JPH07508357A - 周波数範囲を拡張したヘルムホルツ共鳴器 - 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】 周波数範囲を拡張したヘルムホルツ共鳴器技術分野 本発明は、吸音装置の分野に関するものである。

背景技術 共鳴器は、古代ギリ／中人によって、その野外大劇場におけるエコーを減らすた めに初めて利用された。ヘルムホルツがその作用の最初の数学的モデル開発する 数世紀以前にあたる、１３世紀に、共鳴器はスウェーデン及びデンマークの教会 において用いられていた。今日では周知のところであるヘルムホルツ共鳴器は、 現在、航空機のエンジン、会館、コアサート・ホール、及び、コノプレノサの吸 気口及び排気口の消音器を含む、さまざまな商業用途における吸音装置として利 用さねている。

古典的なヘルムホルツ共鳴器は、オリフィス、スロット、管等のような、何らか のＩｆｆの開口部を介して外部空間に結合されたエア・キャビティから構成され る。キャビティ内の空気の圧縮性がバネの働きをし、開口部に流れる空気がＷ！ とじて作用するので、／ステムは、バネ・質量系として、これら２つのパラメー タに依存した音響周波数に同調される。

ヘルムホルツ共鳴器が、共鳴周波数の音響エネルギで駆動される場合、共鳴器は 最大量の入力音響エネルギを吸収する。しかし、同：ｌ！Ｉ／ステムであるため 、入力音響エネルギの周波数が共鳴周波数から大幅に変動すると、吸収は急速に 減少する。従って、この装置の原理的限界は、その同調周波数を中心とした狭い 周波数範囲内でしか、効率よく音響エネルギを吸収できないという点である。従 って、単一周波数で励起される１つの音響モードだけしか制御することができな い。これは、はぼ一定の角速度で動作する回転機械のような一部の用途には適合 するが、角速度が、離陸命令待機中、離陸状態、巡航中、及び、進入状態の間で 大幅に変動する可能性のある航空機のエンジンのような装置にとっては、理想と はほど遠い。それに関して、一般に、ジェット・エンジンによって放射されるノ イズには、排気時の適度なホワイト・ノイズが含まれているだけではなく、さら に、エンジン速度に正比例した成分、及び、タービン・ブレードの通過周波数の ような、エンジン速度の高調波である強烈な成分も含まれている。

この問題に対するアプローチの１つが、米国特許第３，９７２，２８３号に開示 されている。この特許には、空気推進装置のダクトに配置された音響ライニング の音響抵抗を変動させるためのシステムが開示されている。このシステムは、複 数のセルに重ねられた多孔性表面仕上げ／−トを備える非線形音響抑制ライナ、 及び、不可聴周波数の１００〜１６０ｄｂの所定の振動気圧信号を表面仕上げシ ートに加え、表面仕上げ／−トの音響抵抗を変動させて、ダクト内における選択 された騒音レベル及び気流状態にとって最適なものにするための手段から構成さ れる。得られる結果は、ライナの開口部を機械的に調整する、すなわち、離陸、 巡航、及び、進入の間で生じる変動に対して必要とされる可能性のある、ライナ のうなり吸収周波数を変化させることが可能な場合の結果と同様であるように思 える。しかし、こうした構成では、最も有効な吸音のための周波数帯域が拡張さ れないので、本発明の主たる目的である、１つの共鳴器によって、妥当な帯域に わたる複数の周波数を同時に吸収することはできない。

上記以外に、一般には、ノイズ相殺技法の形をとる他の各種能動ノイズ制御技法 も周知のところである。これらの技法によれば、マイクロフォンを利用して、通 常は、ノイズ発生源によって放射される単一音調である音響を検知し、ドライバ にパワー供給するのに適した量だけ、マイクロフォン信号を増幅して、移相し、 もとの音響を相殺するのに適した、等値で逆の音響成分が発生するようにする。

