WO2008107403A2 - Arrangement for visually monitoring the effectiveness of an active noise reduction system - Google Patents

Arrangement for visually monitoring the effectiveness of an active noise reduction system Download PDF

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WO2008107403A2
WO2008107403A2 PCT/EP2008/052520 EP2008052520W WO2008107403A2 WO 2008107403 A2 WO2008107403 A2 WO 2008107403A2 EP 2008052520 W EP2008052520 W EP 2008052520W WO 2008107403 A2 WO2008107403 A2 WO 2008107403A2
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noise reduction
reduction system
active noise
display unit
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Harry Bachmann
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Anocsys Ag
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Definitions

  • the present invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.
  • Noise sources are increasingly perceived as an environmental impact and are considered to reduce the quality of life. In particular, noise is also disturbing in
  • Canceling is based on the cancellation of sound waves through interference, which is generated by one or more electroacoustic transducers, such as loudspeakers, and the signal emitted by the electroacoustic transducers is calculated and continuously corrected using a suitable algorithm.
  • the basis for the calculation of the signals to be radiated by the electroacoustic transducers are those supplied by one or more sensors
  • microphones are suitable as sensors with which the noise to be minimized is detected.
  • information about the remaining residual signal is needed.
  • microphones can be used.
  • the basic principle applied with active noise reduction was Paul Lueg in a patent document from the year 1935 and the disclosure number AT-141 998 3 described. By this document is disclosed how noise in a tube can be extinguished by generating a signal with opposite phase.
  • a system for active noise reduction requires information from at least one sensor (for example a microphone), which determines the residual error.
  • additional sensors are provided that provide information about the nature of the signal to be minimized.
  • an active noise reduction system requires one or more actuators (for example in the form of loudspeakers) for outputting the
  • correction signal The information from the sensors must be converted by an analog-to-digital converter into a digital format, provided that the data processing is performed with a digital computer. After processing by the algorithm, a signal generated by the digital computer is then to be converted back from a digital / analog converter and transmitted to the actuators.
  • the effectiveness and efficiency of a noise reduction system in a room now depends, among other factors, such as computing power and processing speed, also substantially on the acoustic properties of the actuators (such as speakers) and sensors (such as microphones) and their placement.
  • the noise level is caused by the Noise reduction system in the interior of a room (compared to the noise level in the outdoor area) reduced, and the noise-reducing effect is perceived by people acoustically (ie via the ear). This perception is different from person to person and subjective, since each person reacts differently to noise.
  • Whether a noise reduction system is turned on can be determined by connecting a power source supplying power to the noise reduction system to a lamp that lights up when it is turned on. However, whether the noise reduction system provides a noise-reducing effect and how high the noise reduction actually is can not be estimated for the persons in the room.
  • An object of the present invention is therefore to provide an arrangement with an active
  • the invention relates to an arrangement for visually checking the effectiveness of an active noise reduction system for the purpose of calming a room, or parts of a room, wherein the active noise reduction system of at least one - A -
  • Sensor unit at least one actuator unit and at least one processing unit, which is operatively connected to the at least one sensor unit and the at least one actuator unit.
  • the present invention is characterized in that the
  • Processing unit with a display unit for indicating an operation of the active noise reduction system is operatively connected.
  • the arrangement according to the invention has the advantage that a person in the room can visually convince himself of the noise-reducing effect or the mode of action of the active noise reduction system.
  • An embodiment variant of the present invention consists in that an estimated transfer function of the room can be determined in the processing unit, that an input signal of the estimated transfer function determined by a sensor unit is applied for generating an estimated output signal and the estimated output signal of the display unit is applied.
  • Further embodiments of the present invention are that the signal supplied to the display unit is proportional to the efficiency of the active noise reduction system. Further embodiments of the present invention consist in that the signal supplied to the display unit is simultaneously applied to the actuator unit.
  • the display unit is designed as a digital unit or as an analog unit.
  • FIG. 1 Further embodiments of the present invention are that the display unit is located within the room to be calmed.
  • the display unit is located in a room outside the room to be calmed.
  • connection between the display unit and the processing unit is designed to be wired.
  • FIG. 2 is a simplified block diagram of a known noise reduction system with an adaptive algorithm in a schematic representation
  • Fig. 3 is a highly simplified block diagram of a first embodiment of the invention, in more schematic
  • FIG. 4 is a highly simplified block diagram of a second embodiment of the invention, again in schematic representation,
  • FIG. 5 is a highly simplified block diagram of a still further embodiment of the invention, again in schematic representation, and
  • FIG. 6 shows a plan view with a further embodiment of an inventive, active noise reduction system, also in a schematic representation.
  • Fig. 1 shows a plan view of a room 1 in which an active noise reduction system is installed.
  • the active noise reduction system comprises a processing unit 20, a sensor unit 23 (for example a microphone) placed in the space 1 also placed in the space 1 actuator unit 24 (for example, a speaker) and a placed outside the room 1 further sensor unit 22.
  • the area outside the room 1 is designated in Fig. 1 with outer area 26.
  • the sensor unit 23, the actuator unit 24 and the further sensor unit 22 are operatively connected to the processing unit 20 by means of connections 21. With the sensor unit 23 residual noise is detected within the room, on the basis of which and an output signal of the further sensor unit 22, which receives the disturbing external noise, a correction signal is generated in the processing unit 20, which is the actuator unit 24 is supplied.
  • Fig. 2 shows, again in a simplified schematic representation, a block diagram of a known active noise reduction system (called ANC), with the aid of which a noise - for example in a room - eliminated or at least using the principle of signal cancellation is reduced.
