主动振动噪声控制装置的制作方法

专利名称：主动振动噪声控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将从音频单元输出的音频信号和用作抵消车辆的车厢中的振动噪声的抵消信号提供到共用扬声器单元的主动振动噪声控制装置，共用扬声器单元把提供的信号转换成重放声音。
背景技术：
现在已经提出了一种用于将从音频单元输出的音频信号和用作抵消车辆的车厢中的振动噪声的抵消信号提供到一个将提供的信号转换成重放声音的共用扬声器单元的主动振动噪声控制装置(例如，见日本专利申请特许公开6-130971)。
如附图的图9中所示，这种主动振动噪声控制装置的一个例子具有一个主动振动噪声控制单元30-3，一个音频单元70，和一个扬声器单元41。
音频单元70具有声源设备49和加法器电路51。从声源设备49选择一个音频声源，并且将从选择的音频声源输出的音频信号提供到加法器电路51。
扬声器单元41具有一个放大器42和一个设置在车厢中的扬声器43。放大器42放大从加法器电路51输出的信号，放大器42将输出信号提供到扬声器43以将信号转换成重放声音。
以下通过示例的方式说明作为振动噪声源的发动机产生的振动噪声的抵消，例如，4-循环4-缸发动机的转动在车辆的车厢中产生的振动噪声的抵消。由于每当汽油燃烧使发动机输出轴转动半周时其扭矩变化，4-循环4-缸发动机产生振动，在车辆的车厢中造成振动噪声。4-循环4-缸发动机产生大量的被称为转动二次分量的振动噪声，转动二次分量具有发动机输出轴的转动速度两倍的频率。
在主动振动噪声控制单元30-3中，一个基本信号产生电路2产生作为具有从振动噪声源产生的振动噪声的频率中选择的一个频率的数字信号的基本信号，一个自适应滤波器4根据基本信号产生用于抵消车厢中的振动噪声的抵消信号。一个参考信号产生电路5-1根据依赖于信号传输特性的校正数据校正来自基本信号产生电路2的基本信号，以产生参考信号。一个设置在车厢中的话筒27根据车厢中的振动噪声检测误差信号。根据来自参考信号产生电路5-1的参考信号和误差信号，LMS算法处理电路6计算自适应滤波器4的滤波系数，以使误差信号最小，并且连续地更新自适应滤波器4的滤波系数，以便自适应滤波器4产生抵消信号将误差信号减小到最小。
基本信号产生电路2，自适应滤波器4，参考信号产生电路5-1，和LMS算法处理电路6是由一个微计算机20-3实现的。
加法器电路51将自适应滤波器4产生的抵消信号与声源设备输出的音频信号相加，输出和信号以驱动扬声器单元41。因此，用于根据从音频单元70输出的音频信号产生重放声音的扬声器单元41兼有用于根据从主动振动噪声控制单元30-3输出的抵消信号产生抵消声音的扬声器单元的第二种作用。
上述信号传输特性是从自适应滤波器4到LMS算法处理电路6范围内的信号传输特性。主动振动噪声控制单元30-3利用基于信号传输特性的校正数据校正基本信号，并且从自适应滤波器4产生匹配信号传输特性的抵消信号。
为了测量图9中间断线指示的主动振动噪声控制装置的实际信号传输特性，在自适应滤波器4的输出端与LMS算法处理电路6的误差信号输入端之间连接了一个包括傅立叶变换器的信号传输特性测量电路100。信号传输特性测量电路100测量跨越车厢的自适应滤波器4的输出端与LMS算法处理电路6的误差信号输入端之间的信号传输特性。
因此，测量的信号传输特性包括由于从自适应滤波器3的输出端到扬声器43中连接的D/A转换器21、低通滤波器22、加法器电路51、和放大器42，以及从话筒27到LMS算法处理电路6中连接的放大器23、带通滤波器24、和A/D转换器25造成的信号传输特性。
车辆上使用的音频设备包括具有其中一个音频单元安装在车辆的仪表板上和一个扬声器单元包括一个放大器和设置在车辆的车厢中预定位置的扬声器的普通配置的音频设备(也称为标准规范的音频设备)，和基于其中一个音频单元安装在车辆的仪表板中和一个扬声器单元包括一个均衡器、一个放大器、和设置在车辆的车厢中的预定位置用于产生高保真大功率播放音频信号的扬声器的高级规范的音频设备(也称为高级规范的音频设备)。根据不同的车辆类型和级别，将不同配置的音频设备结合在不同的车辆中。
结果，如附图中图10A和10B中间断线和实线曲线所示，在结合不同音频设备的车辆中，信号传输特性根据音频设备而不同。图10A示出了信号传输特性中的增益特性，图10B示出了信号传输特性中的相位特性。间断线曲线代表标准规范的音频设备的特性，实线曲线代表高级规范的音频设备的特性。
因此，根据可用的音频设备的扬声器单元，需要提供多个主动振动噪声控制单元，每个主动噪声控制单元与使用中的音频设备共享扬声器单元，以匹配信号传输特性。
结果，需要增大车辆上使用的音频设备与主动振动噪声控制单元的组合数，造成了在与车辆上的音频设备的组合中可能安装错误类型的主动振动噪声控制单元的问题。

