專利名稱：有源噪聲控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過有源方式降低從車輛發(fā)動(dòng)機(jī)等的旋轉(zhuǎn)設(shè)備產(chǎn)生的振 動(dòng)噪聲的有源噪聲降低裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的有源噪聲降低裝置中，在專利文獻(xiàn)l中公開了進(jìn)行利用自 適應(yīng)陷波濾波器的自適應(yīng)控制的方法。
圖7是表示現(xiàn)有的有源噪聲降低裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖7中，在 離散運(yùn)算處理部115中執(zhí)行用于實(shí)現(xiàn)有源噪聲降低裝置的離散運(yùn)算。發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)器101將具有與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成比例的頻率的脈沖串作為發(fā) 動(dòng)機(jī)脈沖p而輸出。例如，通過取出曲軸角傳感器的輸出來生成該發(fā)動(dòng) 機(jī)脈沖p。頻率檢測(cè)部102根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖p來計(jì)算噪聲頻率f并將其輸 出。基準(zhǔn)信號(hào)生成部116具有正弦波表103，該正弦波表103在存儲(chǔ)器上 保存有將1個(gè)正弦波周期進(jìn)行規(guī)定等分后的各點(diǎn)的值。然后，選擇部117 從正弦波表103中選擇數(shù)據(jù)，生成并輸出頻率與噪聲頻率f相等的基準(zhǔn)正 弦波信號(hào)xl [n]和基準(zhǔn)余弦波信號(hào)x2 [n]。參照信號(hào)生成部118利用 模擬了從揚(yáng)聲器110到麥克風(fēng)111的傳遞特性值的基準(zhǔn)正弦波信號(hào)校正 值表119 (將頻率f (Hz)時(shí)的基準(zhǔn)正弦波信號(hào)校正值表示為Cl [f])和 基準(zhǔn)余弦波信號(hào)校正值表120 (將頻率f (Hz)時(shí)的基準(zhǔn)余弦波信號(hào)校正 值表示為C2 [f])，生成并輸出參照正弦波信號(hào)rl [n]和參照余弦波信 號(hào)r2 [n]。
第1單抽頭數(shù)字濾波器107使用保存在其內(nèi)部的濾波系數(shù)Wl [n] 對(duì)xl [n]進(jìn)行濾波，生成第1控制信號(hào)yl [n]。第2單抽頭數(shù)字濾波 器108使用保存在其內(nèi)部的濾波系數(shù)W2 [n]對(duì)基準(zhǔn)余弦波信號(hào)x2 [n] 進(jìn)行濾波，生成第2控制信號(hào)y2 [n]。功率放大器109對(duì)第1控制信號(hào)yl [n]和第2控制信號(hào)y2 [n]相加后的信號(hào)進(jìn)行放大。揚(yáng)聲器110將 來自功率放大器109的輸出信號(hào)作為噪聲消除聲音而輸出。麥克風(fēng)111 檢測(cè)作為噪聲與噪聲消除聲音發(fā)生干涉的結(jié)果而產(chǎn)生的聲音，作為誤差 信號(hào)s [n]。
第1自適應(yīng)控制算法運(yùn)算部12根據(jù)參照正弦波信號(hào)rl [n]和誤差 信號(hào)s [n]，例如基于作為最速下降法之一的LMS (Least Mean Square: 最小均方)算法來逐次更新濾波系數(shù)Wl [n]。同樣，第2自適應(yīng)控制算 法運(yùn)算部13根據(jù)參照余弦波信號(hào)r2 [n]和誤差信號(hào)s [n]，逐次更新濾 波系數(shù)W2 [n]。
該系數(shù)Wl和W2的逐次更新式為
<formula>formula see original document page 4</formula>這里，P是被稱為收斂系數(shù)的常數(shù)，系數(shù)Wl和W2是與收斂為最 佳值的時(shí)間相關(guān)的系數(shù)。
