JPH07199971A - 騒音低減装置 - Google Patents

騒音低減装置

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Publication number
JPH07199971A
JPH07199971A JP5337550A JP33755093A JPH07199971A JP H07199971 A JPH07199971 A JP H07199971A JP 5337550 A JP5337550 A JP 5337550A JP 33755093 A JP33755093 A JP 33755093A JP H07199971 A JPH07199971 A JP H07199971A
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JP
Japan
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signal
noise
microphone
filter
output
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5337550A
Other languages
English (en)
Inventor
Manpei Tamamura
万平 玉村
Hiroshi Iitaka
宏 飯高
Eiji Shibata
英司 柴田
Atsumi Kaneshiro
敦巳 金城
Manabu Nohara
学 野原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Pioneer Electronic Corp, Fuji Heavy Industries Ltd filed Critical Pioneer Electronic Corp
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Publication of JPH07199971A publication Critical patent/JPH07199971A/ja
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  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は安定に動作する騒音低減装置を提供
することを目的とする。 【構成】 マイクロホーンに入力される騒音を低減させ
る信号を発生する適応フィルタのタップ値を、前記マイ
クロホーンよりの出力と前記適応フィルタで発生した信
号が前記マイクロホーンに到達するまでの伝達特性を補
償する伝達特性補償部よりの信号とにより適応制御して
前記マイクロホーンよりの騒音信号を低減するようにし
た騒音低減装置において、前記騒音を低減させる信号を
音波に変換するスピーカの低周波領域でカットされる周
波数帯の信号を通過させる安定化フィルタと、前記安定
化フィルタに前記適応フィルタより出力される信号を分
岐して入力し、安定化フィルタより出力される信号を前
記マイクロホーンよりの出力に加算するバイパス手段
と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、騒音を、位相が反転し
た騒音と同じ信号を発生させて低減させる騒音低減装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、自動車の室内においてはエンジ
ンの回転によって騒音が発生し不愉快な気分にさせられ
ることがある。このような騒音を低減する従来の装置
は、例えば特開平3−178846号公報に示されるよ
うに、騒音を低減したい地点にマイクロホーンを設置
し、マイクロホーンに入力される騒音と逆位相の騒音を
発生させる適応フィルタのタップ値を、マイクロホーン
出力と適応フィルタで発生した信号がマイクロホーンに
到達するまでの伝達特性を補償する信号とによって適応
制御して騒音を低減していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述したように従来の
騒音低減装置は、騒音を打消す適応フィルタよりの信号
を音波に変換するスピーカとスピーカよりマイクロホー
ンまで音波が伝搬する伝搬路の伝達特性を伝達特性補償
部に記録させて適応フィルタの制御を行なわせていた。
【0004】この従来の騒音低減装置においては、騒音
を低減させる音波を発生するスピーカの周波数特性が非
常に広帯域特性ならば安定に動作するが、騒音源より発
生する騒音の周波数が、スピーカの再生周波数帯以外の
周波数成分を含んでいる場合は動作が不安定とする。
【0005】すなわち、騒音にスピーカの動作帯域外の
周波数成分が含まれた場合は、適応フィルタでは帯域外
の騒音に対しても打消すよう適応制御が行なわれて信号
が送出される。しかし、適応フィルタで発生された帯域
外の騒音打消信号はスピーカでカットされて空間には送
出されず、適応制御を行なっているにもかかわらず帯域