发明内容
本发明的目的是要提供一种主动振动噪声控制装置，能够减少需要使用的主动振动噪声控制单元的不同类型的数量，有效地防止将错误类型的主动振动噪声控制单元安装在车辆上，和能够容易地诊断出故障。
根据本发明，提供了一种主动振动噪声控制装置包括具有扬声器的音频设备，用于输出重放声音，和主动振动噪声控制单元，用于产生抵消信号以降低车辆的车厢中的振动噪声并且向扬声器输出抵消信号，安排主动振动噪声控制单元根据来自音频设备的控制信号产生匹配扬声器的特性的抵消信号。
上述主动振动噪声控制装置根据来自音频设备的控制信号确定扬声器的特性，并且自动地产生匹配扬声器特性的抵消信号。该主动振动噪声控制单元可以容易地管理和组装，并且防止了错误的组装。
根据本发明，还提供了一种主动振动噪声控制装置包括具有用于放大音频信号的放大器和用于将音频信号转换成重放声音的扬声器的音频设备，和主动振动噪声控制单元，用于产生抵消信号以降低车辆的车厢中的振动噪声并且通过放大器将抵消信号输出到扬声器，安排主动振动噪声控制单元根据来自音频设备的控制信号产生匹配放大器或扬声器的特性的抵消信号。
上述主动振动噪声控制装置根据来自音频设备的控制信号确定音频设备的放大器或扬声器的特性，和自动地产生匹配放大器或扬声器的特性的抵消信号。该主动振动噪声控制单元可以容易地管理和组装，并且防止了错误的组装。
在主动振动噪声控制装置中，主动振动噪声控制单元根据来自音频设备的控制信号停止输出抵消信号。
当主动振动噪声控制单元根据来自音频设备的控制信号停止输出抵消信号时，使得操作人员能够确认主动振动噪声控制装置操作时的噪声控制性能。结果，在主动振动噪声控制装置的制造过程中或在汽车经销处，可以根据来自音频设备的控制信号诊断出主动振动噪声控制装置的故障。可以容易地确认诸如主动振动噪声控制单元与扬声器或误差信号检测装置之间的连线断开之类的故障。
主动振动噪声控制单元包括基本信号产生装置，用于输出具有从由振动噪声源产生的振动噪声的频率中选择的一个频率的基本信号；自适应滤波器，用于根据基本信号输出抵消信号以抵消车厢中的振动噪声；误差信号检测装置，用于检测车厢中的振动噪声并且输出代表检测的振动噪声的误差信号；参考信号产生装置，用于根据基本信号产生参考信号；和滤波系数更新装置，用于根据误差信号和参考信号连续地更新自适应滤波器的滤波系数以使误差信号最小，将参考信号产生装置安排为具有多个取决于从自适应滤波器的输出端到滤波系数更新装置的输入端的范围的信号传输特性的校正值，并且利用根据来自音频设备的控制信号选择的一个校正值校正基本信号，和将校正的基本信号作为参考信号输出。
通过上述主动振动噪声控制装置，存储取决于信号传输特性的多个校正值，根据来自音频设备的控制信号选择一个匹配音频设备的放大器或扬声器的存储校正值，和根据选择的校正值输出抵消信号。因此，可以自动地产生匹配放大器或扬声器的抵消信号。
根据本发明，还提供了一种主动振动噪声控制装置包括具有用于输出重放声音的扬声器的音频设备；和主动振动噪声控制单元，用于产生抵消信号以降低车辆的车厢中的振动噪声并且将抵消信号输出到扬声器，安排主动振动噪声控制单元根据来自音频设备的控制信号转移到故障诊断模式。
根据来自音频设备的控制信号，使上述主动振动噪声控制装置进入故障诊断模式。结果，在主动振动噪声控制装置的制造过程中或在汽车经销处，可以根据来自音频设备的控制信号诊断主动振动噪声控制装置的故障。可以容易地确认诸如主动振动噪声控制单元与扬声器或误差信号检测装置之间的连线断开之类的故障。
当主动振动噪声控制单元转移到故障诊断模式时，主动振动噪声控制单元输出一个具有一种音频频率的基本信号。主动振动噪声控制装置进一步包括用于检测误差信号的误差信号检测装置。当主动振动噪声控制单元转移到故障诊断模式时，主动振动噪声控制单元根据来自误差信号检测装置的输入信号确定是否存在故障，并且如果判断存在故障时，停止输入基本信号。
由于当主动振动噪声控制单元转移到故障诊断模式时主动振动噪声控制单元输出具有一种音频频率的基本信号，如果当在音频设备的操作动作使主动振动噪声控制单元进入故障诊断模式时根本就没有从扬声器产生声音，那么可以确定主动振动噪声控制装置不正常工作或主动振动噪声控制装置与扬声器之间的连线断开。如果在过去了特定的一段时间周期后，仍没有从扬声器产生声音，那么可以确定主动振动噪声控制装置与误差信号检测装置之间的连线断开。因此，可以简单地识别出故障或不正常工作的位置。
在故障诊断模式中，主动振动噪声控制单元停止输出基本信号，而车辆发动机继续操作。
在故障诊断模式中，如果尽管发动机已经开始操作，从扬声器产生了声音，那么可以断定主动振动噪声控制单元的输入系统未正常工作，或可以确定它的连线断开。因此，可以特别详细地识别出故障或未正常操作的位置。