然后，通過按照預(yù)定周期重復(fù)上述這樣的處理，可降低噪聲。 然而，在上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，在生成參照正弦波信號(hào)rl [n]和參照余 弦波信號(hào)r2 [n]時(shí)，伴有基準(zhǔn)正弦波信號(hào)xl [ii]與基準(zhǔn)正弦波信號(hào)校 正值C1 [k]的積和運(yùn)算、以及基準(zhǔn)余弦波信號(hào)x2 [n]與基準(zhǔn)余弦波信 號(hào)校正值C2 [k]的積和運(yùn)算，為了生成各個(gè)參照信號(hào)，需要兩次積運(yùn) 算。此外，為了求出各個(gè)單抽頭數(shù)字濾波器的系數(shù)W1和系數(shù)W2，必須 對(duì)上述求出的參照正弦波信號(hào)rl [n]和參照余弦波信號(hào)r2 [n]分別乘 以收斂系數(shù)y和誤差信號(hào)s [n]。因此，需要兩次積運(yùn)算(參照式(1) 和式(2))。 g卩，為了求出各個(gè)單抽頭數(shù)字濾波器的系數(shù)W1和系數(shù)W2， 各需要進(jìn)行四次積運(yùn)算。結(jié)果，運(yùn)算負(fù)荷增大。
專利文獻(xiàn)1日本特開2004—361721號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種通過將積運(yùn)算的執(zhí)行抑制為最小限度來降低噪聲消 除控制所需要的運(yùn)算負(fù)荷的有源噪聲控制裝置。本發(fā)明的有源噪聲控制裝置具有頻率檢測(cè)部，其檢測(cè)由噪聲源引
起的所要控制的噪聲的頻率；正弦波生成部，其生成與頻率檢測(cè)部檢測(cè) 出的噪聲頻率相同頻率的正弦波；余弦波生成部，其生成與頻率檢測(cè)部 檢測(cè)出的噪聲頻率相同頻率的余弦波；第1單抽頭數(shù)字濾波器，其被輸 入來自正弦波生成部的正弦波信號(hào)；第2單抽頭數(shù)字濾波器，其被輸入 來自余弦波生成部的余弦波信號(hào)；干涉信號(hào)生成部，其被輸入來自第1 單抽頭數(shù)字濾波器的輸出與來自第2單抽頭數(shù)字濾波器的輸出相加后的 噪聲控制信號(hào)，并輸出用于與由所述噪聲源引起的噪聲發(fā)生干涉的干涉 信號(hào)；誤差信號(hào)檢測(cè)部，其檢測(cè)作為從干涉信號(hào)生成部輸出的干涉信號(hào) 與由噪聲源引起的所要控制噪聲的干涉結(jié)果而產(chǎn)生的誤差信號(hào)；第1系 數(shù)更新部，其更新第1單抽頭數(shù)字濾波器的濾波系數(shù)；以及第2系數(shù)更 新部，其更新第2單抽頭數(shù)字濾波器的濾波系數(shù)。并且，第1系數(shù)更新 部和第2系數(shù)更新部根據(jù)系數(shù)更新信號(hào)，來更新第1單抽頭數(shù)字濾波器 和第2單抽頭數(shù)字濾波器的系數(shù)，使得誤差信號(hào)檢測(cè)部中的噪聲降低， 所述系數(shù)更新信號(hào)是在所要控制的噪聲頻率的1 /2周期內(nèi)對(duì)來自誤差信 號(hào)檢測(cè)部的誤差信號(hào)進(jìn)行了規(guī)定期間的處理而得到的。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的有源噪聲控制裝置的框圖。 圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的有源噪聲控制裝置的正弦波表的 例子的特性圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的有源噪聲控制裝置的正弦波表的 例子的圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的有源噪聲控制裝置的從揚(yáng)聲器到 麥克風(fēng)的傳遞特性的例子的特性圖。
