JPH0596899U - 騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案はスピーカを用いて騒音を消去するた
めに、騒音を消去する信号処理時間を短縮し制御系全体
の精度を向上すると共に信号処理の構成の簡素化を図る
ことを目的とする。 【構成】 騒音源から一定の空間位置に伝播した騒音を
消去するために、該騒音源から騒音を観測して上記空間
位置での騒音の特性と逆の特性を形成する騒音制御装置
において、エンジン１００に設けられているオルタネー
タ１の起電力の正弦波信号を用いて該エンジン１００か
ら前記空間位置までの遅延信号を形成し該エンジン１０
０による騒音を消去する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はスピーカを用いて騒音を消去する騒音制御装置に関し、特に自動車等 の騒音を消去する信号処理時間を短縮し制御系全体の精度を向上すると共に信号 処理の構成の簡素化を図ることを目的とする。

【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マフラー等の受動的な消音 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望まれていた。 これに対して従来から音原が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。と ころが、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て信号処理技術が発展 し取扱い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ー３１１３９６号公報）。これはダクトの上 流に設置された騒音源補足用のマイクロフォンで騒音を検出し信号処理回路によ り騒音と逆位相・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するフ ィードフォワード系と、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 消音結果を最小にする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。この装置には逆位相・等音圧 の補償音を形成する適応性フィルタはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｓｓｏｒ）からなり、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓ ｐｏｎｓｅ）フィルタで構成されている。

【０００３】 該騒音制御装置が自動車に搭載されて使用される場合には、フィードフォワー ド系における該適応フィルタの入力信号としてはエンジンの回転信号をパルスと してその周波数情報を基に正弦波を発生し該適応フィルタに入力していた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら従来の適応型フィルタへの信号入力方法では、エンジン回転のパ ルス信号を一旦正弦波に変換しなけれはならずこのため遅延が生じてこれに伴い フィードバック系からの信号との間に時間的ずれが生じて適応フィルタの収束時 間が長くなり制御精度が劣化するという問題が生じる。しかもエンジン回転のパ ルス信号を正弦波に変換するために信号処理量が増大すると共にハードウェアの 規模の増加につながるという問題も併発していた。

【０００５】 したがって本発明は上記問題点に鑑み自動車から最適な信号を取り出して、適 応フィルタの収束時間の短縮ができ、かつハードウェア規模の縮小ができる騒音 制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は前記問題点を解決するために、騒音源から一定の空間位置に伝播した 騒音を消去するために、該騒音源から騒音を観測して上記空間位置での騒音の特 性と逆の特性を形成する騒音制御装置において、自動車等に搭載されたエンジン に設けられて電子機器に電力を供給するオルタネータの起電力の正弦波信号を変 圧器等で取り出しこれを用いて該エンジンから例えばマフラーのテールパイプの ような前記空間位置までの遅延信号を形成し該スピーカによって該エンジンによ る騒音を消去する。前記遅延信号を形成するために、該オルタネータの正弦波信 号を遅延するアナログ遅延器又はディジタル遅延器のいずれかを備える。前記遅 延信号を形成するために、該オルタネータの正弦波信号を遅延する複数のアナロ グ遅延器又は複数のディジタル遅延器と、該複数のアナログ遅延器又は複数のデ ィジタル遅延器の遅延時間を調整するスイッチと、前記空間位置での消音効果を 示すマイクロフォンからの信号に基づき該スイッチの動作を制御するスイッチ制 御部とを有する。該オルタネータの正弦波信号を入力し前記空間位置での消音効 果を示すマイクロフォンからの信号のレベルを最小にするように消去信号を形成 する適応フィルタを備える。該エンジンからの回転駆動力を受ける該オルタネー タのプーリの直径を変えて該エンジンの消去すべき騒音周期を調整する。該オル タネータの極数を可変にし、該エンジンの回転数に応じて極数を変化させる。