  • An output signal x of a sensor unit which is for example a microphone, detects the signal to be minimized, which is fed to a transmission path 2 with a transfer function H.
  • the transfer function H describes the acoustic behavior of the room 1 (FIG. 1). In addition to the acoustic behavior are in the transfer function H also
  • the block diagram according to FIG. 2 also has a filter unit 3 in which a model (the estimated transfer function H) of the actual transfer function H is included.
  • the estimated transfer function H is determined by means of an adaptive algorithm, which is applied to the input signal x and to an error signal e in an adaptive unit 4, the error signal e being determined by the addition unit 5.
  • the addition unit 5 is an actual output d of the transfer function H and the inverted estimated
  • the estimated transfer function fi is applied to the input signal x.
  • the error signal e is then formed again, the adaptive algorithm operating in a known manner, for example a so-called Fx algorithm, such that the error signal e is minimal.
  • FIG. 3 shows in a highly simplified block diagram a first embodiment according to the invention with an amplification unit 14 which is operatively connected to an actuator unit 15 (for example a loudspeaker) and a display unit 16 (for example an incandescent lamp, an LED or a VU meter).
  • an actuator unit 15 for example a loudspeaker
  • a display unit 16 for example an incandescent lamp, an LED or a VU meter.
  • the electrical output signal S of the amplification unit 14 is now sent to the actuator unit 15 and additionally also to an optical display unit 16.
  • a bigger achievement at the exit of the Amplification unit 14 thus causes an increase in the brightness of the optical display.
  • the input signal for the amplification unit 14 serves, for example, the estimated output signal y (FIG. 2) of the filter unit 3.
  • FIG. 4 again shows a simplified schematic representation of a second embodiment according to the invention with an active noise reduction system with the aid of which a noise in a room is eliminated or at least reduced by using the principle of signal cancellation.
  • This is a system that is excellently suited for both noise reduction and visualization of noise reduction.
  • this second embodiment is characterized in particular by the fact that the persons in the room are not disturbed or at least less disturbed when there is external noise and also can visually read the degree of noise reduction which is accomplished by the system at any time.
  • a block diagram is again shown, in turn, as a simple system for active noise reduction, which is applied in a room 1 having a transfer function H and in which an estimated transfer function H is continuously determined.
  • Sensor unit for example, again a microphone, detects the input signal x to be minimized, which is supplied to a transmission path 2 with a transfer function H.
  • the transfer function H describes the acoustic behavior of the room 1.
  • the acoustic Behavior in the transfer function H also transfer characteristics of the components used, such as the microphone unit and the speaker unit included.
  • the embodiment variant according to FIG. 4 like the embodiment variant according to FIG. 3, furthermore consists of a filter unit 3, which contains a model of the actual transfer function H (namely the estimated transfer function H), from an adaptive unit 4 and an addition unit 5 , wherein the input signal x, as described above, both the filter unit 3 and the adaptive unit 4 is applied.
  • the actual output d and an output y estimated by the filter unit 3 are counted together in the adding unit 5, the estimated output y being inverted in advance to obtain the deviation of the two output signals d and y.
  • the output signal y is additionally supplied as a level of one or more display units 8 to 13, wherein the display units 8 to 13 can be embodied in various analog or digital variants, for example as a digital display 8, as an analogue pointer instrument 9, as a digital LED chain 10 or as LED 11.
  • the error signal e is fed to the adaptive unit 4 in which, for example, a known Fx
  • Algorithm is processed.
  • the adaptive algorithm controls the estimated transfer function H in the filter unit 3 such that the error signal e is minimal. It should be noted that other display units 12, 13 are conceivable without leaving the inventive principle.
  • FIG. 5 again shows, in a simplified schematic illustration, a further embodiment according to the invention with an active noise reduction system.
  • Inversion unit 28 obtained signal 1 / e multiplied in a multiplier unit 29 with the estimated output signal y and a display unit 8, 9, 10, 11, 12 or 13, respectively.
  • the inventive arrangement is particularly suitable to visually display the effectiveness of the ANC system, since a small error signal e is synonymous with a high efficiency of the ANC system and thus also with a high brightness, or a high value is displayed on the optical display.
  • Fig. 4 and 5 corresponds to a system for active noise reduction. Furthermore, it is expressly pointed out that any number of microphone units and speaker units are conceivable without leaving the inventive principle. Also, instead of the microphone units and / or the loudspeaker units, other converter units are conceivable.
  • FIGS. 4 and 5 each show a plurality of display units 8 to 13. However, it is not mandatory that all Display units 8 to 13 must be present. Rather, a single or a combination of two or more display units 8 to 13 or
  • Display unit types may be provided, wherein in a plurality of display units 8 to 13 different locations are conceivable.
  • Fig. 6 shows in plan a first space 18 with an active noise reduction system, which consists of a processing unit 20, which over the
  • Connections 21 is operatively connected to a placed in the first space 18 sensor unit 23 (for example, a microphone) for detecting the residual noise within the first space 18 and with an also placed in the first space 18 actuator unit 24 (for example
  • Loudspeaker for outputting the correction signal, as well as with a microphone 22 separated from the first room 18 by a wall 25 from the noise-moderating first room 18 and located in the outside area 26 for detecting the disturbing outside noise.
  • the display unit 16 is located in the first space 18 and is operatively connected to the processing unit 20 via a first connection 17.
  • a display unit 16 ' which is operatively connected to the processing unit 20 via a second connection 17', is located in a second space 19, which is separated from the noise-moderating first space 18.