从以下结合附图的说明中，可以对本发明的上述和其它目的、特征、和优点有更清楚的了解，在附图中通过图示例子的方式示出了本发明的优选实施例。


图1是根据本发明的一个优选实施例的主动振动噪声控制装置的方框图，主动振动噪声控制装置与一个安装在车辆上的标准规范音频设备组合；图2是根据本发明实施例的主动振动噪声控制装置的方框图，主动振动噪声控制装置与安装在车辆上的高级规范音频设备组合；图3是根据本发明实施例的主动振动噪声控制装置的操作方式的说明图；图4是根据本发明另一个实施例的主动振动噪声控制装置的方框图，主动振动噪声控制装置与一个安装在车辆中的标准规范音频设备组合；图5是根据本发明另一个实施例的主动振动噪声控制装置的方框图，主动振动噪声控制装置与一个安装在车辆上的高级规范音频设备组合；图6是根据本发明另一个实施例的主动振动噪声控制装置中控制信号的状态，和音频设备及校正数据的选择的说明图；图7是根据本发明另一个实施例的主动振动噪声控制装置的操作序列的流程图；图8是根据本发明另一个实施例的主动振动噪声控制装置的操作序列中故障诊断过程的流程图；图9是一个惯用主动振动噪声控制装置的方框图；和图10A和10B是显示主动振动噪声控制装置中号传输特性的曲线图，图10A示出了增益特性，图10B示出了相位特性。
具体实施例方式
以下说明根据本发明的不同实施例的主动振动噪声控制装置。在以下要说明的每个实施例中，主动振动噪声控制装置与安装在车辆中的标准规范的音频设备组合，并且也与安装在车辆中的高级规范的音频设备组合。
图1和2以框图的形式示出了根据本发明一个实施例的主动振动噪声控制装置。图1示出了具有通过耦合器电连接到一个标准规范音频设备的主动振动噪声控制单元的主动振动噪声控制装置，图2示出了一个具有通过耦合器电连接到高级规范音频设备的主动振动噪声控制单元的主动振动噪声控制装置。
在图1中，将一个主动振动噪声控制单元30-1显示为与安装在车辆中的标准规范音频设备40组合，并且也显示为与安装在车辆上的高级规范音频设备60组合。主动振动噪声控制单元30-1通过耦合器28电连接到标准规范的音频设备40。作为选择，主动振动噪声控制单元30-1可以通过耦合器28电连接到高级规范音频设备60，而不是标准规范音频设备40。
标准规范的音频设备40具有音频单元44和扬声器单元41。
音频单元44具有包括每个起到音频源的作用的AM/FM调谐器49-1、盒式磁带录音座49-2、CD卡座49-3的声源设备49，均衡器50，加法器电路51，包括一个微计算机的控制电路46，和包括可以通过操作人员操作的电源on/off开关、音量控制、声源选择开关、频道选择开关、平衡控制、和静音开关的指令按键开关组件45。
控制电路46从声源设备49选择一个由从指令按键开关组件45输入的选择信号指示的音频声源。选择的音频声源开始操作，并且将输出音频信号提供到均衡器50，均衡器50补偿音频信号的频率特性。从均衡器50输出的音频信号提供到加法器电路51，在加法器电路51中把它加到从主动振动噪声控制单元30-1经过耦合器28提供的抵消信号。
扬声器单元41包括放大器42和设置在车辆的车厢中的扬声器43。放大器42放大从加法器电路51输出的和信号，放大器42将输出信号提供到扬声器43，以将信号转换成重放声音。
音频单元44安装在车辆的仪表板中，扬声器单元41的放大器42和扬声器43设置在车厢中预定的位置上。
音频单元44也具有一个用作产生控制信号的控制信号产生装置的发射极接地晶体管47，和一个用作具有连接到电源的接线端的上拉电阻器的集电极电阻48A。集电极电阻48A的另一个接线端通过耦合器28连接到主动振动噪声控制单元30-1。控制电路46将信号输出的晶体管47的基极，以控制晶体管47的导通和关断。
在正常情况下，控制电路46不向晶体管47的基极施加信号，因此晶体管47保持关断。因此，从电源经过电阻48A提供的高电位输出信号(H1)作为控制信号经过耦合器28提供到主动振动噪声控制单元30-1。当控制电路46检测到对指令按键开关组件45进行的不同于操作音频设备的正常动作的某种动作时，例如，当在按动静音开关的同时将电源on/off开关按下预定次数时，控制电路46将基极电流提供到晶体管47，以导通晶体管47。此时，将一个低电位输出信号(接地电位L)作为控制信号经过耦合器28施加到主动振动噪声控制单元30-1。
主动振动噪声控制单元30-1具有一个用于产生抵消信号的抵消信号产生电路20-1。如图2中所示，可以用微计算机实现的抵消信号产生电路20-1具有波形整形器1，基本信号产生电路2，on-off开关3，自适应滤波器4，参考信号产生电路5，用作滤波系数更新装置的LMS算法处理电路6，和经过耦合器28对其提供控制信号的开关控制电路7。
