專利名稱：噪音降低裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及噪音降低裝置，具體涉及附設在隔音壁上且通過能動控制降低噪音的能動控制型噪音降低裝置。
背景技術：
在我國(日本)，干線公路貫通本應寧靜的住宅街和醫(yī)院的旁邊，大型卡車不論晝夜在該干線公路上往來。并且，驃車族的摩托車發(fā)出喧囂的轟鳴音行駛。這種公路交通噪音問題不限于城市，在農(nóng)村也明顯存在，成為嚴重的社會問題。
近年，通過能動控制降低噪音的能動噪音控制(ANCActive NoiseControl)系統(tǒng)受到注目。ANC的消音原理是“使應消音的原音波與反相位音波重合”。即，如圖1所示，通過使從控制音源發(fā)射的控制音B與噪音源發(fā)出的噪音A重合，來降低聲壓級。
例如，對于從噪音源發(fā)生且在隔音壁的頂點衍射并傳遞到隔音壁外部的衍射音，也能應用上述消音原理。如圖2所示，從噪音源S發(fā)生的噪音12在通過隔音壁10的頂點(控制點C)的近旁時，作為波動現(xiàn)象而受到衍射作用。這意味著，控制點C成為以該點為中心的新音源(二次音源)。從設置在隔音壁10的近旁的控制音源(揚聲器)14向該控制點C發(fā)射控制音16。此時，在控制點C，對控制音16進行加工，使得來自噪音源S的噪音12和來自控制揚聲器14的控制音16同振幅且反相位。這樣，如果在位于與隔音壁10的噪音源S相反側的區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測點○監(jiān)測噪音，則可獲得由隔音壁10提供的降噪量以上的降噪效果。
公路交通噪音是時常連續(xù)行駛的多個移動音源(汽車)發(fā)生的噪音。在高速公路上行駛的汽車所發(fā)生的噪音的主要成分是發(fā)動機音和輪胎行駛音，這些噪音在高速公路的隔音壁的頂點衍射并傳播到公路周邊。
以往，作為通過ANC降低公路交通噪音的技術，提出了能動柔和邊緣(active soft edge)隔音壁(ASE隔音壁)的提案，并實用化(參照日經(jīng)Business，2002年10月7日號，日本音響學會誌58卷12號(2002)，pp.753-760，特開平9-119114號公報，特開2001-172925號公報，特開2002-6854號公報)。ASE隔音壁通過使用ANC在隔音壁的前端(邊緣)形成在音響上柔和的(復合音壓反射率為-1)邊界，降低主要在隔音壁的頂點衍射的500Hz以下的低頻率的噪音。此處的消音原理是把隔音壁的頂點部分的邊界的音阻抗Z設定為Z＝ρc，即，通過與空氣的音阻抗相同進行完全吸音來降噪。
然而，ASE隔音壁由于只在作為音響控制部的ASE單元(cell)的上面近旁發(fā)揮降噪效果，因而要降低公路交通噪音，必須沿隔音壁無間隙配置多個ASE單元，存在裝置規(guī)模大的問題。而且，ASE隔音壁的降噪效果至多不超過4dB，難以獲得充分降噪效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，本發(fā)明的目的是，提供一種被附設在隔音壁上，對移動音源具有優(yōu)良降噪效果的能動控制型噪音降低裝置。
為了達到上述目的，本發(fā)明的第1噪音降低裝置，其特征在于，包括第1麥克風，被配置在，在用于降低從噪音源發(fā)射的噪音的隔音壁的外側所設定的控制點上；第2麥克風，具有能夠收集從上述噪音源發(fā)射且從斜方向入射到上述隔音壁的噪音的在規(guī)定的方向上的指向性，且配置在上述隔音壁的內(nèi)側；運算單元，根據(jù)上述第1麥克風的輸出和第2麥克風的輸出，使用顯式解法運算濾波系數(shù)，以降低在上述控制點的噪音；濾波器，根據(jù)由上述運算單元計算出的上述濾波系數(shù)和上述第2麥克風的輸出，輸出進行了數(shù)字濾波處理的控制信號；控制音源，配置成使單一指向性的多個揚聲器在規(guī)定的方向排列，同時使由從該多個揚聲器的各個揚聲器發(fā)射的音構成的控制音在上述隔音壁的上邊衍射并到達上述控制點；以及輸入電路，把上述控制信號和使上述控制信號按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的延遲控制信號，按照上述多個揚聲器的排列順序輸入到上述多個揚聲器的各個揚聲器。
在本發(fā)明的第1噪音降低裝置中，設置有降低從噪音源發(fā)射的噪音的隔音壁。在該隔音壁的外側設定有用于控制噪音的控制點，在該控制點配置有第1麥克風。另一方面，在隔音壁的內(nèi)側配置有為了收集從斜方向入射到隔音壁的噪音而在規(guī)定的方向具有指向性的第2麥克風(音源麥克風)。
運算單元根據(jù)該第1麥克風輸出和第2麥克風的輸出，使用顯式解法運算濾波系數(shù)，以降低控制點的噪音。在濾波器內(nèi)設定有由運算單元運算的濾波系數(shù)。設定了濾波系數(shù)的濾波器使用第2麥克風輸出的數(shù)值和所設定的濾波系數(shù)，進行數(shù)字濾波處理，并輸出控制信號。
并且，本發(fā)明的第1噪音降低裝置具有控制音源，該控制音源配置成使單一指向性的多個揚聲器在規(guī)定的方向排列，同時使由從該多個揚聲器的各個揚聲器發(fā)射的音構成的控制音在上述隔音壁的上邊衍射并到達上述控制點。輸入電路把控制信號和使控制信號按照噪音向隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的延遲控制信號按照多個揚聲器的排列順序輸入到該控制音源的多個揚聲器的各個揚聲器。
這樣，通過使控制音源內(nèi)排列的各個揚聲器按照噪音的入射方向延遲，可在與噪音的入射方向相同的方向發(fā)射控制音，并可高效率降低從規(guī)定的方向入射到隔音壁的噪音。即，可針對移動音源獲得優(yōu)良降噪效果。并且，由于控制音在隔音壁的上邊衍射并到達控制點，因而在控制點，從噪音源放出的噪音由衍射的控制音控制，可獲得更大降噪效果。并且，通過使用顯式解法運算濾波系數(shù)，可在該運算過程中把測定的脈沖響應乘以窗，因而不會受到干擾影響，可進行穩(wěn)定控制。
在上述第1噪音降低裝置中，可設置多個控制音源。在該情況下，使用輸入電路，對各控制音源，把上述控制信號和使上述控制信號按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的延遲控制信號按照上述多個揚聲器的排列順序輸入到構成該控制音源的上述多個揚聲器的各個揚聲器。這樣，可對各控制音源高效率降低從不同方向入射到隔音壁的噪音。