いくつかの用途及び適合する条件下では、この方法で、音響をほぼ相殺すること が可能である。しかし、こうした技法には、さまざまな用途において望ましくな いか、あるいは、場合によっては、その利用を妨げるい（つかの制限がある。例 えば、発生しなければならない音響エネルギは、タービン等のような大形装置の 場合には極めて大きくなる可能性のある、相殺すべき音響エネルギと等しくなら なければならないので、パワー自体と、必要とされる支持装置の両方に関するｉ ４ワー要件が、極めて厳しいものである。さらに、１つまたは複数の音響ドライ ノイが、本質的には、ノイズ発生源と関連したダクトまたは他のチャンバの壁面 の一部を形成しており、従って、この技法は、円形ダクト、または、複合曲率を 備えた特定のダクトにはあまり適合しない。また、多くの用途では、環境が、例 えば、ジェット・エンジンの排気装置、ロケット・エンジンの排気装置等のよう に、こうした音響ドライバがダクト壁の一部を形成するのを妨げることがある。

後で明らかになるように、本発明は、先行技術に比べると、必要とするパワーが はるかに少なく、エツジ７の排気装置及びそのノイズの抑制に適合させることが 可能であり、従って、それに適用することが可能である。

発明の要旨 本発明の目的は、比較的広い周波数範囲にわたる吸音にとりわけ有効な、周波数 〔囲を拡張したヘルムホルツ共鳴器を提供することにある。この共鳴器は、共鳴 器の共鳴周波数だけでなく、共鳴周波数の上下に広がるかなりの周波数帯域にお い−Ｃ１高度の吸音を可能にするため、適切な振幅、周波数、及び、位相で駆動 される能動音響ドライバを共鳴器の空洞に追加した、従来のへルムホルノ共鳴器 である。共振空洞内における音響ドライバを能動的に駆動するため、１つ以上の マイクロフォンを利用して、吸収すべき音響の検出が行われ、その信号に処理を 加えて、増幅し、入力音響が最も有効に吸収されるように音響ドライバを駆動す る。各種実施例について開示される。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の周波数範囲を拡張したヘルムホルツ共鳴器に関する基本構造を 表したプロｙり図である。

図２は、本発明の概念を立証するために用いられる実験上ノド・アップのブロッ ク図である。

図３は、図２のテスト・セット・アップを利用した、典型的な抵抗及びリアクタ ンス測定を示す図である。

図４は、図３の測定に基づいて、音響エネルギの吸収対空洞スピーカで発生する 移用を示す図である。

発明の詳細な記述 まず、図１を参照すると、本発明の基本概念を表すブロック図が示されている。

この図の場合、音源２０によって、エンクローツヤ２２の一方の端部で音響が発 生し、この音響が、ニックロージャのもう一方の端部にあるヘルムホルツ共鳴器 に向かって伝搬Ｃる。共鳴器は、共振空洞２４、及び、共振空洞２４をニックロ ージャ２２の内部容積３０から分離するカバー・プレート２８の開口部２６によ って構成される。共鳴器のニックローツヤ２４には、スピーカ３４が結合されて いる。音波を検出して、それぞれ、アナログ・デジタル変換器４０及び４２に送 るため、ニックローツヤ２２には、一対のマイクロフォア３６及び３８が結合さ れている。変換器の出力は、デジタル・コンピュータ４４に結合されており、該 コンピュータによって、各信号毎に高速フーリエ変換が施され、周知の方法で２ つの結果が組み合わせることによって、入射波と反射波が分離され、その結果に 適合するアルゴリズムが適用され、それに基づく出力が送り出され、この出力が 、デジタル・アナログ変換器４６によってアナログ信号に変換され、さらに、増 幅器４８によって増幅されて、スピーカ３４を駆動し、音響エネルギがヘルムホ ルツ共鳴器の空洞２４に送り込まれることになる。

電子回路をオフにすると、音源２０からの音響が、ヘルムホルツ共鳴器に入射す る。音響の周波数が、共鳴器の同調周波数に等しければ、共鳴器は強く励起され 、入射音響エネルギのかなりの部分を吸収する。一方、ヘルムホルツ共鳴器に入 射する音響エネルギの周波数が、共鳴器の同調周波数と大幅に異なる場合には、 共鳴器は、あまり励起されないので、入射する音響は、はとんどエネルギの損失 を生じることなく、ただ反射されるだけである。一方、電子回路をオンにすると 、入射音響の周波数及び位相が、アナログ・デジタル変換器４０及び４２を介し てコノピユータ４４に結合されたマイクロフォン３６及び３８によって検出され る。

