JPH0471133B2 - - Google Patents

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置に関し、特に送風用ダ
クト等の騒音防止に有用な能動的消音装置に関す
る。

［従来の技術］ 能動的消音装置は消音用の音源を有し、該音源
より騒音と逆位相の音を出力することにより騒音
を相殺消滅せしめるものである。従来の共鳴型消
音器等が低周波の波長の長いことに対応して大型
化するのに比して、上記能動的消音装置は騒音の
波長には無関係であるから、コンパクトな形状で
低周波音を効果的に消音することが可能であり、
設置スペースの確保が困難な車両搭載用消音器と
して注目されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 通常上記消音用音源としてはスピーカを使用
し、騒音波形の検出にはマイクロホンを使用する
が、これらはハウリングを避けるために間隔をお
いて設けられる。したがつて、マイクロホンによ
つて検出した騒音波形より、スピーカ近傍を通過
中の騒音波形を予測する必要がある。従来はこれ
をかなり複雑な演算で行なつているために、演算
部のコストアツプを招き、また装置の応答性向上
のネツクとなつていた。

本発明はかかる問題点に鑑み、特に送風用ダク
ト等の管路を伝達する騒音の防止に好適に使用で
き、騒音波形の予測に演算を必要としないことか
ら、安価で速応性に優れた能動的消音装置を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 第１図に本発明の構成を示し、騒音源に至る管
路Ｐ内には騒音検出用集音手段たるマイクロホン
１が設けられ、かつ管路の側壁には上記マイクロ
ホン１よりも騒音源から離れる位置に管路Ｐ内に
向けて消音用音波発生手段たるスピーカ２Ａ，２
Ｂが設けてある。信号処理手段は、上記騒音検出
用マイクロホン１と消音用スピーカ２Ａ，２Ｂの
管路Ｐの相似モデル管路５２と、該モデル管路５
２の一端に設けられたモデル用音波発生手段たる
スピーカ５１と、その他端に設けられたモデル用
集音手段たるマイクロホン５３とより構成されて
いる。

騒音検出用マイクロホン１は上記モデル用スピ
ーカ５１に接続され、モデル用マイクロホン５３
はスピーカ駆動手段８に接続されている。スピー
カ駆動手段８は信号処理手段より出力される処理
信号６ａの位相を反転して、スピーカ駆動信号８
ａとして上記消音用スピーカ２Ａ，２Ｂに出力す
る。

［作用、効果］ 騒音検出用マイクロホン１の出力信号１ａはモ
デル用スピーカ５１に入力して音に変換され、モ
デル管路５２内へ送出される。モデル管路５２内
を伝播した音はモデル用マイクロホン５３に受信
され、処理信号６ａとして出力される。この処理
信号６ａは、管路Ｐ内を伝播して消音用スピーカ
２Ａ，２Ｂ設置部に至つた騒音の波形と一致して
いる。しかして、上記処理信号６ａの位相を反転
して駆動信号８ａとして消音用スピーカ２Ａ，２
Ｂに与えることにより、スピーカ２Ａ，２Ｂより
出力される音は上記騒音を相殺消滅せしめる。

本発明の消音装置によれば、消音用スピーカの
設置部を通過する騒音波形を、何ら演算を要する
ことなく正確に予測することができ、この故に装
置は安価で、かつ速応性にも優れている。

［実施例］ 第１図に本発明の一実施例を示す。図におい
て、送風用ダクトＰ内には騒音源としての送風フ
アン（図略）に近い側に騒音検出用マイクロホン
１が設けられ、これより距離L₁だけ離れたダク
トＰの側壁には対向位置にダクトＰ内にむけて消
音用スピーカ２Ａ，２Ｂが設けてある。

消音装置の信号処理部は、プリアンプ３、信号
圧縮回路４、メカニカルフイルタ５、信号伸張回
路６、パワーアンプ７および位相反転回路８より
構成されており、上記マイクロホン１はプリアン
プ３に接続され、上記スピーカ２Ａ，２Ｂは位相
反転回路８に接続されている。

