JP3233810B2 - Duct acoustic impedance controller - Google Patents
Duct acoustic impedance controllerInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ダクトに備えられたフ
ァン等により発生する音響を計測する試験装置の無反射
端、ダクト端、ダクト壁、吸音ダクトの内張り材、等の
ダクトに係る音響インピーダンスを制御するためのダク
トの音響インピーダンス制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to sound related to a duct such as a non-reflective end, a duct end, a duct wall, a lining material of a sound-absorbing duct, and the like of a test apparatus for measuring sound generated by a fan or the like provided in the duct. The present invention relates to a duct acoustic impedance control device for controlling impedance.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のダクト内のファンによる発生音を
計測する試験装置においては、漸次拡大する形状のダク
トに吸音材を備えた無反射端を設置するように規格で決
められている。2. Description of the Related Art In a conventional test apparatus for measuring a sound generated by a fan in a duct, it is specified by a standard that a non-reflective end provided with a sound absorbing material is installed in a duct having a gradually expanding shape.
【0003】図6は、従来のこの種の試験装置における
試験対象のダクト41およびこのダクト41に設置され
た無反射端43の断面図である。図6に示すように、ダ
クト41内にはファン42が設置されており、さらにダ
クト41の先端には無反射端43が備えられている。こ
の無反射端43は、断面が漸次拡大するラッパ状の金属
体431に吸音材432と吸音材433とが包囲された
構成となっている。吸音材432は無反射端43の基端
部から先端部にかけ直径が徐々に増大する形状をなして
おり、その直径が最大となる箇所に円筒状をなす吸音材
433が備えられている。吸音材432は発泡体または
約24kg/m3 の密度を有するファイバーグラスから
なり、吸音材433は約48kg/m3 の密度を有する
ファイバーグラスからなる。また、前記金属体431に
おいて吸音材432、433により包囲されている面の
約58%程の領域は穴の開けられた状態になっている。
なお直径0.46mのダクト41に対し、吸音材433
の全直径はダクト41の直径の3倍程にもなり、無反射
端43の全長は数mにおよぶ。FIG. 6 is a sectional view of a duct 41 to be tested and a non-reflective end 43 installed in the duct 41 in a conventional test apparatus of this type. As shown in FIG. 6, a fan 42 is installed in a duct 41, and a non-reflective end 43 is provided at the tip of the duct 41. The non-reflective end 43 has a configuration in which a sound absorbing material 432 and a sound absorbing material 433 are surrounded by a trumpet-shaped metal body 431 whose cross section gradually expands. The sound absorbing material 432 has a shape whose diameter gradually increases from the base end to the distal end of the non-reflective end 43, and a cylindrical sound absorbing material 433 is provided at a position where the diameter becomes maximum. The sound absorbing material 432 is made of a foam or a fiberglass having a density of about 24 kg / m 3 , and the sound absorbing material 433 is made of a fiberglass having a density of about 48 kg / m 3 . Further, a region of about 58% of the surface of the metal body 431 which is surrounded by the sound absorbing materials 432 and 433 is in a state where holes are formed.
The sound absorbing material 433 is provided for the duct 41 having a diameter of 0.46 m.
Is about three times the diameter of the duct 41, and the total length of the non-reflective end 43 is several meters.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】一方実際に使用される
ダクトにおいては、ファンによる発生音のためにかなり
複雑な音響インピーダンスになると考えられる。しか
し、上述したような装置による試験方法ではそのような
実際的な状況を実現することは不可能であり、実際と同
じ境界条件でファン等の発生音の試験が行なえない状態
であった。On the other hand, in a duct actually used, it is considered that a sound generated by a fan causes a considerably complicated acoustic impedance. However, it is impossible to realize such a practical situation by the test method using the above-described apparatus, and the test of the sound generated from the fan or the like cannot be performed under the same boundary condition as the actual one.
【0005】従来のこの種の試験のための無反射端は、
上述したような非常に大がかりな構成となり、その設置
場所や製作に係る価格等の問題で容易に設置できるもの
ではなかった。また現状では、実際に使用されるダクト
の条件と異なるダクトを用いて発生音の試験を行なって
いるので、実際に使用されるダクトに前記無反射端を設
置した条件での発生音響パワーを正しく計測することは
できなかった。A conventional non-reflective end for this type of test is:
The configuration is very large as described above, and it cannot be easily installed due to problems such as its installation location and the price involved in manufacturing. Also, at present, the generated sound is tested using a duct that is different from the condition of the duct actually used, so the generated sound power under the condition where the non-reflective end is installed in the duct actually used is correctly It could not be measured.
【0006】そこで、ダクトの複雑な音響的境界条件す
なわち音響インピーダンスを実際に使用されるダクトと
同じように設定でき、無反射端を設置することなくダク
ト毎に異なる無反射条件を簡単に実現できる簡易な試験
設備の実現が必要とされた。Therefore, the complicated acoustic boundary condition of the duct, that is, the acoustic impedance, can be set in the same manner as the duct actually used, and the different non-reflection conditions for each duct can be easily realized without installing a non-reflection end. Realization of simple test equipment was required.