外の周波数成分の誤差が帰還される。
【0006】この帰還された帯域外の周波数成分の誤差
により、適応フィルタは更に大きな振幅の信号を出力す
るよう動作し、この結果、スピーカを駆動する増幅器を
飽和させて歪を発生させたり、更に進んで適応制御系を
発散させるようなことも生じる。
【0007】本発明は騒音に対する適応制御を安定に動
作させるよう改良した騒音低減装置を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明が採用した手段を説明する。マイクロホーン
に入力される騒音を低減させる信号を発生する適応フィ
ルタのタップ値を、前記マイクロホーンよりの出力と前
記適応フィルタで発生した信号が前記マイクロホーンに
到達するまでの伝達特性を補償する伝達特性補償部より
の信号とにより適応制御して前記マイクロホーンよりの
騒音信号を低減するようにした騒音低減装置において、
前記騒音を低減させる信号を音波に変換するスピーカの
少なくとも低周波領域でカットされる周波数帯の信号を
通過させる安定化フィルタと、前記安定化フィルタに前
記適応フィルタより出力される信号を分岐して入力し、
安定化フィルタより出力される信号を前記マイクロホー
ンよりの出力に加算するバイパス手段と、を備える。
【0009】
【作用】安定化フィルタではスピーカの少なくとも低周
波領域でカットされる周波数成分を通過させる。バイパ
ス手段によって、適応フィルタより出力された信号を安
定化フィルタに入力させ、安定化フィルタより通過した
信号をマイクロホーンよりの出力に加算する。
【0010】以上のように、スピーカでカットされる周
波数成分を抽出してマイクロホーンよりの出力に加算す
るようにしたので、騒音源よりのマイクロホーンでピッ
クアップされた低周波数成分は打消されて適応制御への
誤差が無くなり安定に動作させることができる。
【0011】
【実施例】本発明の一実施例を図1〜図3を参照して説
明する。図1は本発明の実施例の構成図、図2は同実施
例の適応フィルタおよびタップ値更新部の具体例、図3
は安定化フィルタ、安定化フィルタ補償部および伝達特
性補償部の構成図である。
【0012】図1において、1は安定化フィルタ、2は
加算器、3は安定化フィルタ補償部、10は騒音源、1
1は騒音源10よりの騒音をピックアップするピックア
ップ回路、12および16はアナログディジタル変換器
(A/D)、13はディジタルアナログ変換器(D/
A)、14はスピーカ、7は適応フィルタ、8は伝達特
性補償部、9は適応フィルタ7のタップ値を更新するタ
ップ値更新部である。
【0013】まず、安定化フィルタ1、加算器2および
安定化フィルタ補償部3が備えられていない従来の騒音
低減装置の動作を説明する。マイクロホーン15は騒音
を低減させようとする地点に設置される。適応フィルタ
7は、ピックアップ回路11でピックアップした信号が
マイクロホーン15に入力される騒音源10よりの騒音
と異なる部分を補正してスピーカ14より送出され、マ
イクロホーン15に到達した信号が、騒音源10よりの
騒音と同振幅で逆位相の信号を発生させる。
【0014】適応フィルタ7は、後で図2を参照して詳
細に説明するように、タップ付遅延線より成るディジタ
ルフィルタで構成されている。すなわち、騒音と相関の
あるピックアップ回路11の出力信号を適応フィルタ7
の入力とすることにより、マイクロホーン15の位置に
おいて、適応フィルタ7による音圧波形が騒音と逆位相
になるようにフィルタの伝達特性を定めることが可能で
あり、その適応処理は、タップ値更新部9により行われ
る。
【0015】伝達特性補償部8は、適応フィルタ7で発
生した信号がD/A13およびスピーカ14を通ってマ
イクロホーン15に到達するまでには時間遅れや帯域制
限などの影響を受けるため、これらの伝達特性を補償し
て、マイクロホーンの入力で騒音源10よりの信号と同
振幅で逆位相となるよう補償信号を発生している。
【0016】この伝達特性もタップ付遅延線より成るデ
ィジタルフィルタで構成させることができる。図3は伝
達特性補償部8の構成を示したものであり、80−1〜
80−Jは遅延素子で、A/D12および16に入力さ
れるサンプリングパルスのサンプリング間隔に対応する
時間遅延される。また81−0〜81−Jはタップ値で
あり、遅延素子の出力値をタップ値倍されて出力され
る。
【0017】そこで、t=tn ときのA/D12の出力
値をx(n)、その次のt=tn+1のときの出力値をx
(n+1)で表わし、<i=1,3>Σxi は、 <i=1,3>Σxi =x1 +x2 +x3 を表わすものとすると、加算器82より出力される伝達
特性補償部8よりの補償信号C(n)は、 C(n)=<i=0,J>Σx(n−i)Ci …(1) で表わされる。
【0018】適応フィルタ7は、図2で示されるよう
に、遅延素子70−1〜70−Z、タップ値71−0〜
71−Zおよび加算器72で構成される。遅延素子70
はサンプリングパルスの発生間隔に等しい時間A/D1
2よりの出力信号を遅延させる。
【0019】したがって、適応フィルタ7よりの出力y
