JPH1011073A - マイクロホンシステム及びこれを使用した消音装置 - Google Patents

マイクロホンシステム及びこれを使用した消音装置

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JPH1011073A
JPH1011073A JP8179903A JP17990396A JPH1011073A JP H1011073 A JPH1011073 A JP H1011073A JP 8179903 A JP8179903 A JP 8179903A JP 17990396 A JP17990396 A JP 17990396A JP H1011073 A JPH1011073 A JP H1011073A
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JP
Japan
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microphone
noise
sound
signal
sound wave
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JP8179903A
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English (en)
Inventor
Kiyohiro Kurisu
清浩 栗栖
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Toa Corp
Original Assignee
Toa Corp
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Publication date
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  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 双方向に伝搬する音波のうち、一方方向に伝
搬する音波のみを収音する。 【解決手段】 双方向に音波Ｐ1 、Ｐ2 が伝搬している
ダクト２０に、音波の伝搬方向に沿って２つのマイクロ
ホンＡ、Ｂを設ける。これらマイクロホンＡ、Ｂから出
力される収音信号に対して、演算部７０で所定の演算を
施すことにより、マイクロホンＡで音波Ｐ1 のみを収音
して得たのと略等価な信号を導き出す。なお、演算部７
０は、マイクロホンＢの収音信号を遅延させる遅延回路
７１と、この遅延回路７１の出力をマイクロホンＡの収
音信号から減算する減算器７２と、この減算器７２の出
力を所定の増幅率Ｇで増幅する補償増幅器７３と、によ
り構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばダクト等の
音波伝搬路内を伝搬する音波を収音するマイクロホンシ
ステムに関し、特に上記音波を能動的に消音する消音装
置に用いるのに適したマイクロホンシステム及びこれを
使用した能動型の消音装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記能動型の消音装置は、ダクト内を伝
搬する音波に対して、これと実質的に等大で逆位相の音
波を干渉させることによって上記ダクト内を伝搬する音
波を減衰させるもので、例えばエンジンから発生する排
気音等の騒音を消音するのに応用されている。この消音
装置として、従来、例えば図５に示すようなものがあ
る。
【０００３】同図において、１は、例えばエンジン等の
騒音源で、この騒音源１から発生する騒音は、例えば同
図に矢印１０で示すように、ダクト２内を同図の左側か
ら右側に向かって伝搬し、ダクト出口２ａから排出され
る。ダクト２には、１次マイクロホン（以下、リファレ
ンスマイクロホンと称す。）３が結合されており、この
リファレンスマイクロホン３によって、上記ダクト２内
を伝搬する騒音を収音（検出）している。このリファレ
ンスマイクロホン３から出力される電気信号、所謂騒音
信号は、フィルタ４に供給され、ここで所定のフィルタ
伝達関数に基づいてフィルタリング処理された後、増幅
器５を経て、スピーカ６へ供給される。スピーカ６は、
