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JP6917937B2 - Evaluation method and evaluation device for sound field simulation by active noise control - Google Patents

Evaluation method and evaluation device for sound field simulation by active noise control Download PDF

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JP6917937B2
JP6917937B2 JP2018060122A JP2018060122A JP6917937B2 JP 6917937 B2 JP6917937 B2 JP 6917937B2 JP 2018060122 A JP2018060122 A JP 2018060122A JP 2018060122 A JP2018060122 A JP 2018060122A JP 6917937 B2 JP6917937 B2 JP 6917937B2
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Description

本発明は、アクティブノイズコントロールに用いる制御用スピーカ及び制御用マイクの設置位置レイアウトについて、多数のレイアウトの案を一挙に、騒音低減効果の優劣に基づいて効率良く検討することが可能なアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置に関する。 The present invention is an active noise control capable of efficiently examining a large number of layout proposals at once based on the superiority or inferiority of the noise reduction effect with respect to the installation position layout of the control speaker and the control microphone used for the active noise control. The present invention relates to an evaluation method and an evaluation device for sound field simulation.

騒音源からの騒音を低減する技術に関して、特許文献1〜3が知られている。特許文献1の「消音装置」は、放射される音の重なりにより特定の範囲による消音領域を作り出すべく2個の消音スピーカを設け、各消音スピーカに対応して2個のセンサマイクを設け、且つ、アクティブコントローラに、消したい騒音の周波数域を自由に設定する発振器を接続した手段としたものである。 Patent Documents 1 to 3 are known as techniques for reducing noise from a noise source. The "silencer" of Patent Document 1 is provided with two muffling speakers in order to create a muffling area in a specific range by overlapping emitted sounds, and is provided with two sensor microphones corresponding to each muffling speaker. , It is a means of connecting an oscillator that freely sets the frequency range of the noise to be eliminated to the active controller.

特許文献2の「プラント監視制御システム」は、待ち状態の操作員に偶発事象を伝搬するのに有効な情報伝搬手段である音声出力方式を、受信機を装着することなく個別情報を伝達する手段を提供することを課題とし、音声出力装置は、制御情報(障害、異常伝達)を出力するスピーカと、消音用単一指向性スピーカ、音圧検出用マイクロホン、プラント(異常)情報を取得するセンサ、及びアクティブ音場制御部から構成されている。 The "plant monitoring and control system" of Patent Document 2 is a means for transmitting individual information to an operator in a waiting state by using a sound output method, which is an effective information propagation means for propagating an accidental event, without attaching a receiver. The voice output device is a speaker that outputs control information (fault, abnormality transmission), a unidirectional speaker for muffling, a microphone for sound pressure detection, and a sensor that acquires plant (abnormality) information. , And an active sound field control unit.

特許文献3の「消音システムにおける騒音検出手段の位置決定方法」は、三次元閉空間に配置される騒音発生源から発生する騒音を良好に消音するのに、ANC技術を充分に生かせる第2騒音検出手段の位置決定方法を得ることを課題とし、ANC技術を地下室等の三次元閉空間で適用するに、騒音発生源から発生する騒音のレベルが高い高音圧レベル周波数を複数求め、その複数の高音圧レベル周波数の音それぞれについて、三次元閉空間内において波動音響解析を実行し、三次元閉空間の音響状態を推定し、定在波の腹部で、三次元閉空間の音圧レベルが、空間内の平均音圧レベルより高い位置を前記第2騒音検出手段を配置する第2位置とするようにしている。 The "method for determining the position of noise detecting means in a muffling system" of Patent Document 3 is a second noise in which ANC technology can be fully utilized to satisfactorily mute noise generated from a noise source arranged in a three-dimensional closed space. With the task of obtaining a method for determining the position of the detection means, in order to apply the ANC technology in a three-dimensional closed space such as a basement, a plurality of high sound pressure level frequencies having a high level of noise generated from a noise source are obtained, and the plurality of them are obtained. For each sound with a high sound pressure level frequency, wave acoustic analysis is performed in the three-dimensional closed space to estimate the acoustic state of the three-dimensional closed space, and the sound pressure level in the three-dimensional closed space is determined at the abdomen of the standing wave. A position higher than the average sound pressure level in the space is set as the second position where the second noise detecting means is arranged.

特開平9−160566号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-160566 特開平10−27003号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-27003 特開2011−107673号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-107673

例えば、工場内では様々な騒音が存在しているが、生産状況を目視する必要性から、通常の騒音対策である遮音壁等で騒音源を囲うなどの対策ができない場合が多い。このため、遮音壁等を使用せずに作業員がいるエリアの騒音を低減したいという要望がある。騒音対策手法のひとつであるアクティブノイズコントロール(以下、ANCと記す)は、視界を遮ることなく、ある領域での騒音を低減させることができる。ANCは、制御用のマイク位置を上記作業者がいる位置として、この制御用のマイク位置において対象音(騒音)を低減させるために、対象音と同振幅・逆位相の音を制御用のスピーカから出力する方法である。 For example, although various noises are present in a factory, it is often impossible to take measures such as surrounding the noise source with a sound insulation wall or the like, which is a usual noise countermeasure, because it is necessary to visually check the production status. Therefore, there is a demand to reduce the noise in the area where workers are present without using a sound insulation wall or the like. Active noise control (hereinafter referred to as ANC), which is one of the noise countermeasure methods, can reduce noise in a certain area without obstructing the field of view. The ANC uses the control microphone position as the position where the worker is located, and in order to reduce the target sound (noise) at this control microphone position, the ANC is a speaker for controlling a sound having the same amplitude and opposite phase as the target sound. It is a method to output from.

ANCは、例えば建設重機のエンジン音の対策のように、騒音源の近傍に制御用スピーカを配置する場合には、制御用スピーカ1台及び制御用マイク1台で大きな騒音低減効果が得られる。しかし、図4に示すように、騒音源aから離れた位置に制御用スピーカbを配置する場合、作業員cがいるエリア等の領域全体の騒音を低減させるためには、多数の制御用スピーカ及び制御用マイクが必要になり、実現が難しい。 In ANC, when a control speaker is arranged in the vicinity of a noise source, for example, as a countermeasure for engine noise of heavy construction machinery, a large noise reduction effect can be obtained with one control speaker and one control microphone. However, as shown in FIG. 4, when the control speaker b is arranged at a position away from the noise source a, in order to reduce the noise of the entire area such as the area where the worker c is present, a large number of control speakers are used. And a control microphone is required, which is difficult to realize.

このように、実際の現場へのANCのシステムの設置にあたっては、一台もしくは複数台の制御用スピーカの特性の選択や、これら制御用スピーカ及び制御用マイクの配設位置の選択を何度も何度も繰り返さなければならず、それによっても十分な騒音低減効果が得られるとは限らず、至難であるという課題があった。 In this way, when installing the ANC system in the actual field, the characteristics of one or more control speakers and the placement positions of these control speakers and control microphones are selected many times. It has to be repeated many times, and it is not always possible to obtain a sufficient noise reduction effect, and there is a problem that it is extremely difficult.

本願出願人は、先に特願2018−006542で、騒音源から離れた位置に制御用スピーカを配置する場合において、現場等にシステムを設置する前など、騒音低減効果をシミュレーションによって検証することが可能なアクティブノイズコントロールされる音場のシミュレーション方法及びシミュレーション装置を提案し、上記課題を解決した。 In Japanese Patent Application No. 2018-006542, the applicant of the present application can verify the noise reduction effect by simulation, such as before installing the system at the site, etc., when the control speaker is arranged at a position away from the noise source. We proposed a simulation method and a simulation device for a sound field with possible active noise control, and solved the above problems.