圖5是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的有源噪聲控制裝置中，與圖4 所示的從揚(yáng)聲器到麥克風(fēng)的傳遞特性對(duì)應(yīng)的具有通過下限點(diǎn)和通過上限 點(diǎn)的特性表的例子的圖。
圖6A是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的有源噪聲控制裝置中生成的矩形波的時(shí)間軸波形的特性圖。
圖6B是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式l的有源噪聲控制裝置中處理的矩
形波的諧波分析的特性圖。
圖7是表示現(xiàn)有的有源噪聲降低裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。 標(biāo)號(hào)說明
1:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)器；2:頻率檢測(cè)部；3:正弦波表；4:特性表； 5:正弦波生成部；6:余弦波生成部；7:第1單抽頭數(shù)字濾波器；8: 第2單抽頭數(shù)字濾波器；9:功率放大器；10:揚(yáng)聲器(干涉信號(hào)生成部)； 11:麥克風(fēng)(誤差信號(hào)檢測(cè)部)；12:第1自適應(yīng)控制算法運(yùn)算部(第1 系數(shù)更新部)；13:第2自適應(yīng)控制算法運(yùn)算部(第2系數(shù)更新部)；14: 系數(shù)更新信號(hào)生成部；15:離散運(yùn)算處理部。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施方式l)
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1的有源噪聲控制裝置進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的有源噪聲控制裝置的框圖。 在圖1中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)器1將具有與車輛上搭載的作為噪聲源 的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成比例的頻率的脈沖串作為發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖p而輸出。頻率 撿測(cè)部2根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖p計(jì)算控制對(duì)象噪聲頻率f ( Hz )并將其輸出。 具有離散的正弦波數(shù)據(jù)的正弦波表3在存儲(chǔ)器上保存有對(duì)一個(gè)正弦波周 期進(jìn)行了 N等分后的各點(diǎn)的正弦值。正弦波生成部5按每個(gè)采樣周期從 正弦波表中讀出讀出點(diǎn)P[n]的位置數(shù)據(jù)，生成基準(zhǔn)正弦波信號(hào)xl [n]。 此時(shí)，在將采樣周期設(shè)為T，將控制對(duì)象噪聲頻率設(shè)為f時(shí)，讀出點(diǎn)的下 一個(gè)值P [n+l]與當(dāng)前讀出點(diǎn)的值P [n]之差P [n+l] —P [n]為N XfXT。
同樣，余弦波生成部6按照每個(gè)釆樣周期從正弦波表3中讀出比正 弦波生成部5的讀出點(diǎn)提前N/4的點(diǎn)，即P[n] +^[/4的位置的數(shù)據(jù)， 由此生成基準(zhǔn)余弦波信號(hào)x2 [n]。此時(shí)，在各個(gè)讀出點(diǎn)P [n]和P [n]+N/4超過了 N的情況下，必須將從該讀出點(diǎn)減去N后的點(diǎn)作為新的 讀出點(diǎn)。
特性表4根據(jù)從揚(yáng)聲器10到麥克風(fēng)11的傳遞特性的相位特性，按 照每個(gè)頻率保存對(duì)誤差信號(hào)s [n]進(jìn)行處理的讀出點(diǎn)的下限點(diǎn)PP1 [f] 和上限點(diǎn)PP2 [f]。
