JPH0869291A

JPH0869291A - 消音装置

Info

Publication number: JPH0869291A
Application number: JP6225933A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Tsukuda; 昌宣佃; Masao Taki; 昌生多氣; Takashi Mori; 卓支森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-08-27
Filing date: 1994-08-27
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】短い管路に適用でき、かつ騒音の性質に適応
的に追随できるデジタル信号処理を使用した能動型の消
音装置を得る。【構成】消音装置の主たる構成は、制御対象音が伝搬
する管路１と、その管路１に配置される能動消音用の２
次音源２，３と、その２次音源２，３の管路軸方向両側
に離れた管路１内にそれぞれ配置される二つの参照信号
検出用音響センサ４，５と、管路１内の適当な位置に配
置される誤差信号検出用音響センサ６と、２次音源２，
３の下流側に置いた参照信号検出用音響センサ５より更
に下流側に配置される音響反射面７と、二つの参照信号
検出用音響センサ４，５の信号と誤差信号検出用音響セ
ンサ６の信号とを入力しデジタル信号処理し２次音源
２，３に制御対象音と逆位相の音波信号を与える制御部
８とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、消音システムに関す
る。更に詳述すると、本発明は、管路系騒音を制御対象
とする消音装置、あるいは制御対象騒音を発する制御対
象の開口部に設置するための管路形状を有する消音装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】管路系騒音の騒音制御には、これまで干
渉型、共鳴型、吸音型などに分類される受動型消音器が
主に用いられてきた。しかし、これらの受動型消音器
は、低周波領域で十分な性能が得にくい等の問題点が指
摘されてきた。この問題を解決し、一層すぐれた消音性
能を実現するための新しい技術として、能動騒音制御技
術が近年注目され、多くの研究開発が行われている。能
動騒音制御技術とは、騒音（１次音）と逆位相・同振幅
の音波を２次音源と呼ばれる人為的に付加した音源によ
って生成し、これを騒音（１次音）と重畳して打ち消し
て騒音を低減する技術である。なお、この技術の基本的
なアイデアは１９３４年に P. Luegによって特許が取ら
れている（ U.S.P. No.2043416）。そして、装置として
実現するための技術的背景が確立した１９７０年以降に
急速に研究・開発が進んできている。

【０００３】この結果、管路系騒音の制御に、この技術
を適用したこれまでの例は数多く、しかもその代表的な
方式は、フィードフォワード方式と呼ばれるものであ
る。この方法の一例が、図５に示すもので、昭和６３年
２月２２日に発行された日経メカニカルｎｏ．２６５の
４０頁から４２頁にその詳細が記載されている。これ
は、管路５１の上流に設けたマイクロフォン５２で騒音
を測定し、得られた信号を逆位相の信号に制御回路５３
で変換し、管路５１内にあるスピーカ５４に流し２次音
を発生させている。上流のマイクロフォン５２とスピー
カ５４は約１．５ｍ離れており、騒音がマイクロフォン
５２を設置した位置からスピーカ５４を設置した位置へ
伝わるのに約４ｍｓの時間がある。この時間を利用して
信号処理を行っている。なお、正確な逆位相の２次音を
出すには、制御回路５３中のデジタルフイルタの位相や
振幅などのパラメータを精度良く設定する必要がある。
このため、管路５１の下流側に誤差信号検出用のマイク
ロフォン５５を設置している。そして、まず、スピーカ
５４から参照音を出し、両方のマイクロフォン５２，５
５に入る波形を測定することによって、管路５１の伝達
特性を制御回路５３のマイコンに取り込むようにしてい
る。その後、騒音が発生するとこの消音システムが作動
する。この時、下流側のマイクロフォン５５で検知する
騒音が小さくなるように、制御回路５３のデジタルフイ
ルタのパラメータをシステムが自動的に補正する。