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Abstract

The invention relates to an arrangement comprising an active noise reduction system in order to reduce the effect of a noise source in a space located in an outside region, wherein the active noise reduction system comprises at least one sensor unit, at least one actuator unit, and at least one processing unit, which is operatively connected to the at least one sensor unit and the at least one actuator unit. The invention is characterized particularly in that at least one display unit (8,..., 13) connected to the processing unit is disposed such that a person, in addition to the acoustic effect via the ears, can also visually ascertain the effectiveness of the active noise reduction system.

Description

Anordnung zur visuellen Überprüfung der Wirksamkeit eines aktiven GeräuschreduktionssystemsArrangement for visually checking the effectiveness of an active noise reduction system
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.
Lärmquellen werden zunehmend als Umweltbelastung wahrgenommen und gelten als Verminderung der Lebensqualität. Insbesondere ist Lärm auch störend inNoise sources are increasingly perceived as an environmental impact and are considered to reduce the quality of life. In particular, noise is also disturbing in
Wohnräumen und Geschäftslokalitäten. Da sich Lärmquellen jedoch häufig nicht vermeiden lassen, wurden bereits Verfahren zur Geräuschreduktion vorgeschlagen, die auf dem Prinzip der Wellenauslöschung basieren. Das Prinzip der aktiven Geräuschreduktion (ANC oder "Active NoiseLiving spaces and business premises. However, as noise sources are often unavoidable, noise reduction methods based on the principle of wave cancellation have already been proposed. The principle of active noise reduction (ANC or "Active Noise
Canceling") beruht auf der Auslöschung von Schallwellen durch Interferenzen. Diese Interferenzen werden von einem oder mehreren elektroakustischen Wandlern, beispielsweise von Lautsprechern, erzeugt. Das von den elektroakustischen Wandlern abgestrahlte Signal wird mittels eines dazu geeigneten Algorithmus berechnet und laufend korrigiert.Canceling ") is based on the cancellation of sound waves through interference, which is generated by one or more electroacoustic transducers, such as loudspeakers, and the signal emitted by the electroacoustic transducers is calculated and continuously corrected using a suitable algorithm.
Als Grundlage für die Berechnung des von den elektroakustischen Wandlern auszustrahlenden Signale dienen die von einem oder mehreren Sensoren geliefertenThe basis for the calculation of the signals to be radiated by the electroacoustic transducers are those supplied by one or more sensors
Informationen, wobei insbesondere Mikrofone als Sensoren geeignet sind, mit denen das zu minimierende Geräusch erfasst wird. Zum anderen werden aber auch Informationen über das verbleibende Restsignal benötigt. Auch hierzu können Mikrofone verwendet werden. Das bei aktiver Geräuschreduktion angewendete grundlegende Prinzip wurde von Dr. Paul Lueg in einer Patentschrift aus dem Jahr 1935 und der Offenlegungsnummer AT-141 998 3 beschrieben. Durch diese Druckschrift ist offenbart, wie Lärm in einer Röhre mittels Erzeugung eines Signals mit entgegengesetzter Phasenlage ausgelöscht werden kann. Ein System zur aktiven Geräuschreduktion benötigt Informationen von mindestens einem Sensor (zum Beispiel ein Mikrofon), welcher den Restfehler ermittelt. Je nach Anwendung und verwendetem Algorithmus kommen weitere Sensoren dazu, die Informationen über die Beschaffenheit des zu minimierenden Signals liefern. Ferner benötigt ein aktives Geräuschreduktionssystem einen oder mehrere Aktuatoren (zum Beispiel in der Form von Lautsprechern) zur Ausgabe desInformation, in particular microphones are suitable as sensors with which the noise to be minimized is detected. On the other hand, information about the remaining residual signal is needed. Again, microphones can be used. The basic principle applied with active noise reduction was Paul Lueg in a patent document from the year 1935 and the disclosure number AT-141 998 3 described. By this document is disclosed how noise in a tube can be extinguished by generating a signal with opposite phase. A system for active noise reduction requires information from at least one sensor (for example a microphone), which determines the residual error. Depending on the application and the algorithm used, additional sensors are provided that provide information about the nature of the signal to be minimized. Further, an active noise reduction system requires one or more actuators (for example in the form of loudspeakers) for outputting the
Korrektursignals. Die Informationen der Sensoren müssen von einem Analog/Digital—Wandler in ein digitales Format umgewandelt werden, sofern die Datenverarbeitung mit einem digitalen Rechner durchgeführt wird. Nach der Bearbeitung durch den Algorithmus ist dann ein vom digitalen Rechner erzeugtes Signal von einem Digital/Analog-Wandler zurückzuwandeln und an die Aktuatoren zu übermitteln.Correction signal. The information from the sensors must be converted by an analog-to-digital converter into a digital format, provided that the data processing is performed with a digital computer. After processing by the algorithm, a signal generated by the digital computer is then to be converted back from a digital / analog converter and transmitted to the actuators.
