JPH0540483A - 騒音制御装置 - Google Patents

騒音制御装置

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JPH0540483A
JPH0540483A JP3195421A JP19542191A JPH0540483A JP H0540483 A JPH0540483 A JP H0540483A JP 3195421 A JP3195421 A JP 3195421A JP 19542191 A JP19542191 A JP 19542191A JP H0540483 A JPH0540483 A JP H0540483A
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JP
Japan
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signal
noise
converter
harmonic
sound
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JP3195421A
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English (en)
Inventor
Masaaki Nagami
正明 永海
Kazuya Sako
和也 佐古
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Denso Ten Ltd
Original Assignee
Denso Ten Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はマイクロフォンにより検出された騒
音と逆相等音圧の信号をスピーカから出力することによ
り騒音を消去する騒音制御装置に関し、1マイクロフォ
ン・1スピーカの構成で高調波騒音の除去を目的とす
る。 【構成】 騒音発生源(1)からの騒音を消去するため
の電気信号・音波変換器(2)と、該電気信号・音波変
換器(2)からの音波で消去した騒音の残留音を電気信
号に変換するための音波・電気信号変換器(3)と、該
音波・電気信号変換器(3)の信号に基づき該電気信号
・音波変換器(2)へ騒音を消去するための補償信号を
形成する適応型フィルタリング手段(4)とを有する騒
音制御装置に、タイミング信号に関連した基本波の高調
波信号を発生して、該高調波信号を前記適応型フィルタ
リング手段(4)へ供給するための高調波発生部(5)
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロフォンにより検
出された騒音と逆相等音圧の信号をスピーカから出力す
ることにより騒音を消去する騒音制御装置に関し、特に
本発明では1マイクロフォン・1スピーカの構成で高調
波騒音の除去を目的とする。
【0002】
【従来の技術】従来内燃機関等から発生する騒音を低減
するためにはマフラ等の受動的な消音装置が使用されて
きたが、サイズ・消音特性等の観点から改善が生まれて
いた。これに対し従来から音源から発生された騒音と逆
位相・等音圧の補償音をスピーカから出力し、騒音を相
殺する能動型の騒音制御装置が提案されている。
【0003】ところで、この能動型の騒音制御装置自体
の周波数特性あるいは安定性等が充分でなく実用化が遅
れていた。近年ディジタル回路を使用した信号処理技術
が発展し取り扱うことのできる周波数範囲も拡大した結
果、実用的な騒音制御装置が多数提案されている(例え
ば特開昭63−311396号公報)。
【0004】これはダクトの上流に設置した騒音源用の
マイクロフォンで騒音を検出し信号処理回路により騒音
と逆相・等音圧の信号をダクト下流に設置したスピーカ
から出力し、消音された結果を消音点用のマイクロフォ
ンで検出してフィードバックするフィードフォワード系
とフィードバック系を組み合わせたいわゆる2マイクロ
フォン・1スピーカ型の能動型の騒音制御装置である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
騒音制御装置においては、該騒音制御装置を自動車に搭
載してマフラー騒音制御等においてフィードフォワード
方式を採用する場合には、一般的には騒音の伝達経路と
なるマフラーのテールハイプよりエンジン側に近い管内
音をセンサーにより検出し、使用されるが、この様な方