【０００７】

【作用】

本考案によれば、自動車等に搭載されたエンジンに設けられて電子機器に電力 を供給するオルタネータの起電力の正弦波信号を変圧器等で取り出しこれを用い て該エンジンから例えばマフラーのテールパイプのような前記空間位置までの遅 延信号を形成し該スピーカによって該エンジンによる騒音を消去することによっ て、騒音信号の波形形状と略同一の正弦波信号を遅延処理するので波形整形に要 する時間が必要なくなり、信号処理時間が短縮できる。前記遅延信号を形成する ために、該オルタネータの正弦波信号を遅延するアナログ遅延器又はディジタル 遅延器のいずれかを備えことによって信号処理が可能なので構成が簡素化する。 また前記遅延信号を形成するために、該オルタネータの正弦波信号を遅延する複 数のアナログ遅延器又は複数のディジタル遅延器と、該複数のアナログ遅延器又 は複数のディジタル遅延器の遅延時間を調整するスイッチと、前記空間位置での 消音効果を示すマイクロフォンからの信号に基づき該スイッチの動作を制御する スイッチ制御部とを有することによって遅延の調整が容易になる。さらに該オル タネータの正弦波信号を入力し前記空間位置での消音効果を示すマイクロフォン からの信号のレベルを最小にするように消去信号を形成する適応フィルタを備え ることによって遅延の制御が向上する。さらに該エンジンからの回転駆動力を受 ける該オルタネータのプーリの直径を変えて該エンジンの消去すべき騒音周期を 調整することによって、該エンジンで発生する基本周波数に対して整数倍の高調 波の除去が任意に行うことができる。該オルタネータの極数を可変にし、該エン ジンの回転数に応じて極数を変化させることによって、エンジン回転数に伴って 変化する騒音周波数をも除去できる。

【０００８】

【実施例】

以下本考案の実施例について図面を参照して説明する。 図１は本考案の第１の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。なお全図を 通じて、同様の構成構成は同様の記号又は符号で表す。本図に示すように、該騒 音制御装置は、自動車等に搭載され空間のある位置Ｐに伝達特性Ｈｘで騒音を与 えるエンジン１００のクランク軸からの回転駆動力を伝達するためのベルト１０ １を介して後述するプーリにより該エンジン１００の回転駆動力を受けその回転 数に対応して交流起電力を発生し、該交流起電力を整流して一定電圧に調整する 整流定電圧１０２に接続されるバッテリ１０３によって各種搭載電子機器に電力 の供給を行うことを第１の目的とするオルタネータ１と、該整流定電圧１０２に 並列接続されて該オルタネータ１の交流電圧を降圧するためその一次コイルに接 続される変圧器２と、該変圧器２の２次コイルに接続され直流成分を除去するた めのコンデンサ３と、後段の入力インピダンスを調整する抵抗４と、該抵抗４を 介して該オルタネータ１の交流信号を入力する増幅器５と、該増幅器５の出力信 号に含まれる高周波成分を除去するための低域通過フィルタ６と、該低域通過フ ィルタ６の出力側に接続されて信号を遅延するためのアナログ遅延器７と、該ア ナログ遅延器７からの遅延信号を電力増幅する電力増幅器８と、該電力増幅器８ からの駆動電流で反転された消音波で騒音を相殺するためのスピーカ９とを含む 。

【０００９】 図２は図１のオルタネータのプーリ部分を示す図である。本図に示すオルタネ ータ１のプーリ１ー１は上記したように該エンジン１００からの駆動力が供給さ れる。ところで該エンジン１００で発生する騒音はその爆発音の基本周波数とそ の高調波が含まれているが、人に不快感を与える周波数はそれぞれ均等ではなく 特定のものが影響が大であることが分かっている。そのため該プーリ１ー１の直 径Ｄを調整して騒音制御装置に入力する信号の周波数を形成し特定の不快な騒音 が消音されるようにする。

【００１０】 図１のアナログ遅延器７では、エンジン１００からの騒音に対して空間のＰ位 置で反転させた該スピーカ９からの消音を形成するために伝達特性Ｈｘを考慮し て該オルタネータ１からの信号の遅延がを調整される。該エンジン１００からの 騒音は上述したように各種の周波数を含むが該エンジン１００の回転により生じ るため通常その信号波形は正弦波をなしている。該オルタネータ１の正弦波の波 形が一つ特定されてそのまま処理されるので、処理時間が著しく短縮できる。従 来においては、エンジン１００の回転数を表すパルス信号を直接に適応フィルタ 入力すると、フィードバック信号を最小するようにして正弦波を形成するため収 束時間が大であった。またこれとさけるために、予め前段に正弦波発生装置を設 けることもあったが、信号形成のための時間が必要になり、周回遅れの信号とな りこのためフィードバック制御の制御精度に限界を生じていた。本実施例によれ ばこれらの正弦波形成するための過程を省略できることになり、これに代わって 上記変圧器２、コンデンサ３、抵抗４で構成されるので、回路構成も簡単化でき ることになる。本実施例は本発明の基本的考えを示すもので下記に遅延器７の制 御を説明する。