Die Wirksamkeit und Effizienz eines Geräuschreduktionssystems in einem Raum hängt nun neben anderen Faktoren, wie beispielsweise Rechenleistung und Verarbeitungsgeschwindigkeit, auch wesentlich von den akustischen Eigenschaften der Aktuatoren (beispielsweise Lautsprecher) und Sensoren (beispielsweise Mikrofone) und deren Platzierung ab. Der Lärmpegel wird durch das Geräuschreduktionssystem im Innern eines Raumes (gegenüber dem Lärmpegel im Aussenbereich) reduziert, und die Lärmreduzierende Wirkung wird von Personen akustisch (also über das Gehör) wahrgenommen. Diese Wahrnehmung ist nun von Person zu Person unterschiedlich und subjektiv, da jeder Mensch auf Lärm unterschiedlich reagiert. Ob ein Geräuschreduktionssystem eingeschaltet ist, kann dadurch festgestellt werden, dass eine das Geräuschreduktionssystem mit Energie versorgende Spannungsquelle mit einer Lampe verbunden ist, die bei eingeschaltetem Zustand leuchtet. Ob das Geräuschreduktionssystem jedoch eine Lärm-reduzierende Wirkung erbringt und wie hoch die Lärmreduktion tatsächlich ist, ist für die sich im Raum befindenden Personen nicht abschätzbar.The effectiveness and efficiency of a noise reduction system in a room now depends, among other factors, such as computing power and processing speed, also substantially on the acoustic properties of the actuators (such as speakers) and sensors (such as microphones) and their placement. The noise level is caused by the Noise reduction system in the interior of a room (compared to the noise level in the outdoor area) reduced, and the noise-reducing effect is perceived by people acoustically (ie via the ear). This perception is different from person to person and subjective, since each person reacts differently to noise. Whether a noise reduction system is turned on can be determined by connecting a power source supplying power to the noise reduction system to a lamp that lights up when it is turned on. However, whether the noise reduction system provides a noise-reducing effect and how high the noise reduction actually is can not be estimated for the persons in the room.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Anordnung mit einem aktivenAn object of the present invention is therefore to provide an arrangement with an active
Geräuschreduktionssystem anzugeben, die die vorstehenden Nachteile nicht aufweist.To specify noise reduction system, which does not have the above disadvantages.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the features stated in the characterizing part of claim 1. Further embodiments of the present invention are specified in further claims.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur visuellen Überprüfung der Wirksamkeit eines aktiven Geräuschreduktionssystems zum Zweck der Beruhigung eines Raumes, respektive Teilen eines Raumes, wobei das aktive Geräuschreduktionssystem aus mindestens einer - A -The invention relates to an arrangement for visually checking the effectiveness of an active noise reduction system for the purpose of calming a room, or parts of a room, wherein the active noise reduction system of at least one - A -
Sensoreinheit, mindestens einer Aktuatoreinheit und mindestens einer Verarbeitungseinheit besteht, die mit der mindestens einen Sensoreinheit und der mindestens einen Aktuatoreinheit wirkverbunden ist. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass dieSensor unit, at least one actuator unit and at least one processing unit, which is operatively connected to the at least one sensor unit and the at least one actuator unit. The present invention is characterized in that the
Verarbeitungseinheit mit einer Anzeigeeinheit zur Anzeige einer Wirkungsweise des aktiven Geräuschreduktionssystems wirkverbunden ist.Processing unit with a display unit for indicating an operation of the active noise reduction system is operatively connected.
Zusätzlich zur akustischen Wahrnehmung und zur Reduktion von Vibrationen durch das aktive Geräuschreduktionssystems weist die erfindungsgemässe Anordnung den Vorteil aus, dass sich eine im Raum befindliche Person auch optisch von der lärmreduzierenden Wirkung bzw. der Wirkungsweise des aktiven Geräuschreduktionssystems überzeugen kann.In addition to the acoustic perception and the reduction of vibrations by the active noise reduction system, the arrangement according to the invention has the advantage that a person in the room can visually convince himself of the noise-reducing effect or the mode of action of the active noise reduction system.
Eine Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass in der Verarbeitungseinheit eine geschätzte Übertragungsfunktion des Raumes ermittelbar ist, dass ein mit einer Sensoreinheit ermitteltes Eingangssignal der geschätzten Übertragungsfunktion zur Erzeugung eines geschätzten Ausgangssignals beaufschlagt ist und dass das geschätzte Ausgangssignal der Anzeigeeinheit beaufschlagt ist .An embodiment variant of the present invention consists in that an estimated transfer function of the room can be determined in the processing unit, that an input signal of the estimated transfer function determined by a sensor unit is applied for generating an estimated output signal and the estimated output signal of the display unit is applied.
Weitere Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass das der Anzeigeeinheit zugeführte Signal proportional zum Wirkungsgrad des aktiven Geräuschreduktionssystems ist. Weitere Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass das der Anzeigeeinheit zugeführte Signal gleichzeitig der Aktuatoreinheit beaufschlagt ist.Further embodiments of the present invention are that the signal supplied to the display unit is proportional to the efficiency of the active noise reduction system. Further embodiments of the present invention consist in that the signal supplied to the display unit is simultaneously applied to the actuator unit.
Weitere Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass die Anzeigeeinheit als digitale Einheit oder als analoge Einheit ausgeführt ist.Further embodiments of the present invention are that the display unit is designed as a digital unit or as an analog unit.
Weitere Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass sich die Anzeigeeinheit innerhalb des zu beruhigenden Raumes befindet.Further embodiments of the present invention are that the display unit is located within the room to be calmed.
Weitere Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass sich die Anzeigeeinheit in einem Raum ausserhalb des zu beruhigenden Raumes befindet.Further embodiments of the present invention are that the display unit is located in a room outside the room to be calmed.
Weitere Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass mindestens eine der Verbindungen zwischen der Anzeigeeinheit und der Verarbeitungseinheit drahtgebunden ausgelegt ist.Further embodiments of the present invention are that at least one of the connections between the display unit and the processing unit is designed to be wired.
Weitere Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass mindestens eine der Verbindungen zwischen der Anzeigeeinheit und der Verarbeitungseinheit drahtlos ausgelegt ist.Further embodiments of the present invention are that at least one of the connections between the display unit and the processing unit is designed wirelessly.
