WO2013160113A2 - Arrangement for reducing the noise caused by a sound source, and method for reducing the noise - Google Patents

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sound
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Arndt Niepenberg
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WaveScape Technologies GmbH
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Definitions

  • the invention initially relates to an arrangement for reducing the sound caused by a sound source by a counter-sound source.
  • the invention relates to a method for reducing the sound caused by a sound source by generating counter-sound by means of a counter-sound source, wherein the sound generated by the sound source is detected by at least one sensor.
  • the object is achieved in that on the basis of a frequency analysis of the radiated sound, the distance from the sound source to the counter-sound source with respect to a given in a certain frequency range wavelength of the radiated sound, preferably the smallest wavelength in the frequency range, smaller is as half the wavelength that two or more microphones are provided and that the microphones closer to the sound source than at the counter-sound source, preferably between see the sound source and the counter-sound source (relative to planes that go through the sound source or the counter-sound source and perpendicular to the connecting line between the sound source and the counter-sound source) preferably together in a dividing plane, preferably perpendicular to a connecting line between the sound source and the counter-sound source with preferably the same distance from the sound source and the counter-sound source runs, but in any case with respect to an arrangement level, which has the said connection line as a generator and in which any case one of the microphones is arranged such that the microphones are arranged relative to the arrangement plane opposite to the connecting line
  • the distance between the sound source and the counter-sound source is adjusted accordingly, namely to a distance less than half the wavelength.
  • This wavelength is obtained by an analysis of the sound waves radiated by the sound source, ie by means of a frequency analysis.
  • a subdivision for example into two, three, four or more ranges of the analyzed frequencies, can first be undertaken.
  • a frequency range can be defined which results from one of the subdivisions just mentioned, and from this a wavelength can be selected as the wavelength determining the distance.
  • the smallest wavelength is chosen in a frequency range thus formed, since then all in the frequency underneath sound waves of larger wavelengths optimally can be greatly attenuated by the arrangement or even extinguished.
  • the microphones is determined to what extent at the given location of the microphones, which is also preferably defined or is entered in a computer relative to the location relative to the sound source and the counter-sound source and the connecting line of position data fro, it is checked whether at the given locations the desired damping is achieved.
  • the arrangement of the microphones is also important in further detail. First, that the microphones between the sound source and the counterpart Sound source are arranged. This means, starting from the said connecting line, that they are located in an area between two planes which run perpendicular to the connecting line and pass through the sound source or the counter-sound source.
  • the microphones which generally corresponds to an optimum, can be arranged in a plane which is referred to here as a dividing plane, which corresponds to half the distance between the sound source and the counter-sound source on the connecting line.
  • This division plane runs in the same way as the already mentioned plane perpendicular to the connecting line.
  • the microphones are in two different spatial sectors. These spatial sectors are defined here by the fact that an arrangement level is postulated, which is characterized by having the connecting line as a generator. Obviously, a whole family of arrangement levels can be given, which have the connection line as a common axis of rotation.
  • the arrangement level can always be found in such a way that on the one hand it contains the connecting line and on the other hand in any case one of the microphones. Preferably, it contains both microphones.
  • the microphones are arranged opposite one another with respect to the arrangement line.
  • the microphones In the case where only one of the microphones is located in the plane of the array, it is not the actual location of the other microphone that is used to determine the opposite property, but its perpendicular projection to the array plane , this does not correspond to an arrangement according to the invention.
  • the microphones are arranged between the sound source and the counter-sound source, preferably in one Division plane which is perpendicular to a connecting line between the sound source and the counter-sound source with equal distance from the sound source and the counter-sound source, but in any case with respect to an array plane having said connecting line as a generator, and in which any case one of the microphones is arranged such that the microphones are arranged opposite to the connecting line in relation to the arrangement plane, wherein in the case where one of the microphones is not in the plane of arrangement it is used to check its position with respect to the connecting line from a vertical projection on the basis of this microphone is assumed.
  • the arrangement of sound source and counter sound source makes it possible to form an acoustic dipole.
  • the microphones are arranged according to the invention and an algorithm known from the literature is used to minimize the power of the microphone signals used as error sensors, a dipole actually forms. This dipole causes the acoustic real power previously radiated by the single monopole to be largely converted to reactive acoustic power, causing attenuation of the noise previously radiated by the individual monopole.
  • the sound source may already be a dipole. Since preferably the counter-sound source is selected to be the same, a dipole counter-sound source is then preferably provided as the counterpart sound source. There insofar as the sound source as well as the counter-sound source have a sound direction which results from the connecting line of the centers of the two poles forming the dipole, a "forward" and a "behind” regarding the sound source can also be addressed since one of the directions can be referred to as the sound direction to get voted.
  • the counter-sound source can be arranged in this regard before and / or behind the sound source.
  • a practical application may be to reduce or eliminate a noise caused by a fan of a computer's fan.
  • This fan is usually acoustically a dipole.
  • the counter-sound source also as a dipole, possible close to the fan, according to said design rule, but at an axial distance to the fan, based on the said emission axis or emission direction, but here also specifically, for example, and preferably tapped in the direction a rotation axis of the fan wheel, arranged.
  • An acoustic center of the counter-sound source is correspondingly in the range of sound propagation of the sound source and takes from this one determined in the manner described axial distance.
  • the axial distance is greater than zero and less than half the wavelength of the sound to be damped in the particular frequency range. It creates an acoustic short circuit, which is given in the vicinity of the sound source.
  • the sound source and the counter-sound source can lie on an axis which can be referred to as the central axis of the emission direction.
  • each of the counter-sound sources may be arranged in a predetermined or a selected position, aligned in a plurality of emission directions of the sound source.
  • the distance determination (maximum) may be determined on the basis of a different wavelength than in the case of a first sound source.
  • the arrangement of several counter-sound sources is more preferably symmetrical with respect to the sound source, as far as it has a central axis of the radiation.
  • the counter-sound source are arranged at equal intervals. Preferably, they then also have the same direct distance to the sound source.
  • each antinoise source as in the case of a single antinoise source, a pair of microphones is required.
  • one or more microphones can also be used in common between two adjacent counter-sound sources.
  • the one or more microphones are preferably provided adjacent to the counter-sound source.
  • the microphones are further preferably in pairs on a normal plane to the connecting line between the sound source and the corresponding counter-sound source.
  • these arrangements result in an acoustic dipole for each sound source, in particular in the selected frequency range, which results in optimum damping of the operating noise, at least in the frequency range mentioned.
  • the microphones lie at least in groups in a same plane, so that the operating noise emanating from the sound source is also detected by the respectively involved microphones in the same plane and passed on for evaluation. In any case, this obviously has meaning when it comes to more than two microphones.
  • a horizontal plane can also be a vertical plane or a plane with an angle between a vertical plane and a horizontal plane.
  • individual microphone groups can be used for calculating a sound pressure gradient or the sound velocity and together with the sound pressure for calculating the sound intensity so that an algorithm known from the literature can be used to optimize the corresponding acoustic parameters.
  • the microphones have two microphones. form phon groups, each group of which is in the same level. More preferably, the microphone groups may be together in the same plane.
  • the location is preferably (respectively) given, or the arrangement of the microphones is preferably carried out in such a way as to achieve the lowest possible sound pressure or the best possible attenuation for a given arrangement of sound sources and counter-sound sources.
  • the described microphones serve as error sensors for minimizing the sound pressure at the corresponding positions of these microphones.
  • An algorithm adapts for this purpose a signal filter which generates from another signal, the so-called reference or reference signal, the antinoise signal needed to minimize the sound pressure, which is applied to the corresponding antinoise source.
  • the tap or the derivation of the guide or reference signal and the algorithms to be used are known from the prior art and sufficiently documented in the literature.
  • the periodically recurring parts may be calculated by a Fourier analysis, for example. For this purpose, the occurring periodicities can be seen.
  • one or the respective counter-sound source is seated in a respective separate housing, which is arranged axially in front of or behind the dipole-like (an ideal dipole practically does not exist in the technical reality) sound source.
  • the housing preferably surrounds the counter-sound sources in such a way that no dipole itself is formed there.
  • the counter-sound source which may in particular be a loudspeaker, preferably forms only a monopole. With regard to several counter-noise sources, each individually forms a monopole. A plurality of loudspeakers together may also be considered as a single counter-sound source in each case, in particular if they are arranged directly next to or above one another.
  • dipole-type counter-sound source this can be produced from two loudspeakers arranged in a single housing or from an open loudspeaker not built into a housing, the latter embodiment in practice less frequently generating an ideal dipole due to the available loudspeaker arrangements leads.
  • a modification of the dipole-like emission characteristic can also be carried out with different activation.
  • the attenuation takes place by at the points where the microphones are arranged, a minimum possible sound pressure is generated, that is, the sound pressure is minimized, possibly down to zero.
  • an optimization can be achieved in the course of the emission of the sound from the counter-sound source. For this purpose, the vibrations generated by the sound source, which are detected by the microphones, converted into signals, which in turn are used to control the counter sound source.
  • a tachometer can be used for this purpose, for example, from the outgoing of the fan speed signal sequence detects the periodically recurring shares, such as when passing through different speeds ,
  • the obtained frequency-dependent signal is then used to calculate the noise to be generated by the counter-sound source in order to achieve the intended acoustic short-circuit between the sound source and the counter-sound source.
  • the microphones can be made according to a review of the achieved attenuation quantity, wherein a signal output of the microphones for Iterative achievement of even better attenuation quantity is again given to the signal processing system.
  • the output signals of the microphones or are continuously fed to the electronic signal processing system and there algorithmically worked over a computer program that the counter sound source for radiation of the noise reduction necessary sound waves for generating the acoustic short circuit is applied to it.
  • a processor preferably a digital signal processor
  • a specific computer program for determining the required counter sound wherein the computer program determines the signals which are determined by the microphones.
  • Fig. 1 is a schematic 3D image of the invention
  • Fig. La is a single representation of Figure 1 to illustrate the projection.
  • Fig. 2 shows a symmetrical arrangement of several counter-sound sources; 3 shows a schematic arrangement between counter sound sources and pairwise arranged in planes microphones. 4 shows an embodiment of the invention, each with a monopole designed counter sound source and computer connection.
  • 5 shows a detailed representation of a counter sound source (monopole); 6 is a general view of the invention with equal speaker distances and equal distances between the sound source and counter-sound source to the normal plane.
  • Fig. 7 is a schematic representation of the invention with equal distances from the sound source and counter-sound source to the normal plane and unequal speaker distances.
  • the figures show an arrangement for active noise reduction according to the present invention.
  • the sound source 1 can represent a point sound source, also referred to as monopoly, represent or (simplifying) as such adopted.
  • the sound source 1 may be the fan 13 of a personal computer or the like. Such a sound source has periodically recurring and non-periodically recurring noise components.
  • At least one counter-sound source is provided whose emission direction 4 is oriented coaxially to the emission direction 3 of the sound source.
  • the point sound source 1 radiates undirected and thus forms a monopole.
  • a dipole as stated earlier, one can speak of a central axis.
  • the counter-sound source 2 is oriented so that with respect to a connecting line 4, the distance between the counter-sound source 2 and the sound source 1 is smaller than half of a selected wavelength. outward visually the selection of the wavelength is referred to the comments further forward.
  • microphones 5, 6, which serve to detect the operating noise of the sound source 1 and are used to control the counter-sound source 2 in such a way that the desired attenuation is achieved.
