunksjon i frekvensdomene. Likeledes vil de i de følgende omtalte algoritmer være dem som opptrer i det temporære domene, men i praksis vil de kunne opptre i frekvensdomenet eller i en kombinasjon av nevnte to domener.

Den detaljerte struktur og virkemåten for den personlige dempningsanordning ifølge oppfinnelsen, i tilfelle av to kanaler eller veier, vil innebære følgende.

Den avstandsrelaterte mikrofon 60 er knyttet til en forforsterker 22SE. Utgangen fra forforsterkeren 22SE er forbundet med inngangen til et antigjenvinningsfilter 74SE (aliasing filter). Utgangen fra filteret 74SE er forbundet med inngangen til en analog/nummerisk omformer 76SE der utgangen er forbundet med organer for nummerisk behandling 300 via en databuss 200.

F.eks. kan nevnte analog/nummeriske omformer 76SE være på 12 biter.

På samme måte befinner hver mikrofon 20G og 20D seg ved inngangen til en forforsterker, henholdsvis 22G og 22D. Utgangen fra hver forforsterker 22G og 22D er forbundet med inngangen til et antigjenvinningsfilter, henholdsvis 74G og 74D. Utgangen fra hvert filter 74G og 74D er forbundet med inngangen til en analog/nummerisk omformer, henholdsvis 76G og 76D, hvorfra utgangen er ført til nummeriske behandlingsorganer 300 via databussen 200.

Elementene i antigjenvinningsfilteret 74D, 74G og 74SE kan f.eks. være filtre av den programmerbare type ELLIPTIQUE av klasse 7 hva angår kommuteringskapasitet.

Utgangen 250 fra de nummeriske behandlingsorganer 300 omfatter de to aktive akustiske dempningsveier, den høyre vei D og den venstre vei G. Den høyre vei D omfatter en nummerisk/analog omformer 78D hvis inngang er koblet til utgangen fra nevnte nummeriske behandlingsorganer 300, og der utgangen er koblet til inngangen til et glattefilter 79D. Utgangen fra filteret 79D er tilkoblet inngangen til en kraftforsterker 90D der utgangen er koblet til høyttaleren 30D som sprer det aktive akustiske dempningssignal SAD. Den venstre vei G er symmetrisk i forhold til den høyre vei D og omfatter de samme elementer som den høyre vei, nemlig: en nummerisk/analog omformer 78G, et glattefilter 79G og en kraftforsterker 90G som er koblet til en høyttaler 30G som sprer det aktive akustiske dempningssignal SAG

Kraftforsterkerne 90Dog 90G har f.eks. en nominell effekt på 10 Watt over 8 Ohm. De er fordelaktig av Hi-Fi kvalitet. Den totale grad av harmonisk forvrengning, er f.eks. ved en effekt på 10 Watt, mindre enn 0,2 %.

Forforsterkerne 22D, 22G og 22SE kan f.eks. være operasjonsforsterkere av standard type.

Organene for nummerisk behandling 300 kan f.eks. omfatte en prosessor av den type som selges av selskapet Texas Instruments under referansen TMS320P25.

I praksis vil det under installasjonen av anordningen i et fly eller til og med på fabrikkstedet, være nødvendig å utføre et reguleringstrinn med det formål å maksimere dynamikken ved omformerne.

Denne regulering kan f.eks. finne sted ved simulering av en ikke ønsket støy som skal dempes, som ligner på den som skal dempes ved bruk, ved hjelp av en elektroakustisk kjede (ikke vist), f.eks. en kjede som omfatter et organ for opplesning på kassett, en forsterker og et akustisk avlukke.

Man regulerer effekten i den akustiske kjede etter at denne er fremkommet på nivå for rommet 4, et støynivå som er likt det som vil eksistere under drift, f.eks. når flyet befinner seg i flyvefasen.