望ましい実施例の場合、コンピュータ４４は、２つの信号の高速フーリエ変換を 組み合わせて、入力音響エネルギを晟も有効に吸収するのに最適な、スピーカ３ ４を介した駆動を決定する。単純な幾何学形状の場合には、高速フーリエ変換を 組み合わせ、マイクロフォンの配置及び離隔距離や、システムの他の各種物理的 及び音響的パラメータに基づいて、最大限に音響を抑制する（音響エネルギを吸 収する）ための最も有効な空洞スピーカの駆動を決定するのに適合したアルゴリ ズムの計算が可能である。それに関して、後で明らかになるように、共鳴器の空 洞スピーカ３４に加えられる信号の位相は、はぼ最大の吸音を実現するには、理 想の位相角の±３０度以内、できれば、±１５度以内が望ましい。一方、ＩＫＩ ＩＺにおける音響の波長は、約１．　］フィートであり、ＩＫＨｚｔ’１５度の 移相を生じる距離は、約０．１５インチである。これらの距離は、もちろん、周 波数に反比例するので、周波数が高くなると、相応して距離は短（なる。従って 、最も有効な共振空洞スピーカの駆動に関するアルゴリズムは、システムの構成 要素の正確な幾何学形状及び配置によって、大いに左右される。さらに、幾何学 的形状が極めて単純な／ステムの場合には、理論的アルゴリズムを容易に計算す ることが可能であるが、ノエＩト・エンジン、回転機械等において一般に見受け られる幾何学形状は、それ自体、容易には正確な分析を許さないので、現実の状 況においては、実験で導き出されるマイクロフォン信号とスピーカ駆動の間にお ける変換が、性能を最適化するはずであり、おそらく、はとんどの用途において 必須であろう。

図１のシステムにおけるアルゴリズムを実験的にめるため、音源２ｏにスピーカ を利用すれば、定周波数による駆動を行うことが可能である。次に、この駆動に 応答して、空洞スピーカ３４に対する駆動の振幅及び位相（もちろん、周波数は 、スピーカに適用される周波数と同じである）を変動させ、最も有効な音響減衰 が得られる位相及び振幅をめることができる。入射音響の振幅が増減すると、こ れに応じて、最も有効な吸音のための共振空洞スピーカ駆動の振幅が増減するの で（もちろん、位相は同じままである）、所定の周波数に関して、システムは、 比較的線形であることが望ましい。従って、所定の周波数の場合には、マイクロ フォン信号と最も有効な共振空洞スピーカの駆動との間におけるスケール・ファ クタ及び位相を比較的簡単にめることが可能である。スピーカ２ｏに対する入力 の周波数を変更し、テストを繰り返すことによって、最も有効な吸音のための振 幅対周波数及び位相対周波数の図を簡単に作成することが可能である。

これらの図は、線形にはならないが、一般に、うま（反応するので、ポイント間 の補間を行うことによって、あるいは、最も近いデータ・ポイントからの情報を 利用するだけでも、最良に最も近い結果が得られることになる。こうした情報は 、変換のためのアルゴリズムの作成に利用することもできるし、代替案として、 マイクロフォン信号を、共振空洞スピーカ駆動、位相、及び、スケール・ファク タに変換するためのル／り・アップ・テーブルを作成するために利用することも 可能である。さらに、入射音響エネルギに、複数の周波数成分が含まれている場 合には、もちろん、線形重畳の原理が一般に適用される。したがって、スピーカ ３４が入射音波と同じ周波数成分を備えれば、すなわち入力音響の成分の最も有 効な減衰を可能にする振幅及び位相を有し、他の周波数成分を伴わない場合、音 響全体にわたって最も有効な減衰が生じることになる。