【0007】本発明の目的は、実際に使用されるダクト
と同様の音響インピーダンスを設定できるとともに、ダ
クト毎に異なる無反射条件を簡単に実現できるダクトの
音響インピーダンス制御装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an acoustic impedance control apparatus for a duct which can set the same acoustic impedance as that of a duct actually used and can easily realize a non-reflection condition different for each duct.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明のダクトの音響インピーダンス
制御装置は以下の如く構成されている。 本発明のダクト
の音響インピーダンス制御装置は、ダクトに備えられた
音源から伝播する音波の伝播経路における上流側に設置
され、音圧誤差検出を行なうための一対の音響−電気変
換器と、前記音波の伝播経路における下流側に設置され
る電気−音響変換器と、前記一対の音響−電気変換器の
出力から入射波音圧と反射波音圧とを分離計測する計測
手段と、予め設定された音響インピーダンスの目標値か
ら反射率のインパルス応答を演算する第1の演算手段
と、この第1の演算手段にて演算された反射率のインパ
ルス応答と前記計測手段にて計測された入射波音圧とか
ら反射波音圧の目標値を演算する第2の演算手段と、前
記計測手段にて計測された反射波音圧と前記第2の演算
手段にて演算された反射波音圧の目標値との差を誤差信
号とし、その誤差信号が最小となるように前記電気−音
響変換器の出力を適応制御する手段とから構成されてい
る。Means for Solving the Problems To solve the above problems and achieve the object, an acoustic impedance control apparatus for a duct according to the present invention is configured as follows . An acoustic impedance control device for a duct according to the present invention is installed on an upstream side in a propagation path of a sound wave propagating from a sound source provided in the duct, and a pair of acoustic-electric converters for detecting a sound pressure error; An electro-acoustic transducer installed on the downstream side of the propagation path of the sound wave, measuring means for separating and measuring an incident sound pressure and a reflected sound pressure from outputs of the pair of sound-electric transducers, and a preset acoustic impedance A first calculating means for calculating an impulse response of the reflectance from the target value of the first parameter, and a reflection from the impulse response of the reflectance calculated by the first calculating means and the sound pressure of the incident wave measured by the measuring means. A second calculating means for calculating a target value of the wave sound pressure; and an error signal indicating a difference between the reflected wave sound pressure measured by the measuring means and the target value of the reflected wave sound pressure calculated by the second calculating means. When , The error signal is the electrical to minimize - is composed of a means for adaptively controlling the output of the acoustic transducer.
【0009】[0009]
【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。 本発明のダクトの音響インピーダンス制御装置にお
いては、一対の音響−電気変換器にて音圧誤差検出を行
ない、その出力から入射波音圧と反射波音圧とを分離計
測し、予め設定された音響インピーダンスの目標値から
演算した反射率のインパルス応答と前記入射波音圧とか
ら反射波音圧の目標値を演算し、分離計測された反射波
音圧と前記目標値との差が最小となるように電気−音響
変換器の出力を適応制御するようにしたので、前記電気
−音響変換器を入射波音圧に合わせて適切に作動させる
ことにより、その断面での音波の反射条件を任意に制御
可能となり、ダクト毎に異なる無反射条件をより確実に
実現できる。[Action] As a result of taking the above-mentioned hand stage, effects such as the following may occur. In the acoustic impedance control apparatus for a duct according to the present invention, a sound pressure error is detected by a pair of acoustic-electrical converters, and an incident wave sound pressure and a reflected wave sound pressure are separately measured from an output thereof, and a predetermined acoustic impedance is set. The target value of the reflected wave sound pressure is calculated from the impulse response of the reflectance calculated from the target value of the incident wave sound pressure and the target value of the reflected wave sound pressure is measured so that the difference between the separately measured reflected wave sound pressure and the target value becomes minimum. Since the output of the acoustic transducer is adaptively controlled, by appropriately operating the electro-acoustic transducer in accordance with the sound pressure of the incident wave, it becomes possible to arbitrarily control the sound wave reflection conditions on the cross section thereof, The non-reflection conditions that are different for each case can be realized more reliably.
【0010】[0010]
【実施例】図1は、本発明の実施例に係るダクトの音響
インピーダンス制御装置の構成を示す図である。図1に
おいて、1は本実施例で計測の対象となるダクトであ
り、ダクト1内には音源となるファン2が備えられてい
る。また図1において、3、4はダクト1における音響
インピーダンス設定断面を示している。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a duct acoustic impedance control apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a duct to be measured in this embodiment, and a fan 2 serving as a sound source is provided in the duct 1. In FIG. 1, reference numerals 3 and 4 denote acoustic impedance setting cross sections in the duct 1.