為了達到上述目的，本發(fā)明的第2噪音降低裝置，其特征在于，包括第1麥克風，被配置在，在用于降低從噪音源發(fā)射的噪音的隔音壁的外側所設定的控制點上；第2麥克風，具有能夠收集從上述噪音源發(fā)射且從斜方向入射到上述隔音壁的噪音的在規(guī)定的方向上的指向性，且配置在上述隔音壁的內(nèi)側；第3麥克風，具有能夠收集從上述噪音源發(fā)射且從正面方向入射到上述隔音壁的噪音的在規(guī)定的方向上的指向性，且配置在上述隔音壁的內(nèi)側；運算單元，根據(jù)上述第1麥克風的輸出和第2麥克風的輸出，使用顯式解法運算第1濾波系數(shù)，以降低上述控制點的噪音，同時根據(jù)上述第1麥克風的輸出和第3麥克風的輸出，使用顯式解法運算第2濾波系數(shù)，以降低上述控制點的噪音；第1濾波器，根據(jù)由上述運算單元計算出的上述濾波系數(shù)和上述第2麥克風的輸出，輸出進行了數(shù)字濾波處理的第1控制信號；第2濾波器，根據(jù)由上述運算單元計算出的上述第2濾波系數(shù)和上述第3麥克風的輸出，生成進行了數(shù)字濾波處理的第2控制信號；控制音源，配置成使單一指向性的多個揚聲器在規(guī)定的方向排列，同時使由從該多個揚聲器的各個揚聲器發(fā)射的音構成的控制音在上述隔音壁的上邊衍射并到達上述控制點；以及輸入電路，把上述第1控制信號和使上述第1控制信號按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第1延遲控制信號，按照上述多個揚聲器的排列順序輸入到上述多個揚聲器的各個揚聲器，同時把上述第2控制信號輸入到上述多個揚聲器的各個揚聲器。
在本發(fā)明的第2噪音降低裝置中，除了收集從斜方向入射到隔音壁的噪音的第2麥克風以外，還設有收集從正面方向入射到隔音壁的噪音的第3麥克風。第1濾波器根據(jù)由運算單元運算的第1濾波系數(shù)和第2麥克風的輸出，輸出進行了數(shù)字濾波處理的第1控制信號，同時第2濾波器根據(jù)由運算單元運算的第2濾波系數(shù)和第3麥克風的輸出，輸出進行了數(shù)字濾波處理的第2控制信號。
通過把收集從斜方向入射到隔音壁的噪音的第2麥克風和與其對應的第1濾波器，以及收集從正面方向入射到隔音壁的噪音的第3麥克風和與其對應的第2濾波器與控制音源對應來各自配置，可對從不同方向入射的噪音進行各自檢測并進行獨立控制。
而且，輸入電路把第1控制信號和使第1控制信號按照噪音向隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第1延遲控制信號按照多個揚聲器的排列順序輸入到多個揚聲器的各個揚聲器，同時把第2控制信號輸入到多個揚聲器的各個揚聲器。這樣，即使噪音的入射方向有2個以上時，通過使控制音源中排列的各個揚聲器按照各自的入射方向延遲，可在與噪音的入射方向相同的方向發(fā)射控制音，并可高效率降低從規(guī)定的方向入射到隔音壁的噪音。
在上述第2噪音降低裝置中，可設置多個控制音源。在該情況下，使用輸入電路，把第1控制信號和第1延遲控制信號按照多個揚聲器的排列順序輸入到構成規(guī)定的控制音源的多個揚聲器的各個揚聲器，同時把第2控制信號輸入到構成另一控制音源的多個揚聲器的各個揚聲器。
為了達到上述目的，本發(fā)明的第3噪音降低裝置，其特征在于，包括第1麥克風，被配置在，在用于降低從噪音源發(fā)射的噪音的隔音壁的外側所設定的控制點上；第2麥克風，具有能夠收集從上述噪音源發(fā)射且從第1斜方向入射到上述隔音壁的噪音的在規(guī)定的方向上的指向性，且配置在上述隔音壁的內(nèi)側；第3麥克風，具有能夠收集從上述噪音源發(fā)射且從正面方向入射到上述隔音壁的噪音的在規(guī)定的方向上的指向性，且配置在上述隔音壁的內(nèi)側；第4麥克風，具有能夠收集從上述噪音源發(fā)射且從與上述第1斜方向不同的第2斜方向入射到上述隔音壁的噪音的在規(guī)定的方向上的指向性，且配置在上述隔音壁的內(nèi)側；運算單元，根據(jù)上述第1麥克風的輸出和第2麥克風的輸出，使用顯式解法計算第1濾波系數(shù)，以降低上述控制點的噪音，根據(jù)上述第1麥克風的輸出和第3麥克風的輸出，使用顯式解法計算第2濾波系數(shù)，以降低上述控制點的噪音，并且根據(jù)上述第1麥克風輸出和第4麥克風的輸出，使用顯式解法計算第3濾波系數(shù)，以降低上述控制點的噪音；第1濾波器，根據(jù)由上述運算單元計算出的上述濾波系數(shù)和上述第2麥克風的輸出，輸出進行了數(shù)字濾波處理的第1控制信號；第2濾波器，根據(jù)由上述運算單元計算出的上述第2濾波系數(shù)和上述第3麥克風的輸出，生成進行了數(shù)字濾波處理的第2控制信號；第3濾波器，根據(jù)由上述運算單元計算出的上述第3濾波系數(shù)和上述第4麥克風的輸出，生成進行了數(shù)字濾波處理的第3控制信號；控制音源，配置成使單一指向性的多個揚聲器在規(guī)定的方向排列，同時使由從該多個揚聲器的各個揚聲器發(fā)射的音構成的控制音在上述隔音壁的上邊衍射并到達上述控制點；以及輸入電路，把上述第1控制信號和使上述第1控制信號按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第1延遲控制信號，以及上述第3控制信號和使上述第3控制信號，按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第2延遲控制信號，按照上述多個揚聲器的排列順序輸入到上述多個揚聲器的各個揚聲器，同時把上述第2控制信號輸入到上述多個揚聲器的各個揚聲器。
在本發(fā)明的第3噪音降低裝置中，除了收集從第1斜方向入射到隔音壁的噪音的第2麥克風以外，還設有收集從正面方向入射到隔音壁的噪音的第3麥克風，以及收集從與第1斜方向不同的第2斜方向入射到隔音壁的噪音的第4麥克風。第1濾波器根據(jù)由運算單元運算的第1濾波系數(shù)和第2麥克風的輸出，輸出進行了數(shù)字濾波處理的第1控制信號，同時第2濾波器根據(jù)由運算單元運算的第2濾波系數(shù)和第3麥克風的輸出，輸出進行了數(shù)字濾波處理的第2控制信號，第3DSP控制電路根據(jù)由運算單元運算的第3濾波系數(shù)和第4麥克風的輸出，輸出進行了數(shù)字濾波處理的第3控制信號。
通過把收集從第1斜方向入射到隔音壁的噪音的第2麥克風和與其對應的第1濾波器、收集從正面方向入射到隔音壁的噪音的第3麥克風和與其對應的第2濾波器、以及收集從第2斜方向入射到隔音壁的噪音的第4麥克風和與其對應的第3濾波器與控制音源對應來進行各自配置，可對從不同方向入射的噪音進行各自檢測并進行獨立控制。