  • a plane Ei (division plane) can be defined, which is perpendicular to the connecting line 4 and has the same distance to the sound source 1 as the counter-sound source 2.
  • the microphones 5, 6 are arranged between the plane Ei and the counter-sound source 2.
  • a plane E 2 (arrangement plane) can also be postulated, in which the connecting line 4 runs. It can result in a level crowd, which rotates around the connecting line 4.
  • both microphones 5, 6 lie together in an arrangement plane E 2 , in which the connecting line 4 runs, optionally only one of the microphones, in this case the microphone 5, can lie in the plane E 2 and with respect to the second microphone 6 a vertical projection are made. Then, with regard to the projection point P obtained by the vertical projection, see FIG. 1 a, the arrangement must be opposite to the connecting line 4.
  • the sound source, the counter-sound source and the microphone pairs, with respect to the connecting line 4 each lie in separate, perpendicular to the connecting line 4 levels, but at least not in a common plane with the sound source.
  • the counter-sound source 2 lies in the plane which occupies the distance 7 to the sound source 1.
  • the counter-sound source 2 is thus arranged in a front plane to be designated level.
  • the microphones 5, 6 are offset from this front plane by the axial distance 9 in the direction of the sound source. 1
  • one or more counter-sound sources 2, 2a, 2b... May also be located in front of and / or behind the sound source.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment in which two counter-sound sources 2, 2 a with their microphones are respectively arranged individually in front of and behind the sound source 1. However, these each form a dipole, which, as indicated in Fig. 3, radiates both forward and backward.
  • FIG. 2 shows a development in which a plurality of counter-sound sources 2 a, 2 b, 2 c, 2 d, 2 e, 2 f, 2 g, 2 h are arranged symmetrically around the sound source 1.
  • This representation is expressly a plan view in the axial direction of the sound source 1 and it should be expressly stated that the Level in which the sound source 1 is located, practically behind the plane which is spanned by the individual counter-sound sources 2a-2h.
  • the individual counter-sound sources thus lie in a plane above the plane of the paper, while the sound source 1 lies in the plane of the paper.
  • the paired microphones 5a, 6a; 5b, 6b; 5c, 6c; 5h, 6h are expediently all in the same plane, because in this embodiment it is to be assumed that the sound source 1 is a monopole emitting in the same way and the sound thus propagates axisymmetrically about the vertical axis on the plane of the paper.
  • the symmetrical propagation also recommends the symmetrical detection of the sound waves, which is realized by the radial arrangement of the microphone pairs 5a, 6b.
  • the microphone pairs 5, 6; 5a, 6a in respective planes, which always lie between the emission level of the sound source 1 and the radiation level of the counter-sound source (s) 2, 2a.
  • Fig. 4 shows a development in which the sound source 1 is designed as a fan 13 of a PC or the like.
  • the sound source 1 of the fan 13 can be assumed to be a dipole source, which can also be considered as two monopole sources arranged axially, close to one another and in opposite phase.
  • the counter-sound source 2 can sit in a box 11 and thus forms a monopoly.
  • the counter-sound source 2 with the one, the counter-sound source 2 facing and belonging to the dipole of the fan 13 monopole received an acoustic short circuit.
  • a speed sensor 10 is provided as a guide or reference sensor, with the aid of which the rotational speed of the fan 13 is detected.
  • the signals picked up by the pair of loudspeakers 5, 6 and the signal detected by the rotational speed sensor 10, which is a measure of the rotational speed of the fan 13, are fed together to a signal processing system 12 and processed there.
  • the signals are generated, which serve to act on the counter-sound source to the acoustic Short circuit resulting in the attenuation / cancellation of the corresponding noise of the sound source.
  • FIG. 4 shows that it is certainly also possible to arrange a corresponding counter-sound source in a corresponding box 11 'on the other side of the sound source 1.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of the invention in which the counter-sound source 2 is seated in a box 11.
  • the microphones are located closer to the sound source 1, which is located axially above the box shown, as the counter-sound source.
  • the senor 10 is integrated as a guide or reference sensor for detecting the rotational speed of the fan 13 in the box 11 and is located facing the sound source 1, at the next possible distance to the sound source. 1
  • the monopole or dipole propagation of the sound waves produces a substantially spherical propagation 15 or an eight-shaped propagation with a central axis which is perpendicular to the center of the sound source 1.
  • the counter-sound source 2 must be arranged with the smallest possible axial distance 7.
  • the axial distance 7 between the sound source and counter-sound source is ⁇ / 2 or less in order to be able to attenuate the portions of the operating noise with the frequencies whose wavelength is greater than ⁇ as effectively as possible. It is essential that with the microphones 5, 6 checkpoints exist, with which the quantity of attenuation can be detected continuously, so that the smallest possible sound pressure or the best possible attenuation in the microphone level can be achieved via appropriate iterative steps in the electronic signal processing system.
  • the method according to the invention therefore also relies on a convergent iteration, because with an increasing number of iteration steps, the quantity of attenuation becomes better and better. Since with the method according to the Invention, in particular the periodic components of the operating noise to be damped can be made virtually inaudible, the method is particularly suitable for such sound sources, in which the operating noise generated has a high proportion of periodically recurring vibrations.
  • FIGS. 6 and 7 once again show the general part of the invention.
  • the spherical surfaces are indicated by punctuated lines in which the sound propagates.
  • the counter-sound source 2 On one of these spherical lines is the counter-sound source 2, so that between sound source 1 and counter-sound source 2, a link is formed, which is the normal to the plane in which the microphones 5, 6 lie.
  • the plane of the loudspeakers 5, 6 is therefore a normal plane on the connecting path between sound source 1 and counter-sound source 2.
  • FIG. 6 shows that the distance 16 between the microphones 5, 6 is halved by the connecting path between sound source 1 and counter-sound source 2.
  • connection path 16 between the microphones 5 and 6 may also be unequally divided by the connection between sound source 1 and counter-sound source 2.
  • the plane 17 is exactly one normal plane.
  • the plane 17 may well deviate in an angular range of +/- 5 ° from the normal plane, without departing from the inventive concept.
  • the essential idea of the invention is based on the fact that the counter sound source 2 is to be arranged in the vicinity of the sound source 1. This is to be understood as meaning a distance between the sound source and counter-sound source which is less than half the wavelength of the vibration to be damped, while the distance between the microphones 5, 6 may be in the far-range.
  • both microphones are arranged on a straight line which cuts the connecting path between sound source 1 and counter-sound source 2 in the middle, while in the most preferred case the connection path 16 between the microphones 5, 6 cut centrally through the distance between sound source 1 and counter-sound source 2 becomes.

Abstract

The invention relates to an arrangement and a method for reducing the sound caused by a sound source by using an antiphase sound produced by an antiphase sound source, wherein, according to the invention, on the basis of a frequency analysis of the sound radiated by the sound source, the distance from the sound source to the antiphase sound source is shorter than half the wavelength in respect of a wavelength that is provided in a particular frequency range of the radiated sound, preferably in respect of the shortest wavelength in the frequency range, and wherein two or more microphones are provided, wherein the microphones are arranged closer to the sound source than to the antiphase sound source, preferably in a shared dividing plane that preferably runs perpendicular to a connecting line between sound source and antiphase sound source and, with further preference, at the same distance from the sound source and the antiphase sound source, but at any rate in relation to an arrangement plane that has said connecting line as a generatrix and in which at any rate one of the microphones is arranged such that the microphones, in relation to the arrangement plane, are arranged opposite the connecting line, wherein if one of the microphones is not situated on the arrangement plane, the position thereof in relation to the connecting line needs to be checked by assuming a perpendicular projection from this microphone onto the arrangement plane.

Description

Anordnung zur Verringerung des durch eine Schallquelle verursachten Geräuschs und Verfahren zur Verringerung des Geräuschs  Arrangement for reducing the noise caused by a sound source and method for reducing the noise
Die Erfindung betrifft zunächst eine Anordnung zur Verringerung des durch eine Schallquelle verursachten Schalls durch von einer Gegenschallquelle. The invention initially relates to an arrangement for reducing the sound caused by a sound source by a counter-sound source.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verringerung des durch eine Schallquelle verursachten Schalls durch Erzeugung von Gegenschall mittels einer Gegenschallquelle, wobei der von der Schallquelle erzeugte Schall durch mindestens einen Sensor erfasst wird. Furthermore, the invention relates to a method for reducing the sound caused by a sound source by generating counter-sound by means of a counter-sound source, wherein the sound generated by the sound source is detected by at least one sensor.
Derartige Anordnungen und Verfahren sind bereits bekannt geworden. Es wird insbesondere auf die US 7,272,234 B2 verwiesen. Hinsichtlich der Anordnung der Gegenschallquelle ist dort auf eine Anordnung in derselben Ebene abge- stellt. Diese Anordnung ist zwar auch zu bevorzugen, aber es wird noch nach weiteren Kriterien gesucht. Such arrangements and methods have already become known. Reference is made in particular to US Pat. No. 7,272,234 B2. With regard to the arrangement of the counter-sound source, it is placed there on an arrangement in the same plane. Although this arrangement is also preferable, it is still looking for other criteria.
Die Aufgabe ist hinsichtlich der Anordnung dadurch gelöst, dass auf Basis einer Frequenzanalyse des abgestrahlten Schalls der Abstand von der Schallquel- le zu der Gegenschallquelle im Hinblick auf eine in einem bestimmten Frequenzbereich gegebene Wellenlänge des abgestrahlten Schalls, bevorzugt die kleinste Wellenlänge in dem Frequenzbereich, kleiner ist als die Hälfte der Wellenlänge, dass zwei oder mehr Mikrophone vorgesehen sind und dass die Mikrophone näher an der Schallquelle als an der Gegenschallquelle, bevorzugt zwi- sehen der Schallquelle und der Gegenschallquelle (bezogen auf Ebenen, die durch die Schallquelle bzw. die Gegenschallquelle gehen und senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen der Schallquelle und der Gegenschallquelle verlaufen) bevorzugt gemeinsam in einer Teilungsebene, die bevorzugt senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen der Schallquelle und der Gegenschallquelle mit bevorzugt gleichem Abstand zu der Schallquelle und der Gegenschallquelle verläuft, jedenfalls aber bezogen auf eine Anordnungsebene, welche die genannte Verbindungslinie als Erzeugende besitzt und in welcher jedenfalls eines der Mikrophone angeordnet ist derart, dass die Mikrophone bezogen auf die Anordnungsebene gegenüberliegend zu der Verbindungslinie angeordnet sind, wobei im Falle, dass eines der Mikrophone nicht in der Anordnungslinie liegt, zur Prüfung seiner Lage in Bezug auf die Verbindungslinie von einer senkrechten Projektion dieses Mikrophons auf die Anordnungsebene auszugehen ist. With regard to the arrangement, the object is achieved in that on the basis of a frequency analysis of the radiated sound, the distance from the sound source to the counter-sound source with respect to a given in a certain frequency range wavelength of the radiated sound, preferably the smallest wavelength in the frequency range, smaller is as half the wavelength that two or more microphones are provided and that the microphones closer to the sound source than at the counter-sound source, preferably between see the sound source and the counter-sound source (relative to planes that go through the sound source or the counter-sound source and perpendicular to the connecting line between the sound source and the counter-sound source) preferably together in a dividing plane, preferably perpendicular to a connecting line between the sound source and the counter-sound source with preferably the same distance from the sound source and the counter-sound source runs, but in any case with respect to an arrangement level, which has the said connection line as a generator and in which any case one of the microphones is arranged such that the microphones are arranged relative to the arrangement plane opposite to the connecting line, wherein in the event that one of the microphones not is in the line of arrangement, to check its position with respect to the connecting line is to be assumed by a vertical projection of this microphone on the arrangement level.