主动振动噪声控制单元30-1还具有用于将抵消信号产生电路20-1输出的数字抵消信号转换成模拟抵消信号的D/A转换器21，用于滤波和经过耦合器28向加法器电路51提供模拟抵消信号的低通滤波器22，用于放大用作误差信号检测装置的话筒27检测的误差信号的放大器23，用于对其提供从放大器23输出的放大误差信号的带通滤波器24，和用于将带通滤波器24输出的模拟误差信号转换成数字误差信号并且将数字误差信号提供到抵消信号产生电路20-1的A/D转换器25。
如上所述，以下通过举例说明的方式说明作为振动噪声源的发动机产生的振动噪声的抵消，例如，4-循环4-缸发动机的转动在车辆的车厢中产生的振动噪声的抵消。每当汽油燃烧，发动机输出轴转动半周时发动机的扭矩变化，4-循环4-缸发动机产生振动，在车辆的车厢中造成振动噪声。4-循环4-缸发动机产生许多被称为转动二次分量的、具有发动机输出轴的旋转速度两倍的频率的振动噪声。
传感器检测到发动机输出轴的转动，传感器将输出信号提供到波形整形器1。波形整形器1调整提供的信号的波形，并且把波形整形过的信号提供到基本信号产生电路2，基本信号产生电路2产生具有一种从振动噪声源产生的振动噪声的频率选择的一个频率的数字基本信号，例如，具有转动二次分量的频率的基本信号。
基本信号经过on-off开关3提供到自适应滤波器4，自适应滤波器4将基本信号处理成用于抵消车厢中振动噪声的抵消信号。抵消信号从自适应滤波器4输出到D/A转换器21，从而转换成模拟抵消信号，模拟抵消信号被施加到低通滤波器22。然后将模拟抵消信号从低通滤波器22经过耦合器28提供到加法器电路51。
设置在车厢中的话筒27检测车厢中的振动噪声，并且产生代表振动噪声的误差信号。放大器23放大从话筒17输出的误差信号，通过带通滤波器24限制频带，然后由A/D转换器25转换成数字误差信号。
参考信号产生电路5预先存储基于标准规范的音频设备40的扬声器单元41的信号传输特性的校正数据CA，和基于高级规范的音频设备60的扬声器单元61的信号传输特性的校正数据CB。参考信号产生电路5根据与主动振动噪声控制单元30-1组合的音频设备46或60，有选择地读出校正数据CA或CB，并且根据读出的校正数据CA或校正数据CB校正来自基本信号产生电路2的基本信号，从而产生参考信号。
根据从参考信号产生电路5输出的参考信号和来自A/D转换器25的误差信号，LMS算法处理电路6执行LMS算法计算，并且根据LMS算法计算的结果，连续地更新自适应滤波器4的滤波系数，以便使误差信号最小。自适应滤波器4将抵消信号输出到加法器电路51，加法器电路51将抵消信号加到从均衡器50输出的音频信号。放大器42放大来自加法器电路51的和信号，并且通过扬声器43转换成抵消车厢中的振动噪声的重放声音。
如果将标准规范的音频设备40与主动振动噪声控制单元30-1组合，那么信号传输特性包括从扬声器单元41到话筒27范围的传输特性，并且也包括从自适应滤波器4的输出端到LMS算法处理电路6的输入端范围的信号传输特性，也就是说，D/A转换器21、低通滤波器22、加法器电路51、放大器42、扬声器43、话筒27、放大器23、带通滤波器24、和A/D转换器25的信号传输特性。在高级规范的音频设备60与主动振动噪声控制单元30-1的组合中，信号传输特性也是一样的。
校正数据CA基于当把标准规范的音频设备40与主动振动噪声控制单元30-1组合时提供的信号传输特性，校正数据CB基于当把高级规范的音频设备60与主动振动噪声控制单元30-1组合时提供的信号传输特性。
主动振动噪声控制单元30-1可以替代地与安装在车辆上的高级规范的音频设备60组合。在这种情况下，如图2中所示，主动振动噪声控制装置包括主动振动噪声控制单元30-1和高级规范的音频设备60。图2中所示的主动振动噪声控制单元30-1与图1中所示的主动振动噪声控制单元30-1相同。
高级规范音频装置60包括音频单元62和扬声器单元61。音频单元62具有指令按键开关组件45，控制电路46，声源设备49，和耦合器28，并且没有均衡器。将从声源设备49选择的音频声源输出的音频信号提供到加法器电路51，加法器电路51将音频信号加到从主动振动噪声控制单元30-1提供的抵消信号。
扬声器单元61包括均衡器50-1，放大器42-1，和扬声器43-1。从加法器电路51输出的和信号由均衡器50-1频率补偿，由放大器42-1放大、并且由扬声器43-1转换成重放声音。
均衡器50-1是一个具有比标准规范音频设备40的均衡器更多的可调节频率点和更宽的频率调节间隔的高功能性均衡器。放大器42-1是一个具有比标准规范音频设备40的放大器更大的功率输出能力和更宽的带宽的高性能放大器。扬声器43-1是一个具有比标准规范音频设备40的扬声器更宽的重放频带的高性能扬声器。
音频单元62还具有用作产生控制信号的控制信号产生装置的发射极接地晶体管47，和具有连接到电源的一个接线端的集电极电阻器48B。集电极电阻48B的另一个接线端通过耦合器28连接到主动振动噪声控制单元30-1。控制电路46将信号输出到晶体管47的基极，以控制晶体管47的导通和关断。
