JP2010256902A

JP2010256902A - ノイズ発生源からの音の中の純音の遮蔽

Info

Publication number: JP2010256902A
Application number: JP2010096576A
Authority: JP
Inventors: Richard Lynn Loud; リチャード・リン・ラウド
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2010-11-11
Also published as: US20100272285A1; US8223985B2; CN101882440A; EP2244250A1

Abstract

【課題】ノイズ発生源から発生した音の中の純音を遮蔽する。
【解決手段】ノイズ発生源（１１０）から発生した音（１１２）の中の純音を遮蔽するための方法は、ノイズ発生源（１１０）から発生している音（１１２）の中の１つまたは複数の純音を検出することと、音（１１２）の中の検出された１つまたは複数の純音のみを遮蔽することができる１つまたは複数の遮蔽音（１３５）を発生させることと、を含む。
【選択図】図６

Description

本明細書で開示する主題は、ノイズ発生源から発生している音の中の純音を、音の中の純音の強度を小さくすることによって遮蔽することに関する。

現在、種々の環境においてノイズ発生源があると不要な乱れたノイズが形成される場合がある。たとえば、ノイズ発生源としては、印刷装置、加熱および換気（ＨＶＡＣ）機器、ガス・タービン、および自動車が挙げられる場合がある。したがって不要なノイズは、たとえば、オフィス環境、内部および外部の発電所、または屋外環境中に存在する場合がある。不要なノイズには、広帯域ノイズ（たとえば、白色ノイズ）もしくは音響ノイズ（ｔｏｎａｌｎｏｉｚｅ、すなわち、純音）または両方の組み合わせが含まれる場合がある。純音は、口笛音またはサイレン型の音の形態で認識される場合がある。ノイズ発生源から生成される不要なノイズを減らすために用いられる典型的な方法が存在する。

米国特許第７，１９４，０９４号明細書

発電所環境では、ある環境ノイズ規格を満たさなければならない。発電所機器もしくは発電所全体、または他のノイズ発生源から出る音響ノイズを減らすための方法の１つは、サイレンサを用いることによって純音の強度を下げることである。純音の強度を下げる作業は、非常に難しくて高価なものとなる場合がある。

本発明の一態様によれば、ノイズ発生源から発生している音の中の純音を遮蔽するための方法が提供される。本方法は、ノイズ発生源から発生している音の中の１つまたは複数の純音を検出することと、音の中の検出された１つまたは複数の純音を遮蔽することができる１つまたは複数の遮蔽音を発生させることと、を含む。

本発明の別の態様によれば、ノイズ発生源から発生している音の中の純音を遮蔽するための音遮蔽システムが提供される。本システムは、１つまたは複数の純音が検出されたときに、選択された遮蔽スペクトルを受け取り、選択された遮蔽スペクトルに対応する音量で１つまたは複数の遮蔽音を発生させる信号発生装置と、１つまたは複数の遮蔽音を増幅する少なくとも１つの増幅器と、少なくとも１つの増幅器と動作可能に接続された少なくとも１つのスピーカであって、検出された１つまたは複数の純音を遮蔽する１つまたは複数の遮蔽音を出力するスピーカと、を備える。

本発明のさらに別の態様によれば、ノイズ発生源から発生している音の中の純音を遮蔽するための音遮蔽システムが提供される。本システムは、ノイズ発生源から発生している音を検知する少なくとも１つの検知装置と、少なくとも１つの検知装置からフィードバックを受け取り、ノイズ発生源から発生している音の中の１つまたは複数の純音を検出し、検出された１つまたは複数の純音のみを遮蔽することができる１つまたは複数の遮蔽音を発生させる少なくとも１つの信号発生装置と、１つまたは複数の遮蔽音を増幅する少なくとも１つの増幅器と、少なくとも１つの増幅器と動作可能に接続された少なくとも１つのスピーカであって、検出された１つまたは複数の純音を遮蔽する１つまたは複数の遮蔽音を出力するスピーカと、を備える。

これらおよび他の優位性および特徴が、図面とともに以下の説明からより明らかとなる。

本発明とみなされる主題は特に、本明細書の結びにおける請求項において示され、明確に請求される。本発明の前述および他の特徴および優位性は、添付図面とともに以下の詳細な説明から明らかである。