Wesentlich ist also zunächst, dass der Abstand zwischen der Schallquelle und der Gegenschallquelle entsprechend eingestellt wird, nämlich auf einen Abstand kleiner als die Hälfte der Wellenlänge. Diese Wellenlänge wird durch eine Analyse der durch die Schallquelle abgestrahlten Schallwellen, also mittels einer Frequenzanalyse, gewonnen. Hierbei kann bei einem großen Frequenzband eine Unterteilung, etwa in zwei, drei, vier oder mehr Bereiche der analy- sierten Frequenzen zunächst vorgenommen werden. So kann ein Frequenzbereich definiert werden, der sich durch eine der genannten Unterteilungen eben ergibt, und hieraus eine Wellenlänge als für den Abstand bestimmende Wellenlänge gewählt werden. Bevorzugt wird die kleinste Wellenlänge in einem so gebildeten Frequenzbereich gewählt, da dann alle in der Frequenz darunter befindlichen Schallwellen größerer Wellenlängen optimalerweise durch die Anordnung stark gedämpft oder sogar ausgelöscht werden können. It is therefore essential first that the distance between the sound source and the counter-sound source is adjusted accordingly, namely to a distance less than half the wavelength. This wavelength is obtained by an analysis of the sound waves radiated by the sound source, ie by means of a frequency analysis. In this case, for a large frequency band, a subdivision, for example into two, three, four or more ranges of the analyzed frequencies, can first be undertaken. Thus, a frequency range can be defined which results from one of the subdivisions just mentioned, and from this a wavelength can be selected as the wavelength determining the distance. Preferably, the smallest wavelength is chosen in a frequency range thus formed, since then all in the frequency underneath sound waves of larger wavelengths optimally can be greatly attenuated by the arrangement or even extinguished.
Durch die Mikrophone wird ermittelt, inwieweit an dem gegebenen Standort der Mikrophone, der zugleich bevorzugt definiert ist beziehungsweise in einem Rechner hinsichtlich des Standortes relativ zu der Schallquelle und der Gegenschallquelle und der Verbindungslinie von Positionsdaten her eingegeben wird, wird überprüft, ob an den gegebenen Orten die angestrebte Dämpfung erreicht wird. Um zu einem erfindungsgemäß günstigen Ergebnis zu kommen, ist hierbei die Anordnung der Mikrophone auch in weiterer Einzelheit von Bedeutung. Zum einen, dass die Mikrophone zwischen der Schallquelle und der Gegen- Schallquelle angeordnet sind. Dies bedeutet, ausgehend von der genannten Verbindungslinie, dass sie sich in einem Bereich zwischen zwei Ebenen befinden, die zu der Verbindungslinie senkrecht verlaufen und durch die Schallquelle oder die Gegenschallquelle gehen. Weiter können die Mikrophone, was in der Regel einem Optimum entspricht, in einer Ebene, die hier als Teilungsebene angesprochen ist, angeordnet sein, die der Hälfte des Abstandes zwischen der Schallquelle und der Gegenschallquelle auf der Verbindungslinie entspricht. Diese Teilungsebene verläuft in gleicher Weise wie die schon genannte Ebene senkrecht zu der Verbindungslinie. Jedenfalls aber befinden sich die Mikropho- ne in zwei unterschiedlichen räumlichen Sektoren. Diese räumlichen Sektoren sind hier dadurch definiert, dass eine Anordnungsebene postuliert ist, die sich dadurch auszeichnet, dass sie die Verbindungslinie als Erzeugende besitzt. Ersichtlich kann hierdurch eine ganze Schar von Anordnungsebenen gegeben sein, die die Verbindungslinie als gemeinsame Rotationsachse besitzen. Bezüg- lieh zweier Mikrophone lässt sich die Anordnungsebene immer derart finden, dass sie einerseits die Verbindungslinie enthält und andererseits jedenfalls eines der Mikrophone. Bevorzugt enthält sie beide Mikrophone. By the microphones is determined to what extent at the given location of the microphones, which is also preferably defined or is entered in a computer relative to the location relative to the sound source and the counter-sound source and the connecting line of position data fro, it is checked whether at the given locations the desired damping is achieved. In order to arrive at a favorable result according to the invention, in this case the arrangement of the microphones is also important in further detail. First, that the microphones between the sound source and the counterpart Sound source are arranged. This means, starting from the said connecting line, that they are located in an area between two planes which run perpendicular to the connecting line and pass through the sound source or the counter-sound source. Furthermore, the microphones, which generally corresponds to an optimum, can be arranged in a plane which is referred to here as a dividing plane, which corresponds to half the distance between the sound source and the counter-sound source on the connecting line. This division plane runs in the same way as the already mentioned plane perpendicular to the connecting line. In any case, the microphones are in two different spatial sectors. These spatial sectors are defined here by the fact that an arrangement level is postulated, which is characterized by having the connecting line as a generator. Obviously, a whole family of arrangement levels can be given, which have the connection line as a common axis of rotation. With regard to two microphones, the arrangement level can always be found in such a way that on the one hand it contains the connecting line and on the other hand in any case one of the microphones. Preferably, it contains both microphones.
Insofern ist hinsichtlich der genannten räumlichen Sektoren von Bedeutung, dass die Mikrophone - bezogen auf die Anordnungslinie - gegenüberliegend angeordnet sind. Im Falle, dass nur eines der Mikrophone in der Anordnungsebene sich befindet, wird zur Bestimmung der Eigenschaft„gegenüberliegend" nicht auf den tatsächlichen Ort des anderen Mikrophons zurückgegriffen, sondern auf dessen senkrechte Projektion auf die Anordnungsebene. Befinden sich beide Mikrophone auf derselben Seite der Verbindungslinie, entspricht dies nicht einer erfindungsgemäßen Anordnung. In this respect, it is important with regard to the mentioned spatial sectors that the microphones are arranged opposite one another with respect to the arrangement line. In the case where only one of the microphones is located in the plane of the array, it is not the actual location of the other microphone that is used to determine the opposite property, but its perpendicular projection to the array plane , this does not correspond to an arrangement according to the invention.
Hinsichtlich des Verfahrens wird darauf abgestellt, dass eine Frequenzanalyse des abgestrahlten Schalls durchgeführt wird, dass der Abstand der Gegen- Schallquelle im Hinblick auf die Schallquelle in Bezug auf eine in einem be- stimmten Frequenzbereich gegebene Wellenlänge des Schalls, bevorzugt der kleinsten Wellenlänge in dem Frequenzbereich, kleiner als die Hälfte dieser Wellenlänge gewählt wird, dass weiter zwei oder mehr Mikrophone vorgesehen werden, wobei die Mikrophone zwischen der Schallquelle und der Gegen- Schallquelle angeordnet werden, bevorzugt in einer Teilungsebene, die senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen der Schallquelle und der Gegenschallquelle mit gleichem Abstand zu der Schallquelle und der Gegenschallquelle verläuft, jedenfalls aber bezogen auf eine Anordnungsebene, welche die genannte Verbindungslinie als Erzeugende besitzt, und in welcher jedenfalls eines der Mikrophone angeordnet wird derart, dass die Mikrophone bezogen auf die Anordnungsebene gegenüberliegend zu der Verbindungslinie angeordnet werden, wobei im Falle, dass eines der Mikrophone nicht in der Anordnungsebene liegt, es zur Prüfung seiner Lage in Bezug auf die Verbindungslinie von einer senkrechten Projektion dieses Mikrophons auf die Anordnungsebene ausgegangen wird. With regard to the method, it is intended that a frequency analysis of the radiated sound is carried out, that the distance of the counter sound source with respect to the sound source with respect to a If the frequency range given the wavelength of the sound, preferably the smallest wavelength in the frequency range, is chosen to be less than half of this wavelength further provided two or more microphones, the microphones are arranged between the sound source and the counter-sound source, preferably in one Division plane which is perpendicular to a connecting line between the sound source and the counter-sound source with equal distance from the sound source and the counter-sound source, but in any case with respect to an array plane having said connecting line as a generator, and in which any case one of the microphones is arranged such that the microphones are arranged opposite to the connecting line in relation to the arrangement plane, wherein in the case where one of the microphones is not in the plane of arrangement it is used to check its position with respect to the connecting line from a vertical projection on the basis of this microphone is assumed.
Wenn es sich bei der Schallquelle und der Gegenschall jeweils für sich gesehen um akustische Monopole handelt, ist so durch die Anordnung von Schallquelle und Gegenschallquelle die Möglichkeit gegeben, einen akustischen Dipol aus- zubilden. Falls zudem die Mikrophone erfindungsgemäß angeordnet werden und ein aus der Literatur bekannter Algorithmus auf eine Minimierung der Leistung der als Fehlersensoren verwendeten Mikrophonsignale abstellt, bildet sich tatsächlich ein Dipol aus. Dieser Dipol führt dazu, dass die zuvor durch den einzelnen Monopol abgestrahlte akustische Wirkleistung zu großen Teilen in akustische Blindleistung umgewandelt wird und eine Dämpfung des zuvor durch den einzelnen Monopol abgestrahlten Geräuschs bewirkt. If the sound source and the counter sound are acoustic monopoles in their own right, the arrangement of sound source and counter sound source makes it possible to form an acoustic dipole. Moreover, if the microphones are arranged according to the invention and an algorithm known from the literature is used to minimize the power of the microphone signals used as error sensors, a dipole actually forms. This dipole causes the acoustic real power previously radiated by the single monopole to be largely converted to reactive acoustic power, causing attenuation of the noise previously radiated by the individual monopole.
Bei der Schallquelle kann es sich aber auch bereits um einen Dipol handeln. Da bevorzugt die Gegenschallquelle gleichartig gewählt wird, wird dann als Ge- genschallquelle bevorzugt auch eine Dipol-Gegenschallquelle vorgesehen. Da insofern die Schallquelle wie auch die Gegenschallquelle eine Schallrichtung aufweisen, die sich durch die Verbindungslinie der Mittelpunkte der beiden den Dipol bildenden Pole ergibt, kann auch ein„Vor" und ein„Hinter" betreffend die Schallquelle angesprochen werden, denn eine der Richtungen kann als Schallrichtung gewählt werden. Die Gegenschallquelle kann in dieser Hinsicht vor und/ oder hinter der Schallquelle angeordnet sein. The sound source may already be a dipole. Since preferably the counter-sound source is selected to be the same, a dipole counter-sound source is then preferably provided as the counterpart sound source. There insofar as the sound source as well as the counter-sound source have a sound direction which results from the connecting line of the centers of the two poles forming the dipole, a "forward" and a "behind" regarding the sound source can also be addressed since one of the directions can be referred to as the sound direction to get voted. The counter-sound source can be arranged in this regard before and / or behind the sound source.
Eine praktische Anwendung kann beispielsweise darin gegeben sein, ein Geräusch, das ein Lüfterrad eines Lüfters eines Computers verursacht, zu reduzie- ren oder aufzuheben. For example, a practical application may be to reduce or eliminate a noise caused by a fan of a computer's fan.
