(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダクトの騒音源側に配置される第一の騒音検出手段からの検出信号を演算処理して、該ダクトの下流側に配置された消音信号出力手段からの信号により干渉消音し、その下流側に配置した第二の騒音検出手段により消音結果を検知して、消音信号出力手段から第二の騒音検出手段までの間の音響伝達関数の評価値を更新して消音信号を演算する手段を有するアクティブ消音装置において、前記第一の騒音検出手段からの検出値と、第二の騒音検出手段からの検出値との差が第一設定値よりも小さくなると、前記評価値を更新して消音制御すると共に、前記第一の騒音検出手段からの検出値と第二の騒音検出手段からの検出値との差が、第一設定値よりも大きい第二設定値以上になると、前記更新間隔を長くすることを特徴とするアクティブ消音装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、騒音が通過ダクトに騒音検出手段を配置し、該騒音検出手段にて検出した騒音信号に対して逆位相の消音信号を出力して、干渉消音するための制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジン排ガス管、給気ダクト、換気ダクト等の騒音が伝播するダクトの途中に第一の騒音検出手段（以下センサーマイク）を配置し、このセンサーマイクの下流側に消音信号を出力するためのスピーカ（消音出力手段）を設け、さらにその下流側に第二の騒音検出手段（以下モニターマイク）を配置して、前記ダクト内の騒音をセンサーマイクで検知して、騒音とは逆位相でかつ同一音圧の信号をスピーカから出力して、消音を行うアクティブ消音装置は知られている。例えば、特開平８−１３７４７８の技術である。このような技術はセンサーマイクで検知した信号を制御回路に入力して、該制御回路において同じ音圧で逆位相の音波をスピーカから出力できるように処理して、アンプによって増幅してスピーカから消音用音波を放射する。そして、騒音と消音用音波との干渉をモニターマイクで検知し、このモニターマイクからの信号を制御回路にフィードバックして、モニターマイクで検知した値が零となるように制御していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、騒音源が例えばエンジンの場合、始動から定常運転に至る過渡期や定常運転時であっても負荷によって騒音の波形は変動している。この変動に対応して消音信号を発するために、定期的（一定時間毎に）に制御パラメータの更新を行っていた。所謂、システム同定がエンジン等の始動時にから一定時間毎に行われていたのである。しかし、このシステム同定を定期的に行っていた場合、その間隔が長くなると急激な変化に追随できず、消音できずに大きな騒音が発生し、また、その突発的な騒音の発生が不定期となって、システム同定の間隔とズレた場合にも、騒音が増大する不具合があった。また、システム同定がうまく機能して同じ状態が長く続いても定期的にシステム同定を行うので無駄なエネルギーを費やして制御となることがあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の手段を説明する。
【０００５】
請求項１においては、ダクトの騒音源側に配置される第一の騒音検出手段からの検出信号を演算処理して、該ダクトの下流側に配置された消音信号出力手段からの信号により干渉消音し、その下流側に配置した第二の騒音検出手段により消音結果を検知して、消音信号出力手段から第二の騒音検出手段までの間の音響伝達関数の評価値を更新して消音信号を演算する手段を有するアクティブ消音装置において、前記第一の騒音検出手段からの検出値と、第二の騒音検出手段からの検出値との差が第一設定値よりも小さくなると、前記評価値を更新して消音制御すると共に、前記第一の騒音検出手段からの検出値と第二の騒音検出手段からの検出値との差が、第一設定値よりも大きい第二設定値以上になると、前記更新間隔を長くする即ち、請求項２においては、前記第一の騒音検出手段からの検出値と第二の騒音検出手段からの検出値との差が第一設定値よりも大きい第二設定値以上になると前記更新間隔を長くしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【０００７】
図１は本発明のアクティブ消音装置の概略構成を示すブロック図、図２は基本的なアクティブ消音装置の消音制御を示す図、図３は本発明の消音制御を示す図である。
【０００８】
図４は周波数毎に判断して消音した場合の周波数と音圧レベルの関係を示す図、図５は時間軸上で判断して消音した場合の時間と音圧レベルの関係及びオーバーオール値を示す図である。
【０００９】