【0011】ダクト1の下側面には、音源すなわちファ
ン2から音波伝播経路の下流側に向け順次所定の間隔を
もって検出マイクロホン11、誤差マイクロフォン1
2,12、制御スピーカ13が設置されている。検出マ
イクロホン11はファン2の発生音より参照信号を検出
するものである。一対の音響−電気変換器である誤差マ
イクロフォン12,12は、それぞれが音圧検出を行な
ってその音圧誤差を検出するための一対のマイクロフォ
ンであり、両者は間隔Δrをもって設置されている。本
実施例では誤差マイクロフォン12,12より出力され
る音圧をそれぞれP1 、P2 とする。電気−音響変換器
である制御スピーカ13は音波伝播経路の下流側から上
流側即ちファン2側へ反射してくる音波を制御するため
のものである。On the lower surface of the duct 1, a detection microphone 11 and an error microphone 1 are sequentially arranged at predetermined intervals from a sound source, that is, a fan 2 to a downstream side of a sound wave propagation path.
2, 12 and a control speaker 13 are provided. The detection microphone 11 detects a reference signal from the sound generated by the fan 2. The error microphones 12, 12, which are a pair of acoustic-electric converters, are a pair of microphones, each of which performs sound pressure detection to detect the sound pressure error, and both are arranged with an interval Δr. In this embodiment, the sound pressures output from the error microphones 12 and 12 are P1 and P2, respectively. The control speaker 13, which is an electro-acoustic converter, controls the sound wave reflected from the downstream side of the sound wave propagation path to the upstream side, that is, the fan 2 side.
【0012】検出マイクロホン11、誤差マイクロフォ
ン12,12、制御スピーカ13はそれぞれアンプフィ
ルタ21、22、22、23(および端子a、b、c、
d)を介してコントローラ100に接続されている。検
出マイクロホン11、誤差マイクロフォン12,12か
ら出力される各測定信号は、アンプフィルタ21、2
2、22を介してコントローラ100に入力される。ま
た後述するコントローラ100からの出力信号はアンプ
フィルタ23を介して制御スピーカ13に出力される。The detection microphone 11, the error microphones 12, 12, and the control speaker 13 are respectively provided with amplifier filters 21, 22, 22, 23 (and terminals a, b, c,
It is connected to the controller 100 via d). The measurement signals output from the detection microphone 11 and the error microphones 12 are
The data is input to the controller 100 via the terminals 2 and 22. An output signal from the controller 100 described later is output to the control speaker 13 via the amplifier filter 23.
【0013】コントローラ100は、当該音響インピー
ダンス制御装置の制御全般やその制御のための各種演算
を行なうものであり、基本的には通常の能動音響制御に
用いられるFiltered−X−LMSアルゴリズム
に従って演算処理を行なう。またコントローラ100に
は後述するように、外部より目標とする音響インピーダ
ンスZx(f)が入力される。The controller 100 performs general control of the acoustic impedance control device and various calculations for the control. Basically, the controller 100 performs calculation processing in accordance with the Filtered-X-LMS algorithm used for ordinary active acoustic control. Perform As will be described later, a target acoustic impedance Zx (f) is input to the controller 100 from outside.
【0014】図2の(a)はコントローラ100内の詳
細なブロック図である。コントローラ100内のA/D
変換器31、32、32はそれぞれ図1に示すアンプフ
ィルタ21、22、22に接続されており、D/A変換
器33はアンプフィルタ23に接続されている。またA
/D変換器31には減算器を介してハウリングキャンセ
リングフィルタ101(条件によっては不要)、エラー
パス補償フィルタ102、適応フィルタ103が接続さ
れており、さらにハウリングキャンセリングフィルタ1
01と適応フィルタ103とはD/A変換器33に接続
されている。またエラーパス補償フィルタ102と適応
フィルタ103とはLMSアルゴリズム部104に接続
されており、適応フィルタ103のフィルタ係数はLM
Sアルゴリズム部104によって更新される。一方、A
/D変換器32、32は第1演算部105に接続され、
さらに第1演算部105は第2演算部106に接続され
ている。また第1演算部105と第2演算部106とは
減算器を介してLMSアルゴリズム部104に接続され
ている。FIG. 2A is a detailed block diagram of the controller 100. A / D in controller 100
The converters 31, 32, and 32 are connected to the amplifier filters 21, 22, and 22 shown in FIG. 1, respectively, and the D / A converter 33 is connected to the amplifier filter. A
The / D converter 31 is connected with a howling canceling filter 101 (not necessary depending on conditions), an error path compensation filter 102, and an adaptive filter 103 via a subtractor.
01 and the adaptive filter 103 are connected to the D / A converter 33. The error path compensation filter 102 and the adaptive filter 103 are connected to an LMS algorithm unit 104, and the filter coefficient of the adaptive filter 103 is LM
Updated by the S algorithm unit 104. On the other hand, A
/ D converters 32, 32 are connected to the first arithmetic unit 105,
Further, the first calculation unit 105 is connected to the second calculation unit 106. The first operation unit 105 and the second operation unit 106 are connected to the LMS algorithm unit 104 via a subtractor.
