專利名稱:有源降噪裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過對(duì)伴隨發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)或車輛行駛在車廂內(nèi)產(chǎn)生的令人不快的噪聲以相位相反的信號(hào)進(jìn)行相干、使該噪聲降低的有源降噪裝置，尤其涉及抑制這種有源降噪裝置不能跟上所述噪聲而產(chǎn)生的異常聲的有源降噪裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)的空腔共鳴聲成為車廂內(nèi)的噪聲，是一種因發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的起動(dòng)力被傳到車體、并在一定條件下引起封閉空間的車廂共振而發(fā)生的輻射聲，所以具有與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同步的顯著的周期性。
作為降低這種令人不快的發(fā)動(dòng)機(jī)空腔共鳴聲的以往的有源降噪裝置，已知進(jìn)行利用自適應(yīng)陷波濾波器的前饋?zhàn)赃m應(yīng)控制的方法(例如參考專利文獻(xiàn)1)。
圖4是示出以往的有源降噪裝置的組成的框圖，下面參照?qǐng)D4說明有源降噪裝置的組成和運(yùn)作。在DSP(Digital Signal Processor數(shù)字信號(hào)處理器)等離散信號(hào)處理裝置17，處理實(shí)現(xiàn)有源降噪裝置用的離散運(yùn)算。首先，由波形整形器1去除疊在發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖上的噪聲等，同時(shí)還對(duì)波形作整形。將此波形整形器1的輸出信號(hào)加到余弦波發(fā)生器2和正弦波發(fā)生器3，建立作為參考信號(hào)的余弦波和正弦波。
將作為余弦波發(fā)生器2的輸出信號(hào)的參考余弦波信號(hào)與自適應(yīng)陷波濾波器4中第1個(gè)1抽頭自適應(yīng)濾波器5的濾波器系數(shù)W0相乘。同樣，將作為正弦波發(fā)生器3的輸出信號(hào)的參考正弦波信號(hào)與自適應(yīng)陷波濾波器4中第2個(gè)1抽頭自適應(yīng)濾波器6的濾波器系數(shù)W1相乘。在加法器7將第1個(gè)1抽頭自適應(yīng)濾波器5的輸出信號(hào)與第2個(gè)自適應(yīng)濾波器6的輸出信號(hào)相加后，輸入到2次噪聲發(fā)生器8。
2次噪聲發(fā)生器8產(chǎn)生2次噪聲，與基于發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖的噪聲相干，從而進(jìn)行抵消。這時(shí)，將噪聲抑制部未抵消掉的殘留信號(hào)作為誤差信號(hào)e用于自適應(yīng)控制算法。
另一方面，對(duì)具有模擬根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速求出的應(yīng)抵消的陷波頻率中2次噪聲發(fā)生器8至噪聲抑制部的傳遞特性的C0的傳遞元件9，輸入?yún)⒖加嘞也ㄐ盘?hào)，同樣，也對(duì)具有模擬2次噪聲發(fā)生器8至噪聲抑制部的傳遞特性的C1的傳遞元件10，輸入?yún)⒖颊也ㄐ盘?hào)，將傳遞元件9和傳遞元件10的輸出信號(hào)在加法器13中相加后得到的模擬余弦波信號(hào)r0和誤差信號(hào)e輸入到自適應(yīng)算法運(yùn)算器15，根據(jù)自適應(yīng)算法(例如LMS(Least Mean Square最小均方)算法，即一種最速下降法)，更新自適應(yīng)陷波濾波器4的濾波器系數(shù)W0。
同樣，對(duì)具有模擬根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速求出的應(yīng)抵消的陷波頻率中2次噪聲發(fā)生器8至噪聲抑制部的傳遞特性的C0的傳遞元件11，輸入?yún)⒖颊也ㄐ盘?hào)，同樣，也對(duì)具有模擬2次噪聲發(fā)生器8至噪聲抑制部的傳遞特性的-C1的傳遞元件12，輸入?yún)⒖加嘞也ㄐ盘?hào)，將傳遞元件11和傳遞元件12的輸出信號(hào)在加法器14中相加后得到的模擬余弦波信號(hào)r1和誤差信號(hào)e輸入到自適應(yīng)算法運(yùn)算器16，根據(jù)自適應(yīng)算法(例如LMS算法)，更新自適應(yīng)陷波濾波器4的濾波器系數(shù)W1。
同樣，以遞歸方式將自適應(yīng)陷波濾波器4的濾波器系數(shù)W0和W1漸漸收斂到最佳值，使誤差信號(hào)e變小，換言之，使使噪聲抑制部的噪聲減小。