Når den elektroakustiske kjede er i drift, vil man regulere verdien av forsterkningen for forforsterkeren 22SE etter at man ved utgangen fra denne forforsterker har presentert et signalnivå som ligger nært opptil, men forholdsvis lavere, enn nivået som tillates av den analoge/nummeriske omformer 76SE. En slik regulering gir den fordel at man kan maksimere dynamikken for omformeren. Denne regulering blir repetert for forsterkerne 22D og 22G

Etter dette reguleringstrinn fortsetter man med å bestemme pulsresponsen på følgende måte.

De nummeriske behandlingsorganer 300 vil først og fremst suksessivt til hver omformer 78, sende ut et valgt identifikasjonssignal, f.eks. et "Dirac"-signal, en hvit støy eller lignende.

Fortrinnsvis vil man deretter regulere for den høyre vei D og den venstre vei G, forsterkningen for den høyre forsterker 90D og den venstre 90G, inntil eksitasjonen for høyttalerne til høyre 30D og til venstre 30G frembringer ved utgangen fra forforsterkerne 22S og 22G, et signalnivå som ligger i nærheten av det som ble regulert under den forutgående etappe i forhold til den dynamiske regulering av omformerne.

Når forsterkningen i de to utgangsveier er regulert på denne måte, vil man bestemme effekten på høyttalerne ved utgangene fra mikrofonene 20, samtidig som man avleder pulsresponsene relatert til høyttalere/mikrofoner.

I praksis vil pulsresponsene bli målt under en forhåndsbestemt tid, f.eks. på 80 målepunkter ved en prøvetagningsfrekvens på 1000 Hz.

Bestemmelsen av pulsresponsene kan realiseres ved en åpen sløyfekonfigurasjon, hvilket innebærer en konfigurasjon der den elektroakustiske kjede er delt (dvs. forbundet med jord).

Imidlertid har søkerne observert at pulsresponsene som oppnås under en fiyvetur, er fordelaktig hovedsakelig lik dem som relaterer seg til en åpen sløyfe under målingen spesielt ved stolapplikasjonen, idet mikrofonene 20D og 20G befinner seg i nærheten av høyttalerne 30D og 30G, samtidig som det akustiske område direkte påvirker ref-leksjonene.

Dette er hvorfor, ifølge oppfinnelsen, identifikasjonsprosessen for pulsresponsene fortrinnsvis blir utført på et sted som ligger utenfor bruksområdet, f.eks. på produk-sjonsfabrikken.

Dette resulterer i en tilpasning ved bruken av anordningen under målingen, idet det ikke blir nødvendig å konstruere noen ny elektronikk for hver installasjon av nevnte anordning ved en struktur, eksempelvis omfattende en stol.

Forøvrig vil reguleringen av forsterkningene fortrinnsvis kunne utføres ved hjelp av potensiometre. Eventuelt kan regneorganer gi, for en viss støy som skal dempes, verdiene for potensiometrene for forforsterkerne ved inngangene 22DS og 22G og forsterkerne ved utgangene 90D og 90G

Ved anvendelsen ved et flysete, idet nivået for støy som skal dempes frembringes som funksjon av flyreisebetingelsene (akselerasjon, cruisehastighet, turbulenser) og selve flyet (propelldrevet, jetdrevet, supersonisk, osv.), vil en automatisk forsterkningsstyring kunne adaptere, vedvarende, verdiene av inngangsforsterkningene og utgangsforsterkningen, slik at man kan maksimere dynamikken ved inngangsomformerne 76 og for å adaptere det avgitte lydnivå fra høyttalerne.

Ved flyvningsbetingelser vil kommandoorganene 50 periodisk oppfange, i sann tid, den avstandsorienterte støy som avføles av de avstandsrelaterte følerorganer. De beregner likeledes signalenergien, som representerer summen av energiene i de fra følerorganene 20 avgitte signaler.

Sluttelig vil de nummeriske behandlingsorganer, spesielt de nummeriske filterelementer (ikke vist), bli igangsatt med å ettersøke den optimale konvergeringsparameter. Kjennskapet til de på forhånd målte pulsresponser og den avstandsrelaterte støy i sann tid, muliggjør ved hjelp av en algoritme for valgt minimering, å bestemme i sann tid verdiene på kommandosignalet for aktiv akustisk dempning. Hensikten med konvergeringen er her å minimere energien i de signaler som avgis fra mikrofonene som er plassert i det rom som skal støydempes.