【０００４】このような方式では、２次音源であるスピ
ーカ５４の十分上流側に参照信号検出用音響センサとな
るマイクロフォン５２を置くことにより、マイクロフォ
ン５２の位置からスピーカ５４の位置まで騒音が伝わる
時間を、電気的信号処理に必要な時間より大とすること
ができ、騒音に先行して望ましい２次音を生成すること
ができるため、適切に信号処理を行えば、原理的には完
全に消音を行うことが可能となるものである。なお、こ
の方式では、デジタル信号処理を用いた適応信号処理を
行うことにより、優れた消音効果が得られている。

【０００５】また、参照信号検出用音響センサと２次音
源との距離を短くしたい場合には、フィードフォワード
方式とは別の方式である予測型方式と呼ばれるものがあ
る。即ち、騒音信号変動の統計的性質に基づき、騒音の
波形を予測することによって必要な２次音の波形を推定
し、能動消音を行なうものである。この方式の場合、騒
音信号が周期的であれば、予測を容易に行うことが可能
なため、十分な消音効果を得ることができる。また、信
号処理の遅延時間に比べて時間的変化の緩やかな騒音の
低周波成分に対しては、ある程度の効果が得られる。し
かし、比較的高い周波数成分を含む非周期的な広帯域騒
音に対しては、予測可能な時間（相関時間と呼ばれる）
に比べてデジタル信号処理の遅延が大きいため、予測型
の方式では十分な効果が得られない。

【０００６】ところで、アナログ信号処理では、その遅
延時間は、主にスピーカの機械的インピーダンスに起因
し、マイクロフォンで検出してから音波を生成するまで
の遅延時間は約０．３ｍｓｅｃとなり、デジタル信号処
理の場合に必要とする遅延時間に比べてはるかに小さ
い。そこでアナログ信号処理を用いれば、必要な予測時
間が短くて良いため、５００Ｈｚ程度までに帯域の制限
された騒音に対しては、予測型であっても実用的にはか
なり満足できる消音効果を得ることが期待できる。その
一例としてアナログ信号処理を用いて、２次音源に近接
したセンサからの負帰還によって２次音源の位置の音圧
を低減する方式が提案されており、密結合モノポール
（Tight-Coupled Monople 以下ＴＣＭと略記）と呼ばれ
る。この方法は、センサと２次音源が近接して設置され
るので、短い管路にも適用できる。この時のアナログ信
号処理によるフィードバック経路の最適な特性は騒音の
統計的な性質に依存する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィー
ドフォワード方式の制御を行う場合、上流のマイクロフ
ォンと２次音源との間に、信号処理に要する時間の間に
騒音が伝わる距離分だけの間隔を必要とする。例えば、
図５の例ではデジタル信号処理の遅延時間は約４ｍｓｅ
ｃ程度であり、この時間と同程度の音響的な遅延時間を
生じさせる必要がある。このため、参照信号検出用音響
センサと２次音源の距離は少なくとも１．５ｍ以上必要
となる。また、フィードフォワード方式においては、上
流側から下流側に伝わる騒音に対してのみ効果を持つこ
とから、２次音源のすぐ近くの下流側に管路の終端部が
あると強い反射波が発生して消音を妨げるため２次音源
の下流側にも十分な長さの管路・尾管を必要とする。こ
のため、一般には消音装置の管路の全長は数ｍの長さを
必要としている。もっとも、処理速度の速いデジタル信
号処理回路の採用によって短縮は可能となるが、それで
も少なくとも６０ｃｍ程度の管路長を持つ対象でなけれ
ば適用できないとされている。

【０００８】斯様に従来はデジタル信号処理の計算時間
を高速化することによる対策がなされてきたが、小型化
の要請に対して、本質的な回答をあたえるものではな
い。なお、フィードフォワード方式の構成で、参照信号
検出用音響センサを２次音源に近づけると、そのセンサ
で得た信号から２次音源を生成するまでの遅延時間が騒
音の伝搬時間に比べて大きくなるため、情報の先回りが
できないので、物理的に実現可能な因果的信号処理で
は、完全な消音を行うことが原理的にも不可能となる。