專利文獻(xiàn)1特開2000-99037號(hào)公報(bào)然而，上述以往的組成中，發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖急劇變化時(shí)，自適應(yīng)陷波濾波器系數(shù)的更新速度不能跟上，所以不收斂而發(fā)散，存在可能產(chǎn)生異常聲的課題。
因此，本發(fā)明是解決上述以往的課題的發(fā)明，其目的為提供一種即使發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖急劇變化時(shí)，用戶也聽不到自適應(yīng)濾波器輸出的異常聲的有源降噪裝置。

發(fā)明內(nèi)容為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的有源降噪裝置，以使自適應(yīng)陷波濾波器的自適應(yīng)陷波濾波器系數(shù)自適應(yīng)的方式，將自適應(yīng)陷波濾波器的輸出輸入到2次噪聲發(fā)生單元，進(jìn)行噪聲的抵消，其中，設(shè)置監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)急劇變動(dòng)的監(jiān)視單元，以及該監(jiān)視單元檢測出發(fā)動(dòng)機(jī)急劇變動(dòng)時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以便使所述自適應(yīng)陷波濾波器的輸出對(duì)所述2次噪聲發(fā)生單元的輸入停止的輸入停止單元。
具體而言，監(jiān)視單元結(jié)構(gòu)上做成檢測出發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖的當(dāng)前值與規(guī)定時(shí)間內(nèi)的過去值的變化量，并且在該變化量大于等于規(guī)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)輸入停止單元；或結(jié)構(gòu)上做成檢測出踩進(jìn)加速踏板的加速度，在檢測出超過規(guī)定加速度的加速度時(shí)，驅(qū)動(dòng)輸入停止單元；或結(jié)構(gòu)上做成檢測出車輛行駛時(shí)的變速操作，并驅(qū)動(dòng)輸入停止單元；或結(jié)構(gòu)上做成檢測出車輛行駛時(shí)的升速，并驅(qū)動(dòng)輸入停止單元。
圖1是示出本發(fā)明實(shí)施方式1的有源降噪裝置的組成的框圖。
圖2是示出本發(fā)明實(shí)施方式2的有源降噪裝置的組成的框圖。
圖3是示出本發(fā)明實(shí)施方式3的有源降噪裝置的組成的框圖。
圖4是示出以往例的有源降噪裝置的組成的框圖。
具體實(shí)施方式下面，參照?qǐng)D1～圖3說明本發(fā)明有源降噪裝置的各實(shí)施方式。對(duì)與參照?qǐng)D4說明的以往的有源降噪裝置相同的組成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省略說明。
實(shí)施方式1圖1是示出本發(fā)明實(shí)施方式1的有源降噪裝置的組成的框圖。
圖1中，21是來自產(chǎn)生成為課題的噪聲的噪聲源、即發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖，此有源降噪裝置進(jìn)行工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)輻射的具有周期性的噪聲降低。
作為與發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步的電信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖21被輸入到波形整形器1，去除疊加的噪聲等，同時(shí)對(duì)波形進(jìn)行整形。作為此發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖21，可考慮利用TDC傳感器(上止點(diǎn)傳感器)的輸出信號(hào)或轉(zhuǎn)速脈沖。尤其是轉(zhuǎn)速脈沖，作為轉(zhuǎn)速表的輸入信號(hào)等，多數(shù)情況下車輛方已具備，不必另外設(shè)置專門的裝置。
將此波形整形器1的輸出信號(hào)加到余弦波發(fā)生器2和正弦波發(fā)生器3，建立作為與從發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖21求出的應(yīng)抵消的頻率(下文簡稱為陷波頻率)同步的參考信號(hào)的余弦波和正弦波。將作為余弦波發(fā)生器2的輸出信號(hào)的參考余弦波信號(hào)與自適應(yīng)陷波濾波器4中第1個(gè)1抽頭自適應(yīng)濾波器5的濾波器系數(shù)W0相乘。同樣，將作為正弦波發(fā)生器3的輸出信號(hào)的參考正弦波信號(hào)與自適應(yīng)陷波濾波器4中第2個(gè)1抽頭自適應(yīng)濾波器6的濾波器系數(shù)W1相乘。