フィルタ４（増幅器５）の出力に応じた音波を、ダクト
２内においてリファレンスマイクロホン３が結合された
位置よりも騒音の下流側に放射するよう設けられてい
る。
【０００４】即ち、この消音装置においては、スピーカ
６の放射音を騒音に干渉させることにより、この騒音を
打ち消している。従って、フィルタ４においては、スピ
ーカ６の放射音が騒音と実質的に等大で逆相関係となる
ように、リファレンスマイクロホン３から出力される収
音信号に対してフィルタリング処理を施しており、これ
を実現するためのフィルタ伝達関数がフィルタ４に設定
されている。
【０００５】更に、ダクト２のスピーカ６が設けられて
いる位置よりも騒音の下流側、例えばダクト出口２ａの
近傍には、２次マイクロホン（以下、エラーマイクロホ
ンと称す。）１０７が結合されている。このエラーマイ
クロホン１０７は、スピーカ６の放射音によって騒音を
打ち消した後の音圧レベルを収音（検出）するもので、
このエラーマイクロホン１０７から出力される電気信
号、所謂誤差信号は、制御装置８に供給される。また、
リファレンスマイクロホン３から出力された騒音信号
を、上記フィルタ４とは別のフィルタ９でフィルタリン
グ処理し、制御装置８に供給する。なお、フィルタ９の
フィルタ伝達関数Ｗは、スピーカ６の入力部からエラー
マイクロホン１０７の出力部までの伝達関数を予め必要
な精度で同定したものである。制御装置８は、上記誤差
信号が極力小さくなるように、即ちダクト２から排出さ
れる騒音が極力零に近づくように、フィルタ４のフィル
タ伝達関数を更新制御する。
【０００６】なお、上記フィルタ４及び制御装置８は、
例えばＤＳＰ（ディジタル信号処理装置）やＣＰＵ（中
央演算処理装置）等により構成されており、これらＤＳ
ＰやＣＰＵは、図示しないメモリ等の記憶部に記憶され
ているプログラムに従って動作する。また、このように
ＤＳＰやＣＰＵによりフィルタ４及び制御装置８を構成
した場合、これらに対する各信号（上記騒音信号や誤差
信号、及びフィルタ４の出力信号）の入出力には、本
来、Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器が必要となるが、こ
れについては当然の技術であるので、ここでは特に図示
していない。
【０００７】ところで、上述したように、騒音源１から
発生した騒音は、ダクト２内を伝搬してダクト出口２ａ
から外部へ排出されるが、このダクト出口２ａの近傍に
おいては音響インピーダンスが急激に変化するため、上
記騒音の中には、例えば図６に矢印１０ａで示すよう
に、ダクト出口２ａで反射されて反対方向（同図の右側
から左側）に向かって進行する成分もある。また、ダク
ト２内には、上記騒音の他に、例えば図６に矢印１０ｂ
で示すように、ダクト出口２ａを経て外部から入り込む
外部騒音も存在する。
【０００８】このように、ダクト２内に、ダクト出口２
ａにおける反射音や外部騒音が存在すると、本来、騒音
源１の騒音を収音するためのリファレンスマイクロホン
３及び上記騒音をスピーカ６の放射音によって打ち消し
た後の音圧レベルを収音するためのエラーマイクロホン
１０７は、上記反射音や外部騒音をも同時に収音してし
まう。特に、ダクト出口２ａの近傍に設けられたエラー
マイクロホン１０７については、上記反射音及び外部騒
音が非常に大きく影響する。その結果、この消音装置の
消音制御が妨げられ、十分な消音効果を得ることができ
なるという問題がある。
【０００９】この問題を解決するためには、ダクト２内
を伝搬する音波のうち、図６に矢印１０で示す一方向に
伝搬する音波のみを、リファレンスマイクロホン３及び
エラーマイクロホン１０７によって収音すればよいのだ
が、従来、上記ダクト２のような管内を双方向に（互い
に反対方向に向かって）伝搬する音波のうち、一方向に
伝搬する音波のみを収音できるマイクロホンは無かっ
た。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記ダクト２のような管内を双方向に伝搬する音波のう
ち、一方向に伝搬する音波のみを収音することのできる
マイクロホンシステムを提供することを目的とする。ま
た、このマイクロホンシステムを能動型の消音装置に使
用することにより、上記図５に示す従来の消音装置に比
べて、より正確な消音制御を実現し、ひいてはより確実