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Grundriss eines Raumes mit einem bekannten aktiven Geräuschreduktionssystem in schematischer Darstellung,Hereinafter, the present invention will be further explained by way of embodiments with reference to drawings. Show it: 1 is a plan view of a room with a known active noise reduction system in a schematic representation,
Fig. 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines bekannten Geräuschreduktionssystems mit einem adaptiven Algorithmus in schematischer Darstellung,2 is a simplified block diagram of a known noise reduction system with an adaptive algorithm in a schematic representation,
Fig. 3 ein stark vereinfachtes Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Erfindung, in schematischerFig. 3 is a highly simplified block diagram of a first embodiment of the invention, in more schematic
Darstellung,Presentation,
Fig. 4 ein stark vereinfachtes Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wiederum in schematischer Darstellung,4 is a highly simplified block diagram of a second embodiment of the invention, again in schematic representation,
Fig. 5 ein stark vereinfachtes Blockdiagramm einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung, wiederum in schematischer Darstellung, undFig. 5 is a highly simplified block diagram of a still further embodiment of the invention, again in schematic representation, and
Fig. 6 einen Grundriss mit einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemässen, aktiven Geräuschreduktionssystem, ebenfalls in schematischer Darstellung.6 shows a plan view with a further embodiment of an inventive, active noise reduction system, also in a schematic representation.
Fig. 1 zeigt einen Grundriss eines Raumes 1, in dem ein aktives Geräuschreduktionssystem installiert ist. Das aktive Geräuschreduktionssystem umfasst eine Verarbeitungseinheit 20, eine im Raum 1 platzierte Sensoreinheit 23 (beispielsweise ein Mikrofon) , eine ebenfalls im Raum 1 platzierte Aktuatoreinheit 24 (beispielsweise ein Lautsprecher) und eine ausserhalb des Raumes 1 platzierte weitere Sensoreinheit 22. Der Bereich ausserhalb des Raumes 1 ist in Fig. 1 mit Aussenbereich 26 bezeichnet. Die Sensoreinheit 23, die Aktuatoreinheit 24 und die weitere Sensoreinheit 22 sind mittels Verbindungen 21 mit der Verarbeitungseinheit 20 wirkverbunden. Mit der Sensoreinheit 23 werden innerhalb des Raumes 1 Restgeräusche erfasst, aufgrund derer und einem Ausgangssignal der weiteren Sensoreinheit 22, das die störenden Aussengeräusche aufnimmt, in der Verarbeitungseinheit 20 ein Korrektursignal erzeugt wird, das der Aktuatoreinheit 24 zugeführt wird.Fig. 1 shows a plan view of a room 1 in which an active noise reduction system is installed. The active noise reduction system comprises a processing unit 20, a sensor unit 23 (for example a microphone) placed in the space 1 also placed in the space 1 actuator unit 24 (for example, a speaker) and a placed outside the room 1 further sensor unit 22. The area outside the room 1 is designated in Fig. 1 with outer area 26. The sensor unit 23, the actuator unit 24 and the further sensor unit 22 are operatively connected to the processing unit 20 by means of connections 21. With the sensor unit 23 residual noise is detected within the room, on the basis of which and an output signal of the further sensor unit 22, which receives the disturbing external noise, a correction signal is generated in the processing unit 20, which is the actuator unit 24 is supplied.
Fig. 2 zeigt, wiederum in vereinfachter schematischer Darstellung, ein Blockdiagramm eines bekannten aktiven Geräuschreduktionssystems ("Active Noise Cancelling", kurz ANC genannt) , mit Hilfe dessen ein Störgeräusch - beispielsweise in einem Raum - unter Anwendung des Prinzips der Signalauslöschung eliminiert bzw. zumindest reduziert wird. Ein Ausgangssignal x einer Sensoreinheit, die beispielsweise ein Mikrofon ist, erfasst das zu minimierende Signal, das einer Übertragungsstrecke 2 mit einer Übertragungsfunktion H zugeführt wird. Die Übertragungsfunktion H beschreibt das akustische Verhalten des Raumes 1 (Fig. 1) . Neben dem akustischen Verhalten sind in der Übertragungsfunktion H auchFig. 2 shows, again in a simplified schematic representation, a block diagram of a known active noise reduction system (called ANC), with the aid of which a noise - for example in a room - eliminated or at least using the principle of signal cancellation is reduced. An output signal x of a sensor unit, which is for example a microphone, detects the signal to be minimized, which is fed to a transmission path 2 with a transfer function H. The transfer function H describes the acoustic behavior of the room 1 (FIG. 1). In addition to the acoustic behavior are in the transfer function H also
Übertragungscharakteristiken der verwendeten Komponenten, beispielsweise der Sensoreinheit und einer Aktuatoreinheit, enthalten. Das Blockdiagramm gemäss Fig. 2 weist ferner eine Filtereinheit 3 auf, in der ein Modell (die geschätzte Übertragungsfunktion H) der tatsächlichen Übertragungsfunktion H enthalten ist. Die geschätzte Übertragungsfunktion H wird mit Hilfe eines adaptiven Algorithmus, der in einer adaptiven Einheit 4 auf das Eingangssignal x und auf ein Fehlersignal e angewendet wird, ermittelt, wobei das Fehlersignal e mit der Additionseinheit 5 bestimmt wird. Hierzu wird der Additionseinheit 5 ein tatsächliches Ausgangssignal d der Übertragungsfunktion H und das invertierte geschätzteTransmission characteristics of the components used, for example, the sensor unit and an actuator unit included. The block diagram according to FIG. 2 also has a filter unit 3 in which a model (the estimated transfer function H) of the actual transfer function H is included. The estimated transfer function H is determined by means of an adaptive algorithm, which is applied to the input signal x and to an error signal e in an adaptive unit 4, the error signal e being determined by the addition unit 5. For this purpose, the addition unit 5 is an actual output d of the transfer function H and the inverted estimated
Ausgangssignal y der geschätzten Übertragungsfunktion H zugeführt. Zur Bestimmung des geschätzten Ausgangssignals y wird die geschätzte Übertragungsfunktion fi auf das Eingangssignal x angewendet.Output signal y of the estimated transfer function H supplied. In order to determine the estimated output signal y, the estimated transfer function fi is applied to the input signal x.