【0015】本実施例の音響インピーダンス制御装置で
は、上述したように誤差マイクロホン12、12対を制
御スピーカ13より音源すなわちファン2に近い側に設
置して、音波伝搬経路の上流側へ反射してくる音波を制
御する。特に問題となるのはダクト1内を平面波が伝播
する相対的に低周波の領域であるが、入射音波に合わせ
て制御スピーカ(電気−音響変換装置)13を作動させ
ることにより反射を調節し、音響インピーダンスを目標
通りにする。そして、この誤差マイクロホン12、12
にて検出される音圧P1 、P2 の二つの信号から、第1
演算部105で入射音圧Pi 、反射音圧Pr を演算す
る。さらに、第2演算部106で前記入射音圧Pi と目
標として与えられた反射係数rx(τ) (図1に示す)と
から反射波の目標値Pr ′を演算する。そしてその後、
前記前記反射音圧Pr と前記目標値Pr ′との差e=P
r −Pr ′が誤差信号107としてLMSアルゴリズム
部104に入力する。なお当該音響インピーダンス制御
装置を無反射端として作動させるには、前記目標値Pr
′=0すなわち誤差信号107をe=Pr −0=Pr
として制御を行なえばよい。In the acoustic impedance control apparatus of this embodiment, as described above, the error microphones 12 and 12 are installed on the side closer to the sound source, that is, the fan 2 than the control speaker 13, and reflected to the upstream side of the sound wave propagation path. Control incoming sound waves. A particular problem is a relatively low frequency region where a plane wave propagates in the duct 1. However, the reflection is adjusted by operating a control speaker (electric-acoustic converter) 13 in accordance with the incident sound wave. Set the acoustic impedance to the target. The error microphones 12 and 12
From the two signals of sound pressures P1 and P2 detected at
The calculation unit 105 calculates the incident sound pressure Pi and the reflected sound pressure Pr. Further, the second calculation unit 106 calculates a target value Pr 'of the reflected wave from the incident sound pressure Pi and the reflection coefficient rx (τ) (shown in FIG. 1) given as a target. And then
The difference e = P between the reflected sound pressure Pr and the target value Pr '
r-Pr 'is input to the LMS algorithm unit 104 as the error signal 107. In order to operate the acoustic impedance control device as a non-reflection end, the target value Pr
'= 0, that is, the error signal 107 is e = Pr-0 = Pr
The control may be performed as follows.
【0016】ダクト1における設定断面3すなわちx=
xでの入射音圧Pi に対する反射音圧Pr の比を周波数
の関数として表わした複素反射率をRx(f)とすると、そ
の値はx=xでの音響インピーダンスZx(f)を用いて次
式(1)のように表わせる。A set cross section 3 in the duct 1, that is, x =
Let Rx (f) be the complex reflectivity, which represents the ratio of the reflected sound pressure Pr to the incident sound pressure Pi at x as a function of frequency, and its value is expressed as follows using the acoustic impedance Zx (f) at x = x. It can be expressed as in equation (1).
【0017】 Rx(f)=−(1−Zx(f)/ρc)/(1+Zx(f)/ρc) …(1) ρ:気体密度、c:音速 また、入射音圧Pi 、反射音圧Pr の時刻tにおける波
形をPi(t)、Pr(t)とすると、一般に次式(2)で表わ
せる。Rx (f) = − (1−Zx (f) / ρc) / (1 + Zx (f) / ρc) (1) ρ: gas density, c: sound speed Further, the incident sound pressure Pi and the reflected sound pressure If the waveform of Pr at time t is Pi (t) and Pr (t), it can be generally expressed by the following equation (2).
【0018】[0018]
【数1】 式(2)でrx(τ) は反射率Rx(f)のインパルスレスポ
ンスであり、次式(3)に示すようにRx(f)を逆フーリ
エ変換することによって得られる。(Equation 1) In Expression (2), rx (τ) is an impulse response of the reflectance Rx (f), and is obtained by performing an inverse Fourier transform on Rx (f) as shown in Expression (3).
【0019】rx(τ) =FFT-1(Rx(f)) …(3) そこで目標とするRx(f)が与えられると式(3)で目標
とするrx(τ) を求め、さらに目標とする反射波の時刻
波形Pr ′(t) を計測された入射波の時刻波形Pi(t)か
ら次式(4)にて求める。Rx (τ) = FFT −1 (Rx (f)) (3) Then, given the target Rx (f), the target rx (τ) is obtained by equation (3), and the target rx (τ) is obtained. The time waveform Pr '(t) of the reflected wave is obtained from the measured time waveform Pi (t) of the incident wave by the following equation (4).