な消音効果を得ることのできる消音装置を提供すること
も本発明の目的とするところである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、双方
向に音波が伝搬している音波伝搬路に上記音波の伝搬方
向に沿って所定の間隔を隔てて結合されており、上記音
波を収音する第１及び第２のマイクロホンと、上記第１
及び第２のマイクロホンからそれぞれ出力される収音信
号に対して所定の演算を施して、上記第１のマイクロホ
ンから出力される収音信号のうち、上記音波伝搬路をど
ちらか一方の方向に向かって伝搬する音波のみに対応す
る信号成分と略等価な信号を出力する演算手段と、を具
備することを特徴とするものである。
【００１２】即ち、第１及び第２のマイクロホンによっ
て、音波伝搬路を伝搬している音波を、その伝搬方向に
所定の間隔を隔てた別々の２点で、それぞれ収音してい
る。そして、演算手段が、上記第１及び第２のマイクロ
ホンからそれぞれ出力される収音信号に所定の演算を施
すことにより、第１のマイクロホンによって、音波伝搬
路を双方向に伝搬する音波のうち、どちらか一方の方向
に向かって伝搬する音波のみを収音したのと略等価な信
号を出力する。
【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のマイクロホンシステムにおいて、上記演算手段が、上
記音波伝搬路内における上記第２のマイクロホンから上
記第１のマイクロホンまでの間の伝達関数と略等価な伝
達関数を有し、該伝達関数に基づいて上記第２のマイク
ロホンから出力される収音信号を処理する処理手段と、
上記処理手段による処理済の信号を、上記第１のマイク
ロホンから出力される収音信号から減算する減算手段
と、上記減算手段における減算により、上記第１のマイ
クロホンから出力される収音信号のうち、上記第１のマ
イクロホン側から上記第２のマイクロホン側に向かって
伝搬する音波のみに対応する信号成分について減算され
た分を補償する補償手段と、を具備することを特徴とす
るものである。
【００１４】なお、上記補償手段については、例えば、
上記減算手段における減算結果に対して、上記第１のマ
イクロホンから第２のマイクロホンまでの間の伝達関
数、及び第２のマイクロホンから第１のマイクロホンま
での間の伝達関数をパラメータとする所定の補償係数を
乗ずるよう構成する。
【００１５】即ち、処理手段は、第２のマイクロホンか
ら第１のマイクロホンまでの間の伝達関数と略等価な伝
達関数に基づいて、第２のマイクロホンから出力される
収音信号を処理する。従って、この処理手段による処理
済みの信号は、音波伝搬路内の第２のマイクロホンが設
けられている位置における音波（音圧）が、第１のマイ
クロホンが設けられている位置まで伝搬し、これを第１
のマイクロホンで収音して得たのと略等価な信号である
と見なすことができる。つまり、この処理手段による処
理済みの信号のうち、第２のマイクロホン側から第１の
マイクロホン側に向かって伝搬する音波のみに対応する
信号成分は、第１のマイクロホンから出力される収音信
号のうち、第２のマイクロホン側から第１のマイクロホ
ン側に向かって伝搬する音波のみに対応する信号成分と
略等価な信号となる。一方、処理手段による処理済みの
信号のうち、第１のマイクロホン側から第２のマイクロ
ホン側に向かって伝搬する音波のみに対応する信号成分
については、第２のマイクロホンから出力される収音信
号のうち、第１のマイクロホン側から第２のマイクロホ
ン側に向かって伝搬する音波のみに対応する信号成分
を、更に処理手段の有する伝達関数に基づいて処理した
信号となる。
【００１６】減算手段は、第１のマイクロホンから出力
される収音信号から、上記処理手段による処理済みの信
号を減算する。この減算により、第１のマイクロホンか
ら出力される収音信号のうち、第２のマイクロホン側か
ら第１のマイクロホン側に向かって伝搬する音波のみに
対応する信号成分については、略完全に除去されること
になる。一方、上記第１のマイクロホンから出力される
収音信号のうち、第１のマイクロホン側から第２のマイ
クロホン側に向かって伝搬する音波のみに対応する信号
成分については、第２のマイクロホンから出力される収
音信号のうち第１のマイクロホン側から第２のマイクロ