Das Fehlersignals e wird dann erneut gebildet, wobei der adaptive Algorithmus in bekannter Weise, beispielsweise ein so genannter Fx-Algorithmus, derart arbeitet, dass das Fehlersignal e minimal ist.The error signal e is then formed again, the adaptive algorithm operating in a known manner, for example a so-called Fx algorithm, such that the error signal e is minimal.
Fig. 3 zeigt in einem stark vereinfachten Blockdiagramm eine erste erfindungsgemässe Ausführungsform mit einer Verstärkungseinheit 14, die mit einer Aktuatoreinheit 15 (beispielsweise einem Lautsprecher) und einer Anzeigeeinheit 16 (beispielsweise einer Glühlampe, eine LED oder ein VU-Meter) wirkverbunden ist. Erfindungsgemäss wird nun das elektrische Ausgangssignal S der Verstärkungseinheit 14 an die Aktuatoreinheit 15 und zusätzlich auch an eine optische Anzeigeeinheit 16 gesendet. Eine grossere Leistung am Ausgang der Verstärkungseinheit 14 bewirkt somit eine Erhöhung der Helligkeit der optischen Anzeige. Das Eingangssignal für die Verstärkungseinheit 14 dient beispielsweise das geschätzte Ausgangssignal y (Fig. 2) der Filtereinheit 3.3 shows in a highly simplified block diagram a first embodiment according to the invention with an amplification unit 14 which is operatively connected to an actuator unit 15 (for example a loudspeaker) and a display unit 16 (for example an incandescent lamp, an LED or a VU meter). According to the invention, the electrical output signal S of the amplification unit 14 is now sent to the actuator unit 15 and additionally also to an optical display unit 16. A bigger achievement at the exit of the Amplification unit 14 thus causes an increase in the brightness of the optical display. The input signal for the amplification unit 14 serves, for example, the estimated output signal y (FIG. 2) of the filter unit 3.
Fig. 4 zeigt wiederum in vereinfachter schematischer Darstellung eine zweite erfindungsgemässe Ausführungsform mit einem aktiven Geräuschreduktionssystem, mit Hilfe dessen ein Störgeräusch in einem Raum unter Anwendung des Prinzips der Signalauslöschung eliminiert bzw. zumindest reduziert wird. Hierbei handelt es sich um ein System, das sich sowohl zur Geräuschreduktion als auch zur Visualisierung der Geräuschreduktion vorzüglich eignet. Dabei zeichnet sich diese zweite Ausführungsform insbesondere dadurch aus, dass die sich im Raum befindenden Personen sich bei vorhandenem Aussenlärm nicht oder zumindest weniger gestört werden und zudem den Grad der Geräuschreduktion, welches durch das System bewerkstelligt wird, auch jederzeit visuell ablesen können.4 again shows a simplified schematic representation of a second embodiment according to the invention with an active noise reduction system with the aid of which a noise in a room is eliminated or at least reduced by using the principle of signal cancellation. This is a system that is excellently suited for both noise reduction and visualization of noise reduction. In this case, this second embodiment is characterized in particular by the fact that the persons in the room are not disturbed or at least less disturbed when there is external noise and also can visually read the degree of noise reduction which is accomplished by the system at any time.
In Fig. 4 ist zunächst in einem Blockdiagramm wiederum ein einfaches System zur aktiven Geräuschreduktion dargestellt, das in einem eine Übertragungsfunktion H aufweisenden Raum 1 angewendet wird und in dem eine geschätzte Übertragungsfunktion H laufend bestimmt wird. Eine4, a block diagram is again shown, in turn, as a simple system for active noise reduction, which is applied in a room 1 having a transfer function H and in which an estimated transfer function H is continuously determined. A
Sensoreinheit, beispielsweise wiederum ein Mikrofon, erfasst das zu minimierende Eingangssignal x, das einer Übertragungsstrecke 2 mit einer Übertragungsfunktion H zugeführt wird. Die Übertragungsfunktion H beschreibt das akustische Verhalten des Raumes 1. Neben dem akustischen Verhalten sind in der Übertragungsfunktion H auch Übertragungscharakteristiken der verwendeten Komponenten, beispielsweise der Mikrofoneinheit und der Lautsprechereinheit, enthalten. Die Ausführungsvariante gemäss Fig. 4 besteht, wie schon die Ausführungsvariante gemäss Fig. 3, ferner aus einer Filtereinheit 3, in der ein Modell der tatsächlichen Übertragungsfunktion H enthalten ist (nämlich die geschätzte Übertragungsfunktion H) , aus einer adaptiven Einheit 4 und einer Additionseinheit 5, wobei das Eingangssignal x, wie oben beschrieben, sowohl der Filtereinheit 3 als auch der adaptiven Einheit 4 beaufschlagt ist. Zur Bildung eines Fehlersignals e wird das tatsächliche Ausgangssignal d und ein von der Filtereinheit 3 geschätztes Ausgangssignal y in der Additionseinheit 5 zusammen gezählt, wobei das geschätzte Ausgangssignal y vorab invertiert wird, um die Abweichung der beiden Ausgangssignale d und y zu erhalten. Das Ausgangssignal y wird zusätzlich als Pegel einer oder mehreren Anzeigeeinheiten 8 bis 13 zugeführt, wobei die Anzeigeeinheiten 8 bis 13 in verschiedenen analogen oder digitalen Ausführungsvarianten ausgeführt