この特許出願で開示したシミュレーション方法及びシミュレーション装置を一つの例として考えても、実際に制御用スピーカや制御用マイクを設置しようとする現場には、例えば工場であれば、柱や壁、天井などが動かし難く構築されていたり、各種機械や装置、配管ライン等の設備が既に設置されており、また工場内に限らなくとも、各種機械や装置等を簡単には動かせない状況がある。 Considering the simulation method and simulation device disclosed in this patent application as an example, in the field where a control speaker and a control microphone are actually installed, for example, in a factory, pillars, walls, ceilings, etc. There are situations in which various machines, devices, piping lines, and other equipment are already installed, and various machines and devices cannot be easily moved, even if they are not limited to the factory.

そのような現場へ制御用スピーカや制御用マイクを設置するときに問題となる、これら制御用スピーカ等のレイアウトの制限を念頭において、多数のレイアウトの案を一挙に、騒音低減効果の優劣に基づいて効率良く検討することが可能であれば、制御用スピーカ及び制御用マイクを最適にレイアウトすることができ、そのような方策の案出が望まれていた。 Keeping in mind the restrictions on the layout of these control speakers, which is a problem when installing control speakers and control microphones in such a site, a large number of layout proposals are made at once based on the superiority or inferiority of the noise reduction effect. If it is possible to study efficiently, the control speaker and the control microphone can be optimally laid out, and it has been desired to devise such a measure.

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、ANCに用いる制御用スピーカ及び制御用マイクの設置位置レイアウトについて、多数のレイアウトの案を一挙に、騒音低減効果の優劣に基づいて効率良く検討することが可能なアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned conventional problems, and is based on the superiority or inferiority of the noise reduction effect of a large number of layout proposals for the installation position layout of the control speaker and the control microphone used for the ANC. It is an object of the present invention to provide an evaluation method and an evaluation device for a sound field simulation by active noise control, which can be examined efficiently.

本発明にかかるアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法は、騒音低減効果をシミュレーションするための騒音を発する仮想の騒音源の位置座標と該騒音のデータ、制御音を発する仮想の制御用スピーカの位置座標、該騒音源及び該制御用スピーカ双方から伝播される音を受音する仮想の制御用マイクの位置座標、騒音低減効果を評価する対象エリアに設定される複数の評価点の各位置座標の入力を受け付ける演算器が、該制御用マイクの位置座標において音圧低減条件を充足して該騒音の低減が可能な該制御音のデータを算定し、算定した該制御音のデータ及び該騒音のデータから、該各評価点の位置座標における騒音低減効果値を算出し出力してシミュレーションを行うアクティブノイズコントロールによる音場のシミュレーション方法であって、上記演算器は、まず、上記対象エリア内の複数の上記各評価点における上記騒音低減効果値を平均した平均値に対する目標平均値の入力と、上記制御用スピーカのいずれか一つの位置座標と上記制御用マイクのいずれか一つの位置座標の組み合わせからなる演算用位置座標セットの複数個の入力とを受け付ける第1ステップを実行し;次に、上記演算用位置座標セット個々に対し、上記シミュレーションを実行して、上記対象エリアの複数の上記評価点の各位置座標における上記騒音低減効果値を算定し、算定したこれら騒音低減効果値を該対象エリア内で平均した上記平均値を算出することを、複数個の該演算用位置座標セットそれぞれについて繰り返し、複数の該平均値を算出する第2ステップを実行し;その後、これら複数の上記平均値の中で、上記目標平均値以上となる該平均値が算出された候補演算用位置座標セットを抽出し、抽出した該候補演算用位置座標セットのうち、予め設定した選定基準に合致する充足演算用位置座標セットを抽出し、抽出された該充足演算用位置座標セットの上記制御用スピーカの位置座標及び上記制御用マイクの位置座標を決定値として出力する第3ステップを実行することを特徴とする。 The evaluation method of the sound field simulation by the active noise control according to the present invention is the position coordinates of a virtual noise source that emits noise for simulating the noise reduction effect, the data of the noise, and the virtual control speaker that emits the control sound. Position coordinates, position coordinates of a virtual control microphone that receives sound propagated from both the noise source and the control speaker, and position coordinates of a plurality of evaluation points set in a target area for evaluating the noise reduction effect. The arithmetic unit that receives the input of the control sound calculates the control sound data that can reduce the noise by satisfying the sound pressure reduction condition at the position coordinates of the control microphone, and the calculated control sound data and the noise. This is a sound field simulation method by active noise control that calculates and outputs the noise reduction effect value at the position coordinates of each evaluation point from the data of The input of the target average value with respect to the average value obtained by averaging the noise reduction effect values at each of the plurality of evaluation points, and the combination of the position coordinates of any one of the control speakers and the position coordinates of any one of the control microphones. The first step of accepting a plurality of inputs of the calculation position coordinate set consisting of the above is executed; then, the above simulation is executed for each of the above calculation position coordinate sets, and the plurality of the above evaluations of the target area are performed. The noise reduction effect values at each position coordinate of the point are calculated, and the average value obtained by averaging the calculated noise reduction effect values within the target area is calculated for each of the plurality of position coordinate sets for calculation. The second step of calculating the plurality of the average values is repeatedly executed; and then, among the plurality of the above-mentioned average values, the position coordinate set for candidate calculation in which the average value equal to or more than the above-mentioned target average value is calculated is obtained. From the extracted and extracted position coordinate sets for candidate calculation, the position coordinate set for satisfaction calculation that matches the preset selection criteria is extracted, and the position of the control speaker of the extracted position coordinate set for satisfaction calculation is extracted. It is characterized in that the third step of outputting the coordinates and the position coordinates of the control microphone as a determination value is executed.

前記演算器は、前記対象エリアの位置が、前記評価点の位置座標を変更することで、他の位置に更新可能であり、該評価点の位置が、位置座標を変更することで、他の位置に更新可能であり、前記目標平均値が他の目標平均値に更新可能であり、前記演算用位置座標セットが他の演算用位置座標セットに更新可能であることを特徴とする。 In the arithmetic unit, the position of the target area can be updated to another position by changing the position coordinates of the evaluation point, and the position of the evaluation point can be updated to another position by changing the position coordinates. It is characterized in that it can be updated to a position, the target average value can be updated to another target average value, and the calculation position coordinate set can be updated to another calculation position coordinate set.

前記演算器は、複数の前記平均値すべてが前記目標平均値以上でないとき、前記対象エリアの位置の更新、前記評価点の位置の更新、前記目標平均値の更新及び前記演算用位置座標セットの更新のうち、少なくともいずれかの更新を行って、上記第1〜第3ステップを実行することを特徴とする。 When all of the plurality of average values are not equal to or more than the target average value, the arithmetic unit updates the position of the target area, updates the position of the evaluation point, updates the target average value, and sets the position coordinates for calculation. It is characterized in that at least one of the updates is performed and the first to third steps are executed.

本発明にかかるアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価装置は、上述した演算器を備えたことを特徴とする。 The evaluation device for sound field simulation by active noise control according to the present invention is characterized by including the above-mentioned arithmetic unit.

本発明にかかるアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置にあっては、ANCに用いる制御用スピーカ及び制御用マイクの設置位置レイアウトについて、多数のレイアウトの案を一挙に、騒音低減効果の優劣に基づいて効率良く検討することができる。 In the evaluation method and evaluation device for sound field simulation by active noise control according to the present invention, a large number of layout proposals are made at once for the installation position layout of the control speaker and the control microphone used for ANC, and the noise reduction effect is achieved. It can be examined efficiently based on the superiority or inferiority of.