ホン側に向かって伝搬する音波のみに対応する信号成分
を更に処理手段により処理した分だけ減算されることに
なる。
【００１７】そこで、上記減算された分を、補償手段に
よって補償する。これによって、第１のマイクロホンか
ら出力される収音信号のうち、第１のマイクロホン側か
ら第２のマイクロホン側に向かって伝搬する音波のみに
対応する信号成分が導き出される。
【００１８】つまり、この請求項２に記載の発明によれ
ば、第１のマイクロホンによって、音波伝搬路を双方向
に伝搬する音波のうち、第１のマイクロホン側から第２
のマイクロホン側に向かって伝搬する音波のみを収音し
たのと略等価な信号を得ることができる。
【００１９】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
のマイクロホンシステムにおいて、上記音波伝搬路が、
上記第１及び第２のマイクロホン間における上記音波の
伝搬に対する損失要素が排除されたものである。例え
ば、第１及び第２のマイクロホン間に何も介在させず、
また音波伝搬路内を凹凸の無いよう滑らかに形成し、更
に音波伝搬路の内壁を音に対して反射の強い例えば金属
等の（剛な）材質のもので形成することにより、上記損
失要素を排除することができる。
【００２０】即ち、音波伝搬路の第１及び第２のマイク
ロホン間には、音波の伝搬に対して損失を与える要素が
存在しないので、上記第１及び第２のマイクロホン間に
おいては、音波は殆ど減衰しない。従って、この第１及
び第２のマイクロホン間の伝達関数は、この間を音波が
伝搬するのに必要な時間のみに係る関数で表される。よ
って、上記伝達関数を用いて上記処理手段及び補償手段
における各処理を行う場合、音波の減衰成分を考慮する
必要はなく、音波が第１及び第２のマイクロホン間を伝
搬するのに必要な伝搬時間（遅延時間）のみを考慮すれ
ばよい。
【００２１】請求項４に記載の発明は、一端から入力さ
れた騒音を伝搬させて他端から出力する騒音伝搬路と、
該騒音伝搬路に結合されていて上記騒音を収音しこれに
応じた騒音信号を出力するリファレンスマイクロホン
と、上記騒音信号を所定のフィルタ伝達関数に基づいて
フィルタリング処理する第１のフィルタ手段と、該第１
のフィルタ手段の出力信号により駆動されて上記騒音伝
搬路の上記リファレンスマイクロホンよりも上記騒音の
下流側に音を放射するスピーカと、上記騒音伝搬路の上
記スピーカよりも上記騒音の下流側に結合されており上
記騒音に上記スピーカからの放射音を干渉させた後の音
を収音しこれに応じた誤差信号を出力するエラーマイク
ロホンと、上記騒音信号をスピーカの入力部からエラー
マイクロホンの出力部までの伝達関数によってフィルタ
リング処理して騒音演算信号を出力する第２のフィルタ
手段と、上記誤差信号と上記騒音演算信号とが入力され
該誤差信号が極力小さくなる状態に上記第１のフィルタ
手段のフィルタ伝達関数を制御する制御手段と、を具備
し、上記リファレンスマイクロホン及びエラーマイクロ
ホンの一方又は両方が、請求項１、２又は３に記載のマ
イクロホンシステムから成ることを特徴とするものであ
る。
【００２２】即ち、消音装置においては、リファレンス
マイクロホンから出力される騒音信号と、エラーマイク
ロホンから出力される誤差信号とに基づいて、消音制御
が行われる。これらリファレンスマイクロホン及びエラ
ーマイクロホンを、上記請求項１、２又は３に記載のマ
イクロホンシステムで形成することにより、リファレン
スマイクロホンについては、これが収音の対象としてい
る騒音のみを収音し、エラーマイクロホンについては、
これが収音の対象としている消音後の誤差音圧のみを収
音することができる。従って、騒音伝搬路を伝搬してい
る騒音が騒音伝搬路の他端において反射したり、或いは
外部から上記他端を介して騒音伝搬路内に外部騒音が入
り込んだりしても、これら反射音や外部騒音等の影響を
受けることなく正常な消音制御を実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明に係るマイクロホンシステ
ム及びこれを使用した消音装置について、その一実施の
形態を図１から図４を参照して説明する。
【００２４】本発明に係るマイクロホンシステムは、例
えば図２に示すように、ダクト２０内において双方向に
伝搬する音波Ｐ1 及びＰ2 が存在するとき、これらの音