F.eks. vil minimeringsalgoritmen kunne bruke teknikken i henhold til "minste kvadraters metode".

Ved én konfigurasjon omfattende en vei, dvs. med en eneste føler, f.eks. en mikrofon 20, og en eneste kilde, f.eks. en høyttaler 30, vil bestemmelsen av verdiene for kommandosignalet for aktiv dempning bare innebære pulsresponsen mellom utgangen fra kilden og inngangen til følerorganene som på forhånd er målt, og signalet for den fjerntliggende føler.

Ved en konfigurasjon med to veier, vil bestemmelsen av verdiene på kommandosignalet for aktiv akustisk dempning hovedsakelig være lik den som for konfigurasjonen med én vei, men skiller seg ved kryssinteraksjonen mellom høyttalerne 30G, 30D og mikrofonene 20D og 20G. Imidlertid vil disse kryssinteraksjoner noen ganger kunne neglisjeres. Ved disse betingelser vil man bare hensiktsmessig kunne regne med de direkte pulsresponser, dvs. pulsresponsene mellom føler og kilde som opptrer i samme vei.

Forøvrig skal det noteres at man her antar at den avstandsrelaterte støy beveger seg uten endring like til det rom som skal støydempes, samt at ved disse betingelser vi! den støy som avføles av de avstandsrelaterte følerorganer 60, hovedsakelig være av samme art som den som avføles ved følerorganene 20.

I praksis vil en eventuelt endringer i utbredelsen av den avstandsrelaterte støy, kunne

virke forstyrrende.

Ved disse betingelser vil bestemmelsen om kommandosignalet for dempning kunne etableres i henhold til en lov som tar hensyn til ikke bare pulsresponsen mellom kilden 30 og følerorganet 20, den støy som avføles av følerorganene 20 og den støy som avføles av de avstandsrelaterte følerorganer 60 (enkelt tilfelle uten endring), men også pulsresponsen mellom kilden 30 og de avstandserlaterte følerorganer 60 såvel som pulsresponsen mellom de avstandsrelaterte følerorganer 60 og følerorganene 20.

Det skal vises til figur 2 der en stol 500 er forsynt med en dempeanordning ifølge oppfinnelsen. Den omfatter som kjent et sete 504 og en rygg 506. Ved det øvre parti av ryggen 506 er det anordnet en hodestøtte 508. Dette sete 500 er innrettet for én person.

Rammen for ryggen 506 omfatter skillevegger 522 og en armatur 524 omfattende en flerhet av buede rør plassert mellom skilleveggene 522. Den indre flate 526 av skilleveggene 522 er hensiktsmessig dekket av et dempende materiale av typen mineralull, mens den ytre flate 528 av skilleveggene 522 fortrinnsvis er dekket av et brukstekstil for ryggen 506. Den rørformede armatur 524 befinner seg i en kavitet 525 som er uttatt i den bakre flate av skilleveggene 522.

Setet kan f.eks. være passasjersetet i et fly, eller passasjersetet i en bil.

Setet hviler på et underlag 509 ved hjelp av labanker 510. Det er her tale om en hovedsakelig klassisk stol eller sete. Bare det øvre parti på nivå for hodestøtten er modifisert for å kunne motta dempningsanordningen ifølge oppfinnelsen.

Ved seteapplikasjon vil organer 520 understøtte de to høyttalere 30D og 30G og de to mikrofoner 20D og 20G. Nevnte organer 520 omfatter to like kamre 520D og 520G som er assosiert med hver sin vei eller kanal. Kamrene er halvlukket eller lukket og er innlemmet i nevnte hodestøtte 508.

Hvert kammer kan sies å være delvis lukket fordi det er begrenset av skillevegger 522 som ikke er avstivet og gjennombrutt ved den bakre flate av ryggen. Disse skillevegger er akustisk opake. De kan f.eks. være tildannet av glassull med noen cm. tykkelse.