【００１１】 図３は本考案の第２の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。本図の第２ の実施例において第１の実施例と異なる構成要素は、それぞれがτ時間遅延する 複数のアナログ遅延器１０−１、１０−２、…、１０−ｎからなるアナログ遅延 器１０と、一方がそれぞれ各該アナログ遅延器１０−１、１０−２、…、１０− ｎの出力に接続され他方がそれぞれ該電力増幅器８に入力するスイッチ１１−１ 、１１−２、…、１１−ｎからなるスイッチ１１と、空間のＰ位置に設置されて 消音波を補足するマイクロフォン１２と、該マイクロフォン１２からの信号の高 周波成分を除去するための低域通過フィルタ１３と、該低域通過フィルタ１３の アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４（Analog to Digita l Converter)と、該Ａ／Ｄ変換器１４からの信号が最小になるように該スイッチ １１−１、１１−２、…、１１−ｎを切り換えるスイッチ制御部１５である。

【００１２】 本実施例のよれば、オルタネータ１で発生した正弦波の遅延を容易に調整して 騒音を制御できる。 図４は本考案の第３の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。本図の第３ の実施例は第１の実施例のアナログ遅延器７をディジタルのものにしようとする もので、このため該低域通過フィルタ６に接続されるＡ／Ｄ変換器１６と、該Ａ ／Ｄ変換器１６に接続されるディジタル遅延器１７と、該ディジタル遅延器１７ に接続され該電力増幅器８に出力するＤ／Ａ変換器１８とからなる異なる構成要 素を備える。

【００１３】 図５は本考案の第４の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。本図の第４ の実施例は第２の実施例のアナログ遅延器１０をディジタルのものにしようとす るもので、このため該該低域通過フィルタ６に接続されるＡ／Ｄ変換器１６と、 該Ａ／Ｄ変換器１６に接続されるディジタル遅延器１７と、それぞれがτ時間遅 延する複数のディジタル遅延器１９−１、１９−２、…、１９−ｎからなるディ ジタル遅延器１９と、一方がそれぞれ各該ディジタル遅延器１９−１、１９−２ 、…、１９−ｎの出力に接続され他方がそれぞれ該電力増幅器８に入力するスイ ッチ１１−１、１１−２、…、１１−ｎからなるスイッチ１１と、空間のＰ位置 に設置されて消音波を補足するマイクロフォン１２と、該マイクロフォン１２か らの信号の高周波成分を除去するための低域通過フィルタ１３と、該低域通過フ ィルタ１３のアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４（Anal og to Digital Converter)と、該Ａ／Ｄ変換器１４からの信号が最小になるよう に該スイッチ１１−１、１１−２、…、１１−ｎを切り換えるスイッチ制御部１ ５からなる異なる構成要素を備える。

【００１４】 図６は本考案の第５の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。図５の第４ の実施例と異なる構成要素は、該低域通過フィルタ６からの信号を入力して該Ｄ ／Ａ変換器１８に出力するためにＦＩＲフィルタで構成される適応フィルタ２０ と、該Ａ／Ｄ変換器１４からの信号レベルが最小になるように該適応フィルタ２ ０のフィルタ係数を調整する係数調整部２１と、該Ｄ／Ａ変換器１８からの高周 波成分を除去する低域通過フィルタ２２である。さらに該オルタネータ１は極数 が可変の交流発電機であるようにして、該低域通過フィルタ６からの信号により 回転数を検出してこれにより該騒音制御装置に該極数を切り換える極数切換部２ ３を設けるようにしてもよい。ここに該オルタネータ１の極数をｐ、ロータの回 転数をｎ、ステータに発生する起電力の周波数をｆとすると、ｆ＝ｐ×ｎが成立 する。該適応フィルタ２０がマイクロフォン１２からの信号を最小になるよう該 オルタネータ１からの信号を調整する。