波Ｐ1 及びＰ2 のうち一方向に伝搬する音波Ｐ1 又はＰ
2 のみを収音しようとするものである。そこで、これを
実現するために、今、例えば図３に示すように、内径が
一定のダクト２０に対して、その長さ方向、即ち音波の
伝搬方向に沿って、所定の間隔Ｌ〔ｍ〕を隔てて２つの
マイクロホンＡ、Ｂを配置したモデルを考える。
【００２５】なお、同図に示す一点鎖線２０ａは、ダク
ト２０をその長さ方向（音波Ｐ1 、Ｐ2 の伝搬方向）に
対して垂直に横切る仮想上の基準平面で、この基準平面
２０ａを挟んで両側に等間隔（即ちＬ／２）だけ離れた
位置ａ点、ｂ点に、上記２つのマイクロホンＡ、Ｂが配
置されている。従って、基準平面２０ａから上記各ａ
点、ｂ点までの間については、ダクト２０内の形状は、
基準平面２０ａに対して略平面対称とされている。ま
た、２つのマイクロホンＡ、Ｂは、例えば互いに同一規
格のものであるとする。
【００２６】図３において、音波Ｐ1 によってａ点に生
じる音圧をｐ1a(t) 、音波Ｐ1 によってｂ点に生じる音
圧をｐ1b(t) 、音波Ｐ2 によってａ点に生じる音圧をｐ
2a(t) 、音波Ｐ2 によってｂ点に生じる音圧をｐ2b(t)
とすると、各マイクロホンＡ、Ｂが収音（検出）する音
圧ｐA (t) 、ｐB (t) は、それぞれ次の数１、数２で表
すことができる。
【００２７】
【数１】ｐA (t) ＝ｐ1a(t) ＋ｐ2a(t)
【００２８】
【数２】ｐB (t) ＝ｐ1b(t) ＋ｐ2b(t)
【００２９】ここで、音速をｃ〔ｍ／ｓ〕とすると、音
波Ｐ1 、Ｐ2 が、ダクト２０内の上記ａ点及びｂ点間を
伝搬するのに要する時間τは、τ＝Ｌ／ｃ〔ｓ〕とな
る。そして、この時間τを用いて、上記ａ点及びｂ点間
における音波伝搬時間のみに係る伝達関数を表すと、ex
p[-jωτ] となる（但し、ωは角速度）。そこで、ダク
ト２０内のａ点からｂ点までの伝達関数をＣab・exp[-j
ωτ] とし、ダクト２０内のｂ点からａ点までの伝達関
数をＣba・exp[-jωτ] とすると、上記ｐ2a(t)、ｐ
1b(t) は、それぞれ次の数３、数４のように表される。
ここで、ｊは虚数単位であり、ｊ2 ＝−１である。
【００３０】
【数３】ｐ2a(t) ＝ｐ2b(t) ・Ｃba・exp[-jωτ]
【数４】ｐ1b(t) ＝ｐ1a(t) ・Ｃab・exp[-jωτ]
【００３１】これら数３、数４を、それぞれ上記数１、
数２に代入すると、次の数５、数６が得られる。
【００３２】
【数５】 ｐA (t) ＝ｐ1a(t) ＋ｐ2b(t) ・Ｃba・exp[-jωτ]
【００３３】
【数６】 ｐB (t) ＝ｐ1a(t) ・Ｃab・exp[-jωτ] ＋ｐ2b(t)
【００３４】そして、上記数５、数６からｐ2b(t) を消
去して、ｐ1a(t) についての式に整理すると、次の数７
を得ることができる。
【００３５】
【数７】ｐ1a(t) ＝｛ｐA (t) −ｐB (t) ・Ｃba・exp
[-jωτ] ｝／｛１−Ｃab・Ｃba・ exp[-2jωτ] ｝
【００３６】この数７のｐ1a(t) は、上述したように、
ダクト２０内を双方向に伝搬する音波Ｐ1 、Ｐ2 のう
ち、一方方向、即ちａ点からｂ点に向かって伝搬する音
波Ｐ1によってａ点に生じる音圧である。そして、この
数７から、音圧ｐ1a(t) は、２つのマイクロホンＡ、Ｂ
によりそれぞれ収音される音圧ｐA (t) 、ｐB (t) と、
これらマイクロホンＡ、Ｂ間（上記ａ点及びｂ点間）に
存在する伝達関数Ｃab・exp[-jωτ] 、Ｃba・exp[-jω
τ] とによって、導き出せることが判る。
【００３７】ここで、上述したように、ダクト２０内の
形状は、基準平面２０ａからａ点及びｂ点までの各間に
ついては、基準平面２０ａに対して平面対称とされてい
る。従って、上記伝達関数Ｃab・exp[-jωτ] 、Ｃba・
exp[-jωτ] のうち、ａ点及びｂ点間における音波伝搬
時間に係る関数exp[-jωτ] を除く部分Ｃab、Ｃbaにつ
いては、Ｃab＝Ｃbaが成立する。そこで、Ｃab＝Ｃba＝
Ｃとすると、上記数７は、次の数８のように簡素化され
る。
【００３８】
【数８】ｐ1a(t) ＝｛ｐA (t) −ｐB (t) ・Ｃ・exp[-j
ωτ] ｝／｛１−Ｃ2 ・ exp[-2jωτ] ｝
【００３９】また、ダクト２０内、特に上記ａ点及びｂ