sein können, beispielsweise als Digitalanzeige 8, als analoges Zeigerinstrument 9, als digitale LED-Kette 10 oder als LED 11. Das Fehlersignal e wird der adaptiven Einheit 4 zugeführt, in der beispielsweise ein bekannter Fx-Sensor unit, for example, again a microphone, detects the input signal x to be minimized, which is supplied to a transmission path 2 with a transfer function H. The transfer function H describes the acoustic behavior of the room 1. In addition to the acoustic Behavior in the transfer function H also transfer characteristics of the components used, such as the microphone unit and the speaker unit included. The embodiment variant according to FIG. 4, like the embodiment variant according to FIG. 3, furthermore consists of a filter unit 3, which contains a model of the actual transfer function H (namely the estimated transfer function H), from an adaptive unit 4 and an addition unit 5 , wherein the input signal x, as described above, both the filter unit 3 and the adaptive unit 4 is applied. To form an error signal e, the actual output d and an output y estimated by the filter unit 3 are counted together in the adding unit 5, the estimated output y being inverted in advance to obtain the deviation of the two output signals d and y. The output signal y is additionally supplied as a level of one or more display units 8 to 13, wherein the display units 8 to 13 can be embodied in various analog or digital variants, for example as a digital display 8, as an analogue pointer instrument 9, as a digital LED chain 10 or as LED 11. The error signal e is fed to the adaptive unit 4 in which, for example, a known Fx
Algorithmus abgearbeitet wird. Der adaptive Algorithmus steuert die geschätzte Übertragungsfunktion H in der Filtereinheit 3 derart, dass das Fehlersignal e minimal ist. Es wird darauf hingewiesen, dass auch andere Anzeigeeinheiten 12, 13 denkbar sind, ohne dass das erfindungsgemässe Prinzip verlassen wird.Algorithm is processed. The adaptive algorithm controls the estimated transfer function H in the filter unit 3 such that the error signal e is minimal. It should be noted that other display units 12, 13 are conceivable without leaving the inventive principle.
Fig. 5 zeigt wiederum in vereinfachter schematischer Darstellung eine noch weitere erfindungsgemässe Ausführungsform mit einem aktiven Geräuschreduktionssystem.5 again shows, in a simplified schematic illustration, a further embodiment according to the invention with an active noise reduction system.
Zusätzlich zu der in Fig. 4 angegebenen Ausführungsvariante wird das aus dem Fehlersignal e mittels einerIn addition to the embodiment variant indicated in FIG. 4, this is obtained from the error signal e by means of a
Inversionseinheit 28 gewonnene Signal 1/e in einer Multiplikatoreinheit 29 mit dem geschätzten Ausgangssignal y multipliziert und einer Anzeigeeinheit 8, 9, 10, 11, 12 oder 13 zugeführt. Die erfindungsgemässe Anordnung ist besonders geeignet, die Wirksamkeit des ANC-Systems optisch anzuzeigen, da ein kleines Fehlersignal e gleichbedeutend ist mit einer hohen Wirksamkeit des ANC-Systems und somit auch mit einer hohen Helligkeit, respektive einem hohen Wert auf der optischen Anzeige dargestellt wird.Inversion unit 28 obtained signal 1 / e multiplied in a multiplier unit 29 with the estimated output signal y and a display unit 8, 9, 10, 11, 12 or 13, respectively. The inventive arrangement is particularly suitable to visually display the effectiveness of the ANC system, since a small error signal e is synonymous with a high efficiency of the ANC system and thus also with a high brightness, or a high value is displayed on the optical display.
Es wird darauf hingewiesen, dass Fig. 4 und 5 einem System zur aktiven Geräuschreduktion entspricht. Ferner wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass eine beliebige Anzahl Mikrofoneinheiten und Lautsprechereinheiten denkbar sind, ohne dass das erfindungsgemässe Prinzip verlassen wird. Auch sind anstelle der Mikrofoneinheiten und/oder der LautSprechereinheiten andere Wandlereinheiten denkbar.It should be noted that Fig. 4 and 5 corresponds to a system for active noise reduction. Furthermore, it is expressly pointed out that any number of microphone units and speaker units are conceivable without leaving the inventive principle. Also, instead of the microphone units and / or the loudspeaker units, other converter units are conceivable.
In den Fig. 4 und 5 sind jeweils mehrere Anzeigeeinheiten 8 bis 13 dargestellt. Es ist jedoch nicht zwingend, dass alle Anzeigeeinheiten 8 bis 13 vorhanden sein müssen. Vielmehr kann eine einzige oder eine Kombination von zwei oder mehreren Anzeigeeinheiten 8 bis 13 oderFIGS. 4 and 5 each show a plurality of display units 8 to 13. However, it is not mandatory that all Display units 8 to 13 must be present. Rather, a single or a combination of two or more display units 8 to 13 or
Anzeigeeinheitstypen vorgesehen sein, wobei bei mehreren Anzeigeeinheiten 8 bis 13 verschiedene Standorte denkbar sind.Display unit types may be provided, wherein in a plurality of display units 8 to 13 different locations are conceivable.