De to halvlukkede kamre 520D og 520D er atskilt ved hjelp av en sentral mellomvegg 535.

For beskrivelsens forenkling vil elementene i en enkeltstående vei (her den venstre) bli beskrevet. Det skal imidlertid forstås at denne beskrivelse også vil gjelde for den høyre vei.

Hvert kammer (f.eks. det som er assosiert med den venstre kanal 502G) omfatter opake akustiske skillevegger, en åpning mot det ytre og i nærheten av hodet til individet, samt et transversalt akustisk opakt kammer 531G Denne skillevegg 531G deler kammeret i to halv-kaviteter, nemlig et fremre 534G og et bakre 532G Den understøtter også høyttaleren 30G Mikrofonen 20G er således anordnet i det fremre hulrom 534G.

Det øvre parti av hodestøtten som danner en slags hette 527, forbinder det bakre hulrom 532G med det fremre hulrom 534G og utgjør hensiktsmessig en stiv skillevegg, i den hensikt å stoppe utbredelsen av den bakre bølge fra høyttaleren 306 mot det øvre av stolen.

En åpning 530G er uttatt i skilleveggen 531G for å kunne romme høyttaleren i kammeret 520G.

Den fremre kavitet 534 befinner seg foran membranen 31G for høyttaleren 30G.

Ved det indre av det fremre hulrom 534G er det anordnet mikrofonen 20Q slik at den befinner seg i nærheten av det rom som skal støydempes i henhold til en geometrisk lov som man vil omtale i detalj i det følgende.

Søkerne har observert at invariansen ved pulsresponsen mellom kilden og følerorganene kan oppnås ved hjelp av forholdsvis enkle og lite kostbare mekaniske organer, som man kan installere nær det rom som skal dempes akustisk, hvilket forenkler fremskaffelsen av en tilstrekkelig akustisk dempning, og bidrar ytterligere til å redusere kostnadene ved realisering av oppfinnelsen.

Dette resultat oppnår man ved hjelp av beskyttelsesorganer som tillater å beskytte de halvlukkede akustiske kamre som omtalt tidligere, som måtte skyldes akustiske ustabi-liteter, f.eks. på grunn av bevegelse av individets hode eller mekaniske forstyrrelser som forekommer i omgivelsen ved de fremre kaviteter 534D og 534G

På figur 2 er det vist disse beskyttelsesorganer omfattende et gitter 600 som er dreibart montert om en horisontal akse 562 ved det øvre parti for hodestøtten 508 (ryggen 506 er å betrakte som referert til en vertikalakse 532). Gitteret er vist i åpen posisjon. Det er innrettet til å kunne anbringes foran skilleveggene 531 ved driftsstilling. Således vil gitteret beskytte mikrofonene og de membraner som befinner seg i hver fremre kavitet 534G og 534D som er omtalt tidligere.

Det skal forstås at gitteret definerer volumet for hver fremre kavitet 534 som således forblir invariant, hvilket tillater at man oppnår en invariant pulsrespons. Gitteret er akustisk transparent og stivt. Formen er fortrinnsvis maken til den for hodestøtten.

Gitteret 600 omfatter f.eks. rettlinjede stenger 564 som er forbundet med buede stenger 566. Eventuelt kan beskyttelsesorganene omfatte en skillevegg som er gjennombrutt og akustisk transparent. I praksis er det hensiktsmessig å dekke gitteret med et skumstoff 602 med åpne celler og akustisk transparent for passasjerens komfort, eller et perforert antiflammeskum. Dette skum 602 kan fortrinnsvis dekkes av et stoff 604 som likeledes er akustisk transparent.

Dessuten vil de elektroniske kommandoorganer 50 som genererer kommandosignalet for dempning for kilden, være anordnet i en boks 550 som er fiksert til en nedre flate 551 av setet 504.