系數(shù)更新用誤差信號(hào)生成部14根據(jù)控制對(duì)象噪聲頻率f，從特性表 4中讀入控制對(duì)象噪聲頻率f的下限點(diǎn)PPl [f]和上限點(diǎn)PP2 [f]，并基 于這些點(diǎn)對(duì)麥克風(fēng)11檢測(cè)到的誤差信號(hào)s [n]進(jìn)行處理，生成系數(shù)更新 信號(hào)sl [n]和s2 [n]。
這里，關(guān)于sl [n]，
當(dāng)PP1 [f]《P [n]《PP2 [f]時(shí)，
el [n] =s [n],
當(dāng)PP1 [f]十N/2《P [n]《PP2 [f]十N/2時(shí)，
sl [n] =—s [n]。
對(duì)于上述以外的情況，
sl [n] =0(3)
此外，關(guān)于e2 [n]，
當(dāng)PP1 [f] +N/4《P [n]《PP2+N/4 [f]時(shí)， s2 [n] =s [n]，
當(dāng)NP1 [f] +NX3/4《P [n]《NP2+NX3/4 [f]時(shí)，
s2 [n] =—s [n]。
對(duì)于上述以外的情況，
s2 [n] =0(4)
接下來，第1單抽頭數(shù)字濾波器7在內(nèi)部保存有第1濾波系數(shù)Wl [n]，并根據(jù)基準(zhǔn)正弦波信號(hào)xl [n]和第1濾波系數(shù)Wl [n]輸出第1 控制信號(hào)yl [n]。第2單抽頭數(shù)字濾波器8在內(nèi)部保存有第2濾波系數(shù) W2 [n]，并根據(jù)基準(zhǔn)余弦波信號(hào)x2 [n]和第2濾波系數(shù)W2 [n]輸出 第2控制信號(hào)y2 [n]。
功率放大器9對(duì)第1控制信號(hào)yl [n]與第2控制信號(hào)y2 [n]相加后的噪聲控制信號(hào)進(jìn)行放大。揚(yáng)聲器10將來自功率放大器9的輸出信號(hào)
作為噪聲消除聲音而輸出。麥克風(fēng)11檢測(cè)作為發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)引起的控制對(duì) 象噪聲與噪聲消除聲音發(fā)生千涉的結(jié)果而產(chǎn)生的聲音，作為誤差信號(hào)S[n]。
作為第1系數(shù)更新部的第1自適應(yīng)控制算法運(yùn)算部12使用系數(shù)更新 信號(hào)sl [n]來逐次更新第1單抽頭數(shù)字濾波器7的濾波系數(shù)Wl [n]。 作為第2系數(shù)更新部的第2自適應(yīng)控制算法運(yùn)算部13使用系數(shù)更新信號(hào) s2 [n]來逐次更新第2單抽頭數(shù)字濾波器8的濾波系數(shù)W2 [n]。這樣， 離散運(yùn)算處理部15由軟件構(gòu)成。
下面說明本裝置的具體動(dòng)作。
基準(zhǔn)正弦波信號(hào)xl [n]的生成、基準(zhǔn)余弦波信號(hào)x2 [n]的生成、 第l控制信號(hào)yl [n]的生成、第2控制信號(hào)y2 [n]的生成、誤差信號(hào) e [n]的檢測(cè)、第1濾波系數(shù)Wl [n]的更新、以及第2濾波系數(shù)W2 [n]的更新全都是在同一周期內(nèi)執(zhí)行的。以下，將該周期設(shè)為T (秒) 來進(jìn)行說明。
頻率檢測(cè)部2例如在發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖p的每個(gè)上升沿產(chǎn)生中斷，測(cè)定上 升沿之間的時(shí)間，并根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算控制對(duì)象噪聲的頻率f。正弦波表 3將一個(gè)正弦波周期進(jìn)行N等分，并在存儲(chǔ)器上保存有各點(diǎn)的正弦值的 離散數(shù)據(jù)。在用z [m] (0《m<N)來表示存儲(chǔ)有從第0個(gè)點(diǎn)到第N—l 個(gè)點(diǎn)的正弦值的數(shù)組時(shí)，關(guān)系式(5)成立。