【0020】[0020]
【数2】 (Equation 2)
【0021】一方、上記演算部105での入射音圧Pi
(t)、反射音圧Pr(t)の演算は以下のようになる。誤差
マイクロフォン12、12の2点で検出される音圧時刻
波形をP1(t)、P2(t)とすると、x=xでの音圧は、 Px(t)=(P1(t)+P2(t))/2 …(5) となり、x=xでの粒子速度は次式(6)に示すように
なる。On the other hand, the incident sound pressure Pi
(t), the calculation of the reflected sound pressure Pr (t) is as follows. Assuming that the sound pressure time waveforms detected at the two points of the error microphones 12 and 12 are P1 (t) and P2 (t), the sound pressure at x = x is Px (t) = (P1 (t) + P2 ( t)) / 2 (5), and the particle velocity at x = x is as shown in the following equation (6).
【0022】[0022]
【数3】 ここで、Δrは上述したように一対の誤差マイクロフォ
ン12、12の間隔である。また、入射音圧Pi(t)、反
射音圧Pr(t)は、x=xでの音圧Px(t)、粒子速度Ux
(t)から以下のように表わせる。(Equation 3) Here, Δr is the interval between the pair of error microphones 12, 12, as described above. The incident sound pressure Pi (t) and the reflected sound pressure Pr (t) are the sound pressure Px (t) at x = x and the particle velocity Ux
From (t), it can be expressed as follows.
【0023】 Pi(t)=(Px(t)+ρcUx(t))/2 …(7) Pr(t)=(Px(t)−ρcUx(t))/2 …(8) 図2の(b)は、制御スピーカ13の電気−音響変換器
としての作用および音響インピーダンスとの関係を説明
するための図である。図2の(b)に示すダクト1にお
いて、音響インピーダンス設定位置x=xにおける音圧
をPx 、粒子速度をUx 、これらの入射波成分をPix、
Uix、反射波成分をPrx、Urxとし、制御スピーカ13
が設置された位置x=0において、それぞれ音圧P0 、
粒子速度U0 、入射波成分Pi0、入射波成分Ui0、反射
波成分Pr0、反射波成分Ur0とすると、以下の式(9)
〜(14)ようになる。Pi (t) = (Px (t) + ρcUx (t)) / 2 (7) Pr (t) = (Px (t) −ρcUx (t)) / 2 (8) (8) in FIG. (b) is a diagram for explaining the function of the control speaker 13 as an electro-acoustic converter and the relationship with the acoustic impedance. In the duct 1 shown in FIG. 2B, the sound pressure at the acoustic impedance setting position x = x is Px, the particle velocity is Ux, these incident wave components are Pix,
Uix, and the reflected wave components are Prx and Urx.
At the position x = 0 where is installed, the sound pressure P0,
Assuming the particle velocity U0, incident wave component Pi0, incident wave component Ui0, reflected wave component Pr0, and reflected wave component Ur0, the following equation (9)
To (14).
【0024】 Px =Pix+Prx …(9) Ux =Uix+Urx=Pix/ρc−Prx/ρc …(10) ρ:密度、c:音速 P0 =Pi0+Pr0 …(11) U0 =Ui0+Ur0=Pi0/ρc−Pr0/ρc …(12) Pix=Pi0e-ikx …(13) k :波数 Prx=Pr0eikx …(14) x=xにおける目標の音響インピーダンスをZx とする
と、 Zx =Px /Ux =(Pix+Prx)/(Pix/ρc−Prx/ρc) =ρc(1+rx )/(1−rx ) …(15) となる。ここで、x=xでの反射率は、 rx =Prx/Pix=Pr0eikx /Pi0e-ikx=r0 e2ikx …(16) x=0での反射率は、 r0 =Pr0/Pi0=rx e-2ikx …(17) となる。また、 rx =−(1−Zx /ρc)/(1+Zx /ρc) …(18) となる。一方、式(12)から、 U0 =Pi0/ρc(1−r0 ) =Pixeikx /ρc(1−rx e-2ikx ) =Pix/ρc(eikx −rx e-ikx) …(19) となる。よって目標とするx=xでの音響インピーダン
スZx を決めると、式(18)からrx が決まり、計測
される入射音圧Pixに応じて式(19)で与えられるU
0 のように、制御スピーカ13のダイヤグラムを作動さ
せればよい。つまり、式(19)の関係をもって制御ス
ピーカ13を作動させることにより、x=x点での音響
インピーダンスを、目標通りZx とすることが可能とな
る。Px = Pix + Prx (9) Ux = Uix + Urx = Pix / ρc-Prx / ρc (10) ρ: Density, c: Sound speed P0 = Pi0 + Pr0 (11) U0 = Ui0 + Ur0 = Pi0 / ρc-Pr0 / ρc ... (12) Pix = Pi0e -ikx ... (13) k: wave number Prx = Pr0eikx ... (14) Assuming that the target acoustic impedance at x = x is Zx, Zx = Px / Ux = (Pix + Prx) / (Pix / ρc−Prx / ρc) = ρc (1 + rx) / (1−rx) (15) Here, reflectance at x = x is, rx = Prx / Pix = Pr0e ikx / Pi0e -ikx = r0 e 2ikx ... (16) reflectance at x = 0 is, r0 = Pr0 / Pi0 = rx e - 2ikx ... (17) Rx =-(1−Zx / ρc) / (1 + Zx / ρc) (18) On the other hand, from equation (12), U0 = Pi0 / pc (1-r0) = Pixeikx / pc (1- rxe - 2ikx ) = Pix / pc ( eikx- rxe- ikx ) (19) . Therefore, when the target acoustic impedance Zx at x = x is determined, rx is determined from Expression (18), and Ux given by Expression (19) according to the measured incident sound pressure Pix
It is sufficient to operate the diagram of the control speaker 13 as shown in FIG. That is, by operating the control speaker 13 according to the relationship of Expression (19), the acoustic impedance at the point x = x can be set to Zx as desired.