然后，將第1個(gè)1抽頭自適應(yīng)濾波器5的輸出信號(hào)和第2個(gè)1抽頭自適應(yīng)濾波器6的輸出信號(hào)在加法器7中相加后，輸入到作為2次噪聲發(fā)生單元的功率放大器22和揚(yáng)聲器23。
作為自適應(yīng)濾波器4的輸出的加法器7的輸出信號(hào)在功率放大器22中得到功率放大后，作為抵消成為課題的噪聲用的2次噪聲，從揚(yáng)聲器23輻射。這時(shí)，未因2次噪聲與成為課題的噪聲相干而抵消掉的噪聲抑制部的殘留信號(hào)被作為殘留信號(hào)檢測單元的傳聲器24檢測出，并當(dāng)作誤差信號(hào)e用于更新自適應(yīng)陷波濾波器4的濾波器系數(shù)W0和W1用的自適應(yīng)控制算法。
模擬陷波頻率中的功率放大器22至揚(yáng)聲器24的傳遞特性(下文簡稱為傳遞特性)的模擬信號(hào)發(fā)生單元的組成部分，包含傳遞元件9、10、11、12和加法器13、14。
首先，對(duì)傳遞元件9輸入?yún)⒖加嘞也ㄐ盘?hào)，同樣，也對(duì)傳遞元件10輸入?yún)⒖颊也ㄐ盘?hào)。進(jìn)而，將傳遞元件9和傳遞元件10的輸出信號(hào)在加法器13中相加，以產(chǎn)生模擬正弦波信號(hào)r0。此模擬正弦波信號(hào)r0被輸入到自適應(yīng)控制算法運(yùn)算器15，用于更新第1個(gè)1抽頭自適應(yīng)濾波器5的濾波器系數(shù)W0用的自適應(yīng)控制算法。
同樣，對(duì)傳遞元件11輸入?yún)⒖颊也ㄐ盘?hào)，也同樣對(duì)傳遞元件12輸入?yún)⒖加嘞也ㄐ盘?hào)。進(jìn)而，將傳遞元件11和傳遞元件12的輸出信號(hào)在加法器14中相加，以產(chǎn)生模擬正弦波信號(hào)r1。此模擬正弦波信號(hào)r1被輸入到自適應(yīng)控制算法運(yùn)算器16，用于更新第2個(gè)1抽頭自適應(yīng)濾波器6的濾波器系數(shù)W1用的自適應(yīng)控制算法。
如上文所示，這種有源降噪裝置從發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖檢測出陷波頻率，產(chǎn)生自適應(yīng)陷波濾波器輸出，并重復(fù)自適應(yīng)控制，直到誤差信號(hào)e收斂為0。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖由于某些原因而急劇變化時(shí)，頻率變化，卻依舊未收斂，所以不僅得不到正常的降噪效果，而且最壞的情況下，自適應(yīng)濾波器4的濾波器系數(shù)WN發(fā)散并通過功率放大器22從揚(yáng)聲器23發(fā)生異常聲的可能性大。
于是，需要在發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖急劇變化時(shí)，立即檢測出該變化，在自適應(yīng)濾波器4的濾波器系數(shù)WN成為異常值并達(dá)到發(fā)散前，使自適應(yīng)陷波濾波器停止輸出。
本實(shí)施方式中，為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，在離散信號(hào)處理裝置17內(nèi)設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖監(jiān)視單元25；以及由該發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖監(jiān)視單元25控制通斷的開關(guān)26(輸入停止單元)。將輸入到余弦波發(fā)生器2和正弦波發(fā)生器3的波形整形器1的輸出分支，并輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖監(jiān)視單元25，檢測出當(dāng)前幀與規(guī)定時(shí)間內(nèi)的過去值的變化量，并經(jīng)常監(jiān)視變化量是否超過一定值。
發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖監(jiān)視單元25在發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖變化量超過一定值時(shí)，檢測出發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖急劇變化這種異常，立即切斷開關(guān)26，從而停止自適應(yīng)濾波器4的輸出對(duì)作為2次噪聲發(fā)生單元的功率放大器22和揚(yáng)聲器23的輸入，防止由于發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖急劇變化而自適應(yīng)濾波器4輸出異常聲。在離散信號(hào)處理裝置17內(nèi)作為軟件構(gòu)成這些發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖監(jiān)視單元25和開關(guān)26。