在正常情况下，控制电路46不将信号施加到晶体管47的基极，因此将晶体管47保持在关断。因此，将通过电阻器48B从电源供给的高电位输出信号(H2＜H1)经过耦合器28提供到主动振动噪声控制单元30-1，作为控制信号。当对指令按键开关组件45进行的某种不同于正常动作的动作被控制电路46检测到时，例如，当按下静音开关的同时将电源on/off开关按动预定的次数时，控制电路46将基极电流提供到晶体管47，以导通晶体管47。现在，将低电位输出信号(接地电位L)经过耦合器28作为控制信号提供到主动振动噪声控制单元30-1。
耦合器28通过两个信号线A，B将主动振动噪声控制单元30-1电连接到音频设备60。信号线A用于将抵消信号从主动振动噪声控制单元30-1发送到音频设备40或60，而另一个信号线B用于将控制信号从音频设备40或60发送到主动振动噪声控制单元30-1。
当耦合器28将主动振动噪声控制单元30-1电连接到音频设备40或60时，取决于集电极电阻48A或48B电阻值的电压提供到主动振动噪声控制单元30-1的抵消信号产生电路20-1。更具体地讲，当主动振动噪声控制单元30-1电连接到标准规范的音频设备40时，一个5V的电压(H1)从音频设备40提供到开关控制电路7，当主动振动噪声控制单元30-1电连接到高级规范的射频设备60时，一个2.5V的电压从音频设备60提供到开关控制电路7。
开关控制电路7根据从音频设备提供的控制信号的电压值，确定安装在车辆上并且与主动振动噪声控制单元30-1组合的音频设备的规范。
如果开关控制电路7判断标准规范的音频设备40安装在车辆上并且电连接到主动振动噪声控制单元30-1，那么控制信号的电压值是高电位(H1)，并且开关控制电路7控制on-off开关3转移到图2所示的接触位置(ON位置)，并且从参考信号产生电路5读出校正数据CA。根据读出的校正数据CA，参考信号产生电路5校正来自基本信号产生电路2的基本信号，从而产生参考信号。LMS算法处理电路6根据参考信号和误差信号，更新自适应滤波器4的滤波系数，以便使误差信号最小。然后，自适应滤波器4产生抵消信号以抵消车厢中的振动噪声。
相反，如果开关控制电路7判断高级规范的音频设备60安装在车辆中并且电连接到主动振动噪声控制单元30-1，那么控制信号的电压值是高电位(H2)，并且开关控制电路7控制on-off开关3转移到图2中所示的接触位置(ON位置)，并且从参考信号产生电路5读出校正数据CB。根据读出的校正数据CB，参考信号产生电路5校正来自基本信号产生电路2的基本信号，从而产生参考信号。利用参考信号，主动振动噪声控制单元30-1以与标准规范的音频设备40安装在车辆中时的相同方式，抵消车厢中的振动噪声。
以下参考图3说明根据本发明的上述实施例的主动振动噪声控制装置的操作。
当在指令按键开关组件45上执行了操作音频设备的正常动作时，晶体管47关断，并且晶体管47的集电极电位是高电位，即，控制信号的电压值是高电位(当连接了标准规范的音频设备40时，是高电位H1，当连接了高级规范的音频设备60时，是高电位H2)。响应这个高电位(H1或H2)的控制信号，开关控制电路7将主动振动噪声控制单元30-1置于振动噪声控制模式。
当对指令按键开关组件45执行了某种不同于操作音频设备的正常动作的特定动作时，晶体管47导通，并且晶体管47的集电极电位成为接地电位，即，控制信号的电压值是接地电位(L)。响应这个接地电位(L)的控制信号，开关控制电路7控制on-off开关3从图2中所示的接触位置转移到OFF位置，将主动振动噪声控制单元30-1从振动噪声控制模式转到禁止模式。
因此，当操作指令按键开关组件45以导通晶体管47时，控制信号的电压值成为接地电位(L)。将接地电位的控制信号施加到开关控制电路7，以关闭主动振动噪声控制单元30-1。
结果，在汽车营销处和类似地方的操作人员可以操作指令按键开关组件45，以在振动噪声控制模式和主动振动噪声控制单元30-1的禁止模式之间切换，以检查这些模式中的噪声抑制能力。以这种方式，操作人员可以容易地确定主动振动噪声控制单元30-1是否有故障。
因此，当在基极电流提供到晶体管47的同时，音频设备40或60的控制电路46检测到在指令按键开关组件45上进行了不同于正常动作的某种动作(这种动作可以与上述动作相同)时，控制电路46停止输出基极电流。然后，主动振动噪声控制单元30-1根据高电位(H1或H2)的控制信号恢复抵消信号的产生，即，回到振动噪声控制模式。
以下说明根据本发明的另一个实施例的主动振动噪声控制装置。
图4以框图的形式示出了根据另一个实施例的主动振动噪声控制装置，耦合器将主动振动噪声控制装置电连接到一个标准规范的音频设备。图5以框图的形式示出了根据另一个实施例的主动振动噪声控制装置，耦合器将主动振动噪声控制装置耦合到一个高级规范的音频设备，而不是标准规范的音频设备。
