JPH1020865A - 騒音の能動制御方法とその装置 - Google Patents

騒音の能動制御方法とその装置

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JPH1020865A
JPH1020865A JP8174551A JP17455196A JPH1020865A JP H1020865 A JPH1020865 A JP H1020865A JP 8174551 A JP8174551 A JP 8174551A JP 17455196 A JP17455196 A JP 17455196A JP H1020865 A JPH1020865 A JP H1020865A
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noise
signal
signal processing
sound
input
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JP8174551A
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Mikio Yamaguchi
幹雄 山口
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】時間的に区切ると騒音源の性質が相異なる場合
に、各時間区分において最適な消音動作に制御すること
によって、全時間範囲に渡ってよりよい消音効果をあげ
ることを目的としている。 【解決手段】騒音又は該騒音と相関のある信号を入力し
た入力信号に信号処理を施して作成した出力信号を音に
変換した消音波を放出して騒音の低減を図る騒音の能動
制御方法において、前記入力信号から前記出力信号を作
成する信号処理の内容が複数ある場合に、複数の性質の
異なる騒音生成のタイミングを時間的あるいは物理的に
検出して所定の前記信号処理の内容に切り替えながら、
消音動作を行なうことを特徴とする騒音の能動制御方法
とその装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、消音波で騒音波を打ち
消すことによって、騒音波を能動的に消去するもので、
とくに騒音を発生する物が時間的にずれた複数種の騒音
を発生する場合の能動騒音制御方法とその装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】たとえば、空調機のダクトから発生する
騒音の低減、閉空間に空けられている窓から放出される
騒音の低減、または3次元空間における消音などのため
に、能動騒音制御装置が用いられることがある。能動消
音制御装置は、騒音源から発生する騒音波を打ち消すよ
うな消音波を発生させて、騒音を低減する装置である。
従来の能動騒音制御装置の構成を図4に示す。騒音源1
は、振動面2が振動することで騒音波を発生する。振動
面2には、騒音波を検出するための検出センサ3が取り
付けられている。
【0003】検出センサ3の出力信号は、プリアンプ4
によって適切な電圧レベルに増幅され、アンチエイリア
シングフィルタ5に入力される。アンチエイリアシング
フィルタ5は、信号の周波数帯域を、後に行なわれるデ
ィジタル信号処理で扱うことができる範囲に制限する。
アンチエイリアシングフィルタを経たアナログ信号はA
D変換器6により、ディジタル信号に変換され、消音信
号作成フィルタ7に入力される。
【0004】消音信号作成フィルタ7は、FIRフィル
タ(Finite ImpulseResponse
フィルタ)などで構成されるディジタルフィルタであ
り、消音波を作成する働きを有する。
【0005】消音信号作成フィルタ7の出力は、DA変
換器8によりアナログ信号に変換され、スムージングフ
ィルタ9で平滑化されて高調波成分が除去された後、パ
ワーアンプ10で増幅される。この増幅された信号によ
って、騒音波の伝搬方向に関して騒音源1より下流側の
所定位置に設置された電気音響変換素子(例えばスピー
カ)11が駆動され、消音波が発生される。
【0006】一方、この能動騒音制御装置によって消音
された後の騒音波を検出するためのエラーマイク12
が、騒音波の伝搬方向に関して、消音波を発生する電気
音響変換素子11よりも下流側の所定の位置に設けられ