綜上所述，本實(shí)施方式設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖監(jiān)視單元25作為發(fā)動(dòng)機(jī)急劇變動(dòng)的監(jiān)視單元，在利用該單元檢測出急劇變動(dòng)時(shí)，由作為輸入停止單元的開關(guān)26使自適應(yīng)陷波濾波器4的輸出對(duì)2次噪聲發(fā)生單元23的輸入停止，從而防止輸出異常聲。
再者，作為發(fā)動(dòng)機(jī)急劇變動(dòng)的監(jiān)視單元，不限于上述發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖監(jiān)視單元25，也可為其它單元。下面的實(shí)施方式說明使用其它監(jiān)視單元的有源降噪裝置。
實(shí)施方式2接著，參照?qǐng)D2說明實(shí)施方式2。圖2是示出實(shí)施方式2的有源降噪裝置的組成的框圖。對(duì)與實(shí)施方式1相同的組成要素標(biāo)注相同的參考標(biāo)號(hào)，并省略說明。
本實(shí)施方式中，結(jié)構(gòu)上做成作為發(fā)動(dòng)機(jī)急劇變動(dòng)的監(jiān)視單元，設(shè)置急加速監(jiān)視單元27，切斷作為停止所述自適應(yīng)陷波濾波器4的輸出對(duì)2次噪聲發(fā)生單元的輸入的輸入停止單元的開關(guān)26，以代替實(shí)施方式1的發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖監(jiān)視單元25。
急加速監(jiān)視單元27輸入踩進(jìn)加速踏板時(shí)的踏板的加速度或?qū)μぐ迨┘拥牧?，檢測出當(dāng)前值與過去值的變化量，并經(jīng)常監(jiān)視變化量是否超過一定值。
急加速監(jiān)視單元27在變化量超過一定值時(shí)，判斷為急加速行駛，并立即切斷開關(guān)26。由此，能檢測出急加速行駛時(shí)產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖的急劇變化，防止輸出因跟不上發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖急劇變化而引起的自適應(yīng)陷波濾波器4的異常聲。在離散信號(hào)處理裝置17內(nèi)作為軟件構(gòu)成這些急加速監(jiān)視單元27和開關(guān)26。
實(shí)施方式3接著，參照3說明實(shí)施方式3。圖3是示出實(shí)施方式3的有源降噪裝置的組成的框圖。對(duì)與實(shí)施方式1相同的組成要素標(biāo)注相同的參考標(biāo)號(hào)，并省略說明。
本實(shí)施方式中，結(jié)構(gòu)上做成作為發(fā)動(dòng)機(jī)急劇變動(dòng)的監(jiān)視單元，設(shè)置升速監(jiān)視單元28，切斷作為停止所述自適應(yīng)陷波濾波器4的輸出對(duì)2次噪聲發(fā)生單元的輸入的輸入停止單元的開關(guān)26，以代替實(shí)施方式1的發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖監(jiān)視單元25。
升速監(jiān)視單元28在升速時(shí)立即切斷開關(guān)26。由此，能檢測出升速時(shí)產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖的急劇變化，防止輸出因跟不上發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖急劇變化而引起的自適應(yīng)陷波濾波器4的異常聲。在離散信號(hào)處理裝置17內(nèi)作為軟件構(gòu)成這些升速監(jiān)視單元28和開關(guān)26。
再者，升速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇升高，降速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇降低。本實(shí)施方式中，由于升速時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇升高一般比降速時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇降低在聽覺上更感到噪聲，說明了該升速時(shí)驅(qū)動(dòng)開關(guān)26，以防止自適應(yīng)陷波濾波器4的濾波器系數(shù)WN發(fā)散而產(chǎn)生異常聲，但也可設(shè)置監(jiān)視升速和降速的升速降速監(jiān)視單元，以代替升速監(jiān)視單元28，對(duì)升速、降速都進(jìn)行監(jiān)視，并驅(qū)動(dòng)開關(guān)26。這可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性適當(dāng)選擇一種。