信号圧縮回路４は２チヤンネルのスイツチング
素子４１，４３とBBD（Bucket−Brigade
Device）を使用したアナログ遅延素子４２Ａ，
４２Ｂよりなる。スイツチング素子４１，４３は
τ₁時間毎に交互に端子ca間および端子cb間が導通
し、図示の如くスイツチング素子４１の端子ca
間が導通している場合には、スイツチング素子４
３は端子cb間が導通している。遅延素子４２Ａ，
４２Ｂは公知の構造を有し、これに入力するクロ
ツクパルスの周波数を変化せしめることにより遅
延時間が変更される。

メカニカルフイルタ５は、上記マイクロホン１
とスピーカ２Ａ，２Ｂ間のダクトＰをスケールダ
ウンした相似モデル管路５２、該モデル管路５２
の両端開口にそれぞれ設けたモデル用スピーカ５
１およびモデル用マイクロホン５３より構成され
ている。モデル管路の管長はL₂としてある。

信号伸張回路６は４チヤンネルのスイツチング
素子６１、BBD遅延素子６２Ａ，６２Ｂ，６２
Ｃ，６２Ｄおよび加算器６３よりなる。

以下、上記構成の消音装置の作動を第２図のタ
イムチヤートによつて説明する。

スイツチング素子４１，４３は前述の如く時間
τ₁毎に交互に端子ac間が導通する（第２図ａ，
ｂ）。一方、遅延素子４２Ａ，４２Ｂに与えられ
るクロツクパルスは、第２図ｃ，ｄに示す如く、
周波数f₁のパルスとこれに続く高周波の周波数f₂
のパルスより構成されている。そして、例えばス
イツチング素子４１の端子ac間が導通している
場合には、遅延素子４２Ａには周波数f₁のクロツ
クパルスが与えられ、スイツチング素子４３の端
子ac間が導通している場合には、遅延素子４２
Ａに周波数f₂のクロツクパルスが与えられる。な
お、時間τ₁内の周波数f₁のパルス数は時間τ₂内の
周波数f₂のパルス数に等しく、本実施例ではτ₂＝
τ₁／３としてある。

しかして、プリアンプ３を介して入力するマイ
クロホン１の出力信号１ａは、スイツチング素子
４１により時間τ₁毎に各遅延素子４２Ａ，４２Ｂ
に分配入力せしめられ（第２図ｅ，ｆ）、周波数
f₁のクロツクパルスにより遅延素子４２Ａ，４２
Ｂ内に一旦記憶される。そして、続くτ₁周期の開
始時に、周波数f₂のクロツクパルスにより遅延素
子４２Ａ，４２Ｂより送り出される（第２図ｇ，
ｈ）。この時、長さτ₁の上記信号１ａは長さτ₂の
信号に圧縮される。

時間軸をτ₂に圧縮された信号は、モデル用スピ
ーカ５１に入力し、モデル管路５２内を伝達して
モデル用マイクロホン５３で受信される。この場
合のモデル管路５２の管長L₂は、実際のダクト
長L₁のτ₂／τ₁倍と短くできる。そして、スピーカ
５１より発した音は時間τ₃後にマイクロホン５３
に到達する。時間τ₃は音速をＣとしてτ₃＝L₂／Ｃ
で得られる。

スイツチング素子６１は、上記スイツチング素
子４１，４３の作動タイミングより時間τ₃遅れ
て、順次端子ｅと各端子ａ，ｂ，ｃ，ｄ間が時間
τ₁の間導通する（第２図ｉ，ｊ，ｋ）。図中時間
τ₄は本実施例においてはτ₄＝3τ₁である。かかる
スイツチング素子６１の作動により、マイクロホ
ン５３に順次到達する上記圧縮された信号は、遅
延素子６２Ａ〜６２Ｄに分配入力せしめられる。

第２図ｌには、遅延素子６２Ａに与えられるク
ロツクパルスを示す。図より知られる如く、スイ
ツチング素子の端子ea間が導通している間（時
間τ₁）は、上記クロツクパルスは高周波の周波数
f₂のパルスであり、スイツチング素子６１の他の
端子間が導通している間（時間τ₄）は、上記クロ
ツクパルスは周波数f₁のパルスである。しかし
て、圧縮信号は周波数f₂のクロツクパルスにより
遅延素子６２内に一旦記憶され、続く、周波数f₁
のクロツクパルスにより時間軸を実時間に伸張せ
しめられて遅延素子６２Ａより出力される。な
お、時間τ₂に圧縮された信号はモデル管路５２内
を通過中に信号波形の時間軸が多少延びて時間
cτ₂（ｃ＞１）となるから、上記時間τ₁はτ₁＞cτ₂
に設定しておく必要がある。