【００１５】 図７は図６における極数制御により制御する騒音の周波数を説明する図である 。本図（ａ）に示すように、該エンジン１００の回転数が低い場合における騒音 の周波数においては、一次のレベルが二次のレベルよりも高いが、本図（ｂ）に 示すように、回転数が上昇すると二次の騒音のレベルが一次のレベルよりも高く なる場合がある。したがって回転数が低い場合には極数ｐを低く設定し、回転数 が上昇してきたら極数ｐを高くなるように設定を変更するために、該極数切換部 ２３により該オルタネータ１の極数を切り換えてさらに騒音の効果を確保できる 。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、本考案によれば、エンジンに設けられた オルタネータの起電力の正弦波信号を用いて該エンジンから前記空間位置までの 遅延信号を形成し該エンジンによる騒音を消去することによって、騒音信号の波 形形状と略同一の正弦波信号を遅延処理するので波形整形に要する時間が必要な くなり、信号処理時間が短縮できかつ信号処理が可能なので構成が簡素化する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例に係る騒音制御装置を示
す図である。

【図２】図１のオルタネータのプーリ部分を示す図であ
る。

【図３】本考案の第２の実施例に係る騒音制御装置を示
す図である。

【図４】本考案の第３の実施例に係る騒音制御装置を示
す図である。

【図５】本考案の第４の実施例に係る騒音制御装置を示
す図である。

【図６】本考案の第５の実施例に係る騒音制御装置を示
す図である。

【図７】図６における極数制御により制御する騒音の周
波数を説明する図である。

【符号の説明】

１…オルタネータ １…１ プーリ ２…変圧器 ５…増幅器 ６…低域通過フィルタ ７…アナログ遅延器 ９…スピーカ １２…マイクロフォン １０…アナログ遅延器 １１…スイッチ １５…スイッチ制御部 １７…ディジタル遅延器 １９…ディジタル遅延器 ２０…適応フィルタ ２３…極数切換部 １００…エンジン １０１…ベルト

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 騒音源から一定の空間位置に伝播した騒
   音を消去するために、該騒音源から騒音を観測して上記
   空間位置での騒音の特性と逆の特性を形成する騒音制御
   装置において、 エンジン（１００）に設けられているオルタネータ
   （１）の起電力の正弦波信号を用いて該エンジン（１０
   ０）から前記空間位置までの遅延信号を形成し該エンジ
   ン（１００）による騒音を消去することを特徴とする騒
   音制御装置。
2. 【請求項２】 前記遅延信号を形成するために、該オル
   タネータ（１）の正弦波信号を遅延するアナログ遅延器
   （７）又はディジタル遅延器（１７）のいずれかを備え
   る請求項１記載の騒音制御装置。
3. 【請求項３】 前記遅延信号を形成するために、該オル
   タネータ（１）の正弦波信号を遅延する複数のアナログ
   遅延器（１０）又は複数のディジタル遅延器（１９）
   と、 該複数のアナログ遅延器（１０）又は複数のディジタル
   遅延器（１９）の遅延時間を調整するスイッチ（１１）
   と、 前記空間位置での消音効果を示すマイクロフォン（１
   ２）からの信号に基づき該スイッチ（１１）の動作を制
   御するスイッチ制御部（１５）とを有する請求項１記載
   の騒音制御装置。
4. 【請求項４】 該オルタネータ（１）の正弦波信号を入
   力し前記空間位置での消音効果を示すマイクロフォン
   （１２）からの信号のレベルを最小にするように消去信
   号を形成する適応フィルタ（２０、２１）を備える請求
   項１記載の騒音制御装置。
5. 【請求項５】 該エンジン（１００）からの回転駆動力
   を受ける該オルタネータ（１）のプーリ（１−１）の直
   径を変えて該エンジン（１００）の消去すべき騒音周期
   を調整する請求項１記載の騒音制御装置。
6. 【請求項６】 該オルタネータ（１）の極数を可変に
   し、該エンジン１００の回転数に応じて極数を変化させ
   る請求項１記載の騒音制御装置。