点間は、一次元音場であるので、このａ点及びｂ点間に
何も介在せず、また内部に凹凸が無く、かつ内壁が音に
対して反射の強い例えば金属等の（剛な）材質のもので
形成されていれば、上記音波Ｐ1 、Ｐ2 の伝搬に損失を
与える要素は殆ど無くなる。従って、音波Ｐ1 、Ｐ
2は、殆ど減衰することなく上記ａ点及びｂ点間を伝搬
する。この場合、上記伝達関数のうち、上記Ｃ（伝達時
間に係るexp[-jωτ] を除く関数）を、Ｃ≒１と仮定す
ることができ、特に上記ａ点及びｂ点間の距離Ｌが近く
なるほど、この関数Ｃは、より１に近似する。従って、
この場合、上記数８は、次の数９のように更に簡素化さ
れる。
【００４０】
【数９】ｐ1a(t) ＝｛ｐA (t) −ｐB (t) ・exp[-jω
τ] ｝／｛１− exp[-2jωτ] ｝
【００４１】即ち、この数９から判るように、音圧ｐ1a
(t) は、各マイクロホンＡ、Ｂにより収音される音圧ｐ
A (t) 、ｐB (t) と、上記ａ点及びｂ点間を音波が伝搬
するのに必要な伝搬時間のみに係る伝達関数exp[-jω
τ] とによって、導き出される。
【００４２】ところで、上記数９に示す関係を実現する
には、例えば図１にような装置を構成すればよい。即
ち、マイクロホンＢにより音圧ｐB (t) を収音して得た
収音信号を、遅延回路７１に供給する。遅延回路７１
は、供給された上記収音信号に対して、音波Ｐ2 がｂ点
からａ点に伝搬するのに要する時間τに対応する分だ
け、遅れを与える。つまり、この遅延回路７１は、マイ
クロホンＢからの収音信号に対して、上述した音波伝搬
時間のみに係る伝達関数exp[-jωτ] に基づいて処理を
施すフィルタとして作用する。
【００４３】そして、減算器７２において、上記遅延回
路７１の出力を、マイクロホンＡにより音圧ｐA (t) を
収音して得た収音信号から減算する。
【００４４】更に、補償増幅器７３により、上記減算器
７２の出力を、所定の増幅率（補償係数）Ｇで増幅８
（補償）する。なお、この補償増幅器７３における増幅
率Ｇは、Ｇ＝１／｛１− exp[-2jωτ] ｝である。
【００４５】この構成により、上記数９が実現され、即
ちダクト２０内を双方向に伝搬する音波Ｐ1 、Ｐ2 のう
ち、ａ点からｂ点に向かって伝搬する音波Ｐ1 によって
ａ点に生じる音圧ｐ1a(t) のみをマイクロホンＡにより
収音したのと等価な信号を得ることができる。
【００４６】なお、図１における遅延回路７１、減算器
７２及び補償増幅器７３が、特許請求の範囲に記載の処
理手段、減算手段及び補償手段にそれぞれ対応する。ま
た、これら遅延回路７１、減算器７２及び増幅器７３に
よって、特許請求の範囲に記載の演算手段に対応する演
算部７０が形成されている。そして、この演算部７０
と、２つのマイクロホンＡ、Ｂとによって、マイクロホ
ンシステム７が構成される。なお、演算部７０は、上述
したＤＳＰやＣＰＵにより構成されている。
【００４７】図４は、上記図１に示すマイクロホンシス
テム７を、消音装置に応用したもので、例えば上述した
図５に示す消音装置におけるエラーマイクロホン１０７
に代えて、上記マイクロホンシステム７を用いたもので
ある。なお、これ以外の構成については、上記図５と同
様なので、同等部分については同一符号を付して、その
詳細な説明を省略する。
【００４８】即ち、上記マイクロホンシステム７を、エ
ラーマイクロホンとして用いることにより、ダクト出口
２ａにおける騒音の反射音や、ダクト出口２ａを介して
ダクト２内に入り込んだ外部騒音等の影響を受け難くす
ることができる。従って、従来よりも、正常な消音制御
を実現でき、より確実な消音効果を得ることができると
いう効果がある。
【００４９】もちろん、エラーマイクロホンに限らず、
リファレンスマイクロホン３についても、上記マイクロ
ホン信号７を用いることができる。但し、リファレンス
マイクロホン３に対する上記反射音や外部騒音の影響
は、エラーマイクロホンに対する影響よりも遙に少な
く、微小であるので、ここでは、エラーマイクロホンに
のみ、上記マイクロホンシステム７を適用している。
【００５０】なお、本実施の形態においては、上記マイ
クロホンシステム７を消音装置に応用した場合について
説明したが、ダクト内の音圧を検出する技術分野であれ
ば、消音装置以外にも本技術を適用できる。