与根据另一个实施例的主动振动噪声控制装置一同使用的标准规范的音频设备40和高级规范的音频设备60与用于根据前面的实施例的主动振动噪声控制装置的音频设备相同，并且以下不再详细地说明。
根据另一个实施例的主动振动噪声控制装置具有一个包括用于产生抵消信号的抵消信号产生电路20-2的主动振动噪声控制单元30-2。可以用微计算机实现的抵消信号产生电路20-2包括波形整形器1，基本信号产生电路2A，选择器开关3-1，自适应滤波器4，参考信号产生电路5，LMS算法处理电路6，经过耦合器28向其提供控制信号的开关控制电路7，on-off开关10，和选择器开关11。主动振动噪声控制单元30-2还具有一个用于将从抵消信号产生电路20-2输出的数字抵消信号转换成模拟抵消信号的D/A转换器21，用于滤波和经过耦合器28向加法器电路51提供模拟抵消信号的低通滤波器22，用于放大用作误差信号检测装置的话筒27检测的误差信号的放大器23，用于对其提供从放大器23输出的放大的误差信号的带通滤波器24，和用于将从带通滤波器24输出的模拟误差信号转换成数字误差信号并且把数字误差信号提供到抵消信号产生电路20-2的A/D转换器25。
如上所述，除了额外地具有故障诊断电路9、on-off开关10、和选择器开关11，并且用选择器开关3-1代替on-off开关3之外，主动振动噪声控制单元30-2与主动振动噪声控制单元30-1相同。对于抵消信号的产生，主动振动噪声控制单元30-2以与主动振动噪声控制单元30-1相同的方式操作。
经过选择器开关3-1有选择地将基本信号产生电路2A产生的基本信号发送到自适应滤波器4和on-off开关10。将自适应滤波器4输出的抵消信号和经过由故障诊断电路9控制的on-off开关10输出的基本信号中的一个输出到D/A转换器21。经过选择器开关11将从A/D转换器25输出的误差信号有选择地传送到LMS算法处理电路6和故障诊断电路9。选择器开关3-1是通过来自开关控制电路7的开关控制信号控制的。
当标准规范音频设备40或高级规范音频设备60通过耦合器28电连接到主动振动噪声控制单元30-2时，已经确定了控制信号的电压值的开关控制电路7控制选择器开关3-1，11转移到图4和5中所示的它们对应的开关位置。
当标准规范的音频设备40通过耦合器28电连接到主动振动噪声控制单元30-2时，参考信号产生电路5读出校正数据CA。当高级规范音频设备60通过耦合器28电连接到主动振动噪声控制单元30-2时，参考信号产生电路5读出校正数据CB。如同主动振动噪声控制单元30-1一样，自适应滤波器4产生抵消信号以抵消车厢中的振动噪声。
更具体地讲，将来自音频单元44或62的控制信号提供到开关控制单元7，以开启动关控制电路7，判断安装在车辆上的音频设备40或60的类型。
结果是，通过主动振动噪声控制单元30-2自动地产生对应于判断的音频设备40或60的抵消信号，抵消车厢中的振动噪声。因此，在与音频设备40，60的组合中，可以使用同一主动振动噪声控制单元30-2。在车辆中组装主动振动噪声控制单元30-2时，不需要根据音频设备40或60手工调节主动振动噪声控制单元30-2。
当控制电路46检测到在指令按键开关组件45上进行的不同于操作音频设备的正常动作的某种动作时，例如，当在按下静音开关的同时，按动电源on/off开关预定次数时，从音频设备40或60向开关控制电路7提供接地电位L的控制信号。响应接地电位L的控制信号，将主动振动噪声控制单元30-2置于故障诊断模式。开关控制电路7控制基本信号产生电路2A，以产生具有与振动噪声没有关系的音频频率的基本正弦波信号，而不是具有从振动噪声源产生的振动噪声的频率中选择的一个频率的基本信号。开关控制电路7也控制选择器开关3-1，11，以从图4和5中所示的它们的对应切换位置转移，将基本正弦波信号替代抵消信号输出到加法器电路51。
在故障诊断模式中，不抵消车厢中的振动噪声，而是通过来自基本信号产生电路2A的基本正弦波信号驱动扬声器43(43-1)，以产生特定的可听见的声音。通过确认产生的特定的可听见的声音，操作人员可以判断包括扬声器43(43-1)和从选择器开关3-1到扬声器43(43-1)范围内的线路是正常的。如果扬声器43(43-1)没有产生特定的可听见的声音，那么操作人员可以断定扬声器43(43-1)断路或不正常操作，或从选择器开关3-1到扬声器43(43-1)范围的线路断路或不正常操作。因此，指令按键开关组件45的操作人员可以确定扬声器43(43-1)和从选择器开关3-1到扬声器43(43-1)的电路是正常还是不正常操作。