実際のシステムの場合、おそらく、減衰が所望される実際の音源を用いるために 、以上の手順に修正を施すと、所定の周波数の位相及び振幅を音響抑制に合わせ てＩｉ！ｌＹ１する結果は、急峻なフィルタリングを施されるマイクロフォン出 力によって測定されるので、全ノイズ背景に対して、単一周波数または極めて狭 い帯域の周波数の抑制に関する振幅及び位相をめることが可能である。これは、 問題となる各周波数または狭い帯域の周波数毎に、これを分離し、フィードバッ クの位相及び振幅を変更し、減衰させるべきノイズ成分だけしか通さないように フィルタリングを施されたマイクロフォン出力を通じて、その結果を測定するこ とによって可能となる。こうしたテストは、通常の動作時に経験する変動に従っ て、装置の速度を変更することによって実施可能である。さらに、用途によって は、特定の周波数の最ら有効な抑制は、他の要素によって決まる可能性もある。

通常の状聾における回転機械の特定の部品が、ｌ、０ＯＯＨｚである発生源から ノイズを放出し、１．２００Ｈｚで別の発生源からノイズを放出するといった特 定の例の場合、ノイズの成分は、両方とも単一の共鳴器で処理して抑制すること が可能である。しかし、他の条件においては、装置の速度が低下したり、１．　 ２００Ｈｚのノイズの周波数が、Ｉ、０００１−１ｚまで低下したりする可能性 がある。このノイズは、もとからの１，０００Ｈｚのノイズとは異なる原因また は発生源によって生じるものであるため、それを最も有効に減衰させるための条 件は、ちとからの１．０ＯＯＨｚのノイズを最も有効に減衰させるための条件と は全く異なる可能性がある。従って、多くの場合、マイクロフォン信号だけを利 用して、最も有効な減衰のための駆動を行うが、装置の角速度、環境条件、圧力 等のようなパラメータの追加入力を入力として利用することによって、さらに、 これらの条件の変動に合うように駆動することが可能な用途もあり得る。

本発明の概念を立証するため、ヘルムホルツ共鳴器のインピーダンスが、本発明 によって制御可能であることを立証する実験プログラムに着手した。実験は、共 鳴器の修正されない吸音では効率がないことを確認するため、共鳴器の同調周波 数より十分に高い周波数で実施された。図２に示す実験セット・アップは、風洞 構造の側壁に配置された、同調周波数が５００Ｈｚのへルムホルツ共鳴器から構 成された。標準的な音響技法を利用して、ヘルムホルツ共鳴器のインピーダンス が測定された。図２に示すように、ＪＢＬ２４８０ドライバ５０を利用して、１ ．０ＯＯＨｚの周波数で、共鳴器のオリフィスに入射する音響を発生した。共鳴 器の上方に配置されたＢ＆に４１３４マイクロフオン５２によって、入射音圧の 振幅及び位相が測定された。音響周波数は、風洞の断面の第１のカット・オン・ モード未満であったので、単純波の音響が励起された。この結果、入射マイクロ フォン位置とオリフィスとの間における大きい位相及び振幅の変化は回避された 。共鳴器の背面に配置された第２のマイクロフォン５４によって、空洞音圧の局 部振幅及び位相が測定された。最後に、ＪＢＬ２４２５ドライバ５６を利用して 、空洞内に別個の音圧を発生させた。マイクロフォン５４の出力並びにマイクロ フォン５２の出力は、Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｒａｄｉｏ１５６０Ｐ−６２電源及び増 幅器５８を介して結合され、該電源及び増幅器の出力は、アナログ・デジタル変 換器を介してコンピュータ６０に結合された。デジタル・アナログ変換器を介し て結合されたコンピュータの出力は、Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｒａｄｉｏ１５６４Ａ音 響分析器及びマノキント、／ユ製パワー・アンプ６２を介して、ドライバ５０を 駆動するために利用され、また、ヘルムホルツ共鳴器の空洞に結合されたドライ バ５６を駆動するために利用された。