而且，輸入電路把第1控制信號和使第1控制信號按照噪音向隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第1延遲控制信號按照多個揚聲器的排列順序輸入到多個揚聲器的各個揚聲器，同時把第2控制信號輸入到多個揚聲器的各個揚聲器，并且把第3控制信號和使第3控制信號按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第2延遲控制信號按照多個揚聲器的排列順序輸入到多個揚聲器的各個揚聲器。
這樣，即使噪音的入射方向有3個以上時，通過使控制音源中排列的揚聲器的各個揚聲器按照各自的入射方向延遲，可在與噪音的入射方向相同的方向發(fā)射控制音，并可高效率降低從規(guī)定的方向入射到隔音壁的噪音。
在上述第3噪音降低裝置中，可設置多個控制音源。在該情況下，使用輸入電路，把第1控制信號和使第1控制信號按照噪音向隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第1延遲控制信號按照多個揚聲器的排列順序輸入到構成規(guī)定的控制音源的多個揚聲器的各個揚聲器，同時把第2控制信號輸入到構成另一控制音源的多個揚聲器的各個揚聲器，并且把第3控制信號和使第3控制信號按照噪音向隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第2延遲控制信號按照多個揚聲器的排列順序輸入到構成另一控制音源的多個揚聲器的各個揚聲器。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在附設于隔音壁上的能動控制型噪音降低裝置中，可在與噪音的入射方向相同的方向發(fā)射控制音，并可高效率降低從規(guī)定的方向入射到隔音壁的噪音。即，可獲得對移動音源的優(yōu)良降噪效果。
并且，由于控制音在隔音壁的上邊衍射并到達控制點，因而在控制點，從噪音源放出的噪音由衍射的控制音控制，可獲得更大降噪效果。
圖1是用于對能動噪音控制(ANC)的消音原理進行說明的圖。
圖2是表示以往的具有ANC系統(tǒng)的隔音壁的構成的概略圖。
圖3A是表示在高速公路上行駛的汽車(噪音源S)、噪音的監(jiān)測點○以及噪音降低的控制區(qū)間L的位置關系的圖。
圖3B是表示從噪音源S的各位置傳播的噪音的監(jiān)測點○的聲壓級的圖。
圖4是表示控制區(qū)間L的噪音控制單元的配置的平面圖。
圖5是表示第1實施方式的噪音控制單元的概略構成的平面圖。
圖6是把第1實施方式的噪音控制單元在與隔音壁垂直的面切斷的示意剖面圖。
圖7是表示第1實施方式的噪音控制單元的概略構成的方框圖。
圖8是表示延遲電路的電路構成的方框圖。
圖9A和圖9B是表示基于配置在控制點的麥克風的輸入的脈沖響應的線圖。
圖10是用于對DSP處理裝置的反濾波器的作用進行說明的說明圖。
圖11A至圖11D是用于對從第1實施方式的噪音控制單元向正面方向和2個斜方向發(fā)射控制音的原理進行說明的說明圖。
圖12是對延遲時間τ和控制音的波面的傾斜角θ的關系進行說明的說明圖。
圖13是表示從噪音源S傳播的噪音在控制點C的聲壓級的時間變化的圖。
圖14A是表示在隔音壁10的周邊的聲壓級分布的模擬結果的圖；圖14B是表示在只控制正面方向的情況下的降低音量的模擬結果的圖；圖14C是表示降控制音的波面向斜方向傾斜，只控制斜方向的情況下的降低音量的模擬結果的圖。
圖15是表示第2實施方式的噪音控制單元的概略構成的平面圖。
圖16是表示第2實施方式的噪音控制單元的概略構成的方框圖。
圖17是表示第3實施方式的噪音控制單元的概略構成的平面圖。
圖18是表示第3實施方式的噪音控制單元的概略構成的方框圖。
圖19是表示第4實施方式的噪音控制單元的概略構成的平面圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖，對把本發(fā)明的噪音降低裝置應用于高速公路的交通噪音降低系統(tǒng)的實施方式進行詳細說明。
(降低噪音的控制區(qū)間)在本實施方式中，如圖3A所示，為了降低從作為噪音源S的汽車發(fā)生的噪音，在高速公路100的兩側與該公路平行設置有規(guī)定的高度的隔音壁10。通常，隔音壁10是把鐵板等的金屬板與行駛面垂直設立而構成。另外，可以在隔音壁10的噪音源S側設置隔音增強面板。隔音增強面板優(yōu)選面板自身具有低音域的隔音性能在10dB以上的隔音增強面板，例如，可使用在噪音源S側的面板表面貼附了玻璃棉等的吸音材料的隔音增強面板。
如果在該隔音壁10的外側設定監(jiān)測點○，則當汽車在高速公路100上行駛時，由于噪音源S的位置隨著汽車行駛而變化成A點、B點、C點、D點，因而在監(jiān)測點○從各種方向傳播噪音。圖3B表示從噪音源S的各位置傳播的噪音在監(jiān)測點○的聲壓級。來自A點和D點的聲壓級為70dB(分貝)，來自位于監(jiān)測點○的正面的C點的聲壓級為80dB。例如，假定汽車的行駛速度為V(km/h)，70dB以上的噪音級繼續(xù)的時間為T(秒)，則用于控制和降低70dB以上的噪音的噪音降低的控制區(qū)間L(m)由下式表示。
L=10003600×VT]]>(噪音控制單元)如圖4所示，上述控制區(qū)間L被分割成1米～數(shù)米長的多個(圖中為6個)小區(qū)間，在所分割的各小區(qū)間內(nèi)配置有噪音控制單元102。
如圖5所示，噪音控制單元102包括揚聲器單元14，配置在隔音壁10的噪音源側，具有把多個(圖中9個)平面揚聲器沿隔音壁10排列成1列的揚聲器陣列40；以及配置在揚聲器單元14的近旁的多個(圖中3個)音源麥克風201～203。音源麥克風201、203分別配置在汽車的到來側和通過側，音源麥克風202配置在隔音壁10的正面。音源麥克風201～203的各個在成為控制對象的噪音波的入射方向(圖中，到來側和通過側的2個斜方向和正面方向)上具有強指向性。
揚聲器單元14，如圖6所示，為了使控制音16在隔音壁10的頂點衍射，與隔音壁10的上邊隔開規(guī)定的距離，配置在隔音壁10的內(nèi)側。揚聲器單元14為了使在隔音壁10的頂點衍射的控制音16到達在隔音壁10的外側且在揚聲器單元14的近旁設定的控制點C，向隔音壁10的頂點發(fā)射控制音16。這樣，通過使用衍射音實施ANC，在使從噪音源S發(fā)射并在隔音壁10的頂點衍射的噪音降低方面，可取得更大效果。另外，揚聲器單元14在揚聲器排列方向的長度，優(yōu)選采用與隔音壁頂點和控制點C的距離相同的長度。例如，1m～數(shù)m的長度是合適的。
并且，噪音控制單元102具有進行DSP(數(shù)字信號處理DigitalSignal Processing)處理的DSP處理裝置24。DSP處理裝置24通過前置放大器221～223與各個音源麥克風201～203連接，同時與揚聲器單元14連接。由各個音源麥克風201～203收集的音波由對應的各個前置放大器221～223放大，并被輸入到DSP處理裝置24。