ている。エラーマイク12は、消音後の騒音波を検出
し、電気信号に変換する。エラーマイク12の出力は、
プリアンプ13、アンチエイリアシングフィルタ14、
AD変換器15を経ることでディジタル信号に変換さ
れ、信号処理制御部16に入力される。
【0007】信号処理制御部16は、AD変換器6及び
15から与えられた信号に基づいて、消音信号作成フィ
ルタ7のフィルタ係数を、エラーマイク12の出力がな
るべく小さくなるように設定する。これにより、最適な
フィルタ係数が決定されるから、騒音を効率よく低減で
きる。
【0008】なお、信号処理制御部16において使用さ
れるアルゴリズムは、たとえばLMS(Least M
ean Square)アルゴリズムや、Filter
ed−X LMSアルゴリズムが用いられる。これらの
アルゴリズムは、たとえば、辻井重男、久保田一、古川
利博、趙晋輝、適応信号処理、昭晃堂、pp.20〜2
8とpp.56〜59(1995年)に記載されてい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来技術による能動騒
音制御装置は、騒音源1の性質が時間的にほぼ定常であ
ることを前提にしている。したがって、騒音源1から出
る騒音を時間的に区切ると複数の性質に分かれる場合に
は、充分に対応することが出来なかった。
【0010】たとえば、ある打ち抜きプレス機から出る
騒音を図3に示す。一回の被加工物の打ち抜き動作によ
る騒音は、 動作を始めて金型が下がり始める時の音「ズン」 金型が被工作物に衝突する音「ドン」 金型が上がり終わって打ち抜き後の被工作物を金型か
ら落下させる衝撃を与える音「カン」 の3つの種類から成り立っている。
【0011】これらの音の種類ととは、音の発生
原因も発生部位も異なっているので、騒音波が検出マイ
クやエラーマイクに伝わる様相が異なっている。しかる
に一方、従来型の能動騒音制御装置では、これらの相違
を無視して、すべての音を一様に消音しようとしてい
る。そのため、それぞれの音に個別に適した消音動作を
することはできなかった。
【0012】本発明は、従来技術の能動騒音制御装置の
有するこの制約に鑑みて創作されたものであり、時間的
に区切ると騒音源の性質が相異なる場合に、各時間区分
において最適な消音動作に制御することによって、全時
間範囲に渡ってよりよい消音効果をあげることを目的と
している。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、騒音又は該騒
音と相関のある信号を入力した入力信号に信号処理を施
して作成した出力信号を音に変換した消音波を放出して
騒音の低減を図る騒音の能動制御方法において、前記入
力信号から前記出力信号を作成する信号処理の内容が複
数ある場合に、騒音生成のタイミングを検出した時刻か
ら所定の時間経過を測定し、前記所定の時間経過後に所
定の前記信号処理の内容に切り替えながら、消音動作を
行なうことを特徴とする騒音の能動制御方法であり、ま
た、時間経過を測定するのに代えて騒音生成のタイミン
グを段階的に検出するものである。
【0014】更に、本発明は、騒音又は該騒音と相関の
ある信号を入力する入力手段と、前記入力手段からの入
力信号に対して信号処理を施し出力信号を作成する信号
処理手段と、前記出力信号を音に変換して消音波を空中
に放出する出力手段とにより、消音波を空中に放出して
騒音の低減を図る能動騒音制御装置において、前記入力
信号から前記出力信号を作成する信号処理の内容が複数
あり、騒音生成のタイミングを検出するトリガー手段
と、前記トリガー手段によって得られた時刻から所定の
時間経過を測定した信号を前記切り替え手段に出すタイ
マーと、前記タイマーによって所定の信号処理の内容を
切り替える切り替え手段とにより所定の時刻毎に信号処
理の内容を切り替えながら消音動作を行うことを特徴と
する能動騒音制御装置であり、また、時間経過を測定す
るのに代えて騒音生成のタイミングを段階的に検出する
ものである。
【0015】更にまた、本発明は、騒音又は該騒音と相
関のある信号を入力する入力手段と、前記入力手段から
の入力信号に対して信号処理を施し出力信号を作成する
信号処理手段と、前記出力信号を音に変換して消音波を
空中に放出する出力手段と、前記出力手段より前記騒音
の下流側にあって消音後の騒音波を検出する消音結果検