【0025】なお図2の(a)では、通常の適応制御ア
ルゴリズムが使えるように検出マイクロホンを設置して
参照信号を検出するが、ファンの回転に同期した音に対
しては回転パルスを参照してもよい。また、ファンの回
転に同期した音や狭帯域ランダム音の制御の場合は、音
圧P1 またはP2 のうちどちらかをハウリングキャンセ
ラーを働かせた上で参照信号としてもよい。さらに、音
源がスピーカである場合は、そのスピーカへ入力する信
号を分岐して参照信号とすればよい。In FIG. 2A, a detection microphone is installed so that a normal adaptive control algorithm can be used to detect a reference signal. However, for a sound synchronized with the rotation of the fan, a rotation pulse is referred to. You may. In the case of controlling a sound synchronized with the rotation of the fan or a narrow band random sound, one of the sound pressures P1 and P2 may be used as a reference signal after operating a howling canceller. Further, when the sound source is a speaker, a signal input to the speaker may be branched and used as a reference signal.
【0026】図3〜図5は本発明の音響インピーダンス
制御装置を実際のダクトに適用して得られた結果を示す
図である。図3は音響インピーダンス制御装置を作動し
ない場合、図4は無反射端条件を設定した場合、図5は
完全剛壁端を設定した場合の音圧反射率と音響インピー
ダンスとを示している。図3〜図5における(a)に示
す音圧反射率、(b)に示す音響インピーダンスとも、
周波数に対する複素関数であり、その複素量を周波数ご
とに振幅(Gain)、位相(Phase)で表わした
グラフである。3 to 5 show the results obtained by applying the acoustic impedance control device of the present invention to an actual duct. 3 shows the sound pressure reflectance and the acoustic impedance when the acoustic impedance control device is not operated, FIG. 4 shows the case where the non-reflection end condition is set, and FIG. 5 shows the case where the completely rigid wall end is set. Both the sound pressure reflectance shown in FIG. 3A and the acoustic impedance shown in FIG.
It is a complex function with respect to frequency, and is a graph in which the complex amount is represented by an amplitude (Gain) and a phase (Phase) for each frequency.
【0027】図3に示すように、当該音響インピーダン
ス制御装置を作動しない場合本来のダクトの特性がその
まま表わされている。また図4に示すように、無反射端
条件を設定した場合、結果として反射率のゲインが制御
した周波数範囲でほぼ0になっており、目標どおりの無
反射条件の制御が行なわれている。さらに図5に示すよ
うに、完全剛壁端を設定した場合、結果として反射率の
ゲインが制御した周波数範囲でほぼ“1”であり、目標
どおり完全反射条件が成り立っている。As shown in FIG. 3, the original characteristics of the duct when the acoustic impedance control device is not operated are shown as they are. Further, as shown in FIG. 4, when the non-reflection end condition is set, the gain of the reflectance is substantially zero in the controlled frequency range as a result, and the target non-reflection condition control is performed. Further, as shown in FIG. 5, when the perfect hard wall end is set, the reflectance gain is substantially “1” in the controlled frequency range as a result, and the perfect reflection condition is satisfied as intended.
【0028】(実施例のまとめ)実施例に示された構成
および作用効果をまとめると次の通りである。 [1]実施例に示されたダクトの音響インピーダンス制
御装置は、ダクト1に備えられた音源(2)から伝播す
る音波の伝播経路における上流側に設置され、音圧誤差
検出を行なうための一対の音響−電気変換器(12、1
2)と、前記音波の伝播経路における下流側に設置され
る電気−音響変換器(13)と、前記一対の音響−電気
変換器(12、12)からの出力に基づいて、前記ダク
ト1の断面での音響インピーダンスを演算する演算手段
(100)と、この演算手段(100)により演算され
た音響インピーダンスが予め設定された目標値になるよ
うに前記電気−音響変換器(13)を作動させる手段
(100)とから構成されている。(Summary of Embodiment) The configuration, operation and effect shown in the embodiment are summarized as follows. [1] The acoustic impedance control apparatus for a duct shown in the embodiment is installed on the upstream side in the propagation path of a sound wave propagating from a sound source (2) provided in the duct 1, and is used for detecting a sound pressure error. Sound-electric converters (12, 1
2), an electro-acoustic converter (13) installed downstream of the sound wave propagation path, and an output of the duct 1 based on outputs from the pair of acoustic-electric converters (12, 12). A calculating means (100) for calculating the acoustic impedance in the cross section, and the electro-acoustic transducer (13) is operated so that the acoustic impedance calculated by the calculating means (100) becomes a preset target value. Means (100).