当响应来自基本信号产生电路2A的基本正弦波信号，扬声器43(43-1)产生了特定的可听见的声音时，话筒27检测特定的可听见的声音。经过选择器开关11将来自话筒27的输出信号提供到故障诊断电路9，然后，故障诊断电路9对话筒27进行故障诊断。更具体地讲，如果话筒27响应基本正弦波信号产生的输出信号具有与基本正弦波信号相同的频率，并且它的电压电平具有颠倒的正和负电平，那么，故障诊断电路9诊断话筒27是正常的。如果尽管话筒27检测到扬声器43(43-1)响应基本正弦波信号产生的声音，但话筒27产生了持续了预定时间(例如，5秒)的仅有正或负电平的输出信号，那么故障诊断电路9诊断话筒27未正常操作。
当故障诊断电路9诊断话筒27不正常操作时，故障诊断电路9将on-off开关10从图4或5中所示的位置，转移到off位置，断开特定可听见的声音的产生。由于特定的可听见的声音被切断一段特定的时间周期，所以指令按键开关组件45的操作人员能够断定话筒27是不正常操作的。
以下参考图6至8说明主动振动噪声控制装置的上述操作。
如图6中所示，当给开关控制电路7提供了高电位输出信号(H1)时，开关控制电路7判断安装在车辆上的音频设备是标准规范的音频设备40，并且参考信号产生电路5读出校正数据CA。如图6中所示，当给开关控制电路7提供高电位输出信号(H2)时，开关控制电路7判断安装在车辆上的音频设备是高级规范音频设备60，并且参考信号产生电路5读出校正数据CB。如图6中所示，当给开关控制电路7提供低电位输出信号(L)时，主动振动噪声控制装置脱离产生抵消信号的振动噪声控制模式，并且进入故障诊断模式。
以下参考图7和8说明上述操作的细节。当主动振动噪声控制装置被启动时，在步骤S1中它被初始化(见图7)，然后，在步骤S2中等待一个空闲周期。然后，在步骤S3中执行主动振动噪声控制例程。在这个主动振动噪声控制例程中，在步骤S31中检查提供到开关控制电路7的控制信号的电平。如果控制信号的电平是高电位电平H1(＝5V)，那么在步骤S33中选择校正数据CA。如果控制信号的电平是高电位电平H2(＝2.5V)，那么在步骤S32中选择校正数据CB。
步骤S3之后，在步骤S5中检查控制信号的电平。如果控制信号的电平不是接地电位(＝L)，那么在步骤S6确定车辆的速度是否高于0km/h，即，车辆速度是否在控制范围。如果在步骤S6中判断车辆速度高于0km/h(即，车辆在行驶)，即，如果车辆速度在控制范围，那么在步骤S7中，启动主动振动噪声控制单元30-2，以执行主动振动噪声控制过程(ANC过程)。在步骤S9中，主动振动噪声控制单元30-2输出抵消信号。然后，从步骤S5重复处理过程。
在步骤S6，如果判断车辆速度是0km/h(即，车辆在静止状态)，即，如果车辆速度不在控制范围，那么在步骤S8，将抵消信号(输出信号)设置到0。在步骤S9，输出零抵消信号，此后，从步骤S5重复处理过程。当执行步骤S8时，车辆在静止状态，并且不需要抵消车厢中的振动噪声。
在步骤S5，如果控制信号的电平是接地电位(＝L)，那么在步骤S10执行故障诊断处理。在步骤S10，执行如图8中所示的故障诊断处理。
在图8所示的故障诊断处理过程中，在步骤S11中确定车辆的发动机是否停止。如果在步骤S11判断车辆的发动机停止，那么在步骤S12中，基本信号产生电路2A产生基本正弦波信号。此后，在步骤S13中，诊断话筒27是否有故障。
在步骤S13中，如上所述，根据来自话筒27的输出信号诊断话筒27的故障。
根据话筒27的故障诊断的结果，在步骤S14中检查话筒27是正常还是不正常操作。如果判断话筒27是正常的，那么控制从图8中所示的故障诊断处理返回到图7中所示的主例程。
在步骤S14中，如果判断话筒27不正常操作，那么在步骤S15中关断on-off开关10，停止基本正弦波信号的输出。如果在步骤S11中判断车辆发动机没有停止，那么在步骤S15中也停止基本正弦波信号的输出。此后，控制从图8中所示的故障诊断处理过程返回到图7所示的主例程。
上述故障诊断处理可以通过操作音频设备40或60的指令按键开关组件45简单地执行。例如，当汽车经销处中操作人员将主动振动噪声控制单元30-2置于故障诊断模式时，如果操作人员根本没有听到基于基本正弦波信号的特定的可听见的声音，那么操作人员可以判断信号线路A断开，或主动振动噪声控制单元30-2的输出系统发生故障，或，如果操作人员听到了预定时间周期(例如，5秒)的特定的可听见的声音，然后特定的可听见的声音停止，那么操作人员可以判断话筒27不正常操作，或，如果在发动机操作的同时，操作人员听到可听见的声音，那么操作人员可以判断主动振动噪声控制单元30-2的输入系统发生故障。
此外，由于主动振动噪声控制单元30-2输出可听见的声音以确定是否发生故障，所以不需要另外的故障诊断输出装置，例如，报警灯光，等等。因此，可以比较便宜地制造主动振动噪声控制单元30-2。