出手段と、前記消音結果検出手段によって検出した消音
後の騒音波を小さくするように信号処理の内容を制御す
る信号処理制御部とにより、消音波を空中に放出して騒
音の低減を図る能動騒音制御装置において、前記入力信
号から前記出力信号を作成する信号処理の内容と、信号
処理制御部における制御情報の内容が複数あり、騒音生
成のタイミングを検出するトリガー手段と、前記トリガ
ー手段によって得られた時刻から所定の時間経過を測定
した信号を前記切り替え手段に出すタイマーと、前記タ
イマーによって所定の信号処理の内容を切り替える切り
替え手段とにより所定の時刻毎に前記信号処理手段の信
号処理の内容と前記信号処理制御部の制御情報の内容と
を切り替えながら消音動作を行うことを特徴とする能動
騒音制御装置である。また、時間経過を測定する代わり
に、騒音生成のタイミングを段階的に検出するものであ
る。
【0016】消音対象物からの騒音が、時間的に区切る
と複数の性質に分かれるとき、各騒音部分に個別に最適
な消音制御を行なう。
【0017】具体的には、プレス機からは1回のプレス
動作当たり、例えば3回のそれぞれ性質の異なる音(金
型の下降開始時、金型が被加工物に衝突した時、金型が
上昇して打ち抜き後の被加工物を落とすべく衝撃を与え
る時)が出ている。各音の発生原因や特性は互いに異な
るので、それぞれの音に対して最適な消音動作をとる必
要がある。
【0018】そこで、消音信号を作成する信号処理のフ
ィルタ係数を複数用意し、各音毎に切り替えて動作せし
める。切り替えのタイミングをつかむのは、時間経過
(請求項1、3、5)、または、騒音発生の途中段階検
出(請求項2、4、6)による。
【0019】
【発明の実施の形態】能動騒音制御装置における信号処
理として消音信号作成フィルタで実施する場合を以下に
説明する。
【0020】図1は、本発明の第1の実施形態にかかる
能動騒音制御装置の構成を示すブロック図である。この
能動騒音制御装置は、プレス機101から発生する騒音
波を打ち消すような消音波をスピーカ111から発生さ
せて、騒音を消去する装置である。
【0021】プレス機101は、1回のプレス動作で複
数に、たとえば、「ズン」「ドン」「カン」という3つ
の部分(図3では、T1、T2、T3)に区切られる騒音
波を発生する。この騒音波は、検出マイク103で受け
取られ、プリアンプ104、アンチエイリアシングフィ
ルタ105、AD変換器106を経て、消音信号生成フ
ィルタ107に送られる。消音信号生成フィルタ107
で生成した消音波は、DA変換器108、スムージング
フィルタ109、パワーアンプ110を経てスピーカ1
11から放出される。一方、消音結果検出手段であるエ
ラーマイク112により消音後の騒音波を検出され、プ
リアンプ113、アンチエイリアシングフィルタ11
4、AD変換器115を経て、信号処理制御部116に
与えられる。
【0022】信号処理制御部116はAD変換器106
および115から与えられた信号に基づいて、消音信号
作成フィルタ107のフィルタ係数を、エラーマイク1
12の出力がなるべく小さくなるように設定する。以上
の構成は、従来技術で説明した構成とほぼ同じである。
発明の構成で述べた信号処理は、104から110で実
施されている。なお、検出マイク103が騒音波だけで
はなく、スピーカ111から検出マイク103へ伝搬す
る消音波をも検出する場合は、この消音波の成分を差し
引いて騒音波のみを取り出したのち、消音波を作成する
のが適切である。この差し引く処理については、たとえ
ば、大賀寿郎、山崎芳男、金田豊、音響システムとディ
ジタル処理、電子情報通信学会、pp.226−227
(1995)に説明がある。
【0023】プレス機はプレス動作開始スイッチ121
によって、一回のプレス動作を行なう。本実施例におい
ては、プレス動作開始スイッチからトリガー信号を得て
タイマー122を起動している。すなわち、発明の構成
で述べたトリガー手段はプレス動作開始スイッチで実施
されている。プレス動作開始スイッチ121を押し下げ
た時刻を基準としたときの、「ズン」「ドン」「カン」
の音がでる時刻は前以て測定を行なっておき、タイマー
122に設定しておく。このことにより、タイマー12
2は「ズン」「ドン」「カン」の各音の期間の始まりに
おいて、切り替え手段123に当該音の期間の始まりを
通知する。たとえば、図3では、多少の余裕を持たせ