【０００９】一方、このような場合にも能動消音を行お
うとすると、信号の変動の統計的性質に基づき、騒音の
波形を予測することによって必要な２次音の波形を推定
する予測型の方式が考えられるが、騒音の低周波成分に
対してはある程度の効果が得られるが、比較的高い周波
数成分を含む非周期的な広帯域騒音に対しては、予測可
能な時間（相関時間と呼ばれる）に比べてデジタル信号
処理の遅延が大きいため、予測型の方式では十分な効果
が得られない。このため、アナログ信号処理を使う場合
があるが、因果的な信号処理の制約の中で、騒音の統計
的性質の依存する最適な信号処理特性を求めることは困
難である。また、多くの場合、騒音の性質は時間ととも
に変化する。特性が変化した時にこれに追随して特性を
調整する適応信号処理をアナログ信号処理で実現するこ
とは極めて困難である。デジタル信号処理を用いれば、
適応信号処理は容易に行えるが、前述のように遅延時間
が大きいため、密結合モノポールにデジタル信号処理を
そのまま適用してもほとんど消音効果は得られない。

【００１０】本発明は、上述の問題点、即ち、（１）フ
ィードフォワード方式の能動消音システムが長い管路を
必要とするため、制御対象が長い管路を有するものに限
定されるという問題と、そして（２）従来のＴＣＭが信
号処理の遅延時間の小さなアナログ信号処理を用いる必
要があるために、信号の性質に応じた適応的な動作がで
きないという問題との二つの問題を解決し、短い管路に
適用でき、かつ騒音の性質に適応的に追随できるデジタ
ル信号処理を使用した能動消音装置を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の消音装置は、制御対象音が伝搬する
管路と、その管路に配置される能動消音用の２次音源
と、管路の管軸方向に上流側と下流側に離してそれぞれ
配置される少なくとも二つの参照信号検出用音響センサ
と、管路内の適当な位置に配置される誤差信号検出用音
響センサと、２次音源並びに両参照信号検出用音響セン
サの下流側でかつ２次音源に比較的近く形成される音響
反射面と、二つの参照信号検出用音響センサの信号と誤
差信号検出用音響センサの信号とを入力し音響反射面で
反射され上流側に伝搬する音波と下流側に伝搬する音波
とを識別処理し誤差信号検出用音響センサの信号を最小
とする２次音を放射するための２次音源駆動信号をデジ
タル適応信号処理によって生成する制御部とを有してい
る。

【００１２】また、本発明の消音装置の上流側の参照信
号検出用音響センサと下流側の参照信号検出用音響セン
サとは、２次音源を挟んで上流側と下流側とにそれぞれ
配置されている。

【００１３】また、本発明の消音装置の下流側の参照信
号検出用音響センサは、誤差信号検出用音響センサをも
兼ねている。

【００１４】更に、本発明の消音装置は、２次音源の上
流側でかつ上流側の参照信号検出用音響センサより上流
側に音響反射面を形成している。

【００１５】また、本発明の消音装置は、管路を拡張室
とし、その中に２つの参照信号検出用音響センサと誤差
信号検出用音響センサ及び２次音源を配置している。

【００１６】

【作用】従来のフィードフォワード方式の能動消音シス
テムでは、騒音は上流側から下流側に一方向に伝わるこ
とを前提としていた。しかし実際の管路では、管路の終
端等の反射面による反射波が存在し、音波は管路内を双
方向に伝搬している。この場合、管路内の騒音は反射面
まで達してから再び戻ってくるため、騒音の管路内での
相関時間が長くなる。そこで、管路内に反射波の存在す
る場合、すなわち、定在波の存在する場合、相関時間が
長くなり騒音を打ち消すために必要な２次音源の駆動信
号の予測精度が高くなることが期待できる。

【００１７】そこで、本発明では、反射波を積極的に活
用することによって、即ち管路内に定在波の存在する状
況を作ることによって相関時間を長くし、参照信号検出
用音響センサと２次音源が近接する場合でも遅延時間の
大きなデジタル信号処理による適応処理を行うことがで
きるようにしている。例えば実際に用いられる管路系
は、無限長ではなく、有限の長さを持つ。管路長が有限
であれば、その終端で音波の反射が生じる。従って２次
音源から管路終端までの長さを短くすれば反射面を存在
させることができる。或いは、音響反射面として意図的
に管路断面積の変化を作ることもできる。