Fig. 6 zeigt im Grundriss einen ersten Raum 18 mit einem aktiven Geräuschreduktionssystem, das aus einer Verarbeitungseinheit 20 besteht, welche über dieFig. 6 shows in plan a first space 18 with an active noise reduction system, which consists of a processing unit 20, which over the
Verbindungen 21 wirkverbunden ist mit einer im ersten Raum 18 platzierten Sensoreinheit 23 (beispielsweise ein Mikrofon) zur Erfassung der Restgeräusche innerhalb des ersten Raumes 18 und mit einer ebenfalls im ersten Raum 18 platzierten Aktuatoreinheit 24 (beispielsweise einConnections 21 is operatively connected to a placed in the first space 18 sensor unit 23 (for example, a microphone) for detecting the residual noise within the first space 18 and with an also placed in the first space 18 actuator unit 24 (for example
Lautsprecher) zur Ausgabe des Korrektursignals, sowie mit einem durch eine Wand 25 vom lärmmässig zu beruhigenden ersten Raum 18 getrennten im Aussenbereich 26 ausserhalb vom ersten Raum 18 platzierten Mikrofon 22 zur Erfassung der störenden Aussengeräusche.Loudspeaker) for outputting the correction signal, as well as with a microphone 22 separated from the first room 18 by a wall 25 from the noise-moderating first room 18 and located in the outside area 26 for detecting the disturbing outside noise.
Erfindungsgemäss befindet sich die Anzeigeeinheit 16 im ersten Raum 18 und ist über eine erste Verbindung 17 mit der Verarbeitungseinheit 20 wirkverbunden.According to the invention, the display unit 16 is located in the first space 18 and is operatively connected to the processing unit 20 via a first connection 17.
In einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsvariante befindet sich eine Anzeigeeinheit 16', die über eine zweite Verbindung 17' mit der Verarbeitungseinheit 20 wirkverbunden ist, in einem vom lärmmässig zu beruhigenden ersten Raum 18 getrennten zweiten Raum 19. In a further embodiment variant according to the invention, a display unit 16 ', which is operatively connected to the processing unit 20 via a second connection 17', is located in a second space 19, which is separated from the noise-moderating first space 18.

Claims

Patentansprüche claims
1. Anordnung mit einem aktiven Geräuschreduktionssystem zur Beruhigung eines Raumes (1), wobei das aktive1. An arrangement with an active noise reduction system for calming a room (1), wherein the active
Geräuschreduktionssystem aus mindestens einer Sensoreinheit (22, 23), mindestens einer Aktuatoreinheit (24) und mindestens einer Verarbeitungseinheit (20) besteht, die mit der mindestens einen Sensoreinheit (22, 23) und der mindestens einen Aktuatoreinheit (24) wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (20) mit einer Anzeigeeinheit (16) zur Anzeige einer Wirkungsweise des aktiven Geräuschreduktionssystems wirkverbunden ist.Noise reduction system comprising at least one sensor unit (22, 23), at least one actuator unit (24) and at least one processing unit (20) operatively connected to the at least one sensor unit (22, 23) and the at least one actuator unit (24) in that the processing unit (20) is operatively connected to a display unit (16) for indicating an operation of the active noise reduction system.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verarbeitungseinheit (20) eine geschätzte Übertragungsfunktion (H) des Raumes (1) ermittelbar ist, dass ein mit einer Sensoreinheit (22) ermitteltes Eingangssignal (x) der geschätzten Übertragungsfunktion (H) zur Erzeugung eines geschätzten Ausgangssignals (y) beaufschlagt ist und dass das geschätzte Ausgangssignal (y) der Anzeigeeinheit (16) beaufschlagt ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the processing unit (20) an estimated transfer function (H) of the space (1) can be determined that a sensor unit (22) determined with an input signal (x) of the estimated transfer function (H) is applied to generate an estimated output signal (y) and that the estimated output signal (y) of the display unit (16) is acted upon.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das der Anzeigeeinheit (8, 9, 10, 11, 12, 13) zugeführte Signal proportional zum Wirkungsgrad des aktiven Geräuschreduktionssystems ist. 3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the display unit (8, 9, 10, 11, 12, 13) supplied signal is proportional to the efficiency of the active noise reduction system.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das der Anzeigeeinheit (8, 9, 10, 11, 12, 13) zugeführte Signal gleichzeitig der Aktuatoreinheit (24) beaufschlagt ist.4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the display unit (8, 9, 10, 11, 12, 13) supplied signal simultaneously the actuator unit (24) is acted upon.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (16) als digitale Einheit oder als analoge Einheit ausgeführt ist.5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the display unit (16) is designed as a digital unit or as an analog unit.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anzeigeeinheit (16) innerhalb des zu beruhigenden Raumes (1, 18) befindet.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the display unit (16) within the calming space (1, 18).
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anzeigeeinheit (16') in einem Raum (19) ausserhalb des zu beruhigenden Raumes (1, 18) befindet .7. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the display unit (16 ') in a space (19) outside the room to be calmed (1, 18).
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Verbindungen (17, 17') zwischen der Anzeigeeinheit (16, 16') und der Verarbeitungseinheit (20) drahtgebunden ausgelegt ist.8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one of the connections (17, 17 ') between the display unit (16, 16') and the processing unit (20) is designed to be wired.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Verbindungen (17, 17') zwischen der Anzeigeeinheit (16, 16') und der Verarbeitungseinheit (20) drahtlos ausgelegt ist. 9. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one of the connections (17, 17 ') between the display unit (16, 16') and the processing unit (20) is designed wirelessly.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4862506A (en) * 1988-02-24 1989-08-29 Noise Cancellation Technologies, Inc. Monitoring, testing and operator controlling of active noise and vibration cancellation systems
EP1293647A2 (en) * 1996-11-04 2003-03-19 Tenneco Automotive Inc. Active noise conditioning system

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