z [m] =sin (360。 Xm/N) "(5)
圖2是通過視覺上便于理解的方式來表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的有 源噪聲控制裝置中的正弦波表的例子的特性圖。圖3是使用運(yùn)算用微處 理器內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)值例來表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的有源噪聲控制裝置中 的正弦波表的例子的圖。在圖2和圖3中示出了 N=3000時(shí)的例子。
特性表4在存儲(chǔ)器上根據(jù)從揚(yáng)聲器10到麥克風(fēng)11的傳遞特性的相 位特性，保存對(duì)誤差信號(hào)s [n]進(jìn)行處理的下限點(diǎn)PP1 [f]和上限點(diǎn)PP2 [f] (f表示頻率(Hz))。
在將f (Hz)時(shí)的相位特性設(shè)為e [f](度)時(shí)，關(guān)系式(6)成立。
PP1 [f] =NX0 [f] / 360+aPP2 [f] =PP1 [f] +卩(6)
這里，a和卩是任意的正的常數(shù)，但需要保證a<N / 4、 P+a<N / 4。 圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的有源噪聲控制裝置的從揚(yáng)聲器到 麥克風(fēng)的傳遞特性的例子的特性圖。圖5是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1 的有源噪聲控制裝置中，與圖4所示的從揚(yáng)聲器到麥克風(fēng)的傳遞特性對(duì) 應(yīng)的具有通過下限點(diǎn)和通過上限點(diǎn)的特性表的例子的圖。在圖5中，示 出了 N=300O且控制對(duì)象噪聲頻率f的范圍從30Hz到100Hz的讀出點(diǎn) 的下限PP1 [f]和讀出點(diǎn)的上限PP2 [f]。
正弦波生成部5將正弦波表3的當(dāng)前讀出位置P [n]存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器 上，根據(jù)控制對(duì)象噪聲頻率f使用式(7)使當(dāng)前的讀出位置按每個(gè)周期 移動(dòng)。
P [n+1] =P [n]十NXfXT(7)
其中，在式(7)的右邊的計(jì)算結(jié)果為N以上的情況下，將從式(7) 的右邊的計(jì)算結(jié)果減去N后的值設(shè)為P [n + l]。
同時(shí)，正弦波生成部5使用式(8)和式(9)生成與控制對(duì)象噪聲 頻率f相同頻率的基準(zhǔn)正弦波信號(hào)xl [n]。
ixl=P [n](8)
xl [n] =z [ixl](9)
其中，在式(8)的右邊的計(jì)算結(jié)果為N以上的情況下，將從式(8) 的右邊的計(jì)算結(jié)果減去N后的值設(shè)為ixl 。
此外，余弦波生成部6使用式(10)和式(11)生成與控制對(duì)象噪 聲頻率f相同頻率、且比基準(zhǔn)正弦波信號(hào)xl [n]提前了四分之一周期的 基準(zhǔn)余弦波信號(hào)x2 [n]。
ix2=P [n] +N/4(10)
x2 [n] =z [ix2](11)
其中，在式(10)的右邊的計(jì)算結(jié)果為N以上的情況下，將從式(10) 的右邊的計(jì)算結(jié)果減去N后的值設(shè)定為ix2。
同時(shí)，系數(shù)更新信號(hào)生成部14根據(jù)控制對(duì)象噪聲頻率f，從特性表 4讀入控制對(duì)象噪聲頻率f的下限點(diǎn)PPl [f]和上限點(diǎn)PP2 [f]，并根據(jù)這些點(diǎn)使用式(3)和式(4)對(duì)麥克風(fēng)11檢測(cè)到的誤差信號(hào)s [n]進(jìn)行 處理，分別生成系數(shù)更新信號(hào)sl [n]和s2 [n]。