まず、アクティブ消音装置の基本構成から説明する。図１にはアクティブ消音装置１０の概略構成を示している。エンジン等の騒音源の排気管に、騒音等の音波通過ダクト１が連通され、図１における左側から右側へ騒音が伝播するように一次元音場を形成している。該音波通過ダクト１の騒音源側、即ち、エンジン側（図１における左側）には第一の騒音検出手段としてマイクからなる第一音波センサ（以下センサーマイク）４が設けられ、該音波通過ダクト１のセンサーマイク４よりも下流側（図１における右側）には、第二の騒音検出手段としてマイクからなる第二音波センサ（以下モニターマイク）６が設けられている。前記音波通過ダクト１のセンサーマイク４とモニターマイク６との間から枝管９が分岐され、該枝管９の端部に消音出力手段としてのスピーカ３が配置されている。そして、センサーマイク４、モニターマイク６、スピーカ３が変換器等を介してコントローラ５と接続されている。
【００１０】
前記センサーマイク４はダクト１内を伝播してきた騒音を検出して電気信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器１１によってデジタル信号に変換される。このデジタル信号を演算してＤ／Ａ変換器１３によってアナログ信号に変換してアンプ１２を介してスピーカ３より逆位相、かつ、同振幅の消音音波が放射される。この消音音波によってどれだけ消音できたかをモニターマイク６で検知して、その検出した値をＡ／Ｄ変換器１４によってデジタル信号に変換されコントローラ５に入力され、モニターマイク６の信号が極力零となるように、該コントローラ５で補正値を演算して、Ｄ／Ａ変換器１３、アンプ１２を介してスピーカ３より消音音波を出力するのである。
【００１１】
次に、コントローラ５における制御アルゴリズムについて説明する。図２において、Ｔはセンサーマイク４からモニターマイク６までの間のダクト１内の音響伝達関数、Ｃはスピーカ３からモニターマイク６までの間のダクト１内の音響伝達関数、Ｃ＾はＣの評価値（モデル値）、Ｗは適応型ＦＩＲ（Finite Impulse Response 、有限長インパルス応答）フィルターの係数、ＬＭＳは最小二乗法による適応アルゴリズム、ｘは騒音信号、ｙは制御信号（コントローラ出力）、ｄはフィルタリングされた騒音信号、εは誤差信号である。
【００１２】
こうして時間ｎにおけるスピーカ３からの出力信号ｙ（ｎ）は、センサーマイク４より検出された騒音信号ｘ（ｎ）に適応フィルター係数Ｗを畳み込み、次式で求められる。
【００１３】
【数１】
0004402812.tif 000002
【００１４】
この出力信号ｙ（ｎ）がアンプ１２等を介してスピーカ３より出力され、音響伝達関数Ｃを加味した伝播特性を有する音波がモニターマイク６に達する。つまり、二次音がモニターマイク６位置で形成される。一方、センサーマイク４位置の騒音〔騒音信号ｘ（ｎ）〕は音響伝達関数Ｔを加味した伝播特性を有する騒音波がモニターマイク６に達する。従って、このモニターマイク６位置での残存騒音は、次式で表される。
ε(n) ＝Ｔ(n) ・ｘ(n) ＋Ｃ(n) ・ｙ(n)
【００１５】
また、騒音信号ｘ（ｎ）はモデリング（評価）されてその値Ｃ＾がフィルタリングされてｄ(n) が次式で求められる。
【００１６】
【数２】
0004402812.tif 000003
【００１７】
そして、このｄ(n) と誤差ε(n) がＦｉｌｔｅｒｄ−ＸＬＭＳアルゴリズムにより次式で演算されて、誤差ε(n) の二乗平均値を最小となるように、Ｗ(n) を更新する。
Ｗｉ（ｎ＋１）＝Ｗｉ（ｎ）−μ・ｄ（ｎ−１）・ε(n)
【００１８】
上記原理は、エンジンからの騒音が変化しない場合は、Ｃ＾が一定となり、音響伝達関数も変化せず消音が確実に行われる。しかし、現実にはエンジンの運転時において負荷が変化すると、騒音が変化するし音響伝達関数Ｔが変化するので、Ｃを調整する必要がある。これをオンライン同定と称し、オンライン同定することにより騒音が変化しても消音制御が適切に機能して消音を行うことができるのである。
【００１９】
本発明はこのオンライン同定をタイミング良く行うことで消音効果を高めるものである。即ち、図３に示すように、コントローラ５にオンライン同定制御手段１５を設けて、該オンライン同定制御手段１５から、適宜同定トリガーを出力することによって、オンライン同定を行い、消音が確実にできるようにするものである。
【００２０】
先ず第一実施例として、この同定トリガーを出力するために、オンライン同定制御手段１５にセンサーマイク４からの信号とモニターマイク６からの信号を入力して、その差（ａ＝ｘ−ε）を演算し、その差ａが第一設定値ｂ１になると同定トリガーを出力してオンライン同定を行うようにするのである。
【００２１】