假定從噪音源S到控制點C的沿著音波傳播方向的距離為R1(m)，從揚聲器單元14到控制點C的同樣距離為R2(m)，從噪音源S到音源麥克風201～203的任何一方的同樣距離為R3(m)，則噪音到控制點C的直接(路徑A)的到達時間T1(ms)，和通過DSP處理裝置24時(路徑B)的到達時間T2(ms)在假定DSP處理裝置24的處理時間為TDSP時，由下式表示。C是音速(m/秒)。
T1＝R1/cT2＝(R2+R3)/c+TDSP此處，由于R1＞R2+R3，因而T1＞T2。并且，DSP處理裝置24，由于處理需要1ms的時間，因而TDSP＝1，即，分別對各個音源麥克風201～203進行配置，來滿足T2+1＜T1的關系。
DSP處理裝置24，如圖7所示，具有與各個前置放大器221～223對應設置的把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器261～263；預先設定了濾波系數(shù)的無延時的反濾波器281～283；按照平面揚聲器的排列順序使信號延遲的延遲電路301～303；多路加法電路32；以及把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的多路D/A轉(zhuǎn)換器34。另外，濾波系數(shù)W1、W2、W3由未圖示的計算機進行運算，并設定在各個反濾波器281～283內(nèi)。濾波系數(shù)的運算方法在后面講述。
各個反濾波器281～283使用從各個A/D轉(zhuǎn)換器261～263輸入的數(shù)字信號和所設定的濾波系數(shù)，進行數(shù)字濾波處理。進行了濾波處理的信號被輸入到延遲電路301～303。
延遲電路301～303，如圖8所示，是使多個單位延遲元件串聯(lián)連接而構成的。該單位延遲元件的數(shù)量構成為比延遲信號的抽樣數(shù)(此處9個)少1個。并且，延遲信號的抽樣數(shù)是考慮相鄰的平面揚聲器的間隔問題而決定的。
延遲電路301～303的輸出端與多路加法電路32連接，由延遲電路301～303獲得的各延遲信號被輸入到多路加法電路32。在該例中，每隔0、τ、2τ、3τ、4τ、5τ、6τ、7τ、8τ(τ是單位延遲元件的延遲時間)延遲的信號從各延遲電路被輸入到多路加法電路32。另外，單位延遲元件的延遲時間可以根據(jù)各單位延遲元件而不同，也可采用任意值。
延遲信號被輸入到多路加法電路32，并針對各平面揚聲器進行加法運算。當設延遲電路301的延遲時間為D1，延遲電路302的延遲時間為D2，以及延遲電路303的延遲時間為D3時，針對揚聲器陣列40的9個平面揚聲器的各個，把延遲時間D1的信號、延遲時間D2的信號以及延遲時間D3的信號進行數(shù)字加法運算。該加法運算把應輸入到位于各揚聲器陣列的對應位置的各平面揚聲器的數(shù)字信號全部進行加法運算，并從各平面揚聲器輸出。通過這樣進行加法運算，可從揚聲器陣列輸出在圖11A至圖11D所示的3個方向傳播的音波。
延遲時間D1～D3，例如，可進行下述表1所示的組合。在該例中，與平面揚聲器2對應，把來自延遲電路301的延遲時間τ的信號、來自延遲電路302的延遲時間0的信號、以及來自延遲電路303的延遲時間7τ的信號進行加法運算。這樣對各平面揚聲器進行了加法運算的信號被輸入到多路D/A轉(zhuǎn)換器34，進行D/A轉(zhuǎn)換，并被輸出到揚聲器單元14。
揚聲器單元14，除了上述揚聲器陣列40以外，還具有與揚聲器陣列40的各平面揚聲器對應排列有功率放大器的功率放大器陣列38(圖7)。由DSP處理裝置24針對各平面揚聲器進行了加法運算的模擬信號由與各平面揚聲器對應的各功率放大器放大，并被輸出到揚聲器陣列40的各平面揚聲器。然后，與做了濾波處理的信號對應的音波，即與噪音反相的音波，作為控制音16從構成揚聲器單元14的各個平面揚聲器輸出。即，實現(xiàn)了音源呈直線狀排列的“線音源”。線音源發(fā)射圓筒波，并在與排列方向正交的方向具有強指向性。
(濾波系數(shù)的設定)下面，說明對DSP處理裝置24的數(shù)字濾波器的濾波系數(shù)的設定順序。這里，雖然是對通過設定濾波系數(shù)W2來生成反濾波器282的情況進行說明，然而反濾波器281和反濾波器283也能采用同樣方法生成。
從噪音源S發(fā)射的噪音由音源麥克風202收集，并通過前置放大器222被輸入到DSP處理裝置24。對所輸入的信號進行DSP處理，輸出到揚聲器單元14。然后，噪音的反相波作為控制音16從構成揚聲器單元14的各個平面揚聲器向隔音壁10的頂點發(fā)射，此時的衍射音向控制點C傳播。從噪音源S發(fā)射的噪音和從揚聲器單元14發(fā)射的控制音由設置在控制點C的未圖示的麥克風收集。所收集的音波進行A/D轉(zhuǎn)換，并被輸入到未圖示的計算機。
假定數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)為W(ω)，把傳遞函數(shù)W(ω)的脈沖響應系數(shù)設定為δ(t-tdelay)。tdelay是數(shù)字濾波器的延遲時間(ms)，例如可設定為300ms。
從噪音源S發(fā)射的噪音的一部分到達控制點C。設該傳遞路徑為路徑A。路徑A的傳遞函數(shù)為A(ω)。并且，發(fā)射噪音的一部分由音源麥克風202收集，經(jīng)由DSP處理裝置24，從揚聲器單元14發(fā)射并到達控制點C。設該傳遞路徑為路徑B。路徑B的傳遞函數(shù)為B(ω)。在控制點C，來自路徑A的信號音和來自路徑B的信號音同時被收集。
當設從噪音源S到音源麥克風202的路徑C1的傳遞函數(shù)為C1(ω)，從揚聲器單元14到控制點C的路徑C2的傳遞函數(shù)為C2(ω)時，則路徑B的傳遞函數(shù)B(ω)由下式表示。另外，設C1(ω)和C2(ω)的積為路徑C(路徑C1+C2)的傳遞函數(shù)C(ω)。
B(ω)＝C1(ω)C2(ω)W(ω)＝C(ω)W(ω)例如，此處假定數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)W(ω)＝1，則路徑B的傳遞函數(shù)B(ω)和路徑C的傳遞函數(shù)C(ω)相等。
數(shù)字濾波器的濾波系數(shù)，按照以下順序，使用顯式解法進行運算。該運算是使用與數(shù)字濾波器連接的未圖示的計算機來進行。此處所說的顯式解法是對上述路徑A的脈沖響應和路徑B的脈沖響應進行事先計測，并通過數(shù)值計算來運算濾波系數(shù)的方法。