本発明の実施形態において実施することができるノイズ発生源から発生している音を遮蔽するための方法を例示するフローチャートである。本発明の実施形態による純音を示す音響スペクトルを例示するグラフである。本発明の実施形態において実施することができる図２に示す純音を遮蔽するために発生させた遮蔽スペクトルを例示するグラフである。本発明の実施形態において実施することができる図３に示す遮蔽スペクトルの効果を有する音響スペクトルを例示するグラフである。本発明の実施形態において実施することができるセミ・アクティブな音遮蔽システムを例示するブロック図である。本発明の代替的な実施形態において実施することができるアクティブな音遮蔽システムを例示するブロック図である。本発明の代替的な実施形態において実施することができるアクティブな音遮蔽システムを例示するブロック図である。

詳細な説明において、本発明の実施形態を、優位性および特徴とともに、図面を参照して一例として説明する。

次に図面をより詳しく参照して、図１に、本発明の実施形態において実施することができるノイズ発生源から発生している音の中の純音を遮蔽するための方法を例示するフローチャートを示す。図１に示す方法を、図２〜４を参照しながら説明する。動作１０において、ノイズ発生源から発生している音の中の１つまたは複数の純音を検出する。図２は、本発明の実施形態による純音を示す音響スペクトルの例を例示するグラフである。音が純音を示すのは、ある特定の１／３オクターブ・バンドにおける音圧が、隣接する２つの１／３オクターブ・バンドのそれぞれにおける音響レベルよりも少なくとも５デシベル大きいときである。図２のグラフに示すように、音が異なる周波数に分解された音響スペクトルを示す。この例では、１００Ｈｚにおける１／３オクターブ・バンドは５８ｄｂであり、これは、約８０Ｈｚにおける１／３オクターブ・バンド（５３ｄｂである）および約１２５Ｈｚにおける１／３オクターブ・バンド（５０ｄｂである）よりも少なくとも５ｄｂ大きい。したがって、この例では純音が１００Ｈｚに存在する。

純音が存在すると決定されたら、動作２０において、検出された１つまたは複数の純音のみを遮蔽することができる１つまたは複数の遮蔽音を発生させる。本発明の実施形態によれば、遮蔽音は、純音を遮蔽するための遮蔽スペクトルの決定に基づいて発生させる。図３に、本発明の実施形態において実施することができる図２に示す純音の例に対応する遮蔽スペクトルの例を例示する。図３では、補足音（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｓｏｕｎｄ）が、隣接するバンドに、音響スペクトル内での純音のバンドの箇所に基づいて加えられている。この例では、補足音がバンドに、５０Ｈｚ、６３Ｈｚ、８０Ｈｚ、１００Ｈｚ、１２５Ｈｚ、１６０Ｈｚ、２００Ｈｚ、２５０Ｈｚおよび３５０Ｈｚにおいて加えられている。したがって、決定された遮蔽スペクトルには、各純音の箇所に基づいて選択された周波数にのみ音響レベルが含まれている。この例に示すように、１００Ｈｚにおけるバンドの隣接するバンドに加えて、純音に対応する周波数の周りの他の種々の周波数におけるバンドにおいて、音響レベルを増加させる。

本発明の実施形態によれば、遮蔽音は、純音を遮蔽するために、ノイズ発生源から発生している音を受け取る受け取り部に向かう方向における出力である。図４は、本発明の実施形態において実施することができる図３に示す遮蔽スペクトルに基づいて発生させた遮蔽音の効果を有する音響スペクトルを例示するグラフである。図４に示すように、本発明の実施形態によれば、１００Ｈｚにおいて測定された純音がここで、純音の周りの音響スペクトルを「埋める」ことによって除去されている。こうして、音の周波数における音圧レベルは下がらないが、隣接する周波数の上方に突出する度合いが小さくなるため、純音が小さくなるかまたは除去される。すなわち、１００Ｈｚにおける１／３オクターブ・バンドはもはや、隣接するバンドより５ｄｂ大きいわけではないため、ノイズ発生源から出た音が除去される。図１に示す方法は、たとえば図５に示すように、本発明の実施形態による音遮蔽システムを介して行なっても良い。

図５に、本発明の実施形態において実施することができるセミ・アクティブな音遮蔽システムを例示する。本発明の実施形態による音遮蔽システムは、任意のタイプのノイズ発生源に適用しても良い。たとえば火力もしくは原子力発電所、または集合型風力発電所、またはノイズを発生させる任意のタイプの発電用機器もしくは他の装置である。図５では、本発明の実施形態による音遮蔽システム１００を、発電所環境において、発電所から発生している音の中の純音をなくすために用いている。図５に示すように、ノイズ発生源１１０（たとえば、発電所１１０）が、発電所音１１２を、発電所１１０を囲む領域における少なくとも１つの受け取り部１１５（たとえば、家）に向かう方向に発生させる。また音遮蔽システム１００は、コンピュータ・ベースの信号発生装置１２０、増幅器１２５、およびスピーカ１３０を備えている。本発明は、何らかの特定の数のコンピュータ・ベースの信号発生装置１２０、増幅器１２５、またはスピーカ１３０に限定されず、受け取り部１１５および／またはノイズ発生源１１０の数に応じて変わっても良い。

発電所１１０から発生した発電所音１１２には、除去する必要がある純音が含まれている場合がある。本発明の実施形態によれば、１つまたは複数の純音が、受け取り部１１５で受け取られた発電所音１１２の中に検出される。純音の検出は、たとえば携帯型検知装置を用いて手動で行なう。たとえば、携帯型検知装置からの出力を分析して、好適な遮蔽スペクトル（たとえば、図３に示すような）と、発電所音１１２の中の任意の純音を遮蔽するために発電所音１１２に適用するべき１つまたは複数の遮蔽音１３５を発生させるための音量とを決定する。選択された遮蔽スペクトルおよび音量情報を次に、装置１２０に入力して、選択された遮蔽スペクトルおよび音量情報がシステム１００にプログラムされるようにする。装置１２０は次に、受け取り部１１５に向けて送るべき１つまたは複数の遮蔽音１３５を、選択された遮蔽スペクトルに対応する音量で発生させる。発生させた遮蔽音１３５を増幅器１２５に入力して、１つまたは複数の遮蔽音１３５を増幅し、遮蔽音１３５を次に、増幅器と動作可能に接続されたスピーカ１３０を介して出力する。スピーカ１３０から遮蔽音１３５が、発電所１１０から発生している発電所音１１２と同じ方向に出力されて、発電所音１１２の中の１つまたは複数の純音を遮蔽するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の別の実施形態によれば、遮蔽音１３５を発電所音１１２の方向とは異なる方向から出力して、引き続き受け取り部１１５に向けて送り、発電所音１１２の中の純音を遮蔽するように、スピーカ１３０を「オフライン」で配置しても良い。

本発明の本実施形態によれば、図５において、音遮蔽システム１００は純音を遮蔽するセミ・アクティブな方法を行なって、発電所音１１２の中に１つまたは複数の純音が検出されたときに、１つまたは複数の遮蔽音１３５を装置１２０によって発生させ、発電所音１１２にどんな変化が生じても、検知装置が発電所音１１２を再び検知するまで、一定のままにする。すなわち、発電所音１１２を受け取り部１１５において１回または周期的に検知しても良く、したがって、１つまたは複数の遮蔽音１３５の調整を、発電所音を検知する回数に基づいて、検知動作の実行間に行ない、システム１００から連続的に同じ遮蔽音１３５を出力する。次に、純音を遮蔽するアクティブな方法について、図６および７に示すような本発明の代替的な実施形態によるアクティブな音遮蔽システムを参照して以下に説明する。

図６は、本発明の代替的な実施形態において実施することができるアクティブな音遮蔽システム２００を例示するブロック図である。図６に示すように、発電所２１０が発電所音２１２を受け取り部２１５に向かって発生させる。音遮蔽システム２００が設けられている。音遮蔽システム２００は、検知装置（すなわち、センサ２１７）、コンピュータ・ベースの音解析および信号発生装置２２０、増幅器２２５、およびスピーカ２３０を備えている。本発明の本実施形態においては、音遮蔽システム２００は純音を遮蔽するアクティブな方法を行なう。センサ２１７は、たとえば、受け取り部２１５に永続的に取り付けても良いが、本発明はこれに限定されない。あるいは、センサ２１７を、ノイズ発生源（この場合は、発電所２１０）に隣接して取り付けても良い。本発明の実施形態によれば、センサ２１７は、マイクロフォンであっても良いし、他の任意の好適な検知装置であっても良い。センサ２１７は、発電所２１０から発生していて受け取り部２１５で受け取られる発電所音２１２を検知する。