I praksis vil de avstandsorienterte følerorganer 60 være plassert utenfor rommet 4 som skal støydempes, ved avføling av en ikke ønsket støy, eksternt i forhold til rommet 4 og innrettet til å fritt kunne spre seg i dette rom. Disse avstandsorienterte følerorganer utgjør f.eks. en mikrofon 60 som er fiksert til en labank 510 under stolen ved hjelp av et støtteorgan 561.

Fortrinnsvis er den avstandsorienterte mikrofon 60 beskyttet mot det ytre ved hjelp av et gitter 563 som omgir nevnte avstandsrelaterte mikrofon.

Eventuelt kan den avstandsorienterte mikrofon 60 kunne erstattes eller kompletteres ved hjelp av et akselerometer. Den informasjon som avgis fra akselerometeret, kan utnyttes som et signal som representerer den omtalte støy.

Det er anordnet kabelforbindelser 552 som forbinder kommandoorganene 50 med kilden 30, til følerne 20 samt de avstandsrelaterte følerorganer 60. Anordningen er fullstendig autonom i det henseende at den omfatter en krafttilførsel 554 som er forbundet med luftfartøyets medbrakte kraftforsyning.

For å oppnå en koherens mellom følerorganet 20 og de eksterne følerorganer 60, vil anordningen ifølge oppfinnelsen blant annet bringe til veie nevnte organer 20 og 60 på de filtrerende støtteorganer på en passiv måte, idet de eventuelle vibratoriske forstyrrelser vil innebære forstyrrelse av de akustiske signaler.

I praksis vil støttene for mikrofonene kunne utgjøres av et materiale av elastomer type.

På figur 3 ses det at høyttalerne 30G og 30D er plassert i nærheten av beskyttelsesgitteret 600, f.eks. på en avstand på noen cm.

Den geometriske relasjon mellom høyttalerne og mikrofonene følger en valgt geometrisk lov for oppnåelse av et støyfritt rom av valgte dimensjoner.

Under henvisning til figurene 3 og 4 fremgår det at søkerne har oppnådd tilfredsstillende resultater med følgende konfigurasjon:

-avstand Dl mellom de to mikrofoner 20D og 20G,

Dl = 17 cm,

-avstand D2 mellom membranen for høyttaleren 30D og den assosierte mikrofon 20G, D2 = 4-5 cm, -avstand D3 mellom aksen for høyttaleren 30G og aksen for mikrofonen 20Q D3 = 15 cm.

Dimensjonene for rommet for aktiv akustisk dempning varierer som funksjon av frekvensen for den støy som skal dempes (f.eks. støyen fra en turbodrevet motor i et fly).

Ved frekvenser på 68 Hz (assosiert med rommet El), 136 Hz (E2)L og 204 Hz (E3), vil dimensjonene for de støydempede rom, henholdsvis El, E2 og E3, for frembringelse av en dempning som er større eller lik 3dB, være som følger:

- lengde LI for rommet El : 55 cm,

- dimensjon 11 for rommet El, E2 :48 cm,

- høyde Hl for rommet El, E2 og E3 : 60 cm,

- lengde L2 for rommet E2 : 67 cm,

- lengde L3 for rommet E3 : 55 cm,

- dimensjon 13 for rommet E2 : 23 cm,

- størrelse ri mellom mikrofonen 20 og omgivelsen foran rommet El : 33 cm, og

- størrelse r3 mellom mikrofonen 20 og omgivelsen foran rommet E3 : 23 cm,

- høyden H2 mellom mikrofonen 20 og den øvre omgivelse for rommet El eller E2 : 24 cm.

Følgende dempninger ble oppnådd:

- dempning på 12 dB oppnådd ved grunnfrekvens på 68 Hz ved en avstand på 10 cm fra høyttaler, - dempning på 30 dB oppnådd ved harmonisk frekvens på 136 Hz ved en avstand på 10 cm fra høyttaler, - dempning på 25 dB oppnådd ved harmonisk frekvens på 204 Hz ved en avstand på 10 cm fra høyttaler.