この差は図４に示すように、周波数毎に判断することも、図５に示すように時間軸上で音圧レベルの差をとることもできる。なお、破線はセンサーマイク４からの信号、実線はモニターマイク６からの信号である。つまり、消音が所望するレベルに達している場合には、センサーマイク４からの信号の音圧レベルは高く、モニターマイク６からの信号の音圧レベルは低くなり（消音されている）、その差ａは大きくなり（図４ａ、図５ａ）、第一設定値ｂ１以上では、モデル値Ｃ＾がＣに近い値となりオンライン同定する必要がない。また、第一設定値ｂ１よりも小さくなると（図４ｂ、図５ｂ）、モデル値Ｃ＾とＣが一致せず位相がズレたり音圧が大きくなり、オンライン同定が必要となる。そして更に、差ａが第二設定値ｂ２以上になると（ｂ１＜ｂ２）、モデル値Ｃ＾とＣが略一致していることとなり、オンライン同定を行う間隔を長くし、制御を簡略化できて安定した消音が続くようにしている。
【００２２】
また、第二構成例として、騒音が人間の耳に聞こえる周波数帯域を、特に消音させたい時には、センサーマイク４からの信号及びモニターマイク６からの信号を聴感補正する。この聴感補正した値でアクティブ消音装置を行うことによって更に現実に近い消音ができているかどうかが判るのである。そして、本発明はこの聴感補正後のオーバーオール値の差（図５ｃ、図５ｄ）をとり、その差が設定値以上（ｂ２’）となると、前記同様にオンライン同定制御手段１５から同定間隔を長くし、設定値（ｂ１’）以下となるとトリガーしてオンライン同定を行うようにしている。
【００２３】
また、エンジン等が停止して、再度始動時においては、音響伝達関数Ｃが判らないと消音できないので、エンジンが停止したときＣをメモリー１６に記憶させ、再起動時に停止したときのＣをメモリ１６から読み込みアクティブ消音を行うのである。こうして、起動時において消音効果が小さくなることを防止している。
【００２４】
即ち、前記第一の騒音検出手段からの検出値と第二の騒音検出手段からの検出値を聴感補正し、そのオーバーオール値の差が設定値以下となると、前記評価値を更新して消音制御するので、人間の耳に聞こえる音に重点をおいて消音することができるようになり、音が小さくなったことを容易に判断でき、消音効果も高めることができる。
【００２５】
また、エンジンの排気管側に連通されるダクトに、第一の騒音検出手段からの検出信号を演算処理して、該ダクトの下流側に配置された消音信号出力手段から信号により干渉消音し、その下流側に配置した第二の騒音検出手段により消音結果を検知して、消音信号出力手段から第二の騒音検出手段までの間の音響伝達関数の評価値を更新して消音信号を演算する手段を有するアクティブ消音装置において、エンジン起動時はエンジン停止前の評価値を読み込み消音制御するので、起動時において評価値が決まり、不確定要素とならず、最新の停止状態を初期設定値となって確実に消音ができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
請求項１に記載の如く、ダクトの騒音源側に配置される第一の騒音検出手段からの検出信号を演算処理して、該ダクトの下流側に配置された消音信号出力手段からの信号により干渉消音し、その下流側に配置した第二の騒音検出手段により消音結果を検知して、消音信号出力手段から第二の騒音検出手段までの間の音響伝達関数の評価値を更新して消音信号を演算する手段を有するアクティブ消音装置において、前記第一の騒音検出手段からの検出値と第二の騒音検出手段からの検出値との差が第一設定値よりも小さくなると、前記評価値を更新して消音制御するようにしたので、消音が十分行われないと差が小さくなるので、差が設定値になるとオンライン同定が行われて正確な消音ができるようになり、消音効果を上げることができる。
【００２７】
また、前記第一の騒音検出手段からの検出値と第二の騒音検出手段からの検出値との差が第一設定値よりも大きい第二設定値以上になると前記更新間隔を長くしたので、無駄なオンライン同定がなくなり、制御を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のアクティブ消音装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】  基本的なアクティブ消音装置の消音制御を示す図である。
【図３】  本発明の消音制御を示す図である。
【図４】  周波数毎に判断して消音した場合の周波数と音圧レベルの関係を示す図である。
【図５】  時間軸上で判断して消音した場合の時間と音圧レベルの関係及びオーバーオール値を示す図である。
【符号の説明】
１    音波通過ダクト
３    スピーカ
４    センサーマイク
５    コントローラ
６    モニターマイク
１５  オンライン同定制御手段
【図１】
0004402812.tif 000004
【図２】
0004402812.tif 000005
【図３】
0004402812.tif 000006
【図４】
0004402812.tif 000007
【図５】
0004402812.tif 000008