本発明に係るアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法の好適な一実施形態の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart which shows the procedure of one preferable embodiment of the evaluation method of the sound field simulation by the active noise control which concerns on this invention. 本発明に係るアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価装置の好適な一実施形態の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of one preferable embodiment of the evaluation apparatus of the sound field simulation by the active noise control which concerns on this invention. 図1及び図2に示したアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置に適用可能な音場のシミュレーションの一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the evaluation method of the sound field simulation by the active noise control shown in FIGS. 1 and 2 and an example of the sound field simulation applicable to the evaluation apparatus. 騒音源から離れた位置に配置された制御用スピーカでアクティブノイズコントロールを行う様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a mode that active noise control is performed by a control speaker arranged at a position away from a noise source.

以下に、本発明にかかるアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the evaluation method and the evaluation device for the sound field simulation by the active noise control according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本発明に係るアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置は、騒音低減効果をシミュレーションするための騒音を発する仮想の騒音源の位置座標、制御音を発する仮想の制御用スピーカの位置座標、騒音源及び制御用スピーカ双方から伝播される音を受音する仮想の制御用マイクの位置座標及び騒音低減効果を評価する対象エリアに設定される複数の評価点の各位置座標と、騒音データとを用いて実行されるシミュレーション方法及びそのような処理を実行するシミュレーション装置を前提とする。 The evaluation method and evaluation device for sound field simulation by active noise control according to the present invention include the position coordinates of a virtual noise source that emits noise for simulating the noise reduction effect, and the position coordinates of a virtual control speaker that emits control sound. , Position coordinates of a virtual control microphone that receives sound propagated from both the noise source and the control speaker, each position coordinate of a plurality of evaluation points set in the target area for evaluating the noise reduction effect, and noise data. It is assumed that a simulation method is executed using and a simulation device that executes such processing.

そして、上記位置座標及び騒音データの入力を受け付ける演算器が、制御用マイクの位置座標において音圧低減条件を充足して騒音の低減が可能な制御音のデータを算定し、算定した制御音のデータ及び騒音のデータから、各評価点の位置座標における騒音低減効果値を算出し出力してシミュレーションを行う。シミュレーションについては、その一例について、後述する。 Then, the arithmetic unit that accepts the input of the above position coordinates and noise data calculates the control sound data that can reduce the noise by satisfying the sound pressure reduction condition in the position coordinates of the control microphone, and the calculated control sound. From the data and noise data, the noise reduction effect value at the position coordinates of each evaluation point is calculated and output for simulation. An example of the simulation will be described later.

シミュレーションを行う演算器1には図2に示すように、従来周知の入力装置2及び出力装置3が接続され、入力装置2から入力される入力値に基づいて下記演算を行い、演算結果を出力装置3から出力するようになっている。 As shown in FIG. 2, a conventionally well-known input device 2 and an output device 3 are connected to the arithmetic unit 1 that performs the simulation, the following calculation is performed based on the input value input from the input device 2, and the calculation result is output. It is designed to output from the device 3.

本発明では、騒音源の位置座標及び騒音データは固定データとして取り扱い、制御用スピーカ及び制御用マイクの位置座標については、様々な位置座標を設定するようにして、複数個の一次データとして取り扱って、複数個の一次データそれぞれに対して個々にシミュレーションを行い、騒音低減効果との関連において、効率よく、そして最適な制御用スピーカ及び制御用マイクの位置座標(レイアウト)を確定できるようにするものである。 In the present invention, the position coordinates of the noise source and the noise data are treated as fixed data, and the position coordinates of the control speaker and the control microphone are treated as a plurality of primary data by setting various position coordinates. , Each of a plurality of primary data is individually simulated so that the position coordinates (layout) of the control speaker and control microphone can be efficiently and optimally determined in relation to the noise reduction effect. Is.

設定した複数個の一次データでは十分な騒音低減効果が得られない場合のために、対象エリアと評価点の位置座標については、異なる位置座標を設定する二次データとし、当該二次データを変更・更新した上で、シミュレーションを行い、それにより効率よく、そして最適な制御用スピーカと制御用マイクのレイアウトを確定できるようにしている。 In case the sufficient noise reduction effect cannot be obtained with the set multiple primary data, the position coordinates of the target area and the evaluation point are set as secondary data that set different position coordinates, and the secondary data is changed.・ After updating, simulations are performed so that the optimal layout of control speakers and control microphones can be determined efficiently.

特に、本発明では、制御用スピーカ及び制御用マイクの位置座標について、制御用スピーカのいずれか一つの位置座標と制御用マイクのいずれか一つの位置座標を組み合わせることとし、この位置座標の組み合わせを、制御用スピーカ及び制御用マイクに関する演算用位置座標セットとし、この演算用位置座標セットの複数個を演算器1に一挙に入力して、各演算用位置座標セットそれぞれについて、演算器1が個別にシミュレーションを行うようになっている。 In particular, in the present invention, regarding the position coordinates of the control speaker and the control microphone, the position coordinates of any one of the control speakers and the position coordinates of any one of the control microphones are combined, and the combination of the position coordinates is used. , A position coordinate set for calculation related to a control speaker and a control microphone, and a plurality of the position coordinate sets for calculation are input to the calculation unit 1 at once, and the calculation unit 1 is individually used for each position coordinate set for calculation. It is designed to perform simulations.

図1には、本発明に係るANCによる音場シミュレーションの評価装置で実行される評価方法の手順が示されている。 FIG. 1 shows a procedure of an evaluation method executed by an evaluation device for sound field simulation by ANC according to the present invention.

まず、第1ステップが実行される。騒音低減効果を評価する対象エリア(背景技術で説明した作業員がいるエリア)と、当該対象エリア内であって、騒音低減効果値を個別に算出するための複数の評価点の位置(位置座標)とを設定する。演算器1は、入力装置2から、これら評価点の位置座標の入力を受け付ける。 First, the first step is executed. The target area for evaluating the noise reduction effect (the area where the workers explained in the background technology are) and the positions (position coordinates) of a plurality of evaluation points within the target area for individually calculating the noise reduction effect value. ) And set. The arithmetic unit 1 receives input of the position coordinates of these evaluation points from the input device 2.

さらに、演算器1は、入力装置2から、複数の各評価点における騒音低減効果値を平均した平均値に対して設定される目標平均値の入力を受け付ける。 Further, the arithmetic unit 1 receives input of a target average value set from the input device 2 with respect to the average value obtained by averaging the noise reduction effect values at each of the plurality of evaluation points.

後述するように、各評価点の騒音低減効果値を平均した平均値が、設定した目標平均値以上であれば、制御用スピーカ及び制御用マイクの設置位置レイアウトは、候補となるレイアウトとして採用され、目標平均値未満であれば、採用されない。 As will be described later, if the average value obtained by averaging the noise reduction effect values of each evaluation point is equal to or higher than the set target average value, the installation position layout of the control speaker and the control microphone is adopted as a candidate layout. , If it is less than the target average value, it will not be adopted.

それと共に、現場に照らして、制御用スピーカ及び制御用マイクの設置可能な位置(位置座標)を種々設定し、そして、制御用スピーカ等のこれら設置可能位置に対して、制御用スピーカのいずれか一つの位置座標と制御用マイクのいずれか一つの位置座標の組み合わせからなる演算用位置座標セットを複数個(図1中、i=1〜N;Nは、演算用位置座標セットの個数)決定する。演算器1は、入力装置2から、これら複数個の演算用位置座標セットの入力を受け付ける。 At the same time, various positions (position coordinates) where the control speaker and the control microphone can be installed are set in light of the site, and one of the control speakers is set with respect to these installable positions such as the control speaker. Determine a plurality of calculation position coordinate sets consisting of a combination of one position coordinate and any one position coordinate of the control microphone (in FIG. 1, i = 1 to N; N is the number of calculation position coordinate sets). do. The arithmetic unit 1 receives input of these plurality of arithmetic position coordinate sets from the input device 2.