【0029】このように上記ダクトの音響インピーダン
ス制御装置においては、音波の伝播経路における上流側
に設置された一対の音響−電気変換器(12、12)に
て音圧誤差検出を行ない、その出力に基づいて演算され
たダクト断面での音響インピーダンスが予め設定された
目標値になるように、音波の伝播経路における下流側に
設置された電気−音響変換器(13)を作動させるよう
にしたので、前記目標値をダクト1の条件に設定するこ
とにより、実際に使用されるダクト1と同様の音響イン
ピーダンスを設定できるとともに、ダクト1毎に異なる
無反射条件を無反射端を設置することなく簡易な構成で
実現できる。 [2]実施例に示されたダクトの音響インピーダンス制
御装置は、ダクト1に備えられた音源(2)から伝播す
る音波の伝播経路における上流側に設置され、音圧誤差
検出を行なうための一対の音響−電気変換器(12、1
2)と、前記音波の伝播経路における下流側に設置され
る電気−音響変換器(13)と、前記一対の音響−電気
変換器(12、12)の出力から入射波音圧と反射波音
圧とを分離計測する計測手段(105)と、予め設定さ
れた音響インピーダンスの目標値から反射率のインパル
ス応答を演算する第1の演算手段と、この第1の演算手
段にて演算された反射率のインパルス応答と前記計測手
段(105)にて計測された入射波音圧とから反射波音
圧の目標値を演算する第2の演算手段(106)と、前
記計測手段(105)にて計測された反射波音圧と前記
第2の演算手段(106)にて演算された反射波音圧の
目標値との差を誤差信号とし、その誤差信号が最小とな
るように前記電気−音響変換器(103)の出力を適応
制御する手段(100)とから構成されている。As described above, in the acoustic impedance control device for the duct, the sound pressure error is detected by the pair of acoustic-electric converters (12, 12) installed on the upstream side in the propagation path of the sound wave, and the output is output. The electro-acoustic converter (13) installed on the downstream side of the sound wave propagation path is operated so that the acoustic impedance in the duct cross section calculated based on the above becomes a predetermined target value. By setting the target value to the condition of the duct 1, the same acoustic impedance as that of the duct 1 actually used can be set, and the non-reflection condition that is different for each duct 1 can be simplified without installing a non-reflection end. It can be realized with a simple configuration. [2] The duct acoustic impedance control apparatus shown in the embodiment is installed on the upstream side in the propagation path of the sound wave propagating from the sound source (2) provided in the duct 1, and is used for detecting a sound pressure error. Sound-electric converters (12, 1
2), an electro-acoustic converter (13) installed on the downstream side in the sound wave propagation path, and the incident sound pressure and the reflected wave sound pressure from the outputs of the pair of sound-electric converters (12, 12). Measuring means (105) for separating and measuring the reflectance, first calculating means for calculating the impulse response of the reflectance from a preset target value of the acoustic impedance, and measuring the reflectance of the reflectance calculated by the first calculating means. Second calculating means (106) for calculating a target value of the reflected wave sound pressure from the impulse response and the incident wave sound pressure measured by the measuring means (105); and the reflection measured by the measuring means (105). The difference between the wave sound pressure and the target value of the reflected sound pressure calculated by the second calculating means (106) is used as an error signal, and the electro-acoustic converter (103) is controlled so that the error signal is minimized. Means for adaptively controlling the output (1 And it is configured from 0).
【0030】このように上記ダクトの音響インピーダン
ス制御装置においては、一対の音響−電気変換器(1
2、12)にて音圧誤差検出を行ない、その出力から入
射波音圧と反射波音圧とを分離計測し、予め設定された
音響インピーダンスの目標値から演算した反射率のイン
パルス応答と前記入射波音圧とから反射波音圧の目標値
を演算し、分離計測された反射波音圧と前記目標値との
差が最小となるように電気−音響変換器(13)の出力
を適応制御するようにしたので、前記電気−音響変換器
(13)を入射波音圧に合わせて適切に作動させること
により、その断面での音波の反射条件を任意に制御可能
となり、ダクト1毎に異なる無反射条件をより適確に実
現できる。As described above, in the duct acoustic impedance control apparatus, the pair of acoustic-electric converters (1)
In step 2 and 12), a sound pressure error is detected, and the sound pressure of the incident wave and the sound pressure of the reflected wave are separately measured from the output. The impulse response of the reflectance calculated from a preset target value of the acoustic impedance and the sound wave The target value of the reflected wave sound pressure is calculated from the pressure and the output of the electro-acoustic converter (13) is adaptively controlled so that the difference between the separately measured reflected wave sound pressure and the target value is minimized. Therefore, by appropriately operating the electro-acoustic transducer (13) in accordance with the sound pressure of the incident wave, it is possible to arbitrarily control the reflection condition of the sound wave in the cross section, and to reduce the non-reflection condition different for each duct 1. It can be realized accurately.