て、「ズン」「ドン」「カン」の各音が始まる時刻の多
少前であるt1(=0)とt2とt3において、タイマー
122は、切り替え手段123に通知を行なう。
【0024】消音信号生成フィルタ107がFIRフィ
ルタで実施されている場合は、信号処理の内容を切り替
えるには、FIRフィルタそのものを複数用意しておく
必要は必ずしもなく、FIRフィルタの係数の入れ替え
だけで信号処理の内容を切り替えることができる。かか
る場合は、FIRフィルタを実施するための乗算器や加
算器は、本発明を実施するために余分に用意する必要は
なく、入れ替える係数を記憶するためのRAMメモリを
用意しておけばよい。
【0025】切り替え手段123は、タイマー122か
らの信号に従って、消音信号生成フィルタ107の係数
をRAMメモリ124との間で入れ替えを行なう。
【0026】消音信号生成フィルタ107がFIRフィ
ルタで構成されている場合は、そのFIRフィルタは、
入力xnと出力ynの関係は で表される(xn-iはiサンプル前の入力信号を表す)。
係数ai(i=0、…、N−1)に関して、「ズン」「ド
ン」「カン」の各音に最適な係数ai(i=0、…、N−
1)は、互いに異なっている。RAMメモリ124は、
複数の係数aiを記憶する容量があり、「ズン」「ド
ン」「カン」の各音それぞれ用の係数aiを記憶する。
【0027】「ズン」「ドン」「カン」の音の出現タイ
ミングに従って、切り替え手段123は、前の音に対す
る係数aiを消音信号生成フィルタ107からRAMメ
モリ124に退避したのち、次の音に対する係数aiを
RAMメモリ124から消音信号生成フィルタ107に
復帰する。なお、消音信号生成フィルタ107に記憶さ
れている過去の入力値xn-iは、必ずしも初期化しなく
ても良いが、不本意なノイズが出うる場合を未然に防ぐ
には係数aiの切り替え時に0に初期化しておくのが無
難である。
【0028】信号処理制御部116が、消音信号生成フ
ィルタ107に関する制御情報(たとえば、係数aiを
最適な状態に維持するために更新を行なう場合の、新し
い係数値ai)を有している場合は、消音信号生成フィ
ルタ107の係数が切り替えるに伴って、信号処理制御
部116のこの制御情報も切り替える必要がある。この
制御情報を保存するためのRAMを125に示す。かか
る場合は、切り替え手段123は、タイマー122から
の信号に従って、消音信号生成フィルタ107と信号処
理制御部116の両方の切り替えを行なう。
【0029】なお、本発明による消音動作を行うとき
に、信号処理部116を使わない構成も可能である。具
体的には、消音動作中に常に係数aiを最適な状態に維
持更新するのではなく、消音動作に先立って予め係数a
iを算出しておき、消音動作中には係数aiを更新しな
い能動騒音制御装置を実施しても良い。かかる装置は、
たとえば、「ズン」「ドン」「カン」というプレス音以
外の音が突発的に他からやってきて、信号処理制御部1
16でのフィルタ係数aiの更新に不備を招来しうる場
合に有益である。
【0030】以上の説明では、トリガー信号をプレス開
始スイッチから得たが、プレス機101から発せられる
音を加工してトリガー信号を生成することもできる。た
とえば、プレス機101の近傍にマイク(検出マイク1
03を兼用してもよい)及び当該マイクの出力を閾値と
比較する比較器を設置しておき、その出力があらかじめ
設定しておいた閾値を越えた場合に、プレス動作が始ま
ったと判断して、タイマ122を起動する、という構成
でも良い。
【0031】図2は、本発明の第2の実施形態にかかる
能動騒音制御装置の構成を示すブロック図である。図中
101から125までの符号を付した部分は、図1の同
符号の部分と同じ機能・構成である。発明の構成で述べ
た、騒音発生の途中段階を検出するトリガー手段は、1
31〜136で実施されている。131、132、13
3は、プレス機金型の位置と移動方向を検出するための
光電スイッチである。134、135、136は、それ
ぞれ、131、132、133の光電スイッチへ光を投
射する光源である。プレス機金型が上下することによ
り、光源から光電スイッチへの光は遮られたり、通過し
たりする。各光電スイッチは、この光の遮断状態から通
過状態への遷移、又は、通過状態から透過状態への遷移
を検出してトリガー信号を発生する。
【0032】具体的には、光電スイッチ131は、光が