(n)は y(n)=<i=0,Z>Σx(n−i)Wi(n) …(2) で表わされ、D/A13でアナログ信号に変換されてス
ピーカ14より送出される。
【0020】適応フィルタ7のタップ値WO (n)〜W
Z (n)はサンプリングパルスが発生される毎に更新さ
れる。このタップ値の更新はタップ値更新部9によって
行なわれる。タップ値更新部9は、図2に示されるよう
に、乗算器90,91および92と加算器93で構成さ
れる。
【0021】先ず遅延素子90では、前記伝達特性補償
部8よりの出力信号C(n)が入力され、サンプリング
パルスの発生間隔に等しい時間遅延されて伝播される。
また、乗算器91ではマイクロホーン15出力e(t)
がA/D16でディジタル値に交換された信号e(n)
をα倍する乗算が行なわれる。このαは適応制御系のル
ープ特性によって決定される。
【0022】次に、適応フィルタ7の各タップ値の更新
値W(n+1)の算出を行なう。説明を容易にするた
め、タップ71−0のタップ値WO (n)がWO (n+
1)に更新される場合を例にとって説明する。乗算器9
2−0では、乗算器91の出力と伝達特性補償部8より
の出力値C(n)との乗算が行なわれる。加算器93−
0では、t=tn におけるタップ値W O (n)より乗算
器92−0より出力値の減算が行なわれ、結果を次のt
=tn+ 1 におけるタップ値WO (n+1)としてタップ
値を更新する。
【0023】すなわち、 WO (n+1)=WO (n)−αC(n)e(n) …(3) なるタップ値に更新を行なう。またその他のタップWi
についても Wi (n+1)=Wi (n)−αC(n−i)e(n) …(4) なるタップ値に更新を行なう。
【0024】以上説明したように、タップ値が更新され
ることにより、スピーカ14より送出される音波はマイ
クロホーン15の入力で騒音源10よりの騒音と同振幅
で逆位相となり、マイクロホーンの付近における騒音を
低減させる。なお、以上の動作説明は、スピーカ14に
よる電気信号を音波に変換する特性が良好な範囲の騒音
について適用される。
【0025】すなわち、スピーカの電気信号より音波信
号への変換損失特性が、例えば図4(A)で示されるも
のであれば、損失特性が平坦である周波数帯域内の周波
数f 3 に対しては以上説明した動作により騒音を低減さ
せる。しかし、スピーカの変換損失が大である図4
(A)のf1 で示す騒音に対しては、適応フィルタ7で
1 なる周波数の騒音を打消すために発生した信号はス
ピーカで音波に変換されず、マイクロホーン15の出力
からはf1 なる周波数成分の誤差信号が出力される。
【0026】このため、この誤差信号によって適応フィ
ルタ7のタップ値は、式(4)で説明したように、次第
に誤差が累積して値が大きくなり、図示していないがス
ピーカを駆動する増幅器を飽和させて歪を発生したり、
時によってはタップ値を記録するメモリで記録できる数
値以上になって制御系を発散させる。
【0027】なお図4(A)で示すf2 なる周波数成分
の騒音に対しては、何んとか増幅器やスピーカを過駆動
して騒音を低減することができる。以上説明した問題点
を解決するために本発明では安定化フィルタ1、加算器
2および安定化フィルタ補償部3を備える。
【0028】安定化フィルタ1の損失周波数特性は、図
4(B)に示すように、スピーカの損失特性(図4
(A))とは逆特性を持たせる。すなわち、スピーカで
損失が無い周波数帯では安定化フィルタの損失は無限
大、また、逆にスピーカの損失が無限大ならば安定化フ
ィルタの損失は0になるようにする。
【0029】このような特性を有する安定化フィルタ1
に適応フィルタ7より出力される信号を通過させると、
スピーカ14で音波に変換されなかった周波数成分の信
号が出力される。安定化フィルタ1の出力は加算器2に
よってマイクロホーン15より出力される信号に加算さ
れてスピーカ14で変換されなかった周波数成分の信号
が打消される。すなわち、タップ値更新部9に入力され
る誤差e(n)が無くなり、安定に動作する。
【0030】なお、この場合、誤差e(n)が無くな
り、系は安定に動作するが、安定化フィルタでバイパス
された周波数の騒音に対しては、騒音は低減されないこ
とは云うまでもないことで、このような周波数の騒音も
低減したい場合はスピーカを広帯域のものを使用すれば
良い。
【0031】安定化フィルタ1はタップ付遅延線で構成
することができ、その具体例を図3に示し、その動作は
伝達特性補償部8で説明した通りである。この場合、安
定化フィルタのタップ値Cの値を複数の特性となる値を
記録しておき、設置されたスピーカの種類に対応した特
性となる値を選択してタップ値メモリ81に記録させる
ようにすることによって、スピーカの変更に対して直ち
に対処することができる。
【0032】安定化フィルタ補償部3は、安定化フィル
タ1を通過した信号成分に対する伝達特性を補償するも
のである。すなわち、安定化フィルタ1を通過信号がマ
イクロホーン15でピックアップされた信号と逆位相と
なるよう補償するものである。
【0033】安定化フィルタ補償部3の構成は、伝達特
性補償部8と同様に、図3で示すようにタップ付遅延線