①把從設置在控制點C的麥克風輸入到DSP處理裝置24內(nèi)的信號通過相互相關函數(shù)的反傅里葉轉(zhuǎn)換來轉(zhuǎn)換成脈沖響應。如圖9A所示，路徑C的脈沖響應被延遲tdelay(ms)，由于路徑A和路徑C的各自脈沖響應在時間上分離，因而可通過將其乘以各自時間窗70、72來對應各個路徑切出脈沖響應。把路徑A的脈沖響應用函數(shù)a(t)表示，把路徑C的脈沖響應用函數(shù)c(t)表示。并且，如圖9B所示，通過把路徑A的脈沖響應a(t)乘以時間窗52，可僅切出直接音的脈沖響應。
②將把c(t)僅倒回一個延遲時間的c(t-tdelay)重新設為c(t)。而且，將僅切出了與直接音對應的部分的路徑A的脈沖響應重新設為a(t)。然后，把路徑A的脈沖響應a(t)進行傅里葉轉(zhuǎn)換來求出傳遞函數(shù)A(ω)，把路徑C的脈沖響應c(t)進行傅里葉轉(zhuǎn)換來求出傳遞函數(shù)C(ω)。
③假定路徑A的傳遞函數(shù)A(ω)和路徑B的傳遞函數(shù)B(ω)滿足A(ω)+B(ω)＝0的消音條件，則數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)W(ω)由下式表示。
W(ω)＝-A(ω)/C(ω)然后，使用進行傅里葉轉(zhuǎn)換而獲得的傳遞函數(shù)A(ω)和傳遞函數(shù)C(ω)來運算W(ω)，將其進行反傅里葉轉(zhuǎn)換來求出函數(shù)w(t)。該函數(shù)w(t)的系數(shù)是數(shù)字濾波器的濾波系數(shù)W2。另外，函數(shù)w(t)可以根據(jù)下式所示的關系通過矩陣運算在時間區(qū)域內(nèi)直接求出。
w(t)*c(t)＝-a(t) (*表示卷積運算。)所獲得的濾波系數(shù)被設定在數(shù)字濾波器內(nèi)。這樣，數(shù)字濾波器成為具有W(ω)的傳遞函數(shù)，并發(fā)生能消除噪音的反相波的控制音的反濾波器282。
(噪音控制)下面，對噪音控制動作進行說明。從噪音源S發(fā)射的噪音12由各個音源麥克風201～203收集，由對應的各個前置放大器221～223放大，并被輸入到DSP處理裝置24。DSP處理裝置24的各個反濾波器281～283使用從各個A/D轉(zhuǎn)換器261～263輸入的數(shù)字信號和所設定的濾波系數(shù)W1～W3，進行數(shù)字濾波處理。
此處，參照圖10，對反濾波器281～283的作用進行說明。用實線表示的函數(shù)a(t)是作為控制對象的路徑A的脈沖響應，用虛線表示的函數(shù)b(t)是通過了不具有反濾波器281～283的路徑電路時的路徑B的脈沖響應。把兩者比較可知，通過反濾波器281～283，脈沖響應b(t)的波形被整形，并且產(chǎn)生時間移動，如用實線表示那樣，成為與控制對象相同的波形。因此，通過使其反相并作為控制音發(fā)射，可獲得降噪效果。
被進行了濾波處理的信號被輸入到延遲電路301～303，并按照平面揚聲器的排列順序被延遲。被延遲的信號被輸入到多路加法電路32，并對應各平面揚聲器進行加法運算。對應各平面揚聲器進行了加法運算的信號被輸入到多路D/A轉(zhuǎn)換器34，進行D/A轉(zhuǎn)換，并被輸出到揚聲器單元14。然后，與進行了濾波處理的信號對應的音波，即噪音的反相波，作為控制音16從揚聲器單元14向控制點C發(fā)射，在控制點C，來自噪音源S的噪音12由控制音16消除。
此時，在與從正面入射到隔音壁10并在頂點衍射放大的噪音(正面入射波)相同的方向發(fā)射的控制音16被衍射，正面入射波被消除。而且，在與從斜方向入射到隔音壁10并在頂點衍射放大的噪音(斜入射波)相同的方向發(fā)射的控制音16被衍射，斜入射波被消除。在本實施方式中，如圖11A至圖11C所示，在正面方向和2個斜方向發(fā)射控制音16。
由在汽車的到來側具有指向性的音源麥克風201收集的音波由前置放大器放大，并被輸入到DSP處理裝置24。由A/D轉(zhuǎn)換器261進行了A/D轉(zhuǎn)換并由反濾波器281進行了濾波處理的信號被輸入到延遲電路301，并按照平面揚聲器1～9的排列順序被延遲。即，如圖11A所示，平面揚聲器1～9從汽車的到來側(圖的左側)向汽車的通過側(圖的右側)進行升序排列，平面揚聲器1～9按照排列順序分別被提供有0、τ、2τ、3τ、4τ、5τ、6τ、7τ、8τ的延遲時間。這樣，通過按照排列順序來延遲，如用虛線所示，與把平面揚聲器1～9在與實際排列方向成規(guī)定的角度的方向排列成1列的情況相同，可使控制音的波面在斜方向傾斜。即，對斜方向，也能模擬實現(xiàn)音源呈直線狀排列的“線音源”。
如圖12所示，考慮以下情況把多個(圖中4個)平面揚聲器在規(guī)定的方向按照間隔1(m)排列成1列，并按照排列順序提供0、τ、2τ、3τ的延遲時間。θ是傾斜入射的噪音(入射波)的波面相對于平面揚聲器的排列方向所成的角度，c是音速(m/秒)。在該情況下，通過使τ＝1sinθ/c(秒)，與把平面揚聲器在與實際排列方向成角度θ的方向排列成1列的情況相同，可使控制音(反相波)的波面僅傾斜角度θ，可使用反相波高效率消除斜入射波。
由在正面方向具有指向性的音源麥克風202收集的音波由前置放大器放大，并被輸入到DSP處理裝置24。由A/D轉(zhuǎn)換器262進行了A/D轉(zhuǎn)換并由反濾波器282進行了濾波處理的信號被輸入到延遲電路302，由于把延遲時間設定為0，因而不進行延遲。因此，如圖11B所示，在與平面揚聲器1～9的排列方向正交的方向(正面方向)具有強指向性的控制音被發(fā)射。
由在汽車的通過側具有指向性的音源麥克風203收集的音波由前置放大器放大，并被輸入到DSP處理裝置24。由A/D轉(zhuǎn)換器263進行了A/D轉(zhuǎn)換并由反濾波器283進行了濾波處理的信號被輸入到延遲電路303，并按照平面揚聲器1～9的排列順序被延遲。即，如圖11C所示，平面揚聲器1～9從汽車的到來側向汽車的通過側進行升序排列，平面揚聲器1～9按照排列順序分別被提供8τ、7τ、6τ、5τ、4τ、3τ、2τ、1τ、0的延遲時間。這樣，通過按照排列順序進行延遲，如用虛線所示，與把平面揚聲器1～9在與實際排列方向成規(guī)定的角度的方向排列成1列的情況相同，可使控制音的波面在斜方向傾斜。
圖13表示從噪音源S傳播的噪音在控制點C的聲壓級的時間變化。由于噪音源S的位置隨著汽車行駛而變化成A點、B點、C點、D點，因而控制點C的聲壓級也隨之變化。實線是不進行ANC時的聲壓級。虛線是僅進行正面入射波控制時的聲壓級，點劃線是同時進行正面入射波控制和斜入射波控制時的聲壓級。從該圖可知，在僅進行正面入射波控制時，只有在噪音源S位于控制點C的正面C點的情況下，聲壓級才降低，而在同時進行正面入射波控制和斜入射波控制時，與噪音源S的位置無關，聲壓級整體降低。