次に、第2ステップが実行される。演算器1は、演算用位置座標セット個々に対し、個別にシミュレーションを実行する。これにより、演算器1は、演算用位置座標セットにおける対象エリアの複数の評価点の各位置座標における騒音低減効果値を算定する。 Next, the second step is executed. The arithmetic unit 1 executes a simulation individually for each arithmetic position coordinate set. As a result, the arithmetic unit 1 calculates the noise reduction effect value at each position coordinate of the plurality of evaluation points of the target area in the arithmetic position coordinate set.

さらに演算器1は、演算用位置座標セットに対し、算定した騒音低減効果値を対象エリア内で平均した平均値を算定する。 Further, the arithmetic unit 1 calculates an average value obtained by averaging the calculated noise reduction effect values in the target area with respect to the arithmetic position coordinate set.

第2ステップでは、複数個の演算用位置座標セットそれぞれについて、シミュレーションを繰り返し、各演算用位置座標セットそれぞれについて平均値を算出する。従って、第2ステップでは、複数個の演算用位置座標セットそれぞれに対応する複数の平均値が算出される。 In the second step, the simulation is repeated for each of the plurality of calculation position coordinate sets, and the average value is calculated for each calculation position coordinate set. Therefore, in the second step, a plurality of average values corresponding to each of the plurality of arithmetic position coordinate sets are calculated.

次に、第3ステップが実行される。第3ステップでは、演算器1は、まず、各演算用位置座標セットに対して算出された複数の平均値の中で、目標平均値以上となる平均値が算出された演算用位置座標セットを、最終的に決定される制御用スピーカ及び制御用マイクのレイアウトの候補となる候補演算用位置座標セットとして抽出する。 Next, the third step is executed. In the third step, the arithmetic unit 1 first selects an arithmetic position coordinate set for which an average value equal to or greater than the target average value is calculated among a plurality of average values calculated for each arithmetic position coordinate set. , It is extracted as a candidate calculation position coordinate set that is a candidate for the layout of the control speaker and the control microphone that are finally determined.

演算器1はさらに、候補演算用位置座標セットのうち、予め設定した選定基準に合致する充足演算用位置座標セットを抽出する。 The arithmetic unit 1 further extracts a position coordinate set for sufficiency calculation that matches a preset selection criterion from the position coordinate set for candidate calculation.

選定基準としては例えば、(1)平均値が最大、(2)対象エリア内の各評価点における騒音低減効果値の標準偏差が最小、(3)対象エリア内の選択した評価点における騒音低減効果値が最大、等が挙げられる。選定基準は、複数の候補演算用位置座標セットから、いずれか一つを抽出するために採用される。これら選定基準を満たすか否かは、演算器1が、それに格納された演算式によって判断する。 The selection criteria are, for example, (1) the maximum average value, (2) the minimum standard deviation of the noise reduction effect value at each evaluation point in the target area, and (3) the noise reduction effect at the selected evaluation point in the target area. The maximum value, etc. can be mentioned. The selection criterion is adopted to extract any one from a plurality of candidate calculation position coordinate sets. Whether or not these selection criteria are satisfied is determined by the arithmetic unit 1 based on the arithmetic expression stored in the arithmetic unit 1.

選定基準による評価としては、最も優れたものを選定するだけでなく、各選定基準における順位を求めてもよく、各選定基準に重み付けをして、複数の選定基準で評価するようにしてもよい。 As the evaluation based on the selection criteria, not only the best one is selected, but also the ranking in each selection criterion may be obtained, or each selection criterion may be weighted and evaluated by a plurality of selection criteria. ..

演算器1は、抽出された充足演算用位置座標セットの制御用スピーカ位置座標及び制御用マイクの位置座標を、決定値として、出力装置3から出力する。 The arithmetic unit 1 outputs the control speaker position coordinates and the control microphone position coordinates of the extracted sufficiency calculation position coordinate set as determination values from the output device 3.

このように、設置位置のレイアウトの検討が必要な制御用スピーカ及び制御用マイクについて、複数の演算用位置座標セットでシミュレーションを繰り返すことにより、多数のレイアウトの案を一挙に、騒音低減効果の優劣に基づいて効率良く検討することができ、ANCによる音場シミュレーションの評価を行うことができる。 In this way, for the control speaker and control microphone that need to be examined for the layout of the installation position, by repeating the simulation with a plurality of calculation position coordinate sets, a large number of layout proposals can be considered at once, and the noise reduction effect is superior or inferior. It is possible to efficiently study based on the above, and to evaluate the sound field simulation by ANC.

特に、設置位置の制限を受ける可能性のある制御用スピーカと制御用マイクの位置座標に着目し、これらの組み合わせで設定した演算用位置座標セットによって演算器1に演算処理を実行させるようにしたので、制御用スピーカ及び制御用マイクの位置座標を個別に扱って演算処理させたり、あるいは、評価点の位置座標などもセットに含めて扱って演算処理させる場合に比べ、これら制御用スピーカ及び制御用マイクの位置座標、すなわちこれらのレイアウトの適否を適切に評価できる処理を効率良く短時間で演算器1に実行させることができる。 In particular, paying attention to the position coordinates of the control speaker and the control microphone, which may be restricted in the installation position, the arithmetic unit 1 is made to execute the arithmetic processing by the arithmetic position coordinate set set by the combination of these. Therefore, compared to the case where the position coordinates of the control speaker and the control microphone are handled individually and the calculation processing is performed, or the position coordinates of the evaluation points are also included in the set and the calculation processing is performed, these control speakers and control are performed. It is possible to efficiently cause the calculator 1 to execute the position coordinates of the microphone, that is, the process of appropriately evaluating the suitability of these layouts in a short time.

これにより、制御用スピーカ及び制御用マイクを、望ましい騒音低減効果を発揮させつつ、最適なレイアウトで現場に設置することができる。また、演算器1による演算のみで評価を行うことができるので、いつでもどこでも簡単にレイアウトの検討・評価を行うことができる。 As a result, the control speaker and the control microphone can be installed in the field in an optimum layout while exerting a desirable noise reduction effect. Further, since the evaluation can be performed only by the calculation by the arithmetic unit 1, the layout can be easily examined and evaluated anytime and anywhere.

演算器1が入力を受け付ける入力値のうち、騒音源の位置座標及び騒音データは、固定データとされる。 Among the input values that the arithmetic unit 1 accepts the input, the position coordinates of the noise source and the noise data are fixed data.

他方、対象エリアの位置は、評価点の位置座標を変更することで、他の位置に更新可能であり、各評価点の位置は、個々に位置座標を変更することで、他の位置に更新可能であり、目標平均値は他の目標平均値に更新可能であり、演算用位置座標セットは、他の演算用位置座標セットに更新可能であって、更新のたびに、演算器1がこれらデータの入力を受け付けるようになっている。 On the other hand, the position of the target area can be updated to another position by changing the position coordinates of the evaluation points, and the position of each evaluation point can be updated to another position by changing the position coordinates individually. It is possible, the target average value can be updated to another target average value, the calculation position coordinate set can be updated to another calculation position coordinate set, and each time the calculation unit 1 updates these. It is designed to accept data input.

さらに、第3ステップの実行処理に際し、各シミュレーションで算出される対象エリアの複数の平均値すべてが目標平均値以上でないとき、第1ステップに戻り、対象エリアの位置の更新、評価点の位置の更新、目標平均値の更新及び演算用位置座標セットの更新のうち、少なくともいずれかの更新を行い、演算器1は更新データの入力を受け付けて、再度第1ステップから第3ステップを実行する。 Further, in the execution process of the third step, when all of the plurality of average values of the target area calculated in each simulation are not equal to or more than the target average value, the process returns to the first step, the position of the target area is updated, and the position of the evaluation point is changed. At least one of the update, the update of the target average value, and the update of the position coordinate set for calculation is performed, the calculator 1 accepts the input of the update data, and the first step to the third step are executed again.