第1、第2單抽頭數(shù)字濾波器7、 8分別使用式(12)、式(13)生 成第l、第2控制信號(hào)yl [n]、 y2 [n]。
yl [n] =W1 [n] Xxl [n](12)
y2 [n] =W2 [n] Xx2 [n](13)
第1、第2自適應(yīng)控制算法運(yùn)算部12、 13分別使用式(14)、式(15) 來更新第l、第2單抽頭數(shù)字濾波器7、 8保存的濾波系數(shù)W1 [n]、 W2 W。
Wl [n+l] =W1 [n] —sl [n] "(14)
W2 [n+l] =W2 [n] —e2 [n](15)
通過使用上述步驟對(duì)濾波系數(shù)Wl [n]和濾波系數(shù)W2 [n]進(jìn)行收 斂，能夠降低控制對(duì)象噪聲。
這里，對(duì)使用式(14)、 (15)的系數(shù)更新式來減小控制對(duì)象頻率的 噪聲的機(jī)制進(jìn)行說明。
在現(xiàn)有例說明的噪聲控制裝置中，基于LMS (Least Mean Square, 最小均方)算法來逐次更新濾波系數(shù)Wl [ii]、 W2 [n]。其更新式如以 下所示。
Wl [n+l] =W1 [n] — yXrl [n] Xs [n] "(1) W2 [n+l] =W2 [n] 1 Xr2 [n] Xs [n] (2)
這樣， 一般情況下，利用了參照正弦波信號(hào)rl [n]和參照余弦波信 號(hào)r2 [n]中所要降低的噪聲頻率的正弦波信號(hào)和余弦波信號(hào)與誤差信號(hào) s [n]的積。這是利用了正弦波與余弦波的正交性，在長(zhǎng)期間的逐次更 新(即n— 0中，在誤差信號(hào)s中累積與參照正弦波信號(hào)rl和參照余 弦波信號(hào)r2的頻率相同的頻率分量的積，而其他頻率分量的積的累積值 為0。因此，對(duì)Wl [n]和W2 [n]進(jìn)行系數(shù)更新，以降低誤差信號(hào)s 中與參照正弦波信號(hào)rl和參照余弦波信號(hào)r2的頻率相同的頻率分量。然 后，當(dāng)最終在誤差信號(hào)中與參照正弦波信號(hào)和參照余弦波信號(hào)的頻率相 同的頻率分量為0時(shí)，Wl [n]和W2 [n]的平均系數(shù)更新變?yōu)?， Wl[n]和W2 [n]收斂。
另一方面，在本發(fā)明中，不使用所謂的參照信號(hào)(rl [n]、 r2 [n])， 而僅使用利用式(3)、式(4)生成的系數(shù)更新信號(hào)sl [n]和s2 [n]來 對(duì)誤差信號(hào)e [n]進(jìn)行系數(shù)更新。
該sl [n]和s2 [n]還可以通過如下方式來表示。艮P-
當(dāng)PP1 [f]《P [n]《PP2 [f]時(shí)，
el [n] =lXe [n]，
當(dāng)PP1 [f] +N/2《P [n]《PP2 [f]十N/2時(shí)，
sl [n] = — lXs [n]o
對(duì)于上述以外的情況，
sl [n] =OXs [n](16)
同樣，當(dāng)PP1 [f] +N/4《P [n]《PP2 [f]十N/4時(shí)，
s2 [n] =lXs [n]，
當(dāng)PP1 [f] +NX3/4《P [n]《PP2 [f]十NX3/4時(shí)，
s2 [n] = — lXs [n]。
對(duì)于上述以外的情況，
sl [n] =0Xe [n](17)
換句話說，這分別等效于s [n]與以0為中心以1為振幅的矩形波 信號(hào)的積，所述矩形波信號(hào)具有與控制對(duì)象噪聲頻率f相同的周期。并且， 在將sl [n]側(cè)的矩形波信號(hào)表示為H1 [n]、將s2 [n]側(cè)的矩形波信號(hào) 表示為H2 [n]時(shí)，可寫成
sl [n] =H1 [n] Xs [n](18)
s2 [n] =H2 [n] Xs [n](19)
這里，根據(jù)式(16)、式(17)可知，Hl [n]與H2 [n]的關(guān)系為 它們錯(cuò)開1/4周期。