【0031】[0031]
【発明の効果】本発明によれば、実際に使用されるダク
トと同様の音響インピーダンスを設定できるとともに、
ダクト毎に異なる無反射条件を簡単に実現できるダクト
の音響インピーダンス制御装置を提供できる。According to the present invention, the same acoustic impedance as that of a duct actually used can be set,
It is possible to provide a duct acoustic impedance control device that can easily realize a non-reflection condition different for each duct.
【図1】本発明の一実施例に係る、ダクトの音響インピ
ーダンス制御装置の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a duct acoustic impedance control device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例に係る図であり、(a)はコ
ントローラ内の詳細なブロック図、(b)は制御スピー
カの電気−音響変換器としての作用および音響インピー
ダンスとの関係を説明するための図。FIGS. 2A and 2B are diagrams according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a detailed block diagram of a controller, and FIG. FIG.
【図3】本発明の一実施例に係る、音響インピーダンス
制御装置を適用した結果を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a result of applying the acoustic impedance control device according to one embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例に係る、音響インピーダンス
制御装置を適用した結果を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a result of applying the acoustic impedance control device according to one embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施例に係る、音響インピーダンス
制御装置を適用した結果を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a result of applying the acoustic impedance control device according to one embodiment of the present invention.
【図6】従来のダクト内のファンによる発生音を計測す
る試験装置を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a conventional test apparatus for measuring a sound generated by a fan in a duct.
1…ダクト 2…ファン 3…音響インピーダンス設定断面 4…音響インピー
ダンス設定断面 11…検出マイクロホン 12…誤差マイク
ロフォン 13…制御スピーカ 21…アンプフィ
ルタ 22…アンプフィルタ 23…アンプフィ
ルタ 100…コントローラ 101…ハウリングキャンセリングフィルタ 102…エラーパス補償フィルタ 103…適応フィ
ルタ 104…LMSアルゴリズム部 105…第1演算
部 106…第2演算部 107…誤差信号 108…参照信号DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Duct 2 ... Fan 3 ... Acoustic impedance setting cross section 4 ... Acoustic impedance setting cross section 11 ... Detection microphone 12 ... Error microphone 13 ... Control speaker 21 ... Amp filter 22 ... Amp filter 23 ... Amp filter 100 ... Controller 101 ... Howling canceling Filter 102: Error path compensation filter 103: Adaptive filter 104: LMS algorithm unit 105: First calculation unit 106: Second calculation unit 107: Error signal 108: Reference signal
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−20880(JP,A) 特開 平4−127697(JP,A) 特開 平5−223334(JP,A) 特開 昭57−169634(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10K 11/178 G01H 15/00 G10K 11/16 Continuation of the front page (56) References JP-A-7-20880 (JP, A) JP-A-4-127697 (JP, A) JP-A-5-223334 (JP, A) JP-A-57-169634 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G10K 11/178 G01H 15/00 G10K 11/16
Claims (1)
の伝播経路における上流側に設置され、音圧誤差検出を
行なうための一対の音響−電気変換器と、 前記音波の伝播経路における下流側に設置される電気−
音響変換器と、 前記一対の音響−電気変換器の出力から入射波音圧と反
射波音圧とを分離計測する計測手段と、 予め設定された音響インピーダンスの目標値から反射率
のインパルス応答を演算する第1の演算手段と、 この第1の演算手段にて演算された反射率のインパルス
応答と前記計測手段にて計測された入射波音圧とから、
反射波音圧の目標値を演算する第2の演算手段と、 前記計測手段にて計測された反射波音圧と前記第2の演
算手段にて演算された反射波音圧の目標値との差を誤差
信号とし、その誤差信号が最小となるように前記電気−
音響変換器の出力を適応制御する手段と、 を具備したことを特徴とするダクトの音響インピーダン
ス制御装置。 A sound wave propagating from a sound source provided in a duct
Installed on the upstream side of the propagation path of
A pair of acoustic-electrical converters for performing the electric wave, and electric-
An acoustic transducer, and the output of the pair of acoustic-electrical transducers determines the incident wave sound pressure
Measuring means for separating and measuring the sound pressure of the radiation, and the reflectance from a preset acoustic impedance target value
Calculating means for calculating the impulse response of the first and second impulse responses; and the impulse of the reflectance calculated by the first calculating means.
From the response and the incident wave sound pressure measured by the measuring means,
A second calculating means for calculating a target value of the reflected wave sound pressure; and a second calculating means for calculating the reflected wave sound pressure measured by the measuring means.
The difference between the reflected wave sound pressure calculated by the
The electric signal so that the error signal is minimized.
Means for adaptively controlling the output of the acoustic transducer .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07188695A JP3233810B2 (en) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Duct acoustic impedance controller |
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JPH08272373A JPH08272373A (en) | 1996-10-18 |
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