【００１８】また、上流側に伝搬する音波と下流側に伝
搬する音波の区別をするために、管路軸方向の異なる二
つ以上の断面内に参照信号検出用音響センサを配置し、
２以上の自由度をもつ信号検出を行わせる。即ち、管路
の一つの断面内に参照信号検出用音響センサを設置した
だけでは上流側に伝搬する音波と下流側に伝搬する音波
の区別がつかないためである。また、１つの断面で信号
を検出しようとすると、その面が管路軸方向の定在波の
節となる状況が生じ、音圧の検出が不可能となることが
ある。この場合、適応信号処理の収束すべき解が発散し
てしまうため装置は十分に機能しない。２つ以上の断面
で参照信号を検出すれば、そのいずれもが同時に定在波
の節にあたることがないようにできる。よって、この点
を考慮しなければ、消音効果が期待できない。

【００１９】このように構成された消音装置に、騒音が
管路の上流から下流に向け伝搬すると、管路を伝搬した
騒音は、下流側の音響反射面で反射する。反射した音波
は上流側に伝搬し、音響反射面の上流側で上流側から下
流側へ伝搬する騒音と重畳して定在波を形成する。この
定在波の音圧は管路内に設けた２つの参照信号検出用音
響センサによって検知される。この２つの信号は、管路
内の異なる断面で検出されることからそれぞれの位相が
異なるため、管路上流側から下流側へ伝搬する音波と管
路下流側から上流側に伝搬する音波を識別できる情報を
含んでいる。これらの信号が制御部に入力される。制御
部では、両参照信号検出用音響センサから入力された信
号をデジタル適応信号処理し、音響反射面で反射され上
流側に伝搬する音波と下流側に伝搬する音波とを識別処
理され、その出力として管路内の騒音の音波と逆位相で
かつ適切な振幅を持った音波信号が２次音源に与えられ
る。一方、誤差信号検出用音響センサで拾われた音も、
信号として制御部に入力し、その誤差信号検出用音響セ
ンサで拾う騒音が最小になるように、制御部は信号処理
の係数を適応的に調整する。

【００２０】更に、請求項４および５の場合、上流側に
も音響反射面を形成しているため、２つの音響反射面の
間で音波が往復するため、相関時間がさらに長くなる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００２２】図１に本発明の一実施例を示す。この実施
例の基本構成は、制御対象音が上流から下流に伝搬（図
の矢印参照）する管路１と、その管路１に面して対向配
置される二つの能動消音用の２次音源２，３と、その２
次音源２，３を挟んで管軸方向に離れて即ち上流側と下
流側とに分かれて管路内にそれぞれ配置される二つの参
照信号検出用音響センサ４，５と、管路１内の２次音源
２，３の中心を結ぶ線上に配置される誤差信号検出用音
響センサ６と、２次音源２，３の下流側に置いた参照信
号検出用音響センサ５より更に下流側に形成される音響
反射面７と、二つの参照信号検出用音響センサ４，５の
信号と誤差信号検出用音響センサ６の信号とを入力し適
応デジタル信号処理し２次音源２，３に制御対象音と逆
位相の音波信号を与える制御部８とから構成されてい
る。ここで、管路１の形状は特に限定されないが、説明
の便宜上横断面矩形状のダクトが表されている。なお、
音響反射面７は、管路１の終端開口で形成される。音の
性質上、このような開口部でも音は反射する。尚、本実
施例では、説明の便宜上、消音装置を構成する最小単位
としての管路が示されている。この管路１は、消音装置
を騒音が導入される主管路９とは切り離された独立した
ものとして構成する場合には、通常主管路９と容易に接
続し得るように同一形状とされている。また、主管路９
に直接各センサ４，５，６及び２次音源２，３等を組み
込んで、主管路９の一部を利用して消音装置を構成する
こともあり、この場合には、主管路９と管路１とは同一
部材となる。