Dessuten har søkerne observert at mens avstanden D2 mellom membranen for høyttaleren og den assosierte mikrofon øker, så vil den aktive akustiske dempning øke.

På figur 5 er støyen i dB representert med stiplet strek i anordningen i henhold til oppfinnelsen og med heltrukken strek med anordningen ifølge oppfinnelsen. Disse resultater oppnår man på en avstand på 10 cm fra kilden, ved midlere støyforhold, ved stabilisert flyvning, og i et fly med turbodrift.

Søkerne har observert at det eksisterer en svak aktiv grad av dempning i det rom som er avgrenset ved hjelp av klassiske teknikker.

Dessuten har søkerne observert at det støydempede rom som er oppnådd på denne måte, utgjør et støyredusert rom som er individuelt, lokalt, foranderlig innen "generøse" dimensjoner, og der den aktive akustiske dempning vil kunne forsterkes i det minste delvis av andre støydempede rom som i det minste dekker delvis nevnte rom, innrettet til å være et tillegg til et ytterligere støydempet rom, uten fare for parasittiske forstyrrelser.

Takket være oppfinnelsen vil det dessuten være mulig å oppnå en god akustisk dempning i et globalt volum av valgte dimensjoner, svarende hovedsakelig til en samling av individuelle rom som er oppnådd på denne måte, med mulighet for frivillig modifikasjon av dimensjonene for det globale volum ved enkelt tilføyelse eller fjerning av individuelt rom og med mulighet for innbyrdes bytting av individuelt rom med et annet, i tilfelle av mangel på en individuell anordning.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte ved personrelatert aktiv akustisk dempning, omfattende følgende trinn: a) man tilveiebringer en kilde (30) innrettet til å levere et aktivt dempningssignal (SA) for reduksjon av en ikke ønsket støy som reaksjon på et mottatt kommandosignal, b) man tilveiebringer følerorganer (20) for ikke ønsket støy, c) man tilveiebringer en akustisk struktur (2) innrettet til å understøtte kilden (30) såvel som følerorganene (20), i nærheten av et individs hode, d) man tilveiebringer elektroniske kommandoorganer (50) innrettet til å generere kommandosignalet for den aktive dempning for kilden, e) man tilveiebringer, på forhånd, et elektrisk signal valgt ved inngangen til kilden, for å bestemme i det minste pulsresponsen (H), under et forhåndsbestemt intervall, mellom utgangen fra kilden og inngangen til følerorganene, og f) man bestemmer, i sann tid, kommandosignalet for den aktive akustiske dempning i henhold til en forhåndsbestemt behandlingsregel, etablert i det minste i henhold til den likeledes på forhånd bestemte pulsrespons, for å minimere energien i det fm følerorganene avgitte signal, karakterisert ved at trinn c) går ut på å anordne nevnte akustiske struktur (2) til å la forbli invariant, i det minste under bestemmelsen av kommandosignalet for aktiv dempning og ved nærvær av individet, det hulrom (534) som rommer følerorganene (20) og kilden (30), hvilket tillater å holde pulsresponsen (H) mellom utgangen fra kilden (30) og inngangen til følerorganene (2) invariant.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter følgende ytterligere trinn: g) man tilveiebringer avstandsrelaterte følerorganer (60) plassert på et valgt sted, og innrettet til å avføle i sann tid en ikke ønsket støy som kan avføles ved vandring fra nevnte sted mot nevnte hulrom (4), idet behandlingsloven blir etablert blant annet i henhold til den avstandserlaterte støy som avføles på denne måte.