另外，圖14A表示在隔音壁10的周邊的聲壓級分布的模擬結果。該模擬是在距設有高度2m的隔音壁的公路3.5m，且距路面0.5m高度的位置設置功率級為0dB的點音源，同時在距隔音壁外側的路基面1.5m高度的位置設定受音點，利用無指向性點音源且無厚度的條件下，使用Brown& Senior的漸近式(川井孝雄，學術論文(1979))進行的。
從該結果可知，在隔音壁的外側，不僅在正面方向，而且在斜方向都有音的傳播。
圖14B表示在只控制正面方向的情況下的降低音量的模擬結果。由該結果可知，在僅對正面方向進行控制的情況下，由于未降低向斜方向傳播的音波，所以在實施控制時，來自斜方向的音變得比正面方向的音大。
圖14C表示降控制音的波面向斜方向傾斜，只控制斜方向的情況下的降低音量的模擬結果。由該結果可知，通過進行對斜方向的控制，能夠有效地控制斜方向的音。
如上所述，在本實施方式中，在高速公路的隔音壁上附設噪音控制單元，而該噪音控制單元通過配置在各個不同方向具有強指向性的多個音源麥克風，并按照噪音的入射方向發(fā)生控制音，可控制正面入射波和斜入射波，并可有效降低隨著作為移動音源的汽車的行駛而從各種方向傳播來的噪音。
另外，上述對使用多路加法電路把數(shù)字信號進行了加法運算后轉(zhuǎn)換成模擬信號的例子進行了說明，然而可以在把反濾波器輸出分割成多個之后轉(zhuǎn)換成模擬信號，使用多路模擬加法電路對模擬信號進行加法運算并將其輸入到揚聲器。
根據(jù)第2實施方式的交通噪音降低系統(tǒng)，除了包括單一音源麥克風和多個揚聲器單元來構成噪音控制單元以外，由于構成與第1實施方式相同，因而對同一部分省略說明，僅對不同點進行說明。
本實施方式的噪音控制單元沿多個隔音壁配置。由于各噪音控制單元的構成相同，因而對1個噪音控制單元進行說明，噪音控制單元104，如圖15所示，配置在隔音壁10的噪音源側，并具有多個(圖中3個)揚聲器單元141～143，以及單一音源麥克風20a。
揚聲器單元141～143沿隔音壁10按照規(guī)定的間隔排列，各個揚聲器單元141～143具有把多個(圖中9個)平面揚聲器沿隔音壁10排列成1列的揚聲器陣列401～403。另外，各揚聲器單元在揚聲器排列方向的長度，例如可采用5m的長度。因此，噪音控制單元104在揚聲器排列方向的長度為15m。
音源麥克風20a配置在中央的揚聲器單元142的正面，并在成為控制對象的噪音波的入射方向(圖中，到來側和通過側的2個斜方向和正面方向的3方向)具有強指向性。
各個揚聲器單元141～143，與第1實施方式相同，為了使控制音16在隔音壁10的頂點衍射，與隔音壁10的上邊隔開規(guī)定的距離，配置在隔音壁10的內(nèi)側。并且，各個揚聲器單元141～143為了使在隔音壁10的頂點衍射的控制音16到達在隔音壁10的外側且對各揚聲器單元而設定的控制點C1～C3，向隔音壁10的頂點發(fā)射控制音16。
并且，噪音控制單元104的DSP處理裝置24通過前置放大器22與音源麥克風20a連接，同時與各個揚聲器單元141～143連接。在本實施方式中，在多路D/A轉(zhuǎn)換器34和各揚聲器單元之間連接有對模擬信號進行加法運算的多路模擬加法電路36(圖16)。相鄰的噪音控制單元的多路模擬加法電路相互連接。另外，可以把多路模擬加法電路設置在各揚聲器單元內(nèi)并以噪音控制單元為單位相互連接，同時可以使相鄰的噪音控制單元的多路模擬加法電路相互連接。由音源麥克風20a收集的音波由對應的前置放大器22放大，并被輸入到DSP處理裝置24。
DSP處理裝置24，如圖16所示，具有與前置放大器22對應設置的A/D轉(zhuǎn)換器26；預先設定了濾波系數(shù)的反濾波器284～286；按照平面揚聲器的排列順序使信號延遲的延遲電路301～303；以及多路D/A轉(zhuǎn)換器34。反濾波器、延遲電路以及揚聲器單元各自設有相同個數(shù)。另外，關于濾波系數(shù)W4、W5、W6的設定，與已說明的一樣。
反濾波器284～286的各方使用從A/D轉(zhuǎn)換器26輸入的數(shù)字信號和所設定的濾波系數(shù)，進行數(shù)字濾波處理。進行了濾波處理的信號被輸入到延遲電路301～303，并按照平面揚聲器的排列順序被延遲。由延遲電路301～303獲得的各延遲信號被輸入到多路D/A轉(zhuǎn)換器34，進行D/A轉(zhuǎn)換，由多路模擬加法電路36進行加法運算，之后被輸出到對應的揚聲器單元141～143。此時，在多路模擬加法電路36中，把應輸入到位于各揚聲器陣列的對應位置的各平面揚聲器的模擬信號進行加法運算，同時根據(jù)必要把應輸入到鄰接的噪音控制單元的模擬信號進行加法運算并將其從揚聲器輸出。這樣，由于從揚聲器單元放出的音波的方向隨著噪音的移動而變化，因而可高效率降低噪音。
在本實施方式中，輸出到配置在汽車的到來側的揚聲器單元141的信號，與平面揚聲器1～9對應，例如，按照排列順序分別被提供8τ、7τ、6τ、5τ、4τ、3τ、2τ、1τ、0的延遲時間。并且，輸出到配置在汽車的通過側的揚聲器單元143的信號，與平面揚聲器1～9對應，例如，按照排列順序分別被提供0、τ、2τ、3τ、4τ、5τ、6τ、7τ、8τ的延遲時間。這樣，通過使信號按照平面揚聲器的排列順序延遲，如圖15的虛線所示，與把平面揚聲器1～9在與實際排列方向成規(guī)定的角度的方向排列成1列的情況相同，可使控制音的波面在斜方向傾斜，并可使用反相波高效率消除斜入射波。
另外，輸出到中央的揚聲器單元142的信號不被延遲。因此，從揚聲器單元142發(fā)射出在與平面揚聲器1～9的排列方向正交的方向(正面方向)具有強指向性的控制音。
揚聲器單元141～143，除了對應的揚聲器陣列401～403以外，還具有與揚聲器陣列401～403的各平面揚聲器對應排列有功率放大器的功率放大器陣列381～383。由DSP處理裝置24對各揚聲器單元進行了處理并進行了D/A轉(zhuǎn)換的信號由對應的揚聲器單元141～143的功率放大器陣列381～383放大，并被輸出到揚聲器陣列401～403的各平面揚聲器。
然后，與進行了濾波處理的信號對應的音波，即噪音的反相波，作為控制音16從各個揚聲器單元141～143向控制點C1～C3發(fā)射，在控制點C1～C3的各方，來自噪音源S的噪音12由控制音16消除。
如上所述，在本實施方式中，在高速公路的隔音壁上附設噪音控制單元，而該噪音控制單元具有多個揚聲器單元，并按照噪音的入射方向針對各揚聲器單元在不同的方向發(fā)生控制音，從而可控制正面入射波和斜入射波，并可有效降低由作為移動音源的汽車的行駛而從各種方向傳播來的噪音。
并且，由于對由單一音源麥克風收集的音波進行DSP處理，同時按照噪音的入射方向針對所設置的各揚聲器單元進行處理，因而DSP處理裝置的構成變得簡單。
根據(jù)第3實施方式的交通噪音降低系統(tǒng)，除了包括單一音源麥克風和多個揚聲器單元來構成噪音控制單元以外，由于構成與第1實施方式相同，因而對同一部分省略說明，僅對不同點進行說明。