【００２３】この実施例では、管路１は、１０ｃｍの断
面方形のダクトが使用され、また上流側の参照信号検出
用音響センサ４と２次音源２，３の中心を結ぶ線との距
離Ｌ１は１０ｃｍとし、２次音源２，３の中心を結ぶ線
と参照信号検出用音響センサ５との距離Ｌ２も１０ｃｍ
とし、下流側の参照信号検出用音響センサ５と音響反射
面７との距離Ｌ３を５ｃｍとし、消音装置しての管路１
の全体長Ｌ４を約３０ｃｍと非常にコンパクトな構成と
している。

【００２４】このように構成された消音装置に、騒音
（消音しようとする不要な音なども含む）が管路１の上
流から下流（図の矢印参照）に向け伝搬すると、管路１
を伝搬した騒音は、下流側の音響反射面７で反射する。
反射した音波は上流側に伝搬し、音響反射面７の上流側
で上流側から下流側へ伝搬する騒音と重畳して定在波を
形成する。この定在波の音圧は管路１内に設けた２つの
参照信号検出用音響センサ４，５によって検知される。
この２つの信号は、管路１内の異なる断面で検出される
ことからそれぞれの位相が異なるため、管路上流側から
下流側へ伝搬する音波と管路下流側から上流側に伝搬す
る音波を識別できる情報を含んでいる。これらの信号が
制御部８に入力される。制御部８では、両参照信号検出
用音響センサ４，５から入力された信号に対し、音響反
射面７で反射され上流側に伝搬する音波と下流側に伝搬
する音波とをデジタル信号処理により識別処理し、その
出力として管路内の騒音の音波と逆位相でかつ適切な振
幅を持った音波信号が２次音源２，３に与えられる。一
方、誤差信号検出用音響センサ６で拾われた音も、信号
として制御部８に入力し、その誤差信号検出用音響セン
サ６で拾う騒音が最小になるように、制御部８は前述の
デジタル信号処理の係数を適応的に調整する。

【００２５】このように、この消音システム・消音装置
は、制御対象音である騒音の伝搬する管路１に、２次音
源２，３を配置し、騒音を打ち消すための２次音を生成
して騒音制御を行うものである。ここで、二つの２次音
源２，３を対向させて設けているのは、非伝搬モードを
抑制する効果のためであり、本発明の必須要件ではな
い。２次音源は単一あるいは３個以上であっても良い。
本実施例は、２次音源２，３付近で取得した信号を用い
て、管路１内での反射により騒音が比較的長時間管路１
内を行き交う間に、制御部８の適応信号処理により２次
音源２，３付近の音圧を最適に低下させるのに必要な信
号を計算し、効果的に消音を行う消音装置が実現でき
る。

【００２６】なお、２次音は、両参照信号検出用音響セ
ンサ４，５で検出した信号をもとに、制御部８で信号処
理を行い、２次音源２，３を駆動して生成する。ここで
制御部８は、誤差信号検出用音響センサ６で検出される
音圧の２乗平均値が最小になるように適応的に動作する
アルゴリズムを備えたデジタル適応信号処理装置で構成
される。例えば、図３に示されるように構成される。両
参照信号検出用音響センサ４，５で検出された信号は、
アンチエリアジングフイルタを含むＡ／Ｄ変換器８１
ａ，８１ｂに入りアナログ信号がデジタル信号に変換さ
れる。これらのデジタル信号は６４タップのトランスバ
ーサルアダプテブフイルタ（ 64-tap transversal adap
tive filter）である適応フイルタ８４ａ，８４ｂに入
ると共にフイルタードＸ−ＬＭＳ（Filtered-X LMS）ア
ルゴリズムを用いたフィルタ係数修正部８５ａ，８５ｂ
に入力される。一方、誤差信号検出用音響センサ６で検
出される信号も、アンチエリアジングフイルタを含むＡ
／Ｄ変換器８１ｃに入りアナログ信号がデジタル信号に
変換された後、フィルタ係数修正部８５ａ，８５ｂに入
る。そして、誤差信号検出用音響センサ６で検出される
音圧の２乗平均値が最小になるように適応アルゴリズム
が動作し、適応フイルタ８４ａ，８４ｂのパラメータを
適応的に修正する。その適応的に修正されたパラメータ
でデジタル信号処理を行う適応フィルタ８４ａ，８４ｂ
の出力を加算して２次音源駆動用信号とし、これをスム
ージングフィルタを含むＤ／Ａ変換器８６でアナログ信
号に変換し、２次音源２，３を駆動する。また２次音源
駆動用出力信号をあらかじめ同定したフィードバック除
去用デジタルフィルタ８２ａ，８２ｂに入力して得た出
力信号を、参照信号検出用音響センサ４，５により検出
された信号からそれぞれ減算し、２次音源の放射する音
波が直接参照用信号検出用音響センサに混入しないよう
にする。