かくの如くして各遅延素子６２Ａ〜６２Ｄより
出力される実時間の出力信号を加算器６３で加算
した信号は、ダクトＰ内の消音用スピーカ２Ａ，
２Ｂ設置部を通過する騒音波形と一致する。した
がつて、これを処理信号６ａとしてパワーアンプ
７に出力し、位相反転回路８にて位相を反転せし
めてスピーカ駆動信号８ａとすれば、スピーカ２
Ａ，２Ｂより発せられる音によつてダクトＰ内の
騒音は効果的に相殺消滅せしめられる。

以上説明したように、本発明の消音装置におい
ては、信号処理部に相似モデル管路を設けたか
ら、複雑な演算は不要であり、したがつて、装置
は安価かつ即応性に優れたものである。そして、
上記実施例によれば、モデル管路を伝播する音の
時間軸を圧縮したから、モデル管路をコンパクト
な形状とすることができる。

なお、ダクトＰの音響系が複雑でなく、伝播す
る騒音波を平面波として取扱い得る場合には、第
３図に示す如く、モデル管路５２の管路長を実際
のダクト長と等しくなし、管路径D₂のみをダク
ト径D₁に比して極く小さくすることにより、モ
デル管路５２を小形化することが可能である。か
かる場合のモデル管路５２は、例えば基板上にエ
ツチング等によつて管路を構成する溝を形成する
等の方法によつて制作できる。そして、この場合
には、上記実施例における信号圧縮回路４および
信号伸張回路６は不要である。なお、この場合の
モデル管路５２の径はこれが音伝達径路として機
能する限度で小さくすることができるが、実際に
はモデル用スピーカ５１およびモデル用マイクロ
ホン５３の外形で制約される。

また、上記各実施例におけるるモデル管路５２
内を水等の空気以外の音伝達媒体で満たすことも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す装置のブロツ
ク図、第２図はタイムチヤート、第３図は本発明
の他の実施例を示す装置のブロツク図である。 Ｐ……管路、１……騒音検出用マイクロホン
（騒音検出用集音手段）、２Ａ，２Ｂ……消音用ス
ピーカ（消音用音波発生手段）、４……信号圧縮
回路、５……メカニカルフイルタ、５１……モデ
ル用スピーカ（モデル用音波発生手段）、５２…
…モデル管路、５３……モデル用マイクロホン
（モデル用集音手段）、６……信号伸張回路、８…
…位相反転回路（スピーカ駆動手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 騒音源に至る管路内に設けた騒音検出用集音
   手段と、上記集音手段よりも上記騒音源から離れ
   る位置で上記管路の内壁に設けた消音用音波発生
   手段と、上記集音手段の出力信号を入力して、該
   信号を処理し処理信号として出力する信号処理手
   段と、上記処理信号を反転せしめて駆動信号とし
   て上記消音用音波発生手段に出力する駆動手段と
   を具備し、かつ上記信号処理手段は、上記騒音検
   出用集音手段と消音用音波発生手段間の管路の相
   似モデル管路と、該相似モデル管路の一端に設け
   られモデル管路内に音を送出するモデル用音波発
   生手段と、相似モデル管路の他端に設けられモデ
   ル管路内を伝達された音を受信して上記処理信号
   として出力するモデル用集音手段とを具備し、上
   記モデル用音波発生手段を上記騒音検出用集音手
   段に接続するとともに、上記モデル用集音手段を
   上記駆動手段に接続したことを特徴とする能動的
   消音装置。 ２ 上記信号処理手段は、上記モデル用音波発生
   手段の前段に入力信号の時間軸を圧縮する信号圧
   縮回路を有し、かつ上記モデル用集音手段の後段
   に入力信号の時間軸を伸張する信号伸張回路を有
   している特許請求の範囲第１項記載の能動的消音
   装置。