式では、高温、高圧下にセンサーをさらすことになり、
耐環境性を備えた水冷式圧電センサー等が必要になると
いう問題があった。
【0006】したがって、本発明は上記問題点に鑑みて
耐環境性を有するセンサーを使用せずに簡易なシステム
で実現できる騒音制御装置を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1図は本発明の原理構
成を示す図である。本発明は前記問題点を解決するため
に騒音発生源1からの騒音を消去するための電気信号・
音波変換器2と、該電気信号・音波変換器2からの音波
で消去した騒音の残留音を電気信号に変換するための音
波・電気信号変換器3と、該音波・電気信号変換器3の
信号に基づきフィルタ係数を制御して該電気信号・音波
変換器2へ騒音を消去するための補償信号を形成する適
応型フィルタリング手段4とを有する騒音制御装置に高
調波発生部5を設けた。
【0008】該高調波発生部5はタイミング信号に関連
した基本波基づきその高調波信号を発生して、該高調波
信号を前記適応型フィルタリング手段4へ供給する。
【0009】
【作用】図1における騒音制御装置によれば、高調波発
生部5により、騒音信号のタイミング信号に基づき、そ
の周期の高調波を発生して、この高調波信号を適応型フ
ィルタリング手段4に供給するようにしたので、この高
調波信号に基づき、適応型フィルタリング手段によって
レベル、位相シフトが周波数別に制御され、従来のよう
に直接自動車マフラ等にセンサーを取り付けて高調波を
検出しなくても、検出が容易なタイミング信号から従来
と同様の高調波を形成してこれを騒音の高調波として使
用することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図2は本発明の第1の実施例に係る騒音制
御装置を示す図である。本図の構成を説明する。本図の
騒音制御装置は、例えば自動車のエンジン等の騒音発生
源1からの騒音を消音点付近で消去するためのスピーカ
2と、該スピーカ2への出力を増幅する増幅器2−1
と、該増幅器2−1へのディジタル信号をアナログ信号
に変換するD/A(Digital To Analog Converter) 変換
器2−2と、前記騒音発生源1からの騒音を前記スピー
カ2からの音波で消去した騒音の残留音を電気信号に変
換するためのマイクロフォン3と、該マイクロフォン3
の電気信号を増幅するための増幅器3−1と、該増幅器
3−1のアナログ信号をディジタル信号に変換するA/
D(Analog To Digital Converter) 変換器3−2と、前
記A/D変換器3−2からの信号に基づき、前記スピー
カ2へ騒音を消去するための補償信号を形成する適応型
フィルタリング手段4と、前記騒音発生源1である自動
車エンジンのエンジン回転数検出器、或いは点火時期制
御装置より得られる回転タイミング信号或いは点火タイ
ミング信号を受けて、該タイミング信号に関連した基本
波の高調波信号を形成し、該高調波信号を前記適応型フ
ィルタリング手段4へ供給するための高調波発生部5と
を含む。ここで適応型フィルタリング手段4及び高調波
発生部はDSP(Digital Signal Processor)で構成され
る。
【0011】次に適応型フィルタリング手段4について
簡単に説明するが、それ自体は公知技術である。騒音発
生源1の騒音SN とし、マイクロフォン3までの伝達特
性をHNOISE とし、適応型フィルタリング手段4の補償
信号をSC とし、適応型フィルタリング4の出力から、
D/A変換器2−2、増幅器2−1、スピーカ2を介し
てマイクロフォン3までの伝達特性をHspとし、マイク
ロフォン3から増幅器3−1、A/D変換器3−2、を
介して適応型フィルタリング手段4の差分入力までの伝
達特性をHmic とするとマイクロフォン3から出力され
る残留音の信号SM はSM =SN ・HNOISE +SC ・H
sp、また適応型フィルタリング手段4の差分入力Sは、
E =SM ・Hmic となる。この出力信号SE に基づき
適応型フィルタリング手段4では最小二乗法処理により
適応型フィルタの係数を決定し、残留音の信号SE =0
となるように適応型フィルタリング手段4の入力信号S
i のレベル及び位相を制御して補償信号SC が形成され
る。SE =0のとき、SM=0となるため、消音点での
騒音低減が実現される。
【0012】次に高調波発生部5について説明する。高