噪音控制單元106，如圖17所示，具有在隔音壁10的噪音源側配置的多個(圖中3個)揚聲器單元144～146，以及單一音源麥克風20b。揚聲器單元144～146沿隔音壁10按照規(guī)定的間隔排列，揚聲器單元144～146的各方具有把多個(圖中9個)平面揚聲器沿隔音壁10排列成1列的揚聲器陣列404～406。音源麥克風20b針對揚聲器單元144配置在汽車的到來側，并在成為控制對象的噪音波的入射方向(圖中，汽車的到來側的斜方向)具有強指向性。
各個揚聲器單元144～146，與第1實施方式相同，為了使控制音16在隔音壁10的頂點衍射，與隔音壁10的上邊隔開規(guī)定的距離，配置在隔音壁10的內(nèi)側。并且，各個揚聲器單元144～146，為了使在隔音壁10的頂點衍射的控制音16到達在隔音壁10的外側且對各揚聲器單元而設定的控制點，向隔音壁10的頂點發(fā)射控制音16。
并且，噪音控制單元106的DSP處理裝置24通過前置放大器22與音源麥克風20b連接，同時與各個揚聲器單元144～146連接(圖18)。由音源麥克風20b收集的音波由對應的前置放大器22放大，并被輸入到DSP處理裝置24。
DSP處理裝置24，如圖18所示，具有與前置放大器22對應設置的A/D轉(zhuǎn)換器26；預先設定了濾波系數(shù)的反濾波器287～289；按照平面揚聲器的排列順序使信號延遲的延遲電路301～303；以及多路D/A轉(zhuǎn)換器34。另外，關于濾波系數(shù)W7、W8、W9的設定，與已說明的一樣，即使在本實施方式中，也與第2實施方式相同，設有多路模擬加法電路36。
各個反濾波器287～289使用從A/D轉(zhuǎn)換器26輸入的數(shù)字信號和所設定的濾波系數(shù)，進行數(shù)字濾波處理。進行了濾波處理的信號被輸入到延遲電路301～303，并按照平面揚聲器的排列順序被延遲。由延遲電路301～303獲得的各延遲信號被輸入到多路D/A轉(zhuǎn)換器34，進行D/A轉(zhuǎn)換，由多路模擬加法電路36進行加法運算，之后被輸出到對應的揚聲器單元144～146。
在本實施方式中，輸出到配置在汽車的到來側的揚聲器單元144的信號，與平面揚聲器1～9對應，例如，按照排列順序分別被提供0、τ、2τ、3τ、4τ、5τ、6τ、7τ、8τ的延遲時間。并且，輸出到配置在中央的揚聲器單元145的信號，與平面揚聲器1～9對應，例如，按照排列順序分別被提供0、2τ、4τ、6τ、8τ、10τ、12τ、14τ、16τ的延遲時間。而且，輸出到配置在汽車的通過側的揚聲器單元146的信號，與平面揚聲器1～9對應，例如，按照排列順序分別被提供0、3τ、6τ、9τ、12τ、15τ、18τ、21τ、24τ的延遲時間。
這樣，通過使信號按照平面揚聲器的排列順序延遲，如圖17的虛線所示，與把平面揚聲器1～9在與實際排列方向成規(guī)定的角度的方向排列成1列的情況相同，可使控制音的波面在斜方向傾斜，并可使用反相波高效率消除斜入射波。
揚聲器單元144～146，除了對應的揚聲器陣列404～406以外，還具有與揚聲器陣列404～406的各平面揚聲器對應排列有功率放大器的功率放大器陣列384～386。由DSP處理裝置24對各揚聲器單元進行了處理并進行了D/A轉(zhuǎn)換的信號進行加法運算，之后由對應的揚聲器單元144～146的功率放大器陣列384～386放大，并被輸出到揚聲器陣列404～406的各平面揚聲器。
然后，與進行了濾波處理的信號對應的音波，即噪音的反相波，作為控制音16從揚聲器單元144～146的各方向?qū)目刂泣c發(fā)射，在各控制點，來自噪音源S的噪音12由控制音16消除。
如上所述，在本實施方式中，在高速公路的隔音壁上附設噪音控制單元，而該噪音控制單元具有多個揚聲器單元，并按照噪音的入射方向針對各揚聲器單元在不同的斜方向發(fā)生控制音，從而可控制斜入射波，并可有效降低由作為移動音源的汽車的行駛而從各種方向傳播來的噪音。
特別是，由于對揚聲器單元在汽車的到來側配置音源麥克風，因而可收集從遠方到來的斜入射波，即產(chǎn)生多普勒效應的音波。而且，由于根據(jù)該音波發(fā)生控制音，因而也能應對多普勒效應。并且，通過把使控制音的波面傾斜的角度從汽車的到來側向通過側逐漸增大，可高效率消除以各種入射角入射的斜入射波。
并且，由于對由單一音源麥克風收集的音波進行DSP處理，同時按照噪音的入射方向針對所設置的各揚聲器單元進行處理，因而DSP處理裝置的構成變得簡單。
根據(jù)第4實施方式的交通噪音降低系統(tǒng)是通過使第2實施方式的噪音控制單元104和第3實施方式的噪音控制單元106組合而構成。根據(jù)該構成，可使用噪音控制單元104控制和降低位于噪音控制單元104的正面近旁的消音范圍1內(nèi)的噪音，同時可使用噪音控制單元106控制和降低位于噪音控制單元104的斜方向的消音范圍2內(nèi)的噪音。
消音范圍2內(nèi)到來的噪音產(chǎn)生多普勒效應。在噪音控制單元104中，由于在中央的揚聲器單元的正面配置音源麥克風20a，并對由該音源麥克風20a收集的音波進行DSP處理并發(fā)生控制音，因而不能應對多普勒效應。
另一方面，在噪音控制單元106中，由于對揚聲器單元在汽車的到來側配置音源麥克風20b，因而可收集從遠方到來的斜入射波，即產(chǎn)生多普勒效應的音波，由于根據(jù)該音波發(fā)生控制音，因而也能應對多普勒效應。
如上所述，在本實施方式中，可控制正面入射波和斜入射波，并可在更廣泛的區(qū)域內(nèi)有效降低由作為移動音源的汽車的行駛而從各種方向傳播來的噪音。
另外，在上述第1、第2和第4實施方式中，對降低從正面方向和斜前方向入射的噪音的例子進行了說明，然而也可以構成降低從正面方向、斜前方向和斜后方向入射的噪音的噪音控制單元。
權利要求
1.一種噪音降低裝置，其特征在于，包括第1麥克風，被配置在，在用于降低從噪音源發(fā)射的噪音的隔音壁的外側所設定的控制點上；第2麥克風，具有能夠收集從上述噪音源發(fā)射且從斜方向入射到上述隔音壁的噪音的在規(guī)定的方向上的指向性，且配置在上述隔音壁的內(nèi)側；運算單元，根據(jù)上述第1麥克風的輸出和第2麥克風的輸出，使用顯式解法運算濾波系數(shù)，以降低在上述控制點的噪音；濾波器，根據(jù)由上述運算單元計算出的上述濾波系數(shù)和上述第2麥克風的輸出，輸出進行了數(shù)字濾波處理的控制信號；控制音源，配置成使單一指向性的多個揚聲器在規(guī)定的方向排列，同時使由從該多個揚聲器的各個揚聲器發(fā)射的音構成的控制音在上述隔音壁的上邊衍射并到達上述控制點；以及輸入電路，把上述控制信號和使上述控制信號按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的延遲控制信號，按照上述多個揚聲器的排列順序輸入到上述多個揚聲器的各個揚聲器。