圖6A是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的有源噪聲控制裝置中為了處理 誤差信號(hào)而生成的矩形波信號(hào)H1 [n] (H2 [n])的時(shí)間軸波形的特性圖。 圖6B是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的有源噪聲控制裝置中為了處理誤差 信號(hào)而生成的矩形波信號(hào)H1 [n] (H2 [n])的諧波分析的特性圖。在圖6A、圖6B中可知，矩形波信號(hào)H1 [n]、 H2 [n]分別由基本頻率分量
和奇數(shù)次的高諧波構(gòu)成，它們一般用下式表示。
Hl [n] = AlSin (2兀fo/T)十A2Sin (2兀X3fn/T)
+A3Sin (2TtX5fo/T) "(20) H2 [n] = AlCos (2 rfn/T)十A2Cos (2兀X3fn/T)
十A3Cos (2TtX5fti/T) "(21) 另一方面，如果對(duì)數(shù)字濾波器的系數(shù)更新式(16)、 (17)進(jìn)行變形，
代入式(20)、 (21)的關(guān)系，則得到
△W1=W1 [n+l] —W1 [n] =—s [n] XH1 [n]
AW2=W2 [n+l] —W2 [n] = —s [n] XH2 [n]
Wl=SAWl=i: (—s [n] XH1 [n]) "(22)
W2=i:AW2=i: (—s [n] XH2 [n]) (23)
Wl、 W2與(一s [n] XH1 [n])和(一s [n] XH2 [n])的累積
值成比例。
這里，如果將s [n]設(shè)為頻率f的正弦波Sin (2兀fn / T)，則Wl從 式(20)、 (22)變?yōu)?
W1二S (—s [n] XH1 [n])
=S卜Sin (2兀fn/T) X (AlSin (2兀fo/T) 十A2Sin (27rX3fh/T)十A3Sin (27tX5fii/T) + )} 而且，由于正弦波的正交性，因此頻率不同的分量的累積值為0，
所以
Wl-S (—e [n] XH1 [n])
=S {—Sin (2兀fn/T) X (AlSin (2兀fh/T) [n])
(24)
關(guān)于W2，可以說也是完全同樣。即，Wl、 W2都是只對(duì)頻率f的分 量的積進(jìn)行累積，這與參照信號(hào)使用正弦波的現(xiàn)有例等效，并且對(duì)系數(shù) Wl、 W2進(jìn)行收斂，使得頻率f的噪聲降低。這樣，與參照信號(hào)使用正 弦波的現(xiàn)有例同樣，在本發(fā)明中也能降低目標(biāo)頻率f的噪聲。
此外，本發(fā)明中的上限點(diǎn)與下限點(diǎn)之間的差分(PP2 [f] —PP1 [f])可選定為任意大小。這實(shí)質(zhì)上意味著可與現(xiàn)有例中的P (收斂系數(shù))同 樣地進(jìn)行處理。良P， PP2 [f] —PP1 [f]越大，收斂速度就越快，PP2 [f]
-PP1 [f]越小，收斂速度就越慢。這樣，能利用PP2 [f] -PP1 [f]
的大小來調(diào)整收斂速度。
這里，從運(yùn)算負(fù)荷方面，對(duì)本發(fā)明與專利文獻(xiàn)1記載的方法進(jìn)行比
較。在專利文獻(xiàn)1記載的方法中，利用模擬了從揚(yáng)聲器10到麥克風(fēng)11 的傳遞特性值的基準(zhǔn)正弦波信號(hào)校正值表19 (將頻率f (Hz)時(shí)的基準(zhǔn) 正弦波信號(hào)校正值表示為Cl [f])和基準(zhǔn)余弦波信號(hào)校正值表20 (將頻 率k (Hz)時(shí)的基準(zhǔn)余弦波信號(hào)校正值表示為C2 [f])，使用式(25)和 式(26)分別生成參照正弦波信號(hào)d [n]和參照余弦波信號(hào)r2 [n]。 rl [n] =C1 [f] Xxl [n] +C2 [f] Xx2 [n] (25) r2 [n] =C1 [f] Xx2 [n] —C2 [f] Xxl [n] (26) 首先，在式(25)和式(26)中各伴有兩次乘法運(yùn)算，與之相對(duì)， 在本發(fā)明中，由于采用了未使用參照信號(hào)的方式，因而不需要乘法運(yùn)算。 此外，在系數(shù)更新方面，在專利文獻(xiàn)1記載的方法中，根據(jù)式(1)、式 (2)可知各自需要兩次乘法運(yùn)算。另一方面，在本發(fā)明中，通過觀察式 (14)、式(15)可知，這里也不需要乘法運(yùn)算。