【００２７】この実施例では、管路終端が音響反射面７
となり、反射波が生じる。このため、２次音源２，３付
近には、上流から下流へ向かう音波と、下流から上流へ
向かう音波がそれぞれ存在する。参照信号検出用音響セ
ンサ４，５が、二つの異なる管路断面にそれぞれ設置さ
れていることから、２自由度で信号が検出されることに
なり、信号処理装置である制御部８は、この双方向の音
波を識別できる情報を得ることができる。

【００２８】この実施例の消音効果は、図４に示すとお
りである。なお、この実施例の消音効果を実際に確認す
るため、図１の下流側の参照信号検出用音響センサ５の
位置の断面線上に測定センサを配置し、その測定信号を
ＦＦＴアナライザへ入力させた。また、制御部８の構成
を、二つの参照信号検出用音響センサ４，５からの信号
を、適応フィルタ８４ａ，８４ｂおよびフイルタードＸ
−ＬＭＳアルゴリズムを用いたフィルタ係数修正部８５
ａ，８５ｂにサンプリング周波数を５ＫＨｚとして入力
している。なお、図４中の実線は、測定用センサで検出
した能動制御を行わない場合の音圧レベルの周波数スペ
クトルである。これに対して、本発明による方法で消音
動作を行った場合の音圧レベルは２点鎖線で表したグラ
フで、広い周波数範囲にわたり、１０ｄＢから２０ｄＢ
の消音効果が得られている。なお、この消音効果は、従
来のフィードフォワード方式でスピーカと上流側の参照
信号検出用音響センサとの距離をこの間の音波伝搬時間
が信号処理の遅延時間を上回るよう十分に離した場合の
効果に匹敵している。

【００２９】この本発明の装置の有効性を示すために、
単に従来のフィードフォワード方式（下流側の参照信号
検出用音響センサ５およびその信号処理系がない場合）
で参照信号検出用音響センサ４を２次音源２，３の上流
１０ｃｍの位置においた場合（破線で示されている）
と、同じ位置に上流から下流に伝搬する騒音の信号のみ
を検出する一方向性マイクロフォンを使用した場合（１
点鎖線で示されている）のそれぞれの音圧レベルを示
す。これらの方法では、予測が適切に行えないので、消
音効果は十分でない。

【００３０】このようにこの実施例では、音響反射面７
を積極的に利用しているので、マイクロフォン４の位置
から音響反射面７で反射してスピーカ２，３の位置まで
騒音が伝わる時間を、十分に設定することができ、最適
な２次音源駆動信号の予測が十分に行えるかあるいは騒
音に先行して望ましい２次音を生成することができる。
なお、この方式では、デジタル信号処理を用いた適応信
号処理を行うことにより、優れた消音効果が得られてい
る。