Dieses Lüfterrad stellt in der Regel schalltechnisch einen Dipol dar. This fan is usually acoustically a dipole.
In dem gegebenen Beispielfall ist die Gegenschallquelle, auch als Dipol, mög- liehst nah am Lüfter, entsprechend der genannten Bemessungsregel, jedoch in einem Axialabstand zu dem Lüfter, bezogen auf die genannte Abstrahlachse beziehungsweise Abstrahlrichtung, hier aber auch konkret beispielsweise und vorzugsweise abgegriffen in Richtung einer Drehachse des Lüfterrades, angeordnet. In the given example, the counter-sound source, also as a dipole, possible close to the fan, according to said design rule, but at an axial distance to the fan, based on the said emission axis or emission direction, but here also specifically, for example, and preferably tapped in the direction a rotation axis of the fan wheel, arranged.
Hinsichtlich des oder der Mikrophone kann vorgesehen sein, dass diese weiter entfernt, bezogen auf die eingangs genannte Verbindungslinie, seitlich hierzu, angeordnet werden. Ein akustisches Zentrum der Gegenschallquelle liegt entsprechend im Bereich der Schallausbreitung der Schallquelle und nimmt von dieser einen in der beschriebenen Weise bestimmten Axialabstand ein. Der Axialabstand ist größer als Null und kleiner als eine halbe Wellenlänge des zu dämpfenden Schalls in dem bestimmten Frequenzbereich. Es wird ein akustischer Kurzschluss erzeugt, der im Nahbereich der Schallquelle gegeben ist. With regard to the microphone (s), it can be provided that these are arranged further away from the side, with reference to the connection line mentioned at the beginning. An acoustic center of the counter-sound source is correspondingly in the range of sound propagation of the sound source and takes from this one determined in the manner described axial distance. The axial distance is greater than zero and less than half the wavelength of the sound to be damped in the particular frequency range. It creates an acoustic short circuit, which is given in the vicinity of the sound source.
Im Falle lediglich einer einzigen Gegenschallquelle können die Schallquelle und die Gegenschallquelle auf einer Achse liegen, die als Zentralachse der Abstrahlrichtung bezeichnet werden kann. In the case of only a single counter-sound source, the sound source and the counter-sound source can lie on an axis which can be referred to as the central axis of the emission direction.
Es können aber auch mehrere Gegenschallquellen vorgesehen sein. Jede der Gegenschallquellen kann in einer vorbestimmten bzw. einer ausgewählten Po- sition, von mehreren Abstrahlrichtungen der Schallquelle ausgerichtet angeordnet sein. Jedoch auch hier unter Beachtung der genannten Regel zur Ermittlung des (maximalen) Axialabstandes zu der Schallquelle, wobei im Hinblick auf mehrere Gegenschallquellen auch der Abstand bezüglich unterschiedlicher Frequenzbereiche der Schallquelle in der genannten Weise bestimmt werden kann. Es kann also bei einer zweiten Gegenschallquelle die Abstandsbestimmung (maximal) auf Basis einer anderen Wellenlänge bestimmt sein als bei einer ersten Schallquelle. Die Anordnung mehrerer Gegenschallquellen ist weiter bevorzugt symmetrisch bezüglich der Schallquelle, soweit diese eine Zentralachse der Abstrahlung aufweist. In diesem Fall sind bezüglich der gegebenen Zentralachse in Querrichtung hierzu die Gegenschallquelle mit gleichen Abständen angeordnet. Bevorzugt weisen sie dann auch einen gleichen direkten Abstand zu der Schallquelle auf. But it can also be provided several counter-noise sources. Each of the counter-sound sources may be arranged in a predetermined or a selected position, aligned in a plurality of emission directions of the sound source. However, in consideration of the abovementioned rule for determining the (maximum) axial distance from the sound source, it also being possible to determine the distance with respect to different frequency ranges of the sound source in the manner mentioned with regard to a plurality of counter sound sources. Thus, in the case of a second counter-sound source, the distance determination (maximum) may be determined on the basis of a different wavelength than in the case of a first sound source. The arrangement of several counter-sound sources is more preferably symmetrical with respect to the sound source, as far as it has a central axis of the radiation. In this case, with respect to the given central axis in the transverse direction, the counter-sound source are arranged at equal intervals. Preferably, they then also have the same direct distance to the sound source.
Letzteres ist jedenfalls auch für eine monopole Schallquelle möglich. The latter is certainly also possible for a monopolized sound source.
Für jede Gegenschallquelle ist, wie im Falle einer einzigen Gegenschallquelle auch, ein Paar von Mikrophonen erforderlich. Hierbei können ein oder mehrere Mikrophone auch zwischen zwei benachbarten Gegenschallquellen gemeinsam verwendet werden. Etwa indem diese Mikrophone dann nach Art eines Time- Sharing-Betriebs einerseits für die Signalerzeugung der einen Gegenschallquel- le und andererseits für die Signalerzeugung der anderen Gegenschallquelle herangezogen werden. Die ein oder mehreren Mikrophone sind bevorzugt benachbart zur Gegenschallquelle vorgesehen. Die Mikrophone liegen weiter bevorzugt jeweils paarweise auf einer Normalebene zur Verbindungsstrecke zwi- sehen Schallquelle und der entsprechenden Gegenschallquelle. For each antinoise source, as in the case of a single antinoise source, a pair of microphones is required. In this case, one or more microphones can also be used in common between two adjacent counter-sound sources. For example, by using these microphones in the manner of a time-sharing operation, on the one hand, for the signal generation of the one antinoise source. le and on the other hand be used for the signal generation of the other counter-sound source. The one or more microphones are preferably provided adjacent to the counter-sound source. The microphones are further preferably in pairs on a normal plane to the connecting line between the sound source and the corresponding counter-sound source.
Bevorzugt ergibt sich durch diese Anordnungen für jede Schallquelle, insbesondere in dem ausgewählten Frequenzbereich, ein akustischer Dipol, der eine optimale Dämpfung des Betriebsgeräusches, jedenfalls in dem genannten Fre- quenzbereich, zur Folge hat. Preferably, these arrangements result in an acoustic dipole for each sound source, in particular in the selected frequency range, which results in optimum damping of the operating noise, at least in the frequency range mentioned.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Mikrophone zumindest gruppenweise in einer selben Ebene liegen, so dass die von der Schallquelle ausgehenden Betriebsgeräusche von den jeweils beteiligten Mikrophonen auch in derselben Ebene erfasst und zur Auswertung weitergegeben werden. Ersichtlich hat dies jedenfalls dann Bedeutung, wenn es sich um mehr als zwei Mikrophone handelt. Bezogen auf eine tatsächliche Anordnung von Schallquelle und Gegenschallquelle sowie Mikrophonen in einem realen Raum betrifft dies insbesondere eine horizontale Ebene. Die Ebene kann aber auch eine vertikale Ebene sein oder eine Ebene mit ei- nem Winkel zwischen einer vertikalen und einer horizontalen Ebene. Durch derartige Anordnungen können einzelnen Mikrofongruppen zur Berechnung eines Schalldruckgradienten bzw. daraus der Schallschnelle und gemeinsam mit dem Schalldruck zur Berechnung der Schallintensität herangezogen werden, so dass ein aus der Literatur bekannter Algorithmus auf die Optimierung der entspre- chenden akustischen Größen abstellen kann. Furthermore, it is preferred that the microphones lie at least in groups in a same plane, so that the operating noise emanating from the sound source is also detected by the respectively involved microphones in the same plane and passed on for evaluation. In any case, this obviously has meaning when it comes to more than two microphones. With regard to an actual arrangement of sound source and counter-sound source, as well as microphones in a real space, this relates in particular to a horizontal plane. The plane can also be a vertical plane or a plane with an angle between a vertical plane and a horizontal plane. By means of such arrangements, individual microphone groups can be used for calculating a sound pressure gradient or the sound velocity and together with the sound pressure for calculating the sound intensity so that an algorithm known from the literature can be used to optimize the corresponding acoustic parameters.
Im Hinblick auf eine Anordnung mehrerer Gegenschallquellen bezüglich einer Schallquelle, insbesondere, bezogen auf eine gegebenenfalls gegebene Zentralachse der Abstrahlung der Schallquelle, eine symmetrische Anordnung dieser mehreren Gegenschallquellen, ist bevorzugt, dass die Mikrophone zwei Mikro- phongruppen bilden, von denen jeweils jede Gruppe in einer selben Ebene liegen. Weiter bevorzugt können die Mikrophongruppen zusammen in einer selben Ebene liegen. An einem oder mehreren der genannten Mikrophone ist bevorzugt (jeweils) der Ort gegeben, beziehungsweise die Anordnung der Mikrophone ist bevorzugt so vorgenommen, an welchen bei einer gegebenen Anordnung von Schallquellen und Gegenschallquellen ein kleinstmöglicher Schalldruck bzw. die bestmögliche Dämpfung erreicht ist. With regard to an arrangement of several counter-sound sources with respect to a sound source, in particular, based on an optionally given central axis of the radiation of the sound source, a symmetrical arrangement of these multiple counter-sound sources, it is preferred that the microphones have two microphones. form phon groups, each group of which is in the same level. More preferably, the microphone groups may be together in the same plane. At one or more of the said microphones, the location is preferably (respectively) given, or the arrangement of the microphones is preferably carried out in such a way as to achieve the lowest possible sound pressure or the best possible attenuation for a given arrangement of sound sources and counter-sound sources.
Die beschriebenen Mikrophone dienen als Fehlersensoren zur Minimierung des Schalldrucks an den entsprechenden Positionen dieser Mikrophone. Ein Algorithmus adaptiert zu diesem Zweck ein Signal-Filter, welches aus einem weiteren Signal, dem sogenannten Führungs- oder Referenzsignal, das zur Minimie- rung der Schalldrücke benötigte Gegenschallsignal erzeugt mit der die entsprechende Gegenschallquelle beaufschlagt wird. Der Abgriff bzw. die Herleitung des Führungs- oder Referenzsignals sowie die zu verwendenden Algorithmen sind aus dem Stand der Technik bekannt und in der Literatur hinreichend dokumentiert. The described microphones serve as error sensors for minimizing the sound pressure at the corresponding positions of these microphones. An algorithm adapts for this purpose a signal filter which generates from another signal, the so-called reference or reference signal, the antinoise signal needed to minimize the sound pressure, which is applied to the corresponding antinoise source. The tap or the derivation of the guide or reference signal and the algorithms to be used are known from the prior art and sufficiently documented in the literature.
Handelt es sich bei der Schallquelle beispielsweise um den Lüfter eines PCs oder ähnliches, können die periodisch wiederkehrenden Teile zum Beispiel durch eine Fourier- Analyse berechnet werden. Hierzu sind dann ersichtlich die auftretenden Periodizitäten zu erfassen. For example, if the sound source is the fan of a personal computer or the like, the periodically recurring parts may be calculated by a Fourier analysis, for example. For this purpose, the occurring periodicities can be seen.
Dies kann zum Beispiel durch eine Vorrichtung zur Drehzahlerfassung des Lüfters geschehen. Da im Übrigen die Anzahl der Lüfterblätter bekannt ist, kann bei Kenntnis der Betriebsdrehzahl die Frequenz der Anregung zur Geräuschentwicklung bestimmt werden. This can be done for example by a device for detecting the speed of the fan. Incidentally, since the number of fan blades is known, with knowledge of the operating speed, the frequency of the excitation for noise can be determined.