共鳴器の幾何学形状は、深さ３．４センチメートル、オリフィスの直径が０゜６ ３５センチメートル、及び、仕上げシートの厚さが０．０７６センチメードルの 、直径が５．０８センチメートルの円筒形空洞から構成される。ゼロ・グレージ ング流で、入射音圧レベルが９０ｄｂの場合の、５００Ｈｚにおけるヘルムホル ツ共鳴器の共鳴を示すテストが行われた。共鳴器は、１２７センチメ一ドル×２ ５４センチメートルの風洞の側面に沿って取り付けられ、５０メ一トル／秒まで のグレージング流速にさらされた。グレージング流速のテストにもかかわらず、 境界層は、乱流であり、古典的な１／７の出力法則による速度プロフィールにほ ぼ一致した。本発明の実際の値は、空洞に取り付けられたスピーカをオンにした 場合と、オンにしない場合で、共鳴器の性能を比較することによって、証明され た。入射スピーカは、単純な波形の音響だけしか発生しないので、グレージング 流の存在する場合でさえ、１次元音響理論を利用した共鳴器による吸音が予測さ れた。１次元音響理論から吸収される音響エネルギα、は、共鳴器の抵抗及びリ アクタンスによって下記のように表現された：空洞に取り付けられたスピーカを オフにすると、無次元抵抗及びリアクタンスは、それぞれ、３０メ一トル／秒の グレージング流速で、１．１０６及び２．５０４になる。これらの値を上記式に 代入すると、α、＝２．３ｄＢが得られる。空洞に取り付けられたスピーカが１ ２０ｄＢを発生する場合には、図３に示す測定抵抗及びリアクタンス値が上記式 に代入され、図４に示す結果が得られる。同調からずれた共鳴器の性能は、位相 差周期の半分にわたって向上し、もう半分において低下した。前述のように、最 適な減衰またはこれに近い減衰には、位相が、最良の位相の±３０度以内、でき れば、最良の位相の１１５度以内であることが望ましい。位相差によっては、空 洞に取り付けられたスピーカ５６によって、共鳴器が音響を発生する場合もある が、９０度の位相角近くにおける最適性能の場合、共鳴器は、空洞スピーカの制 御がない場合の２．３ｄＢの減衰に対して、約１６．１ｄＢの減衰を達成した。

これによって、本発明の潜在的値と、空洞に取り付けられたスピーカに関する空 洞に導入される位相差を正確に制御する必要性の両方が明らかになった。従って 、航空機のエンジン及び他の回転機械のノイズ制御ｇ等のような実際の用途にお いては、関連する条件及び幾何学形状について、共振空洞スピーカに適正な駆動 を保証するのに必要な各種パラメータを決定するため、所定の量のテストが必要 となる可能性がある。

これまで言及していないが、図１にも示すように、空気温度の測定を可能にする ため、コンピュータ４４には、温度プローブ６４も結合されている。本発明の概 念を立証するための実験セット・アップにおいて、空気温度はほぼ一定であった 。しかし、用途によっては、空気温度は大幅に変動する可能性がある。例えば、 ジェット・エンジンの場合、地上での吸気口の空気温度は、寒冷気埃と温暖気候 の間で、簡単に華氏１００度の変化を示す可能性がある。絶対温度によれば、こ の変化は±ｌＯ％以上になる可能性がある。これには、両方とも、絶対温度の平 方根に比例した、音速の変動に関連する、２つの主たる効果がある。

第１の効果は、マイクロフォン信号の意図に基づく、温度に応じた特定の周波数 成分の波長変化の結果である。すなわち、マイクロフォン３６及び３８は、少な くとも図１に示すように、壁面２８から間隔をあけて配置されているので、マイ クロフォンによる任意の周波数成分の検知時点と、音波の成分が壁面２８に到達 する時点との間に、周波数成分の移相が生じることになる。この移相は、その波 長が、温度、及び、マイクロフォンと壁面との距離によって変動する周波数成分 によって左右され、従って、移相自体が温度によって変動する。同様に、２つの マイクロフォア３６と３８の間における入射波と反射波の両方に関する移相は、 温度に応じて変動するので、この変動をコノピコータが考慮すれば、その分析に よって、これら２つの波をより有効に分離することが可能になる。