これにより、例えば、候補演算用位置座標セットを抽出できなかった直前の処理結果とは異なる観点による再評価を実行して、制御用スピーカ及び制御用マイクを、望ましい騒音低減効果を発揮させつつ、最適なレイアウトで現場に設置することができる。 As a result, for example, the control speaker and the control microphone are subjected to a re-evaluation from a viewpoint different from the processing result immediately before the candidate calculation position coordinate set could not be extracted, and the control speaker and the control microphone are exhibited with the desired noise reduction effect. It can be installed in the field with the optimum layout.

《ANCによる音場のシミュレーションの一例》
本シミュレーションは、開空間の一部の領域を対象としたANCにおいて、騒音源の近傍ではなく、騒音源から距離を隔てて制御用スピーカを配置する場合に、騒音低減効果を検証できるようにし、当該対象エリアにおいて騒音の卓越する周波数及び伝搬方向を考慮に入れることができることにより、制御用スピーカを効率的に配置し、適切な指向性を選定することを可能として、少ない機材で、効果的に騒音を低減できるようにする。
<< An example of sound field simulation by ANC >>
This simulation makes it possible to verify the noise reduction effect when the control speakers are placed at a distance from the noise source instead of near the noise source in ANC targeting a part of the open space. By taking into account the predominant frequency and propagation direction of noise in the target area, it is possible to efficiently arrange control speakers and select an appropriate directivity, effectively with a small amount of equipment. Make it possible to reduce noise.

詳細には、工場など実際の空間にANCを適用する場合、騒音源の位置や伝搬方向、低減したい騒音の周波数は限定することができる。従って、騒音を低減させるための最適な制御用スピーカの配置及び最適な当該スピーカ放射角度とすることで、これら制御用スピーカ及び制御用マイクの数を数個または単一としても、対象エリアの騒音を効果的に低減できる。 Specifically, when applying ANC to an actual space such as a factory, the position and propagation direction of the noise source and the frequency of the noise to be reduced can be limited. Therefore, by arranging the optimum control speakers for reducing noise and setting the optimum speaker radiation angle, even if the number of these control speakers and control microphones is several or single, the noise in the target area Can be effectively reduced.

本シミュレーションは、制御用スピーカの配置やその指向性を考慮した騒音低減効果について、波面合成(波の重ね合わせ)の考え方に基づいた予測方法である。また、騒音による音場を、領域内に均等に配置した複数の評価点で代表させるようにして、制御用スピーカからの制御音による音場との合成によって騒音低減効果の得られる範囲を予測できるようにする。 This simulation is a prediction method based on the concept of wave field synthesis (superposition of waves) for the noise reduction effect considering the arrangement of control speakers and their directivity. In addition, the sound field due to noise can be represented by a plurality of evaluation points evenly arranged in the region, and the range in which the noise reduction effect can be obtained can be predicted by combining with the sound field due to the control sound from the control speaker. To do so.

このシミュレーションの一例では、騒音が対象エリアに一方向から伝搬する場合について、制御用スピーカの配置とその指向性を評価できるようにするものである。 In one example of this simulation, the arrangement of control speakers and their directivity can be evaluated when noise propagates from one direction to the target area.

図3には、本シミュレーションの概念を説明する説明図が示されている。シミュレーションは、設定された各種データを用いて、上記演算器1内部で実行され、当該演算器1においてシミュレーション結果が取得される。 FIG. 3 shows an explanatory diagram illustrating the concept of this simulation. The simulation is executed inside the arithmetic unit 1 using various set data, and the simulation result is acquired in the arithmetic unit 1.

シミュレーションを実行する演算器1には、騒音源Nについて、二次元平面直交座標系(X−Y直交座標系)における仮想の騒音源(以下、単に「騒音源」と称する)の位置座標N(xN,yN)と、騒音低減効果をシミュレーションするために当該騒音源Nから発せられる騒音のデータが入力装置2から入力される。 In the arithmetic unit 1 that executes the simulation, with respect to the noise source N, the position coordinates N (hereinafter, simply referred to as “noise source”) of the virtual noise source (hereinafter, simply referred to as “noise source”) in the two-dimensional plane orthogonal coordinate system (XY orthogonal coordinate system) are used. xN, yN) and noise data emitted from the noise source N in order to simulate the noise reduction effect are input from the input device 2.

騒音源Nから伝搬される騒音のデータは、実験的実施に際しては、適宜に選択した音のデータを用いればよく、他方、実際の空間にANCを適用する場合のシミュレーションに際しては、当該空間で観測され予め取得された音のデータを用いればよい。騒音源Nから伝搬される騒音のデータは、対象エリア内であればどの位置で計測されたものであってもよく、また、シミュレーションを行う前に事前に、予め取得しておいて、机上等の演算器1に入力してシミュレーションを実施することが好ましい。騒音の音のデータとしては、例えば、騒音源Nの(音の)強さ(体積速度)Q0、波数κ、角周波数ω、周期T等がある。 For the noise data propagated from the noise source N, sound data appropriately selected may be used in the experimental implementation, while observation in the space is observed in the simulation when ANC is applied to the actual space. The sound data obtained in advance may be used. The noise data propagated from the noise source N may be measured at any position within the target area, and may be acquired in advance before performing the simulation, such as on a desk or the like. It is preferable to input the data to the arithmetic unit 1 of the above and perform the simulation. The noise data includes, for example, the (sound) intensity (volume velocity) Q0 of the noise source N, the wave number κ, the angular frequency ω, the period T, and the like.

演算器1には、制御用スピーカSについて、二次元平面直交座標系における仮想の制御用スピーカ(以下、単に「制御用スピーカ」と称する)の位置座標S(xS,yS)と、騒音を低減するための制御音のデータが入力される。 The arithmetic unit 1 has the control speaker S, the position coordinates S (xS, yS) of the virtual control speaker (hereinafter, simply referred to as “control speaker”) in the two-dimensional plane orthogonal coordinate system, and noise reduction. The control sound data for this is input.

本シミュレーションでは特に、制御用スピーカSは、騒音源Nの近傍ではなく、騒音源Nから距離を隔てた位置であって、かつ選択可能に設定される位置をシミュレーション位置として、位置付けられる。 In this simulation, in particular, the control speaker S is positioned not in the vicinity of the noise source N but at a position separated from the noise source N and as a selectably set position as the simulation position.

制御音のデータは、騒音低減効果を得るために、種々の音のデータを用いることができる。制御音の音のデータとしては、例えば、騒音源Nに対する制御用スピーカSの音源の強さを表す係数α、騒音源N(からの騒音)に対する制御用スピーカS(からの制御音)の位相差φ等がある。 As the control sound data, various sound data can be used in order to obtain the noise reduction effect. The sound data of the control sound includes, for example, a coefficient α representing the strength of the sound source of the control speaker S with respect to the noise source N, and the position of the control speaker S (control sound from) with respect to the noise source N (noise from). There is a phase difference φ etc.

演算器1には、実際のANCにおいて用いられ、騒音源N及び制御用スピーカS双方から伝搬される音(騒音及び制御音)を受音する制御用マイクPについて、二次元平面直交座標系における仮想の制御用マイク(以下、単に「制御用マイク」と称する)の位置座標P(xP,yP)が入力される。 The arithmetic unit 1 has a control microphone P that is used in an actual ANC and receives sound (noise and control sound) propagated from both the noise source N and the control speaker S in a two-dimensional plane orthogonal coordinate system. The position coordinates P (xP, yP) of the virtual control microphone (hereinafter, simply referred to as “control microphone”) are input.