Bevorzugt sitzt eine oder die jeweilige Gegenschallquelle in einem jeweils separaten Gehäuse, welches axial vor oder hinter der dipolartigen (einen idealer Dipol existiert in der technischen Realität praktisch nicht) Schallquelle angeordnet ist. Das Gehäuse umschließt die Gegenschallquellen bevorzugt derart, dass dort selbst kein Dipol entsteht. Preferably, one or the respective counter-sound source is seated in a respective separate housing, which is arranged axially in front of or behind the dipole-like (an ideal dipole practically does not exist in the technical reality) sound source. The housing preferably surrounds the counter-sound sources in such a way that no dipole itself is formed there.
Die Gegenschallquelle, die insbesondere ein Lautsprecher sein kann, bildet bevorzugt nur einen Monopol. Im Hinblick auf mehrere Gegenschallquellen bildet bevorzugt jede für sich gesehen ein Monopol. Mehrere Lautsprecher zusammen können auch jeweils als eine einzelne Gegenschallquelle betrachtet werden, insbesondere wenn sie unmittelbar nebeneinander oder übereinander angeordnet sind. The counter-sound source, which may in particular be a loudspeaker, preferably forms only a monopole. With regard to several counter-noise sources, each individually forms a monopole. A plurality of loudspeakers together may also be considered as a single counter-sound source in each case, in particular if they are arranged directly next to or above one another.
Sollte eine dipolartige Gegenschallquelle benötigt werden, so kann diese aus zwei in jeweils einem einzelnen Gehäuse angeordneten Lautsprechern oder durch einen offenen, nicht in ein Gehäuse eingebauten Lautsprecher erzeugt werden, wobei letztere Ausführung in der Praxis aufgrund der verfügbaren Lautsprecheranordnungen seltener zu einer Erzeugung eines idealen Dipols führt. Durch Verwendung zweier unabhängiger Monopolquellen kann bei unterschiedlicher Ansteuerung auch eine Modifikation der dipolartigen Abstrahlcharakteristik vorgenommen werden. Should a dipole-type counter-sound source be required, this can be produced from two loudspeakers arranged in a single housing or from an open loudspeaker not built into a housing, the latter embodiment in practice less frequently generating an ideal dipole due to the available loudspeaker arrangements leads. By using two independent monopole sources, a modification of the dipole-like emission characteristic can also be carried out with different activation.
Durch den akustischen Kurzschluss, eine entsprechende Überlagerung der Schallquellen, zwischen den Schallwellen, die von der Schallquelle abgegeben werden und den Schallwellen, die von der Gegenschallquelle abgegeben werden, erfolgt die Dämpfung, indem an den Punkten, an denen die Mikrophone angeordnet sind, ein kleinstmöglicher Schalldruck erzeugt wird, d.h. der Schalldruck minimiert wird, gegebenenfalls bis hin zu Null. Durch iterative numerische Verfahren kann im Zuge der Abstrahlung des Schalls von der Gegenschallquelle eine Optimierung erreicht werden. Hierzu werden die von der Schallquelle erzeugten Schwingungen, die durch die Mikrophone erfasst werden, in Signale umgesetzt, die ihrerseits wiederum zur Steuerung der Gegenschallquelle verwendet werden. Due to the acoustic short circuit, a corresponding superposition of the sound sources, between the sound waves that are emitted from the sound source and the sound waves that are emitted by the counter sound source, the attenuation takes place by at the points where the microphones are arranged, a minimum possible sound pressure is generated, that is, the sound pressure is minimized, possibly down to zero. By means of iterative numerical methods, an optimization can be achieved in the course of the emission of the sound from the counter-sound source. For this purpose, the vibrations generated by the sound source, which are detected by the microphones, converted into signals, which in turn are used to control the counter sound source.
Hierzu erfolgt zunächst eine Signalerfassung der periodisch wiederkehrenden Anteile des zu dämpfenden Geräusches der Schallquelle. For this purpose, a signal detection of the periodically recurring components of the noise of the sound source to be damped takes place first.
Im Falle, dass es sich um das Betriebsgeräusch eines Lüfters oder eines sonstigen sich drehenden Bauteiles handelt, kann zu diesem Zweck auch ein Drehzahlmesser Verwendung finden, der zum Beispiel aus der von dem Lüfterrad ausgehenden Signalfolge die periodisch wiederkehrenden Anteile erfasst, etwa beim Durchlaufen verschiedener Drehzahlen. In the event that it is the operating noise of a fan or other rotating component, a tachometer can be used for this purpose, for example, from the outgoing of the fan speed signal sequence detects the periodically recurring shares, such as when passing through different speeds ,
Das gewonnene frequenzabhängige Signal wird dann zur Berechnung der von der Gegenschallquelle zu erzeugenden Geräusche verwendet, um den ange- strebten akustischen Kurzschluss zwischen der Schallquelle und der Gegenschallquelle zu erreichen. The obtained frequency-dependent signal is then used to calculate the noise to be generated by the counter-sound source in order to achieve the intended acoustic short-circuit between the sound source and the counter-sound source.
Hierdurch entsteht im ersten Moment eine Überlagerung der von der Schallquelle und der Gegenschallquelle ausgehenden Geräusche, die ihrerseits von den im Abstrahlraum der Schallquelle vorgesehenen Mikrophonen erfasst werden. This results in the first moment, a superposition of the emanating from the sound source and the counter-sound source noise, which in turn are detected by the provided in the radiation space of the sound source microphones.
Durch die Mikrophone lässt sich entsprechend eine Überprüfung der erzielten Dämpfungsquantität vornehmen, wobei ein Signalausgang der Mikrophone zur iterativen Erreichung einer noch besseren Dämpfungsquantität erneut der Signalverarbeitungsanlage aufgegeben wird. By the microphones can be made according to a review of the achieved attenuation quantity, wherein a signal output of the microphones for Iterative achievement of even better attenuation quantity is again given to the signal processing system.
Es erfolgt mithin eine laufende Iteration der Dämpfung des Geräusches der Schallquelle bis hin zu dem minimal möglichen Wert des Schalldrucks in dem (örtlich) erfassten Bereich. There is thus a continuous iteration of the attenuation of the noise of the sound source up to the minimum possible value of the sound pressure in the (locally) detected area.
Während der Iteration werden die Ausgangssignale des oder der Mikrophone fortlaufend der elektronischen Signalverarbeitungsanlage zugeführt und dort über ein EDV-Programm algorithmisch so aufgearbeitet, dass die Gegenschallquelle zur Abstrahlung der für die Geräuschverringerung notwendigen Schallwellen zur Erzeugung des akustischen Kurzschlusses damit beaufschlagt ist. During the iteration, the output signals of the microphones or are continuously fed to the electronic signal processing system and there algorithmically worked over a computer program that the counter sound source for radiation of the noise reduction necessary sound waves for generating the acoustic short circuit is applied to it.
Ersichtlich ist die beschriebene Anordnung dann dahingehend zu vervollstän- digen, dass ein Prozessor, vorzugsweise ein Digitaler Signal Prozessor, vorgesehen ist, auf dem ein bestimmtes Rechenprogramm zur Ermittlung des erforderlichen Gegenschalls abläuft, wobei diesem Rechenprogramm die Signale, die durch die Mikrophone ermittelt werden, aufgegeben werden. Zudem kann auf diesem Prozessor dann durch ein weiteres geeignetes Programm auch (zu- nächst) eine Frequenzanalyse in der beschriebenen Weise und mit dem beschriebenen Zweck durchgeführt werden. The arrangement described is then to be completed to the effect that a processor, preferably a digital signal processor, is provided on which runs a specific computer program for determining the required counter sound, wherein the computer program determines the signals which are determined by the microphones. be abandoned. In addition, a frequency analysis in the described manner and with the described purpose can also be carried out on this processor by another suitable program (initially).
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: In the following the invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 ein schematisches 3D-Bild der Erfindung; Fig. 1 is a schematic 3D image of the invention;
Fig. la eine Einzeldarstellung gemäß Fig. 1 zur Verdeutlichung der Projektion; Fig. 2 eine symmetrische Anordnung mehrerer Gegenschallquellen; Fig. 3 eine schematische Anordnung zwischen Gegenschallquellen und paarweise in Ebenen angeordneten Mikrophonen; Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit jeweils als Monopol ausgebildeter Gegenschallquelle und Rechneranbindung; Fig. La is a single representation of Figure 1 to illustrate the projection. Fig. 2 shows a symmetrical arrangement of several counter-sound sources; 3 shows a schematic arrangement between counter sound sources and pairwise arranged in planes microphones. 4 shows an embodiment of the invention, each with a monopole designed counter sound source and computer connection.
Fig. 5 eine Detaildarstellung einer Gegenschallquelle (Monopol); Fig. 6 eine allgemeine Darstellung der Erfindung mit gleichen Lautsprecherabständen und gleichen Abständen zwischen Schallquelle und Gegenschallquelle zur Normalebene; 5 shows a detailed representation of a counter sound source (monopole); 6 is a general view of the invention with equal speaker distances and equal distances between the sound source and counter-sound source to the normal plane.
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Erfindung mit gleichen Abständen von Schallquelle und Gegenschallquelle zur Normalebene sowie ungleichen Lautsprecherabständen. Fig. 7 is a schematic representation of the invention with equal distances from the sound source and counter-sound source to the normal plane and unequal speaker distances.
Sofern im Folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren. Unless otherwise stated below, the following description applies to all figures.
Die Figuren zeigen eine Anordnung zur aktiven Geräuschverringerung nach vorliegender Erfindung. The figures show an arrangement for active noise reduction according to the present invention.
Es geht um das Betriebsgeräusch einer Schallquelle 1. Die Schallquelle 1 kann eine Punktschallquelle, auch als Monopol angesprochen, darstellen oder (zunächst) vereinfachend als solche angenommen werden. It is about the operating noise of a sound source 1. The sound source 1 can represent a point sound source, also referred to as monopoly, represent or (simplifying) as such adopted.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen wird angenommen, dass die Schallquelle 1 der Lüfter 13 eines PCs oder dergleichen sein kann. Eine derartige Schallquelle weist periodisch wiederkehrende und nicht periodisch wiederkehrende Geräuschanteile auf. In the illustrated embodiments, it is assumed that the sound source 1 may be the fan 13 of a personal computer or the like. Such a sound source has periodically recurring and non-periodically recurring noise components.
Es geht vorwiegend darum, die periodisch wiederkehrenden Geräuschanteile möglichst effektiv zu dämpfen. Zu diesem Zweck dient das hier beschriebene Verfahren zur Erzeugung eines akustischen Kurzschlusses. It is primarily about damping the periodically recurring noise as effectively as possible. For this purpose, the method described here for generating an acoustic short circuit is used.
Bei diesem Verfahren ist wenigstens eine Gegenschallquelle vorgesehen, deren Abstrahlrichtung 4 koaxial zur Abstrahlrichtung 3 der Schallquelle orientiert ist. In this method, at least one counter-sound source is provided whose emission direction 4 is oriented coaxially to the emission direction 3 of the sound source.
Dieser Sachverhalt wird am räumlichen Bild der Fig. 1 verdeutlicht. This situation is illustrated in the spatial image of FIG. 1.
Die Punktschallquelle 1 strahlt ungerichtet aus und bildet auf diese Weise einen Monopol. Im Falle eines Dipols kann wie weiter vorne ausgeführt, von einer Zentralachse gesprochen werden. The point sound source 1 radiates undirected and thus forms a monopole. In the case of a dipole, as stated earlier, one can speak of a central axis.