空気温度の変動の第２の効果は、問題となる装置のサイズまたは特性寸法との比 較による、特定の周波数成分の波長の温度に応じた変動に関するものである。

すなわち、吸気口のダクト、排気口のダクト等のような、任意の形態のエンクロ ージャまたは容器内にある適合する周波数成分を備えたノイズ発生源によって、 定在波が励起される可能性がある。定在波は、特定の周波数成分の波長と容器の 特性寸法の間にお１ｊる適正な関係によって左右されるので、こうした定在波を 最も励起させることになる周波数は、空気の絶対温度の平方根に比例して変動す る。

従って、多くの用途において、共振空洞に加えられる駆動は、関連する空気の温 度によって左右される。

より特定の例を挙げると、要求に応じて、いつでも、もっと低い角速度ともつと 高い角速度の間で動作可能なターピノを設けることが可能である。こうした場合 、２つの角速度極値間におけるさまざまな角速度のそれぞれについて、角速度の 特定の高調波に関する最も有効な駆動の振幅及び位相を見つけることが可能であ る。最も有効な振幅駆動対角速度の形状が、角速度の特定の高調波に関して測定 される毎に、空気温度の上昇にともなって、周波数がほぼ上方にシフトする曲線 が予測される。従って、温度は、多くの用途において重要な、？ラメータζこな る可能性がある。こうした状況において、正規化係数として、装置の角速度を絶 対温度の平方根で割った値を利用すれば、こうした係数によって、マイクロフォ ノの位置決めとエンクロージャの特性寸法の両方について、音速の変化が適正↓ こ補償されるので、広範囲の動作条件にわたって、音響空洞に最適または最適１ こ近ｔ）駆動を加えるのに必要なデータ量を減少させることが可能になる。

温度以外に、他のパラメータも有効かつ重要と、あるいは、その（イれ力）であ ると受け止められる場合がある。例えば、もう１度、タービン・タイプの装置、 すなわち、コ／ブレノサに言及すると、おそらく、タービンの排気口とタービン の吸気口の間における圧力比として表現するのが最も的確な背圧は、少なくとも 部分的には、ターピノの速度及び温度の両方または一方とは関係なく変動する可 能性がある。少なくとも多くの用途において、予測される条件をほぼ満たすの（ こ必要な妥当な範囲の変数に関して、こうした装置のテストを簡単に実施するこ とができるのは明らかである。また、本書では、空気に言及したが、本発明の概 念は、例えば、工業ガス、燃料ガス、燃焼製品等のような、他の気体または気体 状混合物にも等しく適用されるのは明らかである。

本書では、航空機エンジノ、タービン、ファン、液体及び固体ロケ・ット、コン プレッサ等のような各種装置によって発生する音響の減衰に有効と思われる、新 規で、独自の音響減衰方法及び装置について述べてきた。典型的な用途の場合、 共鳴器の空洞容積が小さいので、共鳴器の空洞内における音響のエネルギ密度力 餐高くなるため、本発明は低出力を要件とした。また、条件の変化に対するドラ イバの応答が迅速であるため、システムの応答時間が速い。それに関して、ドラ イバは、軽量で、わずかなスペースしか占めないように、比較的小さくすること 力≦可能であり、はとんどの環境に耐えるように構成することが可能である。ま た、関連する物理的構造は、比較的？Ｉ雑になる可能性があり、古典的なヘルム ホｌし・）共鳴器の構造から大幅に逸脱した同調吸音装置を利用することが可能 である。同様に、共鳴器の１つまたは複数の空洞に対して、スクリーン、フィル り、分散開口部等を利用することも可能である。それに関して、以上から明らか なように、共鳴器の開口部を含む壁面の複雑な形状は、それ自体が、共鳴器の空 洞に対する音響ドライバの設計に特殊な複雑さを必要とするわけではないので、 本発明は、比較的複雑な形状のダクトに簡単に適応することが可能である。さら に、空洞に対する音響ドライバは、本質的に、空洞の離れた壁面を形成するので 、流れに直接さらされないだけでなく、所望の場合、重要なことには、物理的に そこから取り出し、外部で冷却することも可能であり、従って、本発明の方法及 び装置は、エンジンの排気管のノイズ抑制に用いられるといった、有害な環境に も簡単に適用することが可能である。従って、本発明の望ましい実施例について 開示し、解説してきたが、当該技術の熟練者には明らかなように、本発明の精神 及び範囲を逸脱することなく、形態及び細部にさまざまな変更を加えることが可 能である。

浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、２ 没ンパリア２タンス 手続補正書（方式） ％式％ ２、発明の名称 周波数範囲を拡張したヘルムホルツ共鳴器３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏名　バーシュ、アラン・ニス ４、代理人 居　所　〒１００　東京都千代田区永田町２丁目４番２号秀和溜池ビル８階 山川国際特許事務所内 ６、補正の対象 （１）図面の翻訳文 （２）委任状・同訳文

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．共振空洞及び少なくとも１つの共振空洞開口部を備えた吸音共鳴器と、前記 共振空洞に結合されて前記音響空洞に音響エネルギを供給するスピーカ手段と、 前記吸音共鳴器に入射する音響に対応した出力を送り出す少なくとも１つのマイ クロフォン手段と、 前記スピーカ手段を駆動するための駆動手段と、前記マイクロフォン手段及び前 記スピーカ手段に結合され、前記マイクロフォン手段出力に応答して前記駆動手 段に信号を加え、共振空洞に供給された音響エネルギで吸音共鳴器の音響減衰を 増進させる制御手段から構成される、入射音響を減衰させる周波数範囲を拡張し た吸音装置。
2. ２．前記少なくとも１つのマイクロフォン手段が、２つのマイクロフォンから構 成され、前記制御手段が前記吸音オシレータに入射する音響の特性をそこから反 射する音響から分離する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の周波数 範囲を拡張した吸音装置。
3. ３．前記制御手段が、入射音波の高速フーリエ変換を行い、それぞれ、入射音響 の対応する周波数成分の減衰を増進させるように選択された振幅及び位相を備え る周波数成分を含む信号を、前記駆動手段に対して供給するデジタル・コンピユ ータから構成されることを特徴とする、請求項２に記載の周波数範囲を拡張した 吸音装置。
4. ４．前記吸音共鳴器が、所定の共鳴周波数を備え、前記周波数成分が、少なくと も前記所定の共鳴周波数に近い周波数範囲に含まれることを特徴とする請求項３ に記載の周波数範囲を拡張した吸音装置。
5. ５．さらに、少なくとも１つの追加動作特性を検知するためのセンサ手段が含ま れ、前記制御手段が、前記センサ手段にも結合されて、前記マイクロフォン手段 出力と前記センサ手段の両方に応答する信号を前記駆動手段に供給することを特 徴とする請求項１に記載の周波数範囲を拡張した吸音装置。
6. ６．前記センサ手段が温度を検知するための手段であることを特徴とする請求項 ５に記載の周波数範囲を拡張した吸音装置。
7. ７．減衰すべき音響が入射する壁面と、その後方の空洞に結合されて、前記空洞 と共に音響共鳴器を形成する前記壁面に設けられた少なくとも１つの開口部と、 前記空洞に結合されて、音響エネルギをその空洞に供給するスピーカ手段と、前 記壁面に隣接して配置され、局所的音響に応答して出力を発生するマイクロフォ ン手段と、 前記スピーカ手段を駆動するための駆動手段と、前記マイクロフォン手段及び前 記スピーカ手段に結合され、前記マイクロフォン手段に応答して前記駆動手段に 信号を加えて、空洞に供給された音響エネルギによって、壁面に入射する音響を 減衰させる制御手段から構成される、音響減衰装置。
8. ８．前記制御手段が、入射音波の高速フーリエ変換を行い、それぞれ、入射音響 の対応する周波数成分の減衰を増進させるように選択された振幅及び位相を備え る周波数成分を含む信号を、前記駆動手段に対して供給するデジタル・コンピュ ータから構成されることを特徴とする請求項７に記載の音響減衰装置。