周波発生部5は騒音発生周期に関連した信号をタイミン
グ信号として入力し、タイミング信号に関連した基本波
の高調波信号を発生するものであり、自動車のマフラー
騒音制御装置においては騒音の発生周期は内燃機関の爆
発周期に同期しているため、この爆発周期を基本波とす
る高周波信号を発生するのが有効である。従って、タイ
ミング信号として点火タイミング信号を用いる場合は、
点火タイミング信号を基本波として高調波を発生すれば
よいが、エンジン回転タイミング信号を用いる場合はこ
れを爆発周期に応じて分周した信号を基本波として高調
波を発生するのが効果的である。
【0013】図3は高調波発生部の発生波形を示す図で
ある。本図に示すように高調波発生部5は騒音発生源1
から図3(a)のような周期Tのタイミング信号を入力
すると、図3(b)に示すような下記式の三角波信号を
発生する。
【0014】
【数1】
【0015】なお、高調波発生部5から図3(b)に示
す三角波信号(高調波信号)を適応型フィルタリング手
段4に入力すると、適応型フィルタリング手段4では上
記に述べた適応処理を行い、例えば図3(c)に示す波
形の信号を出力する。尚、高調波発生部は、高調波とし
て三角波信号を発生するものに限らず、タイミング信号
の1次、2次…n次の各高調波を個別に作成し、これら
を加算した信号を発生するものでもよい。
【0016】次に本実施例の一連の動作を説明する。騒
音発生源1から周期Tのタイミング信号が高調波発生部
5へ入力すると周期Tに対する高調波信号を発生し、エ
ンジンの点火周期(或いは回転周期)の信号とその高調
波信号Si が適応型フィルタリング手段4に入力され
る。適応型フィルタリング手段4からの補償信号がD/
A変換器2−2、増幅器2−1を介してスピーカ2から
音波になり騒音を消去する。消去点にあるマイクロフォ
ン3はスピーカ2により消去できなかった騒音の残留音
を電気信号に変換し、この変換された信号は増幅器3−
1、A/D変換器3−2を介して適応型フィルタリング
手段4の適応型フィルタの係数を変更せしめる。かくし
て、従来のように騒音発生源1から直接に高調波を含む
騒音を検出しなくても、高調波発生部5で高調波の波形
を上記タイミング信号に基づき発生させ、この信号を用
いて、適応型フィルタリング手段4がそのレベル及び位
相シフト(遅延量)について周波数別に制御するので理
想的なキャンセル音が生成できる。
【0017】図4は本発明の第2の実施例に係る騒音制
御装置を示す図である。本図の構成において、第1の実
施例と異なるものは、適応型フィルタリング手段4から
スピーカ2及びマイクロフォン3を経て後述する差信号
演算手段8へ至る系の伝達特性(Hsp・Hmic =Hd1
を模擬する伝達特性模擬手段7と、マイクロフォン2の
出力と伝達特性模擬手段7の出力との差信号を演算する
差信号演算手段8と、該差信号演算手段8の出力から自
動車エンジン等の騒音発生周期に対応するタイミング信
号を形成する波形整形部6である。
【0018】図5は図4の波形整形部におけるタイミン
グ信号の周期を検出する方法を説明する図である。差信
号演算手段8のプラス側入力信号をSE 、出力信号をS
R とするとSE =SN ・HNOISE ・Hmic +Sc ・Hsp
・Hmic ,Hd1=Hsp・Hmic よりSR =SE −Sc
d1=SN ・HNOISE ・Hmic +Sc ・Hsp・Hmic
c ・Hsp・Hmic =SN ・HNOISE ・Hmic となる。
従って、差信号演算手段8の出力信号SR は騒音発生周
期を表わす信号であり、この出力信号SR をタイミング
信号として利用する。この出力信号SR を用い、本図
(a)のようにこの信号処理ではある一定レベルを騒音
信号レベルが越えたときに矩形波を発生させ、この矩形
波の間隔により周期Tが得られる。
【0019】本図(b)はマイクロフォンに入力した騒
音信号をディジタル化した後に騒音周期Tを求めるBP
F(Band Pass Filter)ピーク検出方法を示す。この方法
は、複数のバンドパスフィルタ1,2,…,nと、各バ
ンドパスフィルタ1,2,…,nに接続される絶対値化
部(ABS) と、各絶対値化部に接続される平均化部(LPF)
と、各平均化部の最大値を検出する最大バンド検出部か
らなり、騒音レベルの最大周波数帯を検出して、その最
大周波数帯の周期を騒音信号の周期とするものである。
【0020】本図(c)は適応形フィルタを用いた周期
検出方法であって、差信号演算手段8の差信号SR を入