Im Falle eines Lüfters 13 handelt es sich in der Regel um einen solchen Dipol. Er strahlt entsprechend in zwei entgegengesetzten Richtungen Schall ab. Für die andere Richtung gelten die folgenden Ausführungen entsprechend. In the case of a fan 13 is usually such a dipole. It emits sound accordingly in two opposite directions. For the other direction, the following statements apply accordingly.
Zu diesem Zweck ist auch im rückwärtigen Teil der Fig. 1 eine entsprechende erfindungsgemäße Anordnung vorgesehen bzw. angedeutet. For this purpose, a corresponding arrangement according to the invention is also provided or indicated in the rear part of FIG.
Es gilt nun, zumindest die periodischen Anteile der von der Schallquelle 1 aus- gehenden Geräusche zu erfassen und durch einen akustischen Kurzschluss mit der Gegenschallquelle 2 zu dämpfen. It is now necessary to detect at least the periodic components of the noise emanating from the sound source 1 and to attenuate them by means of an acoustic short circuit with the counter-sound source 2.
Zu diesem Zweck ist die Gegenschallquelle 2 so ausgerichtet, dass bezogen auf eine Verbindungslinie 4 der Abstand zwischen der Gegenschallquelle 2 und der Schallquelle 1 kleiner ist als die Hälfte einer ausgewählten Wellenlänge. Hin- sichtlich der Auswahl der Wellenlänge wird auf die Ausführungen weiter vorne verwiesen. For this purpose, the counter-sound source 2 is oriented so that with respect to a connecting line 4, the distance between the counter-sound source 2 and the sound source 1 is smaller than half of a selected wavelength. outward visually the selection of the wavelength is referred to the comments further forward.
Es sind Mikrophone 5, 6 vorgesehen, welche der Erfassung des Betriebsge- räuschs der Schallquelle 1 dienen und dazu verwendet werden, die Gegenschallquelle 2 so anzusteuern, dass die gewünschte Dämpfung erreicht wird. There are provided microphones 5, 6, which serve to detect the operating noise of the sound source 1 and are used to control the counter-sound source 2 in such a way that the desired attenuation is achieved.
Bezüglich der Verbindungslinie 4 kann eine Ebene Ei (Teilungsebene) definiert werden, die senkrecht auf der Verbindungslinie 4 steht und den gleichen Ab- stand zu der Schallquelle 1 wie der Gegenschallquelle 2 aufweist. Wie ersichtlich sind hier die Mikrophone 5, 6 zwischen der Ebene Ei und der Gegenschallquelle 2 angeordnet. Zudem bezüglich der Verbindungslinie 4 gegenüberliegend. Hierzu kann auch noch, je nach gegebener Konstellation, eine Ebene E2 (Anordnungsebene) postuliert werden, in welcher die Verbindungslinie 4 ver- läuft. Es kann sich gleichsam eine Ebenenschar ergeben, die um die Verbindungslinie 4 rotiert. Wenn nicht beide Mikrophone 5, 6 zusammen in einer Anordnungsebene E2 liegen, in welcher auch die Verbindungslinie 4 verläuft, kann gegebenenfalls nur eines der Mikrophone, hier im Beispielfall das Mikrophon 5, in der Anordnungsebene E2 liegen und bezüglich des zweiten Mikrophons 6 eine senkrechte Projektion vorgenommen werden. Dann muss bezüglich des durch die senkrechte Projektion gewonnenen Projektionspunktes P, siehe Fig. la, die Anordnung zu der Verbindungslinie 4 gegenüberliegend sein. With regard to the connecting line 4, a plane Ei (division plane) can be defined, which is perpendicular to the connecting line 4 and has the same distance to the sound source 1 as the counter-sound source 2. As can be seen here, the microphones 5, 6 are arranged between the plane Ei and the counter-sound source 2. In addition, with respect to the connecting line 4 opposite. For this purpose, depending on the given constellation, a plane E 2 (arrangement plane) can also be postulated, in which the connecting line 4 runs. It can result in a level crowd, which rotates around the connecting line 4. If not both microphones 5, 6 lie together in an arrangement plane E 2 , in which the connecting line 4 runs, optionally only one of the microphones, in this case the microphone 5, can lie in the plane E 2 and with respect to the second microphone 6 a vertical projection are made. Then, with regard to the projection point P obtained by the vertical projection, see FIG. 1 a, the arrangement must be opposite to the connecting line 4.
Bevorzugt liegen die Schallquelle, die Gegenschallquelle und die Mikrophon- Paare, bezogen auf die Verbindungslinie 4, jeweils in separaten, zu der Verbindungslinie 4 senkrecht verlaufenden Ebenen, jedenfalls aber nicht in einer gemeinsamen Ebene mit der Schallquelle 1. Preferably, the sound source, the counter-sound source and the microphone pairs, with respect to the connecting line 4, each lie in separate, perpendicular to the connecting line 4 levels, but at least not in a common plane with the sound source. 1
Im Falle der Fig. 1 liegt die Gegenschallquelle 2 in der Ebene, welche zu der Schallquelle 1 den Abstand 7 einnimmt. Die Gegenschallquelle 2 ist somit in einer als Frontebene zu bezeichnenden Ebene angeordnet. Die Mikrophone 5, 6 liegen von dieser Frontebene versetzt um den Axialabstand 9 in Richtung auf die Schallquelle 1. In the case of FIG. 1, the counter-sound source 2 lies in the plane which occupies the distance 7 to the sound source 1. The counter-sound source 2 is thus arranged in a front plane to be designated level. The microphones 5, 6 are offset from this front plane by the axial distance 9 in the direction of the sound source. 1
Wie weiterhin die Figuren zeigen, können auch eine oder mehrere Gegenschallquellen 2, 2a, 2b... vor und/ oder hinter der Schallquelle liegen. As the figures further show, one or more counter-sound sources 2, 2a, 2b... May also be located in front of and / or behind the sound source.
Insbesondere Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem zwei Gegenschallquellen 2, 2a mit ihren Mikrophonen jeweils einzeln vor und hinter der Schallquelle 1 angeordnet sind. Diese bilden allerdings jeweils einen Dipol, der, wie in Fig. 3 angedeutet, sowohl nach vorne als auch nach hinten strahlt. In particular, FIG. 3 shows an exemplary embodiment in which two counter-sound sources 2, 2 a with their microphones are respectively arranged individually in front of and behind the sound source 1. However, these each form a dipole, which, as indicated in Fig. 3, radiates both forward and backward.
Weiterhin ist wesentlich, dass für jede einzelne Gegenschallquelle ein Paar von Mikrophonen 5, 6; 5a, 6a; vorgesehen ist zur Erfassung der beidseits der Gegen- Schallquelle auszulöschenden, im Idealfall praktisch jedoch nur zu dämpfenden Geräuschschwingungen, die von der Schallquelle 1 ausgehen. Mit den erfassten Werten kann dann die Gegenschallquelle 2 entsprechend angesteuert werden, um die Geräusche im Sinne der vorliegenden Erfindung effektiv zu dämpfen. Insbesondere Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung, bei welcher mehrere Gegenschallquellen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h symmetrisch um die Schallquelle 1 herum angeordnet sind. Furthermore, it is essential that for each individual counter-sound source, a pair of microphones 5, 6; 5a, 6a; is intended to detect the extinguished on both sides of the counter-sound source, in the ideal case, however, only to be damped noise oscillations emanating from the sound source 1. With the detected values, the counter-sound source 2 can then be correspondingly controlled in order to effectively dampen the noises in the sense of the present invention. In particular, FIG. 2 shows a development in which a plurality of counter-sound sources 2 a, 2 b, 2 c, 2 d, 2 e, 2 f, 2 g, 2 h are arranged symmetrically around the sound source 1.
Bei dieser Darstellung handelt es sich ausdrücklich um eine Draufsicht in axia- ler Richtung auf die Schallquelle 1 und es soll ausdrücklich gesagt sein, dass die Ebene, in welcher die Schallquelle 1 liegt, praktisch hinter derjenigen Ebene liegt, welche durch die einzelnen Gegenschallquellen 2a-2h aufgespannt wird. This representation is expressly a plan view in the axial direction of the sound source 1 and it should be expressly stated that the Level in which the sound source 1 is located, practically behind the plane which is spanned by the individual counter-sound sources 2a-2h.
Die einzelnen Gegenschallquellen liegen somit in einer oberhalb der Papierebe- ne gedachten Ebene, während die Schallquelle 1 in der Papierebene liegt. The individual counter-sound sources thus lie in a plane above the plane of the paper, while the sound source 1 lies in the plane of the paper.
Die jeweils paarweise angeordneten Mikrophone 5a, 6a; 5b, 6b; 5c, 6c; 5h, 6h liegen zweckmäßigerweise alle in derselben Ebene, weil in diesem Ausführungsbeispiel davon ausgegangen werden soll, dass die Schallquelle 1 ein allseits in gleicher Weise abstrahlender Monopol ist und der Schall sich somit axialsymmetrisch um die Senkrechte auf der Papierebene stehende Achse ausbreitet. The paired microphones 5a, 6a; 5b, 6b; 5c, 6c; 5h, 6h are expediently all in the same plane, because in this embodiment it is to be assumed that the sound source 1 is a monopole emitting in the same way and the sound thus propagates axisymmetrically about the vertical axis on the plane of the paper.
Durch die symmetrische Ausbreitung empfiehlt sich auch die symmetrische Erfassung der Schallwellen, was durch die radiale Anordnung der Mikrophon- paare 5a, 6b... realisiert ist. The symmetrical propagation also recommends the symmetrical detection of the sound waves, which is realized by the radial arrangement of the microphone pairs 5a, 6b.
Wie insbesondere aus der Darstellung gemäß Fig. 3 ersichtlich, liegen die Mikrophonpaare 5, 6; 5a, 6a; in jeweiligen Ebenen, die stets zwischen der Abstrahlebene der Schallquelle 1 und der Abstrahlebene der Gegenschallquelle(n) 2, 2a, liegen. As can be seen in particular from the illustration according to FIG. 3, the microphone pairs 5, 6; 5a, 6a; in respective planes, which always lie between the emission level of the sound source 1 and the radiation level of the counter-sound source (s) 2, 2a.
Es kann daher aufgrund des axialen Versatzes zwischen Schallquelle 1 und Gegenschallquelle 2 sowie des axialen Zurückversatzes der Lautsprecherebenen zur Schallquelle 1 davon ausgegangen werden, dass die Dämpfung sehr effek- tiv sein wird, wobei durch die laufende Erfassung des gedämpften Signals eine konvergente Iteration erfolgen kann, die bei einem minimal möglichen Wert, der idealerweise Null ist, für bestimmte Frequenzbereiche endet. Ergänzend hierzu zeigt Fig. 4 eine Weiterbildung, bei welcher die Schallquelle 1 als Lüfter 13 eines PCs oder ähnliches ausgeführt ist. Für diesen Fall gelten obige Ausführungen entsprechend. Die Schallquelle 1 des Lüfters 13 kann als Dipolquelle angenommen werden, die auch als zwei axial, dicht beieinander angeordnete und gegenphasig wirkende Monopolquellen betrachtet werden kann. Therefore, due to the axial offset between the sound source 1 and the counter-sound source 2 and the axial offset back of the loudspeaker levels to the sound source 1, it can be assumed that the attenuation will be very effective, whereby a convergent iteration can occur due to the continuous detection of the attenuated signal. which ends at a minimum possible value, which is ideally zero, for certain frequency ranges. In addition, Fig. 4 shows a development in which the sound source 1 is designed as a fan 13 of a PC or the like. For this case, the above statements apply accordingly. The sound source 1 of the fan 13 can be assumed to be a dipole source, which can also be considered as two monopole sources arranged axially, close to one another and in opposite phase.