で構成される。また、その動作は伝達特性補償部で説明
した通りである。安定化フィルタ補償部3のタップ値C
は、安定化フィルタ1の特性と関係するものであり、設
定された安定化フィルタに対応する伝達特性となる値が
設定される。
【0034】以上説明した実施例では安定化フィルタの
特性はスピーカの特性と逆特性となるようにしたが、こ
のように安定化フィルタの特性を設定することにより、
どの周波数帯の騒音も同様なレベルで動作して安定に動
作することができる。しかし、安定化フィルタの特性を
スピーカの特性の逆特性に一致させる必要はなく、スピ
ーカで阻止させる周波数帯域の信号を通過させる特性で
あっても良い。
【0035】すなわち、例えば図4(A)で示す周波数
2 の信号が安定化フィルタでカットされていたとして
も、前述したように、適応フィルタで周波数f3 に対す
る信号より大なる信号が発生して騒音を低減する。した
がって、安定化フィルタの特性は制御系が飽和されない
程度の損失となる図4(B)の点線で示す特性であって
も良い。
【0036】また、実施例では、安定化フィルタは、低
周波領域および高周波領域の両領域を通過させるように
していたが、例えば自動車の室内の騒音を低減するよう
な場合は、自動車のエンジンの回転によって発生する騒
音は低周波領域が主であり、高周波領域の成分は少な
く、また、その持続性も少ない。
【0037】したがって、このような場合は、安定化フ
ィルタの特性を低周波領域のみにしても良く、また実際
の動作結果においても安定に動作する結果が得られてい
る。以上、本発明の一実施例について説明したが、本発
明はこの実施例に限定されるものではなく、その発明の
主旨に従った各種変形が可能である。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
の効果が得られる。スピーカでカットされる周波数成分
を抽出してマイクロホーンよりの出力に加算するように
したので、騒音源よりのマイクロホーンでピックアップ
された低周波数成分は打消されて適応制御への誤差が無
くなり安定に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成図である。
【図2】同実施例の適応フィルタおよびタップ値更新部
の具体例である。
【図3】同実施例の安定化フィルタ、安定化フィルタ補
償部および伝達特性補償部の構成図である。
【図4】フィルタ特性の説明図である。
【符号の説明】
1 安定化フィルタ 2 加算器 3 安定化フィルタ補償部 7 適応フィルタ 8 伝達特性補償部 9 タップ値更新部 10 騒音源 11 ピックアップ回路 12,16 アナログディジタル変換器(A/D) 13 ディジタルアナログ変換器(D/A) 14 スピーカ 15 マイクロホーン
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03H 21/00 8842−5J (72)発明者 柴田 英司 東京都新宿区西新宿一丁目7番2号 富士 重工業株式会社内 (72)発明者 金城 敦巳 埼玉県川越市大字山田字西町25番地1 パ イオニア株式会社川越工場内 (72)発明者 野原 学 埼玉県川越市大字山田字西町25番地1 パ イオニア株式会社川越工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロホーンに入力される騒音を低減
    させる信号を発生する適応フィルタのタップ値を、前記
    マイクロホーンよりの出力と前記適応フィルタで発生し
    た信号が前記マイクロホーンに到達するまでの伝達特性
    を補償する伝達特性補償部よりの信号とにより適応制御
    して前記マイクロホーンよりの騒音信号を低減するよう
    にした騒音低減装置において、 前記騒音を低減させる信号を音波に変換するスピーカの
    少なくとも低周波領域でカットされる周波数帯の信号を
    通過させる安定化フィルタと、 前記安定化フィルタに前記適応フィルタより出力される
    信号を分岐して入力し、安定化フィルタより出力される
    信号を前記マイクロホーンよりの出力に加算するバイパ
    ス手段と、を備えたことを特徴とする騒音低減装置。
JP5337550A 1993-12-28 1993-12-28 騒音低減装置 Withdrawn JPH07199971A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005012309A (ja) * 2003-06-17 2005-01-13 Honda Motor Co Ltd 能動型振動騒音制御装置
US7620188B2 (en) 2003-06-17 2009-11-17 Honda Motor Co., Ltd. Cylinder responsive vibratory noise control apparatus

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Effective date: 20010306