力する遅延器(Delay) と、該遅延器の出力を入力する適
応型フィルタ(ADF) と、適応型フィルタの出力とスルー
の入力信号の差信号をとる加算部と、該加算部の差信号
を最小二乗法処理して、適応型フィルタの係数を決定す
る最小二乗法処理部(LMS) とからなり、適応型フィルタ
の係数から騒音信号の周期を求める。
【0021】本実施例は騒音発生源1からタイミング信
号が得られない場合に有益である。尚、タイミング信号
の抽出例としては、前述の第1の実施例および第2の実
施例以外にも、例えば騒音発生源1から音波・電気変換
器3に至る騒音伝達経路(例えばマフラー)から、振動
計などにより抽出するようにしてもよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
直接センサー出力を用いずに騒音発生源からの騒音信号
のタイミング信号に基づき、その高調波信号を発生し
て、この高調波信号を適応型フィルタリング手段へ供給
するようにしたので、簡易なシステムにすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施例に係る騒音制御装置を示
す図である。
【図3】高調波発生部の発生波形を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施例に係る騒音制御装置を示
す図である。
【図5】図4の波形整形部におけるタイミング信号の周
期を検出する方法を説明する図である。
【符号の説明】
1…騒音発生源 2…電気信号・音波変換器 3…音波・電気信号変換器 4…適応型フィルタリング 5…高調波発生部 6…波形整形部 7…伝達特性模擬手段 8…差信号演算手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 騒音発生源(1)からの騒音を消去する
    ための電気信号・音波変換器(2)と、該電気信号・音
    波変換器(2)からの音波で消去した騒音の残留音を電
    気信号に変換するための音波・電気信号変換器(3)
    と、該音波・電気信号変換器(3)の信号に基づきフィ
    ルタ係数を制御して該電気信号・音波変換器(2)へ騒
    音を消去するための補償信号を形成する適応型フィルタ
    リング手段(4)とを有する騒音制御装置において、 タイミング信号に関連した基本波の高調波信号を発生し
    て、該高調波信号を前記適応型フィルタリング手段
    (4)に供給するための高調波発生部(5)を備えたこ
    とを特徴とする騒音制御装置。
  2. 【請求項2】 前記騒音発生源(1)が内燃機関であ
    り、前記タイミング信号に関連した基本波の周期が、前
    記内燃機関の爆発周期と等しいことを特徴とする請求項
    1記載の騒音制御装置。
  3. 【請求項3】 前記騒音発生源(1)が内燃機関であ
    り、前記タイミング信号は該内燃機関の回転数を表わす
    回転タイミング信号であって、前記高周波発生部(5)
    は該回転タイミング信号を分周した信号を基本波として
    高調波信号を発生することを特徴とする騒音制御装置。
  4. 【請求項4】 前記タイミング信号は前記音波・電気信
    号変換器(3)の出力と、前記適応型フィルタリング手
    段(4)の出力との差信号から形成されることを特徴と
    する請求項1記載の騒音制御装置。
JP3195421A 1991-08-05 1991-08-05 騒音制御装置 Pending JPH0540483A (ja)

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JP3195421A JPH0540483A (ja) 1991-08-05 1991-08-05 騒音制御装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240048909A (ko) 2022-10-07 2024-04-16 주식회사 아트스케이프 전시용 트러스 구조물 지지장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240048909A (ko) 2022-10-07 2024-04-16 주식회사 아트스케이프 전시용 트러스 구조물 지지장치

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030311