透過状態になったこと、すなわち、プレスの金型が殆ど
上に上がりきったことを検出し、次には「ズン」の音が
来ることを切り替え手段123に通知する。光電スイッ
チ132は、光が遮断状態になったこと、すなわち、プ
レスの金型が打撃直前の位置に達したことを検出し、次
には「ドン」の音が来ることを切り替え手段123に通
知する。光電スイッチ133は、光が透過状態になった
こと、すなわち、プレスの金型の打撃が終わって上昇中
であることを検出し、次には「カン」の音が来ることを
切り替え手段123に通知する。
【0033】これらの、各光電スイッチからの経時的な
トリガー信号に従い、切り替え手段123は、消音信号
生成フィルタ107と信号処理制御部116の両方の切
り替えを行なう。切り替えの内容は、図1で説明したの
とまったく同じである。
【0034】以上の実施例の説明では、プレス機が「ズ
ン」「ドン」「カン」の3つの音を発生する場合を例に
とって説明したが、本発明はその趣旨を変えない範囲
で、3つ以外の複数の音の場合であっても、プレス機以
外の騒音源の場合であっても、信号処理の内容がFIR
フィルタ以外の消音信号生成手段による場合であっても
適用できるのは言うまでもない。
【0035】
【発明の効果】本発明は、時間とともに騒音の性質が変
化する騒音波に対して、それぞれの時間区分毎や騒音生
成の各段階で騒音の性質が変化する騒音波に最適な消音
波作成処理を切り替えることができるので、これによ
り、各時間区分の騒音波に最適な消音波を作成すること
ができ、全時間範囲に渡って効果的な消音を実現でき
る。
【0036】また、本発明は、騒音生成の各段階で騒音
の性質が変化する予定された騒音波に対して、予め最適
なフィルタ係数を作成しておくことによって、それぞれ
の騒音生成の段階毎に対しても最適な消音波作成処理を
行えるようにした装置であり、相異なる性質の騒音の組
合せからなる騒音波に対して常に最適な消音波を作成す
ることができるともに、予期しない騒音波に対しても制
御上の混乱を防止することができる装置を製造しうるも
のである。
【0037】また更に、本発明によれば、騒音生成の各
段階で騒音の性質が変化する騒音波に対して、それぞれ
の騒音生成の段階毎に最適な消音波作成処理を切り替え
る装置であるので、これにより、相異なる性質の騒音の
組合せからなる騒音波に対して常に最適な消音波を作成
することができ、騒音波の全体に渡って効果的な消音を
実現できる装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるブロック図である。
【図2】本発明の他の実施例におけるブロック図であ
る。
【図3】本発明の実施例における騒音の波形図である。
【図4】従来技術におけるブロック図である。
【符号の説明】
1:騒音源 2:振動面 3:検出センサ 7、107:消音信号生成フィルタ 11:電気音響変換素子 12、112:エラーマイク 16、116:信号処理制御部 101:プレス機 111:スピーカ 123:切り替え手段 124、125:RAMメモリ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】騒音又は該騒音と相関のある信号を入力し
    た入力信号に信号処理を施して作成した出力信号を音に
    変換した消音波を放出して騒音の低減を図る騒音の能動
    制御方法において、前記入力信号から前記出力信号を作
    成する信号処理の内容が複数ある場合に、騒音生成のタ
    イミングを検出した時刻から時間経過を測定し、前記時
    間経過における所定の時刻に所定の前記信号処理の内容
    に切り替えながら、消音動作を行なうことを特徴とする
    騒音の能動制御方法。
  2. 【請求項2】騒音又は該騒音と相関のある信号を入力し
    た入力信号に信号処理を施して作成した出力信号を音に
    変換した消音波を放出して騒音の低減を図る騒音の能動
    制御方法において、前記入力信号から前記出力信号を作
    成する信号処理の内容が複数ある場合に、騒音生成のタ
    イミングを段階的に検出し、所定の前記信号処理の内容
    に切り替えながら、消音動作を行なうことを特徴とする
    騒音の能動制御方法。
  3. 【請求項3】騒音又は該騒音と相関のある信号を入力す
    る入力手段と、前記入力手段からの入力信号に対して信
    号処理を施し出力信号を作成する信号処理手段と、前記
    出力信号を音に変換して消音波を空中に放出する出力手
    段とにより、消音波を空中に放出して騒音の低減を図る
    能動騒音制御装置において、前記入力信号から前記出力
    信号を作成する信号処理の内容が複数あり、騒音生成の
    タイミングを検出するトリガー手段と、前記トリガー手
    段によって得られた時刻から所定の時間経過を測定した
    信号を前記切り替え手段に出すタイマーと、前記タイマ
    ーによって所定の信号処理の内容を切り替える切り替え
    手段とにより所定の時刻毎に信号処理の内容を切り替え
    ながら消音動作を行うことを特徴とする能動騒音制御装
    置。
  4. 【請求項4】騒音又は該騒音と相関のある信号を入力す
    る入力手段と、前記入力手段からの入力信号に対して信
    号処理を施し出力信号を作成する信号処理手段と、前記
    出力信号を音に変換して消音波を空中に放出する出力手
    段とにより、消音波を空中に放出して騒音の低減を図る
    能動騒音制御装置において、前記入力信号から前記出力
    信号を作成する信号処理の内容が複数あり、騒音生成の
    途中の段階を検出するトリガー手段と、前記トリガー手
    段によって得られた信号に基づいて所定の信号処理の内
    容を切り替える切り替え手段とにより信号処理の内容を
    切り替えながら消音動作を行うことを特徴とする能動騒
    音制御装置。
  5. 【請求項5】騒音又は該騒音と相関のある信号を入力す
    る入力手段と、前記入力手段からの入力信号に対して信
    号処理を施し出力信号を作成する信号処理手段と、前記
    出力信号を音に変換して消音波を空中に放出する出力手
    段と、前記出力手段より前記騒音の下流側にあって消音
    後の騒音波を検出する消音結果検出手段と、前記消音結
    果検出手段によって検出した消音後の騒音波を小さくす
    るように信号処理の内容を制御する信号処理制御部とに
    より、消音波を空中に放出して騒音の低減を図る能動騒
    音制御装置において、前記入力信号から前記出力信号を
    作成する信号処理の内容と信号処理制御部における制御
    情報の内容が複数あり、騒音生成のタイミングを検出す
    るトリガー手段と、前記トリガー手段によって得られた
    時刻から所定の時間経過を測定した信号を前記切り替え
    手段に出すタイマーと、前記タイマーによって所定の信
    号処理の内容を切り替える切り替え手段とにより所定の
    時刻毎に前記信号処理手段の信号処理の内容と前記信号
    処理制御部の制御情報の内容とを切り替えながら消音動
    作を行うことを特徴とする能動騒音制御装置。
  6. 【請求項6】騒音又は該騒音と相関のある信号を入力す
    る入力手段と、前記入力手段からの入力信号に対して信
    号処理を施し出力信号を作成する信号処理手段と、前記
    出力信号を音に変換して消音波を空中に放出する出力手
    段と、前記出力手段より前記騒音の下流側にあって消音
    後の騒音波を検出する消音結果検出手段と、前記消音結
    果検出手段によって検出した消音後の騒音波を小さくす
    るように信号処理の内容を制御する信号処理制御部とに
    より、消音波を空中に放出して騒音の低減を図る能動騒
    音制御装置において、前記入力信号から前記出力信号を
    作成する信号処理の内容と信号処理制御部における制御
    情報の内容が複数あり、騒音生成の途中の段階を検出す
    るトリガー手段と、前記トリガー手段によって得られた
    信号に基づいて所定の信号処理の内容を切り替える切り
    替え手段とにより前記信号処理手段の信号処理の内容と
    前記信号処理制御部の制御情報の内容とを切り替えなが
    ら消音動作を行うことを特徴とする能動騒音制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014201904A (ja) * 2013-04-02 2014-10-27 株式会社神戸製鋼所 建設機械

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