Weiterhin ist wesentlich, dass die Gegenschallquelle 2 in einer Box 11 sitzen kann und auf diese Weise einen Monopol bildet. Furthermore, it is essential that the counter-sound source 2 can sit in a box 11 and thus forms a monopoly.
Es handelt sich hier näherungsweise um einen Monopol, weil der Lautsprecher der Gegenschallquelle 2 nicht mit umgekehrter Phase nach hinten abstrahlen kann und die Schalldruckausbreitung bei ausreichend tiefen Frequenzen kugel- förmig stattfindet. This is approximately a monopoly, because the loudspeaker of the counter-sound source 2 can not radiate backwards with the reverse phase and the sound pressure propagation takes place at sufficiently low frequencies in a spherical shape.
Auf diese Weise kann die Gegenschallquelle 2 mit dem einen, der Gegenschallquelle 2 zugewandten und zu dem Dipol des Lüfters 13 gehörenden Monopol einen akustischen Kurzschluss eingehen. In this way, the counter-sound source 2 with the one, the counter-sound source 2 facing and belonging to the dipole of the fan 13 monopole received an acoustic short circuit.
Zusätzlich ist als Führungs- bzw. Referenzsensor ein Drehzahlsensor 10 vorgesehen, mit dessen Hilfe die Drehzahl des Lüfters 13 erfasst wird. In addition, a speed sensor 10 is provided as a guide or reference sensor, with the aid of which the rotational speed of the fan 13 is detected.
Die von dem Lautsprecherpaar 5, 6 aufgenommenen Signale und das vom Drehzahlsensor 10 erfasste Signal, welches ein Maß für die Drehzahl des Lüfters 13 ist, werden zusammen einer Signalverarbeitungsanlage 12 zugeführt und dort verarbeitet. The signals picked up by the pair of loudspeakers 5, 6 and the signal detected by the rotational speed sensor 10, which is a measure of the rotational speed of the fan 13, are fed together to a signal processing system 12 and processed there.
Über ein entsprechendes Rechenprogramm werden dann die Signale erzeugt, die zur Beaufschlagung der Gegenschallquelle dienen, um den akustischen Kurzschluss mit dem Ergebnis der Dämpfung/Löschung der entsprechenden Lärmgeräusche der Schallquelle zu erzielen. About a corresponding computer program then the signals are generated, which serve to act on the counter-sound source to the acoustic Short circuit resulting in the attenuation / cancellation of the corresponding noise of the sound source.
Weiterhin zeigt Fig. 4, dass durchaus auch auf der anderen Seite der Schallquel- le 1 eine korrespondierende Gegenschallquelle in einer entsprechenden Box 11' angeordnet werden kann. Furthermore, FIG. 4 shows that it is certainly also possible to arrange a corresponding counter-sound source in a corresponding box 11 'on the other side of the sound source 1.
Diese Maßnahme trägt der Tatsache Rechnung, dass ein Lüfter, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, üblicherweise ein Dipol ist und dass infolge dessen auch die zur an- deren Seite abgestrahlten Geräusche gedämpft werden sollten. This measure takes account of the fact that a fan, as shown in FIG. 4, is usually a dipole and, as a result, the noise emitted to the other side should also be damped.
Ergänzend hierzu zeigt Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welcher die Gegenschallquelle 2 in einer Box 11 sitzt. Die Box 11 ist mit Ausnahme der Lautsprecherebene, die hier die Gegenschallquelle 2 darstellt, allseits geschlossen. In addition, FIG. 5 shows an exemplary embodiment of the invention in which the counter-sound source 2 is seated in a box 11. The box 11, with the exception of the speaker level, which here represents the counter-sound source 2, all sides closed.
Seitlich zu der Gegenschallquelle 2 befindet sich das Mikrophonpaar 5, 6. Die Mikrophone liegen allerdings näher an der Schallquelle 1, die sich axial o- berhalb der gezeigten Box befindet, als die Gegenschallquelle. The microphones are located closer to the sound source 1, which is located axially above the box shown, as the counter-sound source.
Zusätzlich ist hier der Sensor 10 als Führungs- bzw. Referenzsensor zur Erfassung der Drehzahl des Lüfters 13 in die Box 11 integriert und befindet sich, der Schallquelle 1 zugewandt, auf dem nächstmöglichen Abstand zur Schallquelle 1. In addition, here the sensor 10 is integrated as a guide or reference sensor for detecting the rotational speed of the fan 13 in the box 11 and is located facing the sound source 1, at the next possible distance to the sound source. 1
Wie sich aus den Figuren ergibt, entsteht durch die monopole oder dipole Ausbreitung der Schallwellen eine im Wesentlichen kugelförmige Ausbreitung 15 oder eine achtförmige Ausbreitung mit einer Zentralachse, die auf dem Zent- rum der Schallquelle 1 senkrecht steht. Innerhalb eines kugelförmigen Ausbreitungsraumes muss mit möglichst kleinem Axialabstand 7 erfindungsgemäß die Gegenschallquelle 2 angeordnet werden. As can be seen from the figures, the monopole or dipole propagation of the sound waves produces a substantially spherical propagation 15 or an eight-shaped propagation with a central axis which is perpendicular to the center of the sound source 1. Within a spherical propagation space according to the invention, the counter-sound source 2 must be arranged with the smallest possible axial distance 7.
Dabei beträgt der Axialabstand 7 zwischen Schallquelle und Gegenschallquelle λ/2 oder weniger, um die Anteile des Betriebsgeräusches mit den Frequenzen, deren Wellenlänge größer als λ ist möglichst effektiv dämpfen zu können. Hierbei ist wesentlich, dass mit den Mikrophonen 5, 6 Kontrollpunkte existieren, mit denen die Quantität der Dämpfung fortlaufend erfasst werden kann, sodass über entsprechende Iterationsschritte in der elektronischen Signalverarbeitungsanlage kleinstmöglicher Schalldruck oder die bestmögliche Dämpfung in der Mikrophonebene erzielt werden kann. In this case, the axial distance 7 between the sound source and counter-sound source is λ / 2 or less in order to be able to attenuate the portions of the operating noise with the frequencies whose wavelength is greater than λ as effectively as possible. It is essential that with the microphones 5, 6 checkpoints exist, with which the quantity of attenuation can be detected continuously, so that the smallest possible sound pressure or the best possible attenuation in the microphone level can be achieved via appropriate iterative steps in the electronic signal processing system.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht daher auch auf einer konvergenten Iteration, weil mit einer zunehmenden Anzahl von Iterationsschritten die Quantität der Dämpfung besser und besser wird. Da mit dem erfindungs gemäßen Verfahren insbesondere die periodischen Anteile aus dem zu dämpfenden Betriebsgeräusch praktisch unhörbar gemacht werden können, eignet sich das Verfahren insbesondere für solche Schallquellen, bei denen das erzeugte Betriebsgeräusch einen hohen Anteil an periodisch wiederkehrenden Schwingungen aufweist. The method according to the invention therefore also relies on a convergent iteration, because with an increasing number of iteration steps, the quantity of attenuation becomes better and better. Since with the method according to the Invention, in particular the periodic components of the operating noise to be damped can be made virtually inaudible, the method is particularly suitable for such sound sources, in which the operating noise generated has a high proportion of periodically recurring vibrations.
Ergänzend hierzu zeigen die Figuren 6 und 7 noch einmal den allgemeinen Teil der Erfindung. In addition, FIGS. 6 and 7 once again show the general part of the invention.
Von der Schallquelle 1 ausgehend sind die sphärischen Flächen durch punktu- ierte Linien angedeutet, in denen sich der Schall ausbreitet. Auf einer dieser sphärischen Linien liegt die Gegenschallquelle 2, so dass zwischen Schallquelle 1 und Gegenschallquelle 2 eine Verbindungsstrecke entsteht, welche die Normale zu der Ebene ist, in welcher die Mikrophone 5, 6 liegen. Starting from the sound source 1, the spherical surfaces are indicated by punctuated lines in which the sound propagates. On one of these spherical lines is the counter-sound source 2, so that between sound source 1 and counter-sound source 2, a link is formed, which is the normal to the plane in which the microphones 5, 6 lie.
Die Ebene der Lautsprecher 5, 6 ist daher eine Normalebene auf der Verbindungsstrecke zwischen Schallquelle 1 und Gegenschallquelle 2. The plane of the loudspeakers 5, 6 is therefore a normal plane on the connecting path between sound source 1 and counter-sound source 2.
Im Falle der Fig. 6 wird der Abstand zwischen Schallquelle 1 und Gegenschall- quelle 2, der das Bezugszeichen 7 trägt, von der Normalebene 17 halbiert. In the case of FIG. 6, the distance between sound source 1 and counter-sound source 2, which bears the reference numeral 7, is halved from the normal plane 17.
Dies ist auch im Falle der Fig. 7 der Fall, wobei allerdings dies ein besonderer Fall der Erfindung ist. Die Halbierung des Abstandes zwischen Schallquelle 1 und Gegenschallquelle 2 ist eine Besonderheit, da die Normalebene 17 auch irgendwo anders die Verbindungsstrecke zwischen Schallquelle 1 und Gegenschallquelle 2 schneiden kann. This is also the case in the case of FIG. 7, but this is a special case of the invention. The halving of the distance between the sound source 1 and counter-sound source 2 is a special feature, since the normal plane 17 can also somewhere else cut the connection between the sound source 1 and counter-sound source 2.
Als weitere Besonderheit zeigt Fig. 6, dass der Abstand 16 zwischen den Mik- rophonen 5, 6 durch die Verbindungsstrecke zwischen Schallquelle 1 und Gegenschallquelle 2 halbiert wird. As a further special feature, FIG. 6 shows that the distance 16 between the microphones 5, 6 is halved by the connecting path between sound source 1 and counter-sound source 2.
Dies muss nicht so sein. Wie insbesondere Fig. 7 zeigt, kann die Verbindungsstrecke 16 zwischen den Mikrophonen 5 und 6 auch ungleich durch die Verbindungsstrecke zwischen Schallquelle 1 und Gegenschallquelle 2 geteilt sein. This does not have to be this way. As particularly shown in FIG. 7, the connection path 16 between the microphones 5 and 6 may also be unequally divided by the connection between sound source 1 and counter-sound source 2.
Des Weiteren kommt es für die Realisierung der Erfindung auch nicht absolut zwingend darauf an, dass die Ebene 17 genau eine Normalebene ist. Die Ebene 17 kann durchaus in einem Winkelbereich von +/-5° von der Normalebene abweichen, ohne dass der Erfindungsgedanke verlassen wird. Der wesentliche Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass die Gegenschallquelle 2 im Nahbereich zur Schallquelle 1 anzuordnen ist. Hierunter ist ein Abstand zwischen Schallquelle und Gegenschallquelle zu verstehen, der kleiner als die halbe Wellenlänge der zu dämpfenden Schwingung ist, während der Abstand zwischen den Mikrophonen 5, 6 im Fernbereich liegen kann. Furthermore, it is not absolutely essential for the realization of the invention that the plane 17 is exactly one normal plane. The plane 17 may well deviate in an angular range of +/- 5 ° from the normal plane, without departing from the inventive concept. The essential idea of the invention is based on the fact that the counter sound source 2 is to be arranged in the vicinity of the sound source 1. This is to be understood as meaning a distance between the sound source and counter-sound source which is less than half the wavelength of the vibration to be damped, while the distance between the microphones 5, 6 may be in the far-range.