制御用マイクPは、騒音源Nから発せられる騒音の指向角及び制御用スピーカSの指向角双方に納まる領域内であることを条件として、選択可能に設定される位置をシミュレーション位置として、位置付けられる。 The control microphone P is positioned as a simulation position at a position that can be selectably set on condition that the control microphone P is within a region within both the directivity angle of the noise emitted from the noise source N and the directivity angle of the control speaker S. ..

さらに、演算器1には、騒音低減効果を評価するために、到達した音圧を示す評価点Jの位置が二次元平面直交座標系における位置座標J(xJ,yJ)として入力され、設定される。評価点Jの位置座標J(xJ,yJ)とは、騒音の制御位置、例えば上述したように、騒音の低減が求められる作業員のいる位置の情報に相当し、二次元平面直交座標系で選択可能に設定される。 Further, in order to evaluate the noise reduction effect, the position of the evaluation point J indicating the reached sound pressure is input and set in the arithmetic unit 1 as the position coordinates J (xJ, yJ) in the two-dimensional plane orthogonal coordinate system. NS. The position coordinates J (xJ, yJ) of the evaluation point J correspond to information on the noise control position, for example, the position where the worker is required to reduce the noise as described above, and are in the two-dimensional plane orthogonal coordinate system. Set to be selectable.

本シミュレーションでは、要するに、騒音源N、制御用スピーカS、制御用マイクP、並びに評価点Jが同一の二次元平面の直交座標系上に配置され、演算器1によって、当該平面を伝搬する音のシミュレーション結果が取得される。 In this simulation, in short, the noise source N, the control speaker S, the control microphone P, and the evaluation point J are arranged on the same two-dimensional plane Cartesian coordinate system, and the sound propagating in the plane by the arithmetic unit 1 Simulation result is acquired.

また、本シミュレーションでは、評価点Jは、シミュレーションの対象とする領域(以下、単に「対象エリア」と称する)を格子(グリッド)で分けた複数個の正方形のエリアの中心位置に設定され、これにより、演算器1によるシミュレーション結果は、複数個の評価点Jについて算出されて、対象エリアにおける音圧の分布の形態で取得され、そしてまたモニターやプリンタ等の出力装置3に出力されるように構成される。 Further, in this simulation, the evaluation point J is set at the center position of a plurality of square areas in which the area to be simulated (hereinafter, simply referred to as “target area”) is divided by a grid. The simulation result by the arithmetic unit 1 is calculated for a plurality of evaluation points J, acquired in the form of sound pressure distribution in the target area, and output to an output device 3 such as a monitor or a printer. It is composed.

演算器1は、騒音源Nから伝搬する音と制御用スピーカSから伝搬する音を、対象エリア内に等間隔に設けた上記評価点Jにおいて重ね合わせることによって、ANCの効果を予測するシミュレーションを実行する。 The calculator 1 simulates predicting the effect of ANC by superimposing the sound propagating from the noise source N and the sound propagating from the control speaker S at the evaluation points J provided at equal intervals in the target area. Execute.

演算器1は、入力された騒音源N、制御用スピーカS、制御用マイクP、並びに評価点Jの位置座標N(xN,yN)、S(xS,yS)、P(xP,yP)、J(xJ,yJ)から、図3に示されている各種の数値、具体的には、騒音源N及び制御用スピーカS間の第1線分の長さ(rNS)、騒音源N及び制御用マイクP間の第2線分の長さ(rNP)、制御用スピーカS及び制御用マイクP間の第3線分の長さ(rSP)、騒音源N及び評価点J間の第4線分の長さ(rNJ)、制御用スピーカS及び評価点J間の第5線分の長さ(rSJ)、制御用マイクP及び評価点J間の第6線分の長さ(rPJ)、第2線分と第4線分がなす第1角度(θ1)、第3線分と第5線分がなす第2角度(θ2)、第2線分と第6線分がなす第3角度(θα)、並びに第3線分と第6線分がなす第4角度(θβ)を算出するように構成される。 The arithmetic unit 1 has input noise source N, control speaker S, control microphone P, and position coordinates N (xN, yN), S (xS, yS), P (xP, yP) of the evaluation point J. From J (xJ, yJ), various numerical values shown in FIG. 3, specifically, the length of the first line segment (rNS) between the noise source N and the control speaker S, the noise source N, and the control. The length of the second line segment between the microphones P (rNP), the length of the third line segment between the control speaker S and the control microphone P (rSP), the fourth line between the noise source N and the evaluation point J. Minute length (rNJ), length of 5th line segment between control speaker S and evaluation point J (rSJ), length of 6th line segment between control microphone P and evaluation point J (rPJ), The first angle (θ1) formed by the second line segment and the fourth line segment, the second angle (θ2) formed by the third line segment and the fifth line segment, and the third angle formed by the second line segment and the sixth line segment. It is configured to calculate (θα) and the fourth angle (θβ) formed by the third line segment and the sixth line segment.

演算器1でシミュレーションされ予測される効果は、次のようなロジックに従って得られるものである。 The effect simulated and predicted by the arithmetic unit 1 is obtained according to the following logic.

(A)制御用マイクの位置座標P(xP,yP)において、騒音源N及び制御用スピーカSから伝搬し、当該制御用マイクPに到来する音の速度ポテンシャルδN,δSが式(1)及び式(2)になると仮定する。 (A) At the position coordinates P (xP, yP) of the control microphone, the velocity potentials δN, δS of the sound propagating from the noise source N and the control speaker S and arriving at the control microphone P are given by the equations (1) and δS. It is assumed that the equation (2) is obtained.

Figure 0006917937
Figure 0006917937

なお、演算器1に対しては、騒音源Nからの騒音は正弦波とすること、上記第1角度θ1及び第2角度θ2が騒音源Nの指向角及び制御用スピーカSの指向角よりも大きい場合には、評価点Jにおける騒音源N及び制御用スピーカPからの音の振幅は減衰させること、並びに、当該振幅の減衰特性は、騒音源N及び制御用スピーカSの指向特性に応じた値(実測値や仕様データ)にすること、の設定がなされる。 For the arithmetic unit 1, the noise from the noise source N is a sinusoidal wave, and the first angle θ1 and the second angle θ2 are larger than the directional angle of the noise source N and the directional angle of the control speaker S. When it is large, the amplitude of the sound from the noise source N and the control speaker P at the evaluation point J is attenuated, and the attenuation characteristic of the amplitude depends on the directional characteristics of the noise source N and the control speaker S. The value (measured value or specification data) is set.

(B)速度ポテンシャルと音圧の関係から、上記式(1)及び(2)を時間tで微分し空気密度ρ0を乗ずると、下記式(3)及び(4)で示す、騒音源N及び制御用スピーカSの音圧PN,PSとなる。 (B) From the relationship between the velocity potential and the sound pressure, when the above equations (1) and (2) are differentiated with respect to time t and multiplied by the air density ρ0, the noise source N and the noise source N represented by the following equations (3) and (4) are obtained. The sound pressures of the control speaker S are PN and PS.

Figure 0006917937
Figure 0006917937

(C)制御用マイクの位置座標P(xP,yP)において、騒音源Nからの騒音と制御用スピーカSからの制御音の振幅比が1、位相差がπの時、騒音が打ち消されて制御用マイクの位置座標P(xP,yP)での音圧が低減する。このときの制御用マイクの位置座標P(xP,yP)における騒音源Nからの伝搬音(騒音)及び制御用スピーカSからの伝搬音(制御音)それぞれの音圧の条件を求めると、振幅比については、式(1)及び(2)の振幅に関わる部分の比から、 (C) At the position coordinates P (xP, yP) of the control microphone, when the amplitude ratio of the noise from the noise source N and the control sound from the control speaker S is 1, and the phase difference is π, the noise is canceled. The sound pressure at the position coordinates P (xP, yP) of the control microphone is reduced. When the sound pressure conditions of the sound propagating sound (noise) from the noise source N and the sound propagating sound (control sound) from the control speaker S at the position coordinates P (xP, yP) of the control microphone at this time are obtained, the amplitude is obtained. Regarding the ratio, from the ratio of the parts related to the amplitude of equations (1) and (2),

Figure 0006917937
Figure 0006917937

となり、制御用マイクの位置座標P(xP,yP)における振幅比Ar=1なので、 Since the amplitude ratio Ar = 1 at the position coordinates P (xP, yP) of the control microphone,

Figure 0006917937
Figure 0006917937

より、騒音源Nの音源強さに対する制御用スピーカSの音源の強さを表す係数αが設定される。 Therefore, a coefficient α representing the sound source strength of the control speaker S with respect to the sound source strength of the noise source N is set.