2.根據(jù)權利要求1所述的噪音降低裝置，其特征在于，設置上述多個控制音源，使用輸入電路，對各控制音源，把上述控制信號和使上述控制信號按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的延遲控制信號，按照上述多個揚聲器的排列順序輸入到構成該控制音源的上述多個揚聲器的各個揚聲器。
3.一種噪音降低裝置，其特征在于，包括第1麥克風，被配置在，在用于降低從噪音源發(fā)射的噪音的隔音壁的外側所設定的控制點上；第2麥克風，具有能夠收集從上述噪音源發(fā)射且從斜方向入射到上述隔音壁的噪音的在規(guī)定的方向上的指向性，且配置在上述隔音壁的內(nèi)側；第3麥克風，具有能夠收集從上述噪音源發(fā)射且從正面方向入射到上述隔音壁的噪音的在規(guī)定的方向上的指向性，且配置在上述隔音壁的內(nèi)側；運算單元，根據(jù)上述第1麥克風的輸出和第2麥克風的輸出，使用顯式解法運算第1濾波系數(shù)，以降低上述控制點的噪音，同時根據(jù)上述第1麥克風的輸出和第3麥克風的輸出，使用顯式解法運算第2濾波系數(shù)，以降低上述控制點的噪音；第1濾波器，根據(jù)由上述運算單元計算出的上述濾波系數(shù)和上述第2麥克風的輸出，輸出進行了數(shù)字濾波處理的第1控制信號；第2濾波器，根據(jù)由上述運算單元計算出的上述第2濾波系數(shù)和上述第3麥克風的輸出，生成進行了數(shù)字濾波處理的第2控制信號；控制音源，配置成使單一指向性的多個揚聲器在規(guī)定的方向排列，同時使由從該多個揚聲器的各個揚聲器發(fā)射的音構成的控制音在上述隔音壁的上邊衍射并到達上述控制點；以及輸入電路，把上述第1控制信號和使上述第1控制信號按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第1延遲控制信號，按照上述多個揚聲器的排列順序輸入到上述多個揚聲器的各個揚聲器，同時把上述第2控制信號輸入到上述多個揚聲器的各個揚聲器。
4.根據(jù)權利要求3所述的噪音降低裝置，其特征在于，設置上述多個控制音源，使用輸入電路，把上述第1控制信號和上述第1延遲控制信號按照上述多個揚聲器的排列順序輸入到構成規(guī)定的控制音源的上述多個揚聲器的各個揚聲器，同時把上述第2控制信號輸入到構成另一控制音源的上述多個揚聲器的各個揚聲器。
5.一種噪音降低裝置，其特征在于，包括第1麥克風，被配置在，在用于降低從噪音源發(fā)射的噪音的隔音壁的外側所設定的控制點上；第2麥克風，具有能夠收集從上述噪音源發(fā)射且從第1斜方向入射到上述隔音壁的噪音的在規(guī)定的方向上的指向性，且配置在上述隔音壁的內(nèi)側；第3麥克風，具有能夠收集從上述噪音源發(fā)射且從正面方向入射到上述隔音壁的噪音的在規(guī)定的方向上的指向性，且配置在上述隔音壁的內(nèi)側；第4麥克風，具有能夠收集從上述噪音源發(fā)射且從與上述第1斜方向不同的第2斜方向入射到上述隔音壁的噪音的在規(guī)定的方向上的指向性，且配置在上述隔音壁的內(nèi)側；運算單元，根據(jù)上述第1麥克風的輸出和第2麥克風的輸出，使用顯式解法計算第1濾波系數(shù)，以降低上述控制點的噪音，根據(jù)上述第1麥克風的輸出和第3麥克風的輸出，使用顯式解法計算第2濾波系數(shù)，以降低上述控制點的噪音，并且根據(jù)上述第1麥克風輸出和第4麥克風的輸出，使用顯式解法計算第3濾波系數(shù)，以降低上述控制點的噪音；第1濾波器，根據(jù)由上述運算單元計算出的上述濾波系數(shù)和上述第2麥克風的輸出，輸出進行了數(shù)字濾波處理的第1控制信號；第2濾波器，根據(jù)由上述運算單元計算出的上述第2濾波系數(shù)和上述第3麥克風的輸出，生成進行了數(shù)字濾波處理的第2控制信號；第3濾波器，根據(jù)由上述運算單元計算出的上述第3濾波系數(shù)和上述第4麥克風的輸出，生成進行了數(shù)字濾波處理的第3控制信號；控制音源，配置成使單一指向性的多個揚聲器在規(guī)定的方向排列，同時使由從該多個揚聲器的各個揚聲器發(fā)射的音構成的控制音在上述隔音壁的上邊衍射并到達上述控制點；以及輸入電路，把上述第1控制信號和使上述第1控制信號按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第1延遲控制信號，以及上述第3控制信號和使上述第3控制信號按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第2延遲控制信號，按照上述多個揚聲器的排列順序輸入到上述多個揚聲器的各個揚聲器，同時把上述第2控制信號輸入到上述多個揚聲器的各個揚聲器。
6.根據(jù)權利要求5所述的噪音降低裝置，其特征在于，設置上述多個控制音源，使用輸入電路，把上述第1控制信號和使上述第1控制信號按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第1延遲控制信號，按照上述多個揚聲器的排列順序輸入到構成規(guī)定的控制音源的上述多個揚聲器的各個揚聲器，同時把上述第2控制信號輸入到構成另一控制音源的上述多個揚聲器的各個揚聲器，并且把上述第3控制信號和使上述第3控制信號按照噪音向上述隔音壁入射的方向逐步延遲了規(guī)定的時間的第2延遲控制信號，按照上述多個揚聲器的排列順序輸入到構成另一控制音源的上述多個揚聲器的各個揚聲器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種附設于隔音壁上的能動控制型噪音降低裝置，對移動音源具有優(yōu)良的降噪效果。把由被配置在汽車的到來側的具有指向性的音源麥克風所收集的音波通過前置放大器進行放大，并輸入到DSP處理裝置。把由A/D轉(zhuǎn)換器進行了A/D轉(zhuǎn)換且由反濾波器進行了濾波處理的信號輸入到延遲電路，并按照平面揚聲器1～9的排列順序進行延遲。即，平面揚聲器1～9從汽車的到來側向通過側進行升序排列，分別向平面揚聲器按照排列順序提供0、τ、2τ、...、8τ的延遲時間。通過按照排列順序進行延遲，可使控制音的波面向斜方向傾斜。即，對于斜方向，也能模擬實現(xiàn)音源呈直線狀排列的“線音源”。
文檔編號E01F8/00GK1550625SQ20041004351
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月17日 優(yōu)先權日2003年5月15日
發(fā)明者中島立美, 鈴木和憲, 憲 申請人:株式會社竹中工務店