這樣，在專利文獻(xiàn)l記載的方法中，為了分別求出系數(shù)W1和W2， 在每個(gè)采樣周期中分別需要進(jìn)行四次乘法運(yùn)算，然而在本發(fā)明中，連一 次乘法運(yùn)算也不需要。因此，本發(fā)明的有源噪聲控制裝置與專利文獻(xiàn)1 記載的方法相比，能夠降低運(yùn)算負(fù)荷。
此外，在本發(fā)明中，由于分別準(zhǔn)備了多個(gè)第1、第2單抽頭數(shù)字濾 波器7、 8、以及第l、第2自適應(yīng)控制算法運(yùn)算部12、 13，因此還能夠 消除控制對(duì)象噪聲中的多次分量。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的有源噪聲控制裝置可通過將積和運(yùn)算的執(zhí)行抑制為最小限 度來實(shí)現(xiàn)運(yùn)算負(fù)荷的降低，作為低成本且具有實(shí)用性的有源噪聲控制裝 置十分有用。
權(quán)利要求
1.一種有源噪聲控制裝置，其特征在于，該有源噪聲控制裝置具有頻率檢測(cè)部，其檢測(cè)由噪聲源引起的所要控制的噪聲的頻率；正弦波生成部，其生成與所述頻率檢測(cè)部檢測(cè)出的噪聲頻率相同頻率的正弦波；余弦波生成部，其生成與所述頻率檢測(cè)部檢測(cè)出的噪聲頻率相同頻率的余弦波；第1單抽頭數(shù)字濾波器，其被輸入來自所述正弦波生成部的正弦波信號(hào)；第2單抽頭數(shù)字濾波器，其被輸入來自所述余弦波生成部的余弦波信號(hào)；干涉信號(hào)生成部，其被輸入來自所述第1單抽頭數(shù)字濾波器的輸出與來自所述第2單抽頭數(shù)字濾波器的輸出相加后的噪聲控制信號(hào)，并輸出用于與由所述噪聲源引起的噪聲發(fā)生干涉的干涉信號(hào)；誤差信號(hào)檢測(cè)部，其檢測(cè)作為從所述干涉信號(hào)生成部輸出的所述干涉信號(hào)與由所述噪聲源引起的噪聲的干涉結(jié)果而產(chǎn)生的誤差信號(hào)；第1系數(shù)更新部，其更新所述第1單抽頭數(shù)字濾波器的濾波系數(shù)；以及第2系數(shù)更新部，其更新所述第2單抽頭數(shù)字濾波器的濾波系數(shù)，所述第1系數(shù)更新部和所述第2系數(shù)更新部根據(jù)系數(shù)更新信號(hào)，來更新所述第1單抽頭數(shù)字濾波器和所述第2單抽頭數(shù)字濾波器的系數(shù)，使得所述誤差信號(hào)檢測(cè)部中的噪聲降低，所述系數(shù)更新信號(hào)是在所述噪聲頻率的1/2周期內(nèi)對(duì)來自所述誤差信號(hào)檢測(cè)部的所述誤差信號(hào)進(jìn)行了規(guī)定期間的處理而得到的。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)有源噪聲控制裝置，該有源噪聲控制裝置使用自適應(yīng)陷波濾波器，其中，僅利用在所要降低的噪聲頻率的1/2周期內(nèi)對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行了規(guī)定期間的處理而得到的信號(hào)，來進(jìn)行系數(shù)更新運(yùn)算，由此，在系數(shù)更新運(yùn)算中不需要積運(yùn)算，大幅減少了運(yùn)算負(fù)荷。
文檔編號(hào)G10K11/178GK101647058SQ200880010729
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者中村由男 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社