(D)続いて、位相差φは、式(3)及び(4)の位相から、 (D) Subsequently, the phase difference φ is determined from the phases of the equations (3) and (4).

Figure 0006917937
Figure 0006917937

となり、制御用マイクの位置座標P(xP,yP)における位相差Δφ=πなので、 Since the phase difference Δφ = π at the position coordinates P (xP, yP) of the control microphone,

Figure 0006917937
Figure 0006917937

が求められる。 Is required.

(E)対象エリアにおけるANCの効果は、騒音源Nと各評価点Jとの距離(第4線分の長さ;rNJ)及び制御用スピーカSと各評価点Jとの距離(第5線分の長さ;rSJ)で求められるから、式(6)及び(8)それぞれの騒音源Nと制御用マイクPとの距離(第2線分の長さ;rNP)及び制御用スピーカSと制御用マイクPの距離(第3線分の長さ;rSP)それぞれに、これら第4線分rNJ及び第5線分の長さrSJを数値として代入することで、各評価点Jにおける振幅比AJと位相差ΔφJが、下記式(5)及び(7)により求められる。 (E) The effect of ANC in the target area is the distance between the noise source N and each evaluation point J (length of the fourth line segment; rNJ) and the distance between the control speaker S and each evaluation point J (line 5). Since it is calculated by the length of a minute; rSJ), the distance between the noise source N and the control microphone P (the length of the second line segment; rNP) and the control speaker S in each of the equations (6) and (8). By substituting the length rNJ of the fourth line segment and the length rSJ of the fifth line segment into the distances of the control microphones P (the length of the third line segment; rSP) as numerical values, the amplitude ratio at each evaluation point J AJ and the phase difference ΔφJ are obtained by the following equations (5) and (7).

Figure 0006917937
Figure 0006917937

Figure 0006917937
Figure 0006917937

(F)騒音源N及び制御用スピーカSそれぞれと各評価点Jとの距離(rNJ、rSJ)は、手順の説明からは外れるが、以下のようにして求めることができる。上述した騒音源N及び制御用マイクP間の第2線分の長さrNP、制御用スピーカS及び制御用マイクP間の第3線分の長さrSPに加えて、制御用マイクP及び評価点J間の第6線分の長さrPJと、第2線分と第6線分がなす第3角度(θα)、並びに第3線分と第6線分がなす第4角度(θβ)を用いて、余弦定理から、 (F) The distances (rNJ, rSJ) between each of the noise source N and the control speaker S and each evaluation point J can be obtained as follows, although they are out of the description of the procedure. In addition to the length rNP of the second line segment between the noise source N and the control microphone P and the length rSP of the third line segment between the control speaker S and the control microphone P described above, the control microphone P and the evaluation The length rPJ of the 6th line segment between the points J, the 3rd angle (θα) formed by the 2nd line segment and the 6th line segment, and the 4th angle (θβ) formed by the 3rd line segment and the 6th line segment. From the cosine theorem,

Figure 0006917937
Figure 0006917937

と求められる。 Is required.

(G)次に、各評価点JにおけるANCの効果を、下記式(11)と考えると、 (G) Next, considering the effect of ANC at each evaluation point J as the following equation (11),

Figure 0006917937
Figure 0006917937

当該式(11)中の「D」及び「C」は、評価点の位置座標J(xJ,yJ)における振幅比Aj及び位相差Δφjを用いて、下記式(12)及び式(13)と表すことができる。 “D” and “C” in the equation (11) are the following equations (12) and (13) using the amplitude ratio Aj and the phase difference Δφj at the position coordinates J (xJ, yJ) of the evaluation points. Can be represented.

Figure 0006917937
Figure 0006917937

なお、「D」を単位振幅とし、「C」の振幅を、評価点Jにおける振幅比Ajで表現することで、騒音源Nからの騒音(伝搬音)と制御用スピーカSからの制御音(伝搬音)の振幅比を表現する。これにより、下記式(14)が得られる。 By expressing the amplitude of "C" as the unit amplitude of "D" and the amplitude ratio Aj at the evaluation point J, the noise (propagated sound) from the noise source N and the control sound (propagated sound) from the control speaker S ( Expresses the amplitude ratio of (propagated sound). As a result, the following equation (14) is obtained.

Figure 0006917937
Figure 0006917937

ここで、式(14)の第2項の後半は、単位振幅をもつ正弦波の実効値なので、下記式(15)となる。 Here, since the latter half of the second term of the equation (14) is an effective value of a sine wave having a unit amplitude, the following equation (15) is obtained.

Figure 0006917937
Figure 0006917937

上記式(15)によりANCにより音圧が制御された評価点の位置座標J(xJ,yJ)での効果(騒音低減効果値)を評価するようにすることで、騒音源N、制御用スピーカS及び制御用マイクPそれぞれの位置座標N(xN,yN)、S(xS,yS)、P(xP,yP)と対象エリアの位置関係より、評価点JにおけるANCの効果を予測することが可能なシミュレーション結果を取得することができる。 By evaluating the effect (noise reduction effect value) at the position coordinates J (xJ, yJ) of the evaluation point whose sound pressure is controlled by ANC according to the above equation (15), the noise source N and the control speaker are evaluated. The effect of ANC at the evaluation point J can be predicted from the positional relationship between the position coordinates N (xN, yN), S (xS, yS), P (xP, yP) of S and the control microphone P and the target area, respectively. Possible simulation results can be obtained.

式(15)で得られる効果Eは音圧であって、単位はPa(パスカル)である。下記式(16)を適用することで、dB単位に換算することができる。 The effect E obtained by the formula (15) is sound pressure, and the unit is Pa (Pascal). By applying the following formula (16), it can be converted into dB units.

Figure 0006917937
Figure 0006917937

式(9)〜式(15)は、上述したように、二次元空間を仮定してのものである。例えば、天井の高い工場等の場合であれば、騒音源N、制御用スピーカS、制御用マイクP及び評価点Jを同一高さとして設定することで、二次元空間と仮定してシミュレーションを行うことができる。他方、例えば騒音源Nが2階にあり、評価点Jが1階であるような場合には、これら2つのポイントを含む斜め向きの縦向き平面の二次元空間を設定することで、同様にシミュレーションを行うことができる。 Equations (9) to (15) assume a two-dimensional space as described above. For example, in the case of a factory with a high ceiling, the noise source N, the control speaker S, the control microphone P, and the evaluation point J are set to have the same height, so that the simulation is performed assuming a two-dimensional space. be able to. On the other hand, for example, when the noise source N is on the second floor and the evaluation point J is on the first floor, a two-dimensional space of an oblique vertical plane including these two points can be set in the same manner. Simulation can be performed.

本シミュレーションにあっては、開空間の一部の領域を対象としたANCであって、騒音源Nから離れた位置に制御用スピーカSを配置する場合において、現場等にシステムを設置する前など、騒音低減効果をシミュレーションによって検証することができる。 In this simulation, it is an ANC that targets a part of the open space, and when the control speaker S is placed at a position away from the noise source N, before the system is installed at the site, etc. , The noise reduction effect can be verified by simulation.