9. ９．前記壁面の前記開口部と前記空洞が所定の共鳴周波数を備えた共鳴系を形成 し、前記制御手段が少なくとも前記所定の共鳴周波数に近い周波数範囲内の周波 数成分を備えた信号を送り出す手段であることを特徴とする請求項８に記載の音 響減衰装置。
10. １０．前記少なくとも１つのマイクロフォン手段が、２つのマイクロフォンから 構成されることと、前記制御手段が、前記壁面に入射する音響の特性をそこから 反射する音響から分離するための手段を備えていることを特徴とする請求項８に 記載の音響減衰装置。
11. １１．さらに、少なくとも１つの追加動作特性を検知するためのセンサ手段が含 まれ、前記制御手段が、前記センサ手段にも結合されており、前記マイクロフォ ン手段出力と前記センサ手段の両方に応答する信号を前記駆動手段に供給するこ とを特徴とする請求項７に記載の音響減衰装置。
12. １２．前記センサ手段が温度を検知する手段であることを特徴とする請求項１１ に記載の音響減衰装置。
13. １３．（ａ）振動する空洞及びそれに対する開口部を備えた音響共鳴器を減衰す べき音響が前記空洞の開口部に入射するように配置するステップと、（ｂ）空洞 開口部に隣接してマイクロフォンを配置し、入射する音響に応答させるステップ と、 （ｃ）音響ドライバを振動する空洞に結合し、音響エネルギを加えるステップと 、 （ｄ）マイクロフォンに応答して、音響ドライバを制御し、振動する空洞に結合 された音響エネルギにヘルムホルッ振動器に入射する音響の減衰を増進させるス テップから構成される、 音響減衰方法。
14. １４．マイクロフォン応答が、周波数成分に基づいて分析されることと、マイク ロフォン応答におけるこうした各周波数成分及びその振幅毎に、音響ドライバが 、所定の関係に基づいて、マイクロフォン応答における対応する周波数成分の振 幅及び位相に関して制御されることを特徴とする請求項１３に記載の音響減衰方 法。
15. １５．所定の関係が、まず、少なくとも所定の周波数成分を備えた入射音響を空 洞開口部に加え、対応する周波数成分の振幅及び位相を変化させて、音響ドライ バを制御し、その周波数成分を最も有効に減衰させる振幅及び位相を求めること によって、決定されることを特徴とする請求項１４に記載の音響減衰方法。
16. １６．マイクロフォン応答における周波数成分が、その高速フーリエ変換を行う ことによって決定されることを特徴とする請求項１４に記載の音響減衰方法。
17. １７．２つのマイクロフォンが、空洞開口部に隣接して配置され、２つのマイク ロフォンが、異なる時間に、同じ入射音波に応答するように、互いに分離され、 高速フーリエ変換を行う前に、２つのマイクロフォンの応答を組み合わせて、各 マイクロフォンの応答における入射音響と反射音響の組み合わせから入射音響を 分離することを特徴とする請求項１６に記載の音響減衰方法。
18. １８．２つのマイクロフォンが、空洞開口部に隣接して配置され、２つのマイク ロフォンが、異なる時間に、同じ入射音波に応答するように互いに分離され、２ つのマイクロフォンの応答を組み合わせて、各マイクロフォンの応答における入 射音響と反射音響の組み合わせから入射音響を分離し、前記ステップ（ｄ）が、 入射音響に応答して音響ドライバを制御するステップからなることを特徴とする 請求項１３に記載の音響減衰方法。
19. １９．さらに、追加動作特性を検知するステップが含まれ、前記ステップ（ｄ） が、マイクロフォンと少なくとも１つの動作特性の両方に応答して、音響ドライ バを制御するステップからなることを特徴とする請求項１３に記載の音響減衰方 法。
20. ２０．少なくとも１つの追加動作特性に温度が含まれることを特徴とする請求項 １９に記載の音響減衰方法。