【００５１】また、本実施の形態では、数９を実現する
ための構成を図１及び図４を用いて説明したが、これに
限らない。例えば、ダクト２０内のａ点及びｂ点間に伝
達関数Ｃab・exp[-jωτ] 、Ｃba・exp[-jωτ] が存在
する場合には、上述した数７（Ｃab≠Ｃbaの場合）又は
数８（Ｃab＝Ｃba≠１）を実現するマイクロホンシステ
ムを構成することにより、上記と同様な効果が得られ
る。
【００５２】そして、上記数７、数８、数９に基づく演
算は、ダクト２０内を伝搬する音波Ｐ1 、Ｐ2 の全周波
数（角速度ω）について行ってもよいし、一部の周波数
についてのみ上記演算を行ってもよい。例えば、消音装
置の場合、消音の対象とする全ての周波数について上記
演算を行ってもよいし、或いは、上述した反射音や外部
騒音の影響が特に大きい周波数についてのみ上記演算を
行ってもよい。
【００５３】更に、上記数７、数８、数９に基づいて演
算を行う場合、周波数（角速度ω）によっては（例えば
ω≒０のとき）、各数式の分母（即ち｛１− exp[-2jω
τ]｝）が０になったり、０に近似したりして不確定状
態となる。このような不確定状態になると、正常な消音
制御ができなくなるため、実際の消音制御においては、
上記のような不確定状態を引き起こす周波数以外の周波
数についてのみ、上記演算を行うのが望ましい。
【００５４】また、上記数７、数８、数９は、音波Ｐ1
によりａ点に生じる音圧ｐ1a(t) についての算出式であ
るが、音圧ｐ1a(t) に限らず、上述した数１乃至数４を
用いて、他の音圧ｐ1b(t) 、ｐ2a(t) 及びｐ2b(t) につ
いての算出式を求め、これらを実現するためのマイクロ
ホンシステムを構成してもよい。
【００５５】
【発明の効果】本発明のうち請求項１に記載の発明のマ
イクロホンシステムは、音波伝搬路に対して、音波の伝
搬方向に所定の間隔を隔てて第１のマイクロホンと第２
のマイクロホンとの２つのマイクロホンを設けている。
そして、第１のマイクロホンによって、音波伝搬路を双
方向に伝搬する音波のうち、どちらか一方の方向に向か
って伝搬する音波のみを収音したのと略等価な信号を出
力する。即ち、この請求項１に記載の発明によれば、音
波伝搬路内において音波が双方向に伝搬していても、ど
ちらか一方に向かって伝搬する音波のみを収音すること
ができるという効果がある。
【００５６】請求項２に記載の発明によれば、第１のマ
イクロホンによって、音波伝搬路を双方向に伝搬する音
波のうち、第１のマイクロホン側から第２のマイクロホ
ン側への一方に向かって伝搬する音波のみを収音したの
と略等価な信号を得ることができる。
【００５７】請求項３に記載の発明によれば、上述した
処理手段及び補償手段において各処理を行う場合、音波
の減衰成分を考慮する必要はなく、音波が第１及び第２
のマイクロホン間を伝搬するのに必要な伝搬時間（遅延
時間）のみを考慮すればよい。従って、上記処理手段及
び補償手段における各処理を、上記請求項２に記載の発
明よりも簡素化できるという効果がある。
【００５８】請求項４に記載の発明の消音装置によれ
ば、リファレンスマイクロホン及びエラーマイクロホン
を、上記請求項１、２又は３に記載のマイクロホンシス
テムで形成することにより、リファレンスマイクロホン
については、これが収音の対象としている騒音のみを収
音し、エラーマイクロホンについては、これが収音の対
象としている消音後の誤差音圧のみを収音することがで
きる。従って、騒音伝搬路を伝搬している騒音が騒音伝
搬路の他端において反射したり、或いは外部から上記他
端を介して騒音伝搬路内に外部騒音が入り込んだりして
も、これら反射音や外部騒音等の影響を受けることなく
正常な消音制御を実現できる。よって、上述した従来技
術に比べて、より確実な消音効果を得ることができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマイクロホンシステムの一実施の
形態を示す概略構成図である。
【図２】同実施の形態の説明図である。
【図３】同実施の形態の説明図である。
【図４】同実施の形態のマイクロホンシステムを消音装
置に応用した一例を示す概略構成図である。
【図５】従来の消音装置の概略構成図である。
【図６】従来の消音装置において、騒音の反射や外部騒
音の影響を示す図である。