工業(yè)上的實(shí)用性如以上所說明，根據(jù)本發(fā)明，通過檢測出因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇變化而自適應(yīng)陷波濾波器系數(shù)更新速度不能跟上這種異常，并且在自適應(yīng)陷波濾波器達(dá)到發(fā)散前使自適應(yīng)濾波器的輸出不輸入到2次噪聲發(fā)生單元，能防止自適應(yīng)陷波濾波器輸出的異常聲于未然，所以作為汽車的有源降噪裝置是有用的。
權(quán)利要求
1.一種有源降噪裝置，以使自適應(yīng)陷波濾波器(4)的自適應(yīng)陷波濾波器系數(shù)自適應(yīng)的方式，將自適應(yīng)陷波濾波器(4)的輸出輸入到2次噪聲發(fā)生單元(23)，進(jìn)行噪聲的抵消，其特征在于，設(shè)置監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)急劇變動(dòng)的監(jiān)視單元(25、27、28)；以及該監(jiān)視單元(25、27、28)檢測出發(fā)動(dòng)機(jī)急劇變動(dòng)時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以便使所述自適應(yīng)陷波濾波器(4)的輸出對(duì)所述2次噪聲發(fā)生單元(22、23)的輸入停止的輸入停止單元(26)。
2.如權(quán)利要求
1中所述的有源降噪裝置，其特征在于，監(jiān)視單元(25)結(jié)構(gòu)上做成檢測出發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖(21)的當(dāng)前值與規(guī)定時(shí)間內(nèi)的過去值的變化量，并且在該變化量大于等于規(guī)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)輸入停止單元(26)。
3.如權(quán)利要求
1中所述的有源降噪裝置，其特征在于，監(jiān)視單元(27)結(jié)構(gòu)上做成檢測出踩進(jìn)加速踏板的加速度，在檢測出超過規(guī)定加速度的加速度時(shí)，驅(qū)動(dòng)輸入停止單元(26)。
4.如權(quán)利要求
1中所述的有源降噪裝置，其特征在于，監(jiān)視單元(28)結(jié)構(gòu)上做成檢測出車輛行駛時(shí)的變速操作，并驅(qū)動(dòng)輸入停止單元(26)。
5.如權(quán)利要求
1中所述的有源降噪裝置，其特征在于，監(jiān)視單元(28)結(jié)構(gòu)上做成檢測出車輛行駛時(shí)的升速，并驅(qū)動(dòng)輸入停止單元(26)。
專利摘要
一種有源降噪裝置，根據(jù)自適應(yīng)陷波濾波器(4)的輸出抵消振動(dòng)噪聲。其中在結(jié)構(gòu)上做成輸入到自適應(yīng)陷波濾波器(4)的發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖的當(dāng)前幀與規(guī)定時(shí)間內(nèi)的過去值的變化量大于等于規(guī)定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖監(jiān)視單元(25)切斷開關(guān)(26)，使自適應(yīng)陷波濾波器(4)的輸出停止，并做成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇變動(dòng)時(shí)因自適應(yīng)陷波濾波器系數(shù)更新速度不能跟上而自適應(yīng)陷波濾波器(4)達(dá)到發(fā)散之前，停止自適應(yīng)陷波濾波器(4)的輸出，防止產(chǎn)生異常聲。通過這樣構(gòu)成有源降噪裝置，即使發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖急劇變化時(shí)，用戶也聽不到自適應(yīng)陷波濾波器(4)輸出的異常聲。
文檔編號(hào)G10K11/178GK1993249SQ200580025713
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年7月15日
發(fā)明者菅陽一, 中村由男, 大西將秀, 井上敏郎, 高橋彰, 小林康統(tǒng) 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社, 本田技研工業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan