JPH0353698A - 能動的消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、能動的消音装１虚に係り、特ｌこ一方向から
の音を消音するのに適した能動的消音装１ｆに関する。

〔従来の技術〕

従来、騒音防止策として、音源での低振動化，低騒音化
が計られ、一方では、侵入音を防ぐため署こ壁１ｃ吸音
材を貼り付ける等の防音技術があった〇しかし、これら
の受動的消音装置は、装ＷＯ）大きさ，汎用性等の面で
改善を要する。

一方、これに対して、能動的消音装置、即ち、音源から
伝搬してきた騒音擾こ対し、同音圧．逆位相の音を発生
させ、音波干渉により音を相殺しようとするものがある
０これには、例えば、特開昭６１−２９６５９２号公報
に記載のものがある。これは、管略等の伝搬通路に発生
する非定常的騒音の消去を可能とした電子消音システム
のモデルを解明し、このモデルに基づいた電子消音シス
テムを構成しようとするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、管路内等に制限された騒音源をモデル
として採用したシステムである。本発明は、このモデル
を改良することＩこよって管路内でなく一般の開放空間
でも消音できる装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、音源側に設置され、伝播音波を検出段と、該
音・電気変換手段からの電気信号を入力され遅延させて
出力する遅延手段と、該遅延手段の出力イ百号を位相反
転させる位相反転手段と、観測点聞に設置され、前記位
相反転手段からの電気信号を入力されｆ波に変換して出
力する電気・音変換手段と、により達成される。この方
式は、電気・音ｆｙＳ．手段により発生する音波が音・
電気変換手段にフィードバックしない又は殆ど無視でき
る場合には安価なシステムとして有効であく）。

又、電気・音変換手段により発生する音波の音・１巴気
変換手段へのフィードバックを考慮する必要がある場合
には、第１の音・電気変換手段と、４気・廿変換手段と
、第１の音・這気変換手段からの信号を変換して出力す
る制御手段と、第２の音・電気変換手段と、にょり達成
される。

〔作用〕

音・電気変換手段は音波を篤気信号Ｉこ変え、遅延手段
は該借号を音・電気変換手段から電気・音Ｋ換手段まで
の距離及び回路の演算時間及び温度等に従って迦延させ
、位相反転手段は迦延された該信号を反転させ、電気・
音変換手段は反転された該信号を音波に変える。このよ
うにして得られた音波は、電気・音変換手段の設置位置
では、源音波と略同音圧，略逆位相の音波であり、互い
に音波干渉して略消音する。

上記のシステムでは、電気・音変換手段から発せられた
音波が音・電気変換手段へフィードバックすることを考
慮していないため、音・電気変換手段及び電気・音変換
手段として指向性の高いものを用いる必要がある。

もう一つのシステムでは、音・電気変換手段は音波を電
気信号に変え、制御手段で変換し、電気・音変換手段に
より音波Ｉこ変える。第２の音・電気変換手段は、源音
波と上記のようにして得られた音波との干渉波を測定し
、その結果を制御手段へフィードバックする。制御手段
は、第２の音・電気変換手段番こよりえられる干渉波が
零になるように填気・音変換手段への信号を制御する。

〔実施例〕

以下、図面に従って本発明の一実施例を説明するＯ 第１図は、本発明の一実施例としての装置を示す略図で
あり、同図において、音源１から発せられた音波は、マ
イク（音・電気変換手段）２を介して、遅延回路３．反
転回路４．７ンプ５を通り、スピーカー（電気・音変換
手段）６より音波を発生させる。この時、マイク２とス
ピーカー６との距離をＬｌ　ｌ音速をＣとすれば、遅延
回路３におい”’Ｃ　Ｌ，　／　ｃほと遅延させると、
スピーカー６の設定位ｔｊｔｌこおいて音源１からの音
波とスピーカー６からの音波とは、略同音圧．略逆位相
となり、互いに打ち消しあう。

第３図は、第１図の装置における音源１及びスピーカー
６位置での時間と音圧との関係ヲ表した説明図である。

第３図（ａ）は、音源での時間と音圧との関係を表す。

マイク位置では、この波動が、音源とマイクとの距離を
音速で割った時間分だけ遅れて到達『る。遅延回路は電
気信号ｌこ変えられた信号をＬ．／ｃほと遅延させ、反
転回路では該信号をマ転させ、アンプによりレベルを合
わせた後にスピーカーより音波を発生させる。第３図（
ｂ）は、この時のスピーカー位置での時間と音圧との関
係を表す。この時、音源からスピーカー設定位置に到達
した音波は、マイク位置よりＬ＋／ｃほと遅れて到達す
るため、音源からの音波とスピーカーから発生される音
波とは、略同音圧，略逆位相と見てよく、これらの干渉
波は略零に近くなる（第５図（Ｃ））。

本実施例では、スピーカーの゜マイクへの音のフィード
バックを考慮していす、回路の演算時間及び温度番こよ
る音速の変化も考慮していない。マイク。スピーカー共
に指向性の高いものを使用し、圓路の演算時間が無視出
来、音速が略一定であるような場合にはこれで良いが、
回路の演算時間をα，温Ｋ８Ｔとしたときの音速をＣ（
１）とすれば、遅延回路における遅延を（Ｌ＋／ｃα）
一α｝とすることで、更に性能の良いシステムが構成で
きる。

このように、本システムは、安価で小型の消音装置とな
る。

第２図は、本発明の別の一実施例を示す略図であり、同
図において、音源１から発せられた音波は、マイク（音
・電気変換手段）２を介して、制御回路７，アンブ５を
通り、スビーカ（［気・音変換手段）６より音波を発生
させる。スピーカー６より発生された音波は、音源１か
ら発生された音波と共に、第２のマイク８＃こ入る。制
御回路７では、第２のマイク８（こ入る音彼が零Ｃこな
るように制御を行なう。

第４図は、第２図の装置のモデルである。Ｐはマイク２
での音圧、Ｇはマイク２カ）らマイク８への音波の伝搬
特性、Ｇ，はスピーカー６からマイク２への音波の伝搬
特性、仏はスピーカー６からマイク８への音波の伝搬特
性、Ｍはマイク８の音圧−電圧変換特性、Ｓはスピーカ
ー６の電圧一音圧変換特性、Ｅは制御回路７の制御特性
、Ｖ１はマイク２によって変換された電圧、■！は制御
回路７によって変換された電圧、■、はマイク８　１ｃ
よって変換された電圧とする。

このようなモデルｌこ対じて、制御回路７の制御特性Ｅ
彊求める。

？こで、Ｖ．．　Ｖ．．　Ｖ．は、それぞれ次式で表わ
される。

ＶＩ＝　Ｍ　（　Ｐ　”　（ｎ　Ｓ　Ｖｔ　）　　　　
　　　　　　・＝　（１）Ｖ，＝　Ｅ　Ｖ，　　　　　
　　　　　　　　　　　　・・・（２）Ｖｍ　＝　Ｍ　
（　Ｇ　Ｐ　”　（Ｑ　Ｓ　Ｖｌ　）　　　　　　　　
　−　（５）■，＝０とするためには、 Ｇ　Ｐ　十Ｃｎ　Ｓ　Ｖ＠　＝　Ｏ　　　　　　　　　
　　　・・”　（４）が成り立たねばならない。この時
、（１）　．　（２）　．　（４）より制御特性Ｅは Ｅ　＝　８−’　（　−　Ｇ−’Ｇｌ　＋　Ｇｌ　）−
１Ｍ−１　　　　　　・・・（５）で表わされる。Ｓ及
びＭは既知と考えて良いから、（５）よりＥは、Ｇ−１
へ．Ｇｔより決定される０又、（１）（２）　．　（３
）ヨＱ　Ｇ−１　ａｔ．　ａ，はｖ，，　ＶＢ−　Ｖｓ
’ｊｒ．測定することで得られることが分かる。

以上のように、ｖ，，　Ｖ■ｖ輿を測定し、所定の演算
を施すことにより制御特性Ｅを求めることが出米、マイ
クの音圧一電圧変換特性．スピーカーのα圧一音圧特性
及び音波の伝搬特性をも考慮した高精度の消音装置を構
成することが出米る。

第５図（ａ）及び（ｂ）は、第１図に示した回路を一体
化して装置とした場合の一例を示す斜祝図である０全体
の構成が簡単なため、一体型とすることが出来るが、マ
イク部，演算部，スピーカ一部はそれぞれ別々でも構わ
ない。

第５図（ｃ）は、第２図に示した回路を一体化して装置
とした場合の一例を示す斜視図である。第５（ａ）及び
（ｂ）と比べ、フイーダバックを形成するマイク部分が
付加された形となる。

一般に、解放空間においては、管路内のように一方向の
みの音源であるとは限らない。このような場合ｌこは、
第６図に示すように、本装置を複数用意し、観測点にお
いて最も音圧が低くなるように配置することで効率の良
い消音効果が得られる０〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の一つは、比較的簡単な装
ｊ瞠で解放空間での消音を行なうことが出来るという効
果がある。又、他方の発明は、スピーカーからマイクへ
のフィードバックを考慮し、更に、マイクの音圧一屯圧
変換特性，スピーカーの電圧一音圧変換特性及び音波の
伝搬特性も考慮した高精度の消音装ｉｔを構成すること
が出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図
、第２図は本発明の他の実施例の概略構成を示すブロッ
ク図、第５図は第１図の実施例における音源位置とスビ
ーカ位置での音圧の位相特性と両音圧が干渉した結果を
示す彼形図、第４図は第２図の実施例の各要素の特性に
着目したモデル図、第５図は本発明の実施例８構成する
各回路を一体化して装置として示した斜杭図、第６図は
本発明にかかる能動的消音装置を複数個使用する場合の
態様を示した説明図、である。 符号の説明 １・・・音源 ３・・・遅延回路 ５・・・アンプ ２．８・・・マイク ４・・・位相反転回路 ６・・・スピーカー 帛１図 ４２図 ｙ１′５図 葡４図 粥５図 音派Ｗ−ｒ，， 音派／Ｖ−，，，， 音５１＃−　／’ｔ，ハ、・１ 音識ｒ・一戸＼ノ′１ ５図 消音狡Ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、音源から観測点に向かう伝播音波に対して、逆位相
   で同一音圧の音波を発生させ、その音波干渉により観測
   点において消音を行う能動的消音装置において、 音源側に設置され、伝播音波を検出して電気信号に変換
   して出力する音・電気変換手段と、該音・電気変換手段
   からの電気信号を入力され遅延させて出力する遅延手段
   と、該遅延手段の出力信号を位相反転させる位相反転手
   段と、観測点側に設置され、前記位相反転手段からの電
   気信号を入力され音波に変換して出力する電気・音変換
   手段とを具備し、前記遅延手段における遅延量を、前記
   音・電気変換手段と電気・音変換手段との間の物理的距
   離を音波の伝播速度で割ることにより得られる時間量に
   等しくすることにより、観測点において音波干渉による
   消音を行うことを特徴とする能動的消音装置。 ２、請求項１に記載の能動的消音装置において、前記遅
   延手段における遅延量を、前記音・電気変換手段と電気
   ・音変換手段との間の物理的距離を音波の伝播速度で割
   ることにより得られる時間量から前記各手段の動作に要
   する時間の合計値を差し引いた量に等しくすることを特
   徴とする能動的消音装置。 ３、請求項１又は２に記載の能動的消音装置において、
   前記遅延手段における遅延量を決定する音波の伝播速度
   を周囲温度により補正する補正手段を具備することを特
   徴とする能動的消音装置。 ４、音源から観測点に向かう伝播音波に対して、逆位相
   で同一音圧の音波を発生させ、その音波干渉により観測
   点において消音を行う能動的消音装置において、 音源側に設置され、伝播音波を検出して電気信号に変換
   して出力する第１の音・電気変換手段（２）と、該第１
   の音・電気変換手段（２）からの電気信号を入力され制
   御して出力する制御手段（７）と、観測点側に設置され
   、前記制御手段（７）からの出力信号を入力され音波に
   変換して出力する電気・音変換手段（６）と、観測点側
   に設置され、前記電気・音変換手段（６）からの音波を
   検出して電気信号に変換して出力する第２の音・電気変
   換手段（８）とを具備し、 前記制御手段（７）における制御特性を、前記第１の音
   ・電気変換手段（２）の音圧−電圧変換特性Ｍ、前記電
   気・音変換手段（６）の電圧−音圧変換特性Ｓ、前記第
   １の音・電気変換手段（２）から前記第２の音・通気変
   換手段（８）に至る音波の伝播特性Ｇ、前記電気・音変
   換手段（６）から前記第１の音・電気変換手段（２）に
   至る音波の伝播特性Ｇ１、前記電気・音変換手段（６）
   から前記第２の音・電気変換手段（８）に至る音波の伝
   播特性Ｇ２から、前記第２の音・電気変換手段（８）に
   おける変換出力が零になるように決定することを特徴と
   する能動的消音装置。 ５、請求項４に記載の能動的消音装置において、前記第
   １の音・電気変換手段（２）から前記第２の音・電気変
   換手段（８）に至る音波の伝播特性Ｇ、前記電気・音変
   換手段（６）から前記第１の音・電気変換手段（２）に
   至る音波の伝播特性Ｇ１、前記電気・音変換手段（６）
   から前記第２の音・電気変換手段（８）に至る音波の伝
   播特性Ｇ２を、前記第１の音・電気変換手段（２）から
   出力される電気信号の電圧Ｖ１、前記制御手段（７）か
   ら出力される電気信号の電圧Ｖ２、及び前記第２の音・
   電気変換手段（８）から出力される電気信号の電圧Ｖ３
   から決定することを特徴とする能動的消音装置。