特に、騒音源Nの音のデータさえあれば、実際の空間で制御用スピーカS及び制御用マイクPを設置することが可能な位置を入力するだけで、演算器1による演算処理によってシミュレーションを行うことができる。従って、騒音を計測する実際の空間に演算器1を持ち込んでシミュレーションを行うことができるだけでなく、実地でなくとも、机上等にてシミュレーションを行うことができる。 In particular, as long as there is sound data of the noise source N, the simulation is performed by the arithmetic processing by the arithmetic unit 1 only by inputting the position where the control speaker S and the control microphone P can be installed in the actual space. be able to. Therefore, not only can the arithmetic unit 1 be brought into the actual space where noise is measured and the simulation can be performed, but also the simulation can be performed on a desk or the like even if it is not in the field.

詳細には、演算器1において、制御用スピーカSや制御用マイクPの位置座標を適宜に自在に動かしたり、制御用スピーカSの制御音や指向角などを任意に変更して、評価点JにおけるANCの効果のシミュレーション結果を取得することができ、また、動かしたり変更した結果を簡易かつ迅速に取得して評価することができる。 Specifically, in the arithmetic unit 1, the position coordinates of the control speaker S and the control microphone P can be freely moved, and the control sound and the directional angle of the control speaker S can be arbitrarily changed to evaluate the evaluation point J. The simulation result of the effect of ANC in the above can be acquired, and the result of movement or change can be easily and quickly acquired and evaluated.

そして、シミュレーション結果が取得されることによって、実際の現場へのANCのシステムの設置にあたり、一台もしくは複数台の制御用スピーカの特性の選択や、これら制御用スピーカ及び制御用マイクの配設位置の選択を何度も何度も繰り返すような作業を不要とすることができ、設置場所の実状に適ったANCのシステムを効率良く設計・設置することができる。 Then, by acquiring the simulation results, when installing the ANC system at the actual site, the characteristics of one or more control speakers can be selected, and the positions of these control speakers and control microphones can be arranged. It is possible to eliminate the need for the work of repeating the selection process over and over again, and it is possible to efficiently design and install the ANC system suitable for the actual condition of the installation location.

1 演算器
2 入力装置
3 出力装置
a 騒音源
b 制御用スピーカ
c 作業員
1 Arithmetic 2 Input device 3 Output device a Noise source b Control speaker c Worker

Claims (4)

騒音低減効果をシミュレーションするための騒音を発する仮想の騒音源の位置座標と該騒音のデータ、制御音を発する仮想の制御用スピーカの位置座標、該騒音源及び該制御用スピーカ双方から伝播される音を受音する仮想の制御用マイクの位置座標、騒音低減効果を評価する対象エリアに設定される複数の評価点の各位置座標の入力を受け付ける演算器が、該制御用マイクの位置座標において音圧低減条件を充足して該騒音の低減が可能な該制御音のデータを算定し、算定した該制御音のデータ及び該騒音のデータから、該各評価点の位置座標における騒音低減効果値を算出し出力してシミュレーションを行うアクティブノイズコントロールによる音場のシミュレーション方法であって、
上記演算器は、
まず、上記対象エリア内の複数の上記各評価点における上記騒音低減効果値を平均した平均値に対する目標平均値の入力と、上記制御用スピーカのいずれか一つの位置座標と上記制御用マイクのいずれか一つの位置座標の組み合わせからなる演算用位置座標セットの複数個の入力とを受け付ける第1ステップを実行し、
次に、上記演算用位置座標セット個々に対し、上記シミュレーションを実行して、上記対象エリアの複数の上記評価点の各位置座標における上記騒音低減効果値を算定し、算定したこれら騒音低減効果値を該対象エリア内で平均した上記平均値を算出することを、複数個の該演算用位置座標セットそれぞれについて繰り返し、複数の該平均値を算出する第2ステップを実行し、
その後、これら複数の上記平均値の中で、上記目標平均値以上となる該平均値が算出された候補演算用位置座標セットを抽出し、抽出した該候補演算用位置座標セットのうち、予め設定した選定基準に合致する充足演算用位置座標セットを抽出し、抽出された該充足演算用位置座標セットの上記制御用スピーカの位置座標及び上記制御用マイクの位置座標を決定値として出力する第3ステップを実行することを特徴とするアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法。
Propagated from both the position coordinates of the virtual noise source that emits noise and the data of the noise for simulating the noise reduction effect, the position coordinates of the virtual control speaker that emits the control sound, the noise source, and the control speaker. The arithmetic unit that accepts the input of the position coordinates of the virtual control microphone that receives the sound and the position coordinates of each of the plurality of evaluation points set in the target area for evaluating the noise reduction effect is the position coordinates of the control microphone. The data of the control sound capable of reducing the noise by satisfying the sound pressure reduction condition is calculated, and the noise reduction effect value at the position coordinates of the evaluation points is calculated from the calculated control sound data and the noise data. This is a sound field simulation method using active noise control that calculates and outputs
The above arithmetic unit
First, the input of the target average value with respect to the average value obtained by averaging the noise reduction effect values at each of the plurality of evaluation points in the target area, the position coordinates of any one of the control speakers, and the control microphone. Execute the first step of accepting a plurality of inputs of a position coordinate set for calculation consisting of a combination of one position coordinate.
Next, the simulation is executed for each of the calculation position coordinate sets, the noise reduction effect values at each position coordinate of the plurality of evaluation points in the target area are calculated, and these noise reduction effect values are calculated. The calculation of the average value obtained by averaging the above average values in the target area is repeated for each of the plurality of position coordinate sets for calculation, and the second step of calculating the plurality of the average values is executed.
After that, from these plurality of average values, a candidate calculation position coordinate set for which the average value equal to or higher than the target average value is calculated is extracted, and the extracted candidate calculation position coordinate set is preset. A third position coordinate set for sufficiency calculation that matches the selected selection criteria is extracted, and the position coordinates of the control speaker and the position coordinates of the control microphone of the extracted position coordinate set for sufficiency calculation are output as determination values. An evaluation method for sound field simulation with active noise control, characterized by performing steps.
前記演算器は、前記対象エリアの位置が、前記評価点の位置座標を変更することで、他の位置に更新可能であり、該評価点の位置が、位置座標を変更することで、他の位置に更新可能であり、前記目標平均値が他の目標平均値に更新可能であり、前記演算用位置座標セットが他の演算用位置座標セットに更新可能であることを特徴とする請求項1に記載のアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法。 In the arithmetic unit, the position of the target area can be updated to another position by changing the position coordinates of the evaluation point, and the position of the evaluation point can be updated to another position by changing the position coordinates. The first aspect of the present invention is that the target average value can be updated to a position, the target average value can be updated to another target average value, and the calculation position coordinate set can be updated to another calculation position coordinate set. Evaluation method of sound field simulation by active noise control described in. 前記演算器は、複数の前記平均値すべてが前記目標平均値以上でないとき、前記対象エリアの位置の更新、前記評価点の位置の更新、前記目標平均値の更新及び前記演算用位置座標セットの更新のうち、少なくともいずれかの更新を行って、上記第1〜第3ステップを実行することを特徴とする請求項2に記載のアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法。 When all of the plurality of average values are not equal to or more than the target average value, the arithmetic unit updates the position of the target area, updates the position of the evaluation point, updates the target average value, and sets the position coordinates for calculation. The method for evaluating a sound field simulation by active noise control according to claim 2, wherein at least one of the updates is performed and the first to third steps are executed. 請求項1〜3いずれかの項に記載の前記演算器を備えたことを特徴とするアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価装置。 An evaluation device for sound field simulation by active noise control, which comprises the arithmetic unit according to any one of claims 1 to 3.
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