【００３１】次に、図２に基づき本発明の他の実施例を
示す。この実施例は上流側にも積極的に音響反射面を形
成したもので、その基本構成は管路形状を拡張室とした
点を除いて第一の実施例と同様である。ここでは、双方
向の音場を作るのに、主管路９より断面積の大きい拡張
室１ａに２次音源２，３を設置する方法を採用してい
る。拡張室１ａは、定在波を生じさせる。定在波の発生
により、拡張室１ａの長さが波長の４分の１の奇数倍と
なる周波数を中心に、拡張室１ａ自体が受動型の干渉型
消音器の効果を持つ。一方、拡張室１ａで共振が生じる
周波数、即ち、拡張室１ａの長さが４分の１波長の偶数
倍となる共振周波数では、受動的な干渉による消音効果
は得られない。能動制御による２次音源２，３はこの共
振周波数付近の消音を受け持つと共に、すべての周波数
領域で消音効果を増す働きをする。この例も、第１の実
施例の場合と同様に、定在波の存在する条件で、制御部
８は騒音を相殺するための２次音を生成する信号を効果
的に推定することができる。また第１の実施例と同様
に、参照信号検出用音響センサ４，５は管軸方向に離し
て２つ設置されているため、一方のセンサが定在波の節
となる状況が生じても、他方のセンサが節からずれるよ
うにできるので適応信号処理の収束すべき解が発散して
しまうことはない。なお、この例では、拡張室１ａの入
り口部分が上流側の音響反射面７ａを構成し、拡張室１
ａ出口側が下流側反射面７ｂを構成する。この拡張室１
ａには、通常、主管路９と接続のための小径管部１ｂ，
１ｂが出入口に設けられている。

【００３２】尚、上述の各実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、参照信号検出用音響センサ４，５は、マイ
クロフォンに限定されず、圧力センサ等を利用しても良
い。また、誤差信号検出用音響センサ６の配置箇所は、
２次音源２，３の近傍にすることが管路全体の消音を行
う上では望ましいが、管路１の出口開口端付近での音を
消そうとする場合は、管路１の出口開口端近傍に配置し
てもよい。また、下流側の参照信号検出用音響センサ５
に誤差信号検出用音響センサとしての機能を兼ねさせる
ようにしても良い。この場合にはセンサ数を減らすこと
ができる。更に、本実施例のように上流側の参照信号検
出用音響センサ４と下流側の参照信号検出用音響センサ
５とは２次音源２，３を挟んで管軸方向に配置する場合
には最も消音装置としての管路１の長さを短くできる
が、これに特に限定されず、上流用と下流用の２つの参
照信号検出用音響センサ４，５の双方を２次音源２，３
の上流側あるいは下流側に前後に並べて配置することも
可能である。

【００３３】また、音響反射面７は、図１のような管路
１の開口端によって形成される場合に限られず、図２の
拡張室を構成する場合のように、管路１を収縮させた
り、あるいは逆に拡張させたり、更には急激に曲げるこ
となどによっても形成できる。即ち、管路の終端開口を
２次音源２，３から比較的近い位置としたり、管路断面
積の拡張部または収縮部を２次音源２，３の近くに配置
するなどの手段により、管路１内の音波が上流から下流
に一方向に伝搬するのでなく、上流から下流へ伝搬する
音波と下流から上流へ伝搬する音波の双方が存在する条
件をつくるものであればどのような面、形にしても良
い。更に、２次音源は、本実施例では２個設置した場合
について主に説明しているが、１個あるいは３個以上の
複数でも良い。また、管路１の形状も断面四角形の他、
円筒や断面三角等各種の形状とできる。

【００３４】更に適応信号処理のアルゴリズムとして
は、フィルタード−ＸＬＭＳアルゴリズムを採用した
場合について主に説明しているが、これに特に限定され
るものではなく、その他のアルゴリズム、例えばＲＬＳ
アルゴリズム、フィルタバンクを用いたＬＭＳアルゴリ
ズムなど、誤差検出信号を最小化するための任意のアル
ゴリズムを用いることができる。更にデジタル信号処理
にはトランスバーサルフィルタを採用した場合について
主に説明しているが、これに特に限定されるものではな
く、適切な適応アルゴリズムを用いたリカーシブ型のデ
ジタルフィルタを用いることもできる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１の消音装置によると、２次音源の直近の下流に音響反
射面を形成して上流から下流へ向かう騒音の反射波を積
極的に生じさせ、管路内に定在波の存在する状況を作り
出すようにしているので、参照信号検出用音響センサの
位置から下流の音響反射面で反射して２次音源の位置ま
で騒音が伝わる時間を十分に設定することができ、最適
な２次音源駆動信号の予測が十分に行えるかあるいは騒
音に先行して望ましい２次音を生成することができて従
来のフィードフォワード型に比べて管路の長さをはるか
に短くできる。即ち、消音装置として短く形成できる。
また、短い管路に適用できることに伴い、管路系用の消
音器としてユニット化することが極めて容易となる。特
に、請求項２の発明の場合、管路の長さをさらに短くで
きる。例えば、従来のフィードフォワード型の最もコン
パクトなものが尾管を含まず音響センサから２次音源ま
でが６０ｃｍ程度以上の管路長のものであったのに対
し、本発明では尾管を含めて３０ｃｍ程度の短い管路に
できる。

【００３６】また、請求項３の消音装置では、下流側の
参照信号検出用音響センサが誤差信号検出用音響センサ
をも兼ねているので、センサ数を減らし構成を簡単化で
きる。

【００３７】また、請求項４の発明の場合、上流側の反
射面の存在により定在波の干渉がより顕著になり相関時
間がさらに長くなるので、必要な２次音源駆動信号の予
測の精度が高くなる。

【００３８】更に、請求項５の発明の場合、拡張型の受
動型消音器としての透過損失の特性を合わせ持ち、能動
消音により受動型拡張型消音器の透過損失の得られない
周波数でも高い消音性能が得られると共に、その他の周
波数でも消音性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の消音装置の一実施例を示す原理図であ
る。

【図２】本発明の消音装置の他の実施例を示す原理図で
ある。

【図３】本発明の消音装置の制御部の機能の一例を説明
するための図である。

【図４】本発明の効果を示すグラフで、Ｘ軸は管路内を
伝搬する音の周波数を、Ｙ軸は管路内を伝搬する音の大
きさの相対レベルをそれぞれ示している。

【図５】従来の消音装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１管路２，３２次音源４，５参照信号検出用音響センサ６誤差信号検出用音響センサ７，７ｂ下流側の音響反射面７ａ上流側の音響反射面８制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者多氣昌生東京都港区白金２−４−３−227 (72)発明者森卓支埼玉県所沢市大字北野3196−４

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御対象音が伝搬する管路と、その管路
に配置される能動消音用の２次音源と、前記管路の管軸
方向に上流側と下流側に離してそれぞれ配置される少な
くとも二つの参照信号検出用音響センサと、前記管路内
の適当な位置に配置される誤差信号検出用音響センサ
と、前記２次音源並びに両参照信号検出用音響センサの
下流側でかつ前記２次音源に比較的近く形成される音響
反射面と、前記二つの参照信号検出用音響センサの信号
と前記誤差信号検出用音響センサの信号とを入力し前記
音響反射面で反射され上流側に伝搬する音波と下流側に
伝搬する音波とを識別処理し前記誤差信号検出用音響セ
ンサの信号を最小とする駆動信号をデジタル適応信号処
理によって生成し前記２次音源に与える制御部とを有し
ていることを特徴とする消音装置。
【請求項２】前記上流側の参照信号検出用音響センサ
と前記下流側の参照信号検出用音響センサとは２次音源
を挟んで上流側と下流側とにそれぞれ配置されたことを
特徴とする請求項１記載の消音装置。
【請求項３】下流側の前記参照信号検出用音響センサ
が前記誤差信号検出用音響センサをも兼ねることを特徴
とする請求項１記載の消音装置。
【請求項４】前記２次音源の上流側でかつ上流側の参
照信号検出用音響センサより更に上流側に音響反射面を
形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに
記載の消音装置。
【請求項５】前記管路を拡張室とし、その中に２つの
参照信号検出用音響センサと誤差信号検出用音響センサ
及び２次音源を配置したことを特徴とする請求項１から
４のいずれかに記載の消音装置。