装置２２０は、センサ２１７からフィードバックを受け取り、発電所音２１２の中の１つまたは複数の純音を検出する。純音が存在すると判定されたら、好適な遮蔽スペクトルとその音量とを、装置２２０が、対応する受け取り部２１５の箇所に対して決定する。遮蔽スペクトルは、各純音に対応する周波数の周りの周波数において音響レベルが増加されている。装置２２０は次に、１つまたは複数の遮蔽音２３５を、決定された遮蔽スペクトルに対応する音量で発生させる。装置２２０に接続された増幅器２２５は、１つまたは複数の遮蔽音２３５を装置２２０から受け取り、１つまたは複数の遮蔽音２３５を増幅する。増幅器２２５と動作可能に接続されたスピーカ２３０から、１つまたは複数の遮蔽音２３５が、所定の音量で、発電所２１０から発生した発電所音２１２と同じ方向に出力される。

本発明の実施形態によれば、センサ２１７は、発電所２１０の周りの対応する受け取り部２１５の箇所において、発電所２１０から発生している発電所音２１２を、および１つまたは複数の遮蔽音２３５（たとえば、図４のグラフに示すような）を連続的に検知し、装置２２０にフィードバックを与え、装置２２０は、１つまたは複数の遮蔽音２３５および音量を、発電所２１０から発生している発電所音２１２が変化したときに自動的に変化させる。装置２２０は１つまたは複数の遮蔽音２３５を発生させているので、センサ２１７から受け取るフィードバックに基づいて必要に応じて遮蔽音２３５に対する調整を決定することができる。こうして、本発明のこの実施形態においては、発電所音２１２の変化とともに、受け取り部２１５における状態および音の変化に基づいて、遮蔽音２３５が、スペクトル成分および音量の両方において連続的に調整される。こうして、発電所２１０から発生する音が変化しても、遮蔽音２３５は、発生した音に対応するように自動的に調整される。たとえば、発電所から発生する純音が、高出力動作中の方が低出力動作中の場合よりも多い場合またはその逆の場合には、遮蔽音２３５が相応に調整される。本発明の実施形態によれば、装置２２０が、発電所音２１０の中には純音は存在しないと判定した場合には、装置２２０は、遮蔽スペクトルも対応する遮蔽音２３５も発生させない。すなわち、装置が遮蔽スペクトルおよび遮蔽音２３５を発生させるのは、装置が、純音が存在すると判定したときだけである。

本発明の実施形態によれば、前述したように、音遮蔽システムは、何らかの特定の数のセンサ、信号発生装置、増幅器、およびスピーカに限定されず、必要に応じて変わっても良い。図７に、本発明の代替的な実施形態において実施することができる音遮蔽システム３００を例示する。図７に示すように、発電所３１０が発電所音３１２を複数の受け取り部３１５に向かって発生させている。音遮蔽システム３００は、受け取り部３１５の数に対応する複数のセンサ３１７を備えており、これらは発電所３１０の周りの異なる箇所に位置している。各センサ３１７は、各対応する箇所において発電所３１０から受け取る発電所音３１２を検知する。本発明の実施形態によれば、音遮蔽システム３００はさらに、１つまたは複数の信号発生装置であって、センサ３１７からフィードバックを受け取り、発電所音３１２の中の１つまたは複数の純音を検出し、受け取った発電所音３１２の中に１つまたは複数の純音が存在するときに、各対応する受け取り部３１５において発電所３１０から受け取る発電所音３１２の中の１つまたは複数の純音を遮蔽することができる１つまたは複数の遮蔽音３３５を発生させる信号発生装置を備えていても良い。複数のスピーカ３３０が発電所３１０の周りに設けられており、１つまたは複数の遮蔽音３３５が、発電所音３１２と同じ方向に、対応する受け取り部３１５に向けて出力される。本発明の実施形態によれば、発電所音３１２が各受け取り部３１５の箇所に基づいて変化する場合があるため、１つまたは複数の遮蔽音３３５も１つまたは複数の信号発生装置によって変化させて、各受け取り部３１５において受け取る発電所音３１２に対応させる。

本発明の音遮蔽システムを、ノイズ全体の比較的小さい増加は許容できるが音響ノイズが測定されることは許容できない任意のノイズの中の純音を除去するために用いても良い。

本発明の実施形態によって、ノイズ発生源から発生した音の中に純音が存在するか否かを判定し、音の中の純音を遮蔽し、それによって、不要なノイズを小さくし、これらのノイズ発生源から発生する不要なノイズの除去に関連して維持費を下げるための方法および音遮蔽システムが提供される。