3. Anordning for personrelatert aktiv akustisk dempning, av den type som omfatter: - en kilde (30) som er innrettet til å avlevere et aktivt akustisk dempningssignal (SA) for reduksjon av en ikke ønsket støy, som reaksjon på et mottatt kommandosignal, - følerorganer (20) for nevnte ikke ønskede støy, - en akustisk struktur (2) som er innrettet til å understøtte kilden (30) så vel som følerorganene (20), i nærheten av et individs hode, - elektroniske kommandoorganer (50) som er innrettet til å anvende, på forhånd, et elektrisk signal valgt ved inngangen til kilden, for å bestemme i det minste én pulsrespons (H) under et forhåndsbestemt intervall, mellom utgangen fra kilden og inngangen til følerorganene, og til å bestemme i sann tid nevnte kommandosignal for den aktive akustiske dempning i henhold til en forhåndsbestemt behandlingsregel, etablert i det minste i henhold til den likeledes på forhånd bestemte pulsrespons, for å minimere energien i det fra følerorganene avgitte signal, karakterisert ved at den akustiske struktur (2) omfatter støtte- og beskyttelsesorganer (520, 600) for å bibeholde invariant, i det minste under bestemmelsen av kommandosignalet for den aktive akustiske dempning og nærværet av individet, det volum (534) hvori rommes følerorganene (20) og kilden (30), hvilket tillater å holde pulsresponsen (H) mellom utgangen fra kilden (30) og inngangen til følerorganene (20) invariant.

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at støtteorganene (520) omfatter et kammer som omfatter skillevegger som er utført hovedsakelig akustisk opak, idet en åpning er innrettet til å befinne seg i nærheten av individets hode, og en skillevegg som er hovedsakelig akustisk opak og deler nevnte kammer i første (534) og andre (532) kaviteter, idet den første kavitet (534) er åpen på grunn av nevnte åpning og omfatter nevnte følerorganer (20), samtidig som kilden blir understøttet av kammeret på en slik måte at det avgitte signal fra kilden vandrer direkte i den første kavitet mot kammerets åpning.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at beskyttelsesorganene (600) omfatter et gjennombrutt gitter eller lignende, som kan trekkes til side, fremstilt av et materiale som er akustisk transparent og innrettet til å være montert på åpningen i den første kavitet (534), for derved å bibeholde invariant volumet for nevnte første kavitet (534) selv ved nærværet av individet.

6. Anordning som angitt i et av kravene 3-5, karakterisert ved at den akustiske struktur (2) er helt integrert i det øvre parti av en sitteanordning eller lignende.

7. Anordning som angitt i et av kravene 3-6, karakterisert ved at følerorganene (20) omfatter i det minste en mikrofon eller lignende.

8. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at den omfatter blant annet avstandsrelaterte følerorganer (60) som er plassert ved et valgt sted, og innrettet til å avføle i sann tid en ikke ønsket støy, som er i stand til å vandre fra nevnte sted mot nevnte hulrom (4), og i det de elektroniske kommandoorganer bestemmer det aktive dempningssignal på basis av blant annet den avstandsrelaterte støy som avføles slik.

9. Anordning som angitt i krav 8, karakterisert ved at de avstandsrelaterte følerorganer (60) omfatter i det minste en mikrofon og/eller et akselerometer.

10. Anordning som angitt i et av kravene 8-9, karakterisert ved at de avstandsrelaterte følerorganer (60) er unidireksjonale, orienterbare og plassert i en beskyttende struktur (563) mot mekaniske påvirkninger.

11. Anordning som angitt i et av kravene 3-10, karakterisert ved at kilden (30) omfatter i det minste en høyttaler eller lignende.

12. Anordning som angitt i et av kravene 3-10, karakterisert ved at følerorganene og/eller de avstandsrelaterte følerorganer er montert på dempningsorganer som er innrettet til å dempe parasitt-vibrasjoner.

13. Hulrom (4) for aktiv akustisk dempning, omfattende i det minste hodet (6) til et individ (8) og fremskaffet ved anordningen i henhold til et av kravene 3-12.

14. Hulrom, karakterisert ved at det omfatter en flerhet av individuelle hulrom i henhold til krav 13, anordnet hovedsakelig i en tilliggende fasong, med eller uten tildekning, med sikte på å oppnå et helhetlig støvfritt rom.

15. Akustisk struktur av stolanordningstype eller lignende, omfattende i det minste delvis en personrelatert anordning for aktiv akustisk dempning som angitt i et av kravene 3-14.