【符号の説明】
１ 騒音源 ２ ダクト ３ リファレンスマイクロホン（１次マイクロホン） ４ フィルタ ５ 増幅器 ６ スピーカ ７ マイクロホンシステム ８ 制御手段 ７０ 演算部（演算手段） ７１ 遅延部（処理手段） ７２ 減算部（減算手段） ７３ 乗算部（補償手段）

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 双方向に音波が伝搬している音波伝搬路
    に上記音波の伝搬方向に沿って所定の間隔を隔てて結合
    されており、上記音波を収音する第１及び第２のマイク
    ロホンと、 上記第１及び第２のマイクロホンからそれぞれ出力され
    る収音信号に対して所定の演算を施して、上記第１のマ
    イクロホンから出力される収音信号のうち、上記音波伝
    搬路をどちらか一方の方向に向かって伝搬する音波のみ
    に対応する信号成分と略等価な信号を出力する演算手段
    と、を具備することを特徴とするマイクロホンシステ
    ム。
  2. 【請求項２】 上記演算手段が、 上記音波伝搬路内における上記第２のマイクロホンから
    上記第１のマイクロホンまでの間の伝達関数と略等価な
    伝達関数を有し、該伝達関数に基づいて上記第２のマイ
    クロホンから出力される収音信号を処理する処理手段
    と、 上記処理手段による処理済の信号を、上記第１のマイク
    ロホンから出力される収音信号から減算する減算手段
    と、 上記減算手段における減算により、上記第１のマイクロ
    ホンから出力される収音信号のうち、上記第１のマイク
    ロホン側から上記第２のマイクロホン側に向かって伝搬
    する音波のみに対応する信号成分について減算された分
    を補償する補償手段と、を具備することを特徴とする請
    求項１に記載のマイクロホンシステム。
  3. 【請求項３】 上記音波伝搬路が、上記第１及び第２の
    マイクロホン間における上記音波の伝搬に対する損失要
    素が排除された請求項２に記載のマイクロホンシステ
    ム。
  4. 【請求項４】 一端から入力された騒音を伝搬させて他
    端から出力する騒音伝搬路と、該騒音伝搬路に結合され
    ていて上記騒音を収音しこれに応じた騒音信号を出力す
    る１次マイクロホンと、上記騒音信号を所定のフィルタ
    伝達関数に基づいてフィルタリング処理する第１のフィ
    ルタ手段と、該第１のフィルタ手段の出力信号により駆
    動されて上記騒音伝搬路の上記１次マイクロホンよりも
    上記騒音の下流側に音を放射するスピーカと、上記騒音
    伝搬路の上記スピーカよりも上記騒音の下流側に結合さ
    れており上記騒音に上記スピーカからの放射音を干渉さ
    せた後の音を収音しこれに応じた誤差信号を出力する２
    次マイクロホンと、上記第１のマイクロホンからの騒音
    信号を上記スピーカの入力部から上記第２のマイクロホ
    ンの出力部までの伝達関数によってフィルタリング処理
    して騒音演算信号を出力する第２のフィルタ手段と、上
    記誤差信号と上記騒音演算信号とが入力され該誤差信号
    が極力小さくなる状態に上記第１のフィルタ手段のフィ
    ルタ伝達関数を制御する制御手段と、を具備し、上記１
    次マイクロホン及び２次マイクロホンの一方又は両方
    が、請求項１、２又は３に記載のマイクロホンシステム
    から成ることを特徴とする消音装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003030147A1 (fr) * 2001-09-28 2003-04-10 Takenaka Corporation Appareil reducteur de bruit
US7492911B2 (en) 2003-05-15 2009-02-17 Takenaka Corporation Noise reducing device
CN115136231A (zh) * 2019-12-16 2022-09-30 法国国家科学研究中心 用于控制声波在壁上的传播的方法和设备

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