本発明を、限られた数の実施形態のみに関連して詳細に説明してきたが、本発明は、このような開示された実施形態に限定されないことが容易に理解されるはずである。むしろ本発明を変更して、これまで説明していないが本発明の趣旨および範囲に対応する任意の数の変形、変更、代用、または等価な配置を取り入れることができる。さらに、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様には、説明した実施形態の一部のみが含まれる場合があることを理解されたい。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されると考えるべきではなく、添付の請求項の範囲のみによって限定される。

Claims

ノイズ発生源（１１０）から発生した音の中の純音を遮蔽するための方法であって、ノイズ発生源（１１０）から発生している音（１１２）の中の１つまたは複数の純音を検出することと、音（１１２）の中の検出された１つまたは複数の純音のみを遮蔽することができる１つまたは複数の遮蔽音（１３５）を発生させることと、を含む方法。
１つまたは複数の遮蔽音（１３５）を発生させることは、各純音の箇所に基づいて選択された周波数においてのみ音響レベルが増加された遮蔽スペクトルを決定することを含む請求項１に記載の方法。
ノイズ発生源（１１０）から発生している音（１１２）と発生させた遮蔽音（１３５）とを連続的に検知することと、連続的に検知しているときにノイズ発生源（１１０）から発生している音（１１２）の中の任意の変化を検出することと、検出した変化に基づいて、自動的に遮蔽スペクトルを変化させ、変化させた遮蔽スペクトルに基づいて１つまたは複数の遮蔽音（１３５）を発生させることと、をさらに含む請求項２に記載の方法。
ノイズ発生源（２１０）から発生している音（２１２）の中の純音を遮蔽するための音遮蔽システム（２００）であって、ノイズ発生源（２１０）から発生している音（２１２）を検知する少なくとも１つの検知装置（２１７）と、少なくとも１つの検知装置（２１７）からフィードバックを受け取り、ノイズ発生源（２１０）から発生している音（２１２）の中の１つまたは複数の純音を検出し、検出された１つまたは複数の純音のみを遮蔽することができる１つまたは複数の遮蔽音（２３５）を発生させる少なくとも１つの信号発生装置（２２０）と、１つまたは複数の遮蔽音（２３５）を増幅する少なくとも１つの増幅器（２２５）と、少なくとも１つの増幅器（２２５）と動作可能に接続された少なくとも１つのスピーカ（２３０）であって、検出された１つまたは複数の純音を遮蔽する１つまたは複数の遮蔽音（２３５）を出力するスピーカ（２３０）と、を備えるシステム（２００）。
少なくとも１つの検知装置（２１７）はマイクロフォンである請求項４に記載の音遮蔽システム（２００）。
少なくとも１つの信号発生装置（２２０）は、各純音の箇所に基づいて選択された周波数においてのみ音響レベルが増加された遮蔽スペクトルを決定し、決定した遮蔽スペクトルに対応する１つまたは複数の遮蔽音（２３５）を発生させる請求項４に記載の音遮蔽システム（２００）。
少なくとも１つの検知装置（２１７）は、ノイズ発生源（２１０）から発生している音（２１２）と１つまたは複数の遮蔽音（２３５）とを連続的に検知して、少なくとも１つの信号発生装置（２２０）にフィードバックを連続的に与え、少なくとも１つの信号発生装置（２２０）は、１つまたは複数の遮蔽音（２３５）とその音量とを、ノイズ発生源（２１０）から発生している音（２１２）が変化するときに自動的に変化させる請求項６に記載の音遮蔽システム（２００）。
ノイズ発生源（３１０）の周りの異なる箇所に位置する複数の検知装置（３１７）であって、各検知装置（３１７）は、各対応する箇所においてノイズ発生源（３１０）から受け取る音（３１２）を検知し、少なくとも１つの信号発生装置（２２０）は、検知装置（３１７）からフィードバックを受け取り、音（３１７）の中の１つまたは複数の純音を検出し、各対応する箇所においてノイズ発生源（３１０）から受け取る音（３１２）の中の１つまたは複数の純音を遮蔽することができる１つまたは複数の遮蔽音（３３５）を発生させる、検知装置（３１７）と、各対応する箇所に向けて１つまたは複数の遮蔽音（３３５）を出力する複数のスピーカ（３３０）と、をさらに備える請求項７に記載の音遮蔽システム（２００）。