Im Idealfalle sind beide Mikrophone auf einer Geraden angeordnet, welche die Verbindungsstrecke zwischen Schallquelle 1 und Gegenschallquelle 2 mittig schneidet, während im besonders bevorzugten Falle auch die Verbindungsstrecke 16 zwischen den Mikrophonen 5, 6 durch die Strecke zwischen Schallquel- le 1 und Gegenschallquelle 2 mittig geschnitten wird. Ideally, both microphones are arranged on a straight line which cuts the connecting path between sound source 1 and counter-sound source 2 in the middle, while in the most preferred case the connection path 16 between the microphones 5, 6 cut centrally through the distance between sound source 1 and counter-sound source 2 becomes.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollin- haltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. All disclosed features are essential to the invention. The disclosure of the associated / attached priority documents (copy of the prior application) is hereby also incorporated in full in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application. The subclaims characterize in their optionally sibling version independent inventive developments of the prior art, in particular to make on the basis of these claims divisional applications.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Anordnung zur Verringerung des durch eine Schallquelle verursachten Schalls durch eine Gegenschallquelle durch von einer Gegenschallquelle erzeugtem Gegenschall, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis einer1. An arrangement for reducing the sound caused by a sound source by a counter sound source generated by a counter sound source counter sound, characterized in that based on a
Frequenzanalyse des von der Schallquelle abgestrahlten Schalls der Abstand von der Schallquelle zu der Gegenschallquelle im Hinblick auf eine in einem bestimmten Frequenzbereich des abgestrahlten Schalls gegebene Wellenlänge, bevorzugt im Hinblick auf die kleinste Wellenlänge in dem Frequenzbereich, kleiner ist als die Hälfte der Wellenlänge, und dass zwei oder mehr Mikrophone vorgesehen sind, wobei die Mikrophone näher an der Schallquelle, als an der Gegenschallquelle angeordnet sind, bevorzugt in einer gemeinsamen Teilungsebene, die bevorzugt senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen Schallquelle und Gegenschallquelle und wei- ter bevorzugt mit gleichem Abstand zur Schallquelle und Gegenschallquelle verläuft, jedenfalls aber bezogen auf eine Anordnungsebene, welche die genannte Verbindungslinie als Erzeugende besitzt und in welcher jedenfalls eines der Mikrophone angeordnet ist, derart, dass die Mikrophone, bezogen auf die Anordnungsebene, gegenüberliegend zu der Ver- bindungslinie angeordnet sind, wobei im Falle dass eines der Mikrophone nicht auf der Anordnungsebene liegt, zur Prüfung seiner Lage in Bezug auf die Verbindungslinie von einer senkrechten Projektion dieses Mikrophons auf die Anordnungsebene auszugehen ist. 2. Verfahren Verringerung des durch eine Schallquelle verursachten Schalls durch Erzeugung von Gegenschall mittels einer Gegenschallquelle, wobei der von der Schallquelle erzeugte Schall durch mindestens ein Mikrophon erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Gegenschallquelle zu der Schallquelle so gewählt wird, dass er im Hinblick auf eine in einem bestimmten Frequenzbereich gegebene Wellenlänge des abgestrahl- ten Schalls, bevorzugt im Hinblick auf die kleinste Wellenlänge in dem Frequenzbereich, kleiner gewählt wird, als die Hälfte der Wellenlänge und dass zwei oder mehr Mikrophone vorgesehen werden, wobei die Mikrophone derart angeordnet werden, dass sie sich näher an der Schallquelle als an der Gegenschallquelle befinden, bevorzugt in einer Teilungsebene, die bevorzugt senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen der Schallquelle und der Gegenschallquelle und weiter bevorzugt mit gleichem Abstand zu der Schallquelle und der Gegenschallquelle verläuft, jedenfalls aber, bezogen auf eine Anordnungsebene, welche die genannte Verbindungslinie als Erzeugende besitzt und in welcher jedenfalls eines der Mikrophone angeordnet ist, derart, dass die Mikrophone bezogen auf die Anordnungsebene gegenüberliegend zu der Verbindungslinie angeordnet sind, wobei weiter im Falle, dass eines der Mikrophone nicht auf der Anordnungsebene liegt, zur Prüfung seiner Lage in Bezug auf die Verbindungslinie eine senkrechte Projektion dieses Mikrophons auf die Anordnungsebene vorgenommen wird und die Lage dieses Mikrophons so eingestellt wird, dass der projizierte Punkt in Bezug auf die Verbindungslinie gegenüberliegend zu dem anderen Mikrophon auf der Anordnungsebene sich befindet. Frequency analysis of the sound emitted by the sound source, the distance from the sound source to the counter-sound source with respect to a given in a certain frequency range of the radiated sound wavelength, preferably with respect to the smallest wavelength in the frequency range, less than half of the wavelength, and that two or more microphones are provided, the microphones being arranged closer to the sound source than to the counter-sound source, preferably in a common division plane, preferably perpendicular to a connecting line between the sound source and counter-sound source and further preferably equidistant from the sound source and counter-sound source runs, but in any case with respect to an arrangement level, which has said connection line as a generator and in which at least one of the microphones is arranged, such that the microphones, relative to the arrangement level, opposite to the connection In the case where one of the microphones is not located on the assembly plane, it must be assumed that a vertical projection of this microphone onto the assembly plane is necessary for checking its position with respect to the connecting line. 2. Method Reducing the sound produced by a sound source by generating counter-sound by means of a counter-sound source, wherein the sound generated by the sound source is detected by at least one microphone, characterized in that the distance of the counter-sound source to the sound source is selected so that it With regard to a wavelength of the radiated energy given in a given frequency range. sound, preferably with respect to the smallest wavelength in the frequency range, is chosen smaller than half the wavelength and that two or more microphones are provided, wherein the microphones are arranged so that they are closer to the sound source than to the counter-sound source Preferably, in a parting plane, which is preferably perpendicular to a connecting line between the sound source and the counter-sound source and further preferably equidistant from the sound source and the counter-sound source, but in any case, based on an assembly plane which has said connecting line as the generator and in which in any case one of the microphones is arranged, such that the microphones are arranged relative to the arrangement plane opposite to the connecting line, further in the case that one of the microphones is not on the arrangement level, to check its position with respect to the connecting line e vertical projection of this microphone is made on the assembly plane and the position of this microphone is adjusted so that the projected point is located with respect to the connecting line opposite to the other microphone on the assembly plane.
Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (7, 8, 9) von der Schallquelle (1) aus gesehen vor und/ oder hinter der Schallquelle (1) liegend gemessen ist. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the distance (7, 8, 9) seen from the sound source (1) before and / or behind the sound source (1) is measured lying.
Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Gegenschallquelle (2) ein Paar von Mikrophonen (5, 6) benachbart zur jeweiligen Gegenschallquelle (2) angeordnet ist. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that for each counter-sound source (2) a pair of microphones (5, 6) adjacent to the respective counter-sound source (2) is arranged.
5. Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gegenschallquellen (2, 2a, 2b) symmetrisch um die Schallquelle (1) herum angeordnet sind. 5. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that a plurality of counter-sound sources (2, 2a, 2b) are arranged symmetrically about the sound source (1) around.
6. Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrophone (5, 6; 5a, 6a; 5b, 6b) zumindest gruppenweise in jeweils derselben Ebene liegen. 6. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the microphones (5, 6; 5a, 6a; 5b, 6b) lie at least in groups in each case in the same plane.
7. Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass alle Mikrophone (5, 6; 5a, 6a; 5b, 6b...) in derselben Ebene liegen. 7. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that all the microphones (5, 6; 5a, 6a; 5b, 6b ...) lie in the same plane.
Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich zwei Mikrophone vorgesehen sind. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that only two microphones are provided.
Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung eines Führungs- bzw. Referenzsignals eine Vorrichtung (10) vorgesehen ist, aus deren Signal das Signal für die Gegenschallquelle (2, 2a, 2b...) erzeugt wird. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that for detecting a reference signal a device (10) is provided, from whose signal the signal for the counter-sound source (2, 2a, 2b ...) is produced.
Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die periodisch wiederkehrenden Geräuschanteile durch Drehung eines Lüfters (13) erzeugt werden, und dass durch eine Vorrichtung (10) die Drehzahl des Lüfters (13) erfasst wird. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the periodically recurring noise components by rotation of a fan (13) are generated, and that by a device (10), the rotational speed of the fan (13) is detected.
Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegen- schallquelle(n) (2, 2a, 2b...) und die zugehörigen Mikrophone (5, 6; 5a, 6a; 5b, 6b...) in jeweils einer Box (11) sitzen, welche mit Axialabstand (8) vor oder hinter der Schallquelle (1) angeordnet ist und die um die Gegen- schallquelle(n) (2, 2a, 2b...) herum geschlossen ist. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the counter-sound source (s) (2, 2a, 2b ...) and the associated microphones (5, 6; 5a, 6a; 5b, 6b. ..) in each case a box (11), which is arranged with axial distance (8) in front of or behind the sound source (1) and closed around the counter-sound source (s) (2, 2a, 2b ...) around is.
Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegen- schallquelle(n) (2, 2a, 2b...) der Schallquelle (1) zugewandt ist (sind). Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the counter-sound source (s) (2, 2a, 2b ...) of the sound source (1) faces (are).
Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale der Mikrophone (5, 6; 5a, 6a; 5b, 6b...) einer elektronischen Signalverarbeitungsanlage (12) zugeführt und dort, z.B. über ein EDV- Programm, algorithmisch so aufgearbeitet werden, dass damit der durch die Gegenschallquellen (2, 2a, 2b...) für die aktive Geräuschdämpfung notwendige akustische Kurzschluss erzeugbar ist. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the output signals of the microphones (5, 6; 5a, 6a; 5b, 6b ...) are fed to an electronic signal processing system (12) and there, e.g. be processed algorithmically over an EDP program, so that thus by the counter sound sources (2, 2a, 2b ...) necessary for the active noise attenuation acoustic short circuit can be generated.
Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dämpfung der Geräusche in einem Frequenzbereich, deren kleinste Wellenlänge λ beträgt, der Axialabstand (7) zwischen Schallquelle (1) und Gegenschallquelle (2) kleiner als λ * Vi ist. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that for damping the noise in a frequency range whose smallest wavelength is λ, the axial distance (7) between the sound source (1) and counter-sound source (2) is smaller than λ * Vi is.
Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrophone (5, 6) auf einer Achse liegen, welche die Verbindungsstrecke zwischen Schallquelle (1) und Gegenschallquelle (2) schneidet. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the microphones (5, 6) lie on an axis which intersects the connecting path between sound source (1) and counter-sound source (2).
16. Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse die Verbindungsstrecke mittig schneidet. 16. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the axis intersects the connecting path in the middle.
17. Anordnung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse von der Verbindungsstrecke mittig geschnitten wird. 17. Arrangement or method according to one of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the axis is cut centrally from the connecting path.
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