在所述的实施例中，使用了上拉电阻器来产生用于确定连接到主动振动噪声控制单元的音频设备的类型的不同控制信号。但是，可以安排控制电路46响应来自指令按键开关组件45的信号，向主动振动噪声控制单元30-2输出指示音频设备类型的某个电压值。
利用根据本发明的主动振动噪声控制装置，主动振动噪声控制单元可以根据来自音频设备的控制信号确定安装在车辆上的音频设备的类型，并且可以产生用于安装在音频设备的扬声器的抵消信号，以抵消车厢中的振动噪声。因此在与不同音频设备的组合中可以使用单一的主动振动噪声控制单元。主动振动噪声控制单元也能够容易地诊断扬声器和误差信号检测装置的故障。
尽管详细显示和说明了本发明的特定优选实施例，但是应当知道，可以在这些优选实施例中进行各种改变和修改，而不脱离所附权利要求的范围。
权利要求
1.一种主动振动噪声控制装置，包括具有用于输出重放声音的扬声器(43)的音频设备(40)；和主动振动噪声控制单元(30-1)，用于产生抵消信号以降低车辆的车厢中的振动噪声并且将抵消信号输出到所述扬声器(43)；安排所述主动振动噪声控制单元(30-1)，以根据来自所述音频设备(40)的控制信号产生匹配所述扬声器(43)的特性的抵消信号。
2.一种主动振动噪声控制装置，包括具有用于放大音频信号的放大器(42)和用于将音频信号转换成重放声音的扬声器(43)的音频设备(40)；和主动振动噪声控制单元(30-1)，用于产生抵消信号以降低车辆的车厢中的振动噪声并且通过所述放大器(42)将抵消信号输出到所述扬声器(43)；安排所述主动振动噪声控制单元(30-1)，以根据来自所述音频设备(40)的控制信号，产生匹配所述放大器(42)或所述扬声器(43)的特性的抵消信号。
3.根据权利要求1所述的主动振动噪声控制装置，其中所述主动振动噪声控制单元根据来自所述音频设备(40)的控制信号停止输出所述抵消信号。
4.根据权利要求2所述的主动振动噪声控制装置，其中所述主动振动噪声控制单元根据来自所述音频设备(40)的控制信号停止输出所述抵消信号。
5.根据权利要求1或2所述的主动振动噪声控制装置，其中所述主动振动噪声控制单元(30-1)，包括基本信号产生装置(2)，用于输出具有从振动噪声源产生的振动噪声的频率中选择的一种频率的基本信号；自适应滤波器(4)，用于根据所述基本信号输出抵消信号，以便抵消车厢中的振动噪声；误差信号检测装置(27)，用于检测车厢中的振动噪声并且输出代表检测的振动噪声的误差信号；参考信号产生装置(5)，用于根据所述基本信号产生参考信号；和滤波系数更新装置(6)，用于根据所述误差信号和所述参考信号连续地更新所述自适应滤波器的滤波系数，以使所述误差信号最小；安排所述参考信号产生装置(5)具有多个依赖于从所述自适应滤波器的输出端到所述滤波系数更新装置(6)的输入端的范围内的信号传输特性的校正值，并且利用一个根据来自所述音频设备(40)的控制信号选择的所述校正值校正所述基本信号，和输出经校正的基本信号作为参考信号。
6.根据权利要求3或4所述的主动振动噪声控制装置，其中所述主动振动噪声控制单元(30-1)包括基本信号产生装置(2)，用于输出具有从振动噪声源产生的振动噪声的频率中选择的一种频率的基本信号；自适应滤波器(4)，用于根据所述基本信号输出抵消信号，以便抵消车厢中的振动噪声；误差信号检测装置(27)，用于检测车厢中的振动噪声并且输出代表检测的振动噪声的误差信号；参考信号产生装置(5)，用于根据所述基本信号产生参考信号；和滤波系数更新装置(6)，用于根据所述误差信号和所述参考信号连续地更新所述自适应滤波器的滤波系数，以使所述误差信号最小；安排所述参考信号产生装置(5)具有多个依赖于从所述自适应滤波器的输出端到所述滤波系数更新装置(6)的输入端的范围内的信号传输特性的校正值，和利用一个根据来自所述音频设备(40)的控制信号选择的所述校正值校正所述基本信号，并且将经校正的基本信号作为参考信号输出。
7.一种主动振动噪声控制装置，包括具有用于输出重放声音的扬声器(43)的音频设备(40)；和主动振动噪声控制单元(30-1)，用于产生抵消信号以降低车辆的车厢中的振动噪声并且将抵消信号输出到所述扬声器(43)；安排所述主动振动噪声控制单元(30-1)，以根据来自所述音频设备(40)的控制信号转移到故障诊断模式。
8.根据权利要求7所述的主动振动噪声控制装置，其中当所述主动振动噪声控制单元转移到所述故障诊断模式时，所述主动振动噪声控制单元输出具有一种音频频率的基本信号，进一步包括用于检测误差信号的误差信号检测装置(27)，和其中当所述主动振动噪声控制单元转移到所述故障诊断模式时，所述主动振动噪声控制单元根据来自所述误差信号检测装置(27)的输入信号确定是否存在故障，并且如果判断存在故障，那么停止输出所述基本信号。
9.根据权利要求8所述的主动振动噪声控制装置，其中在所述故障诊断模式中，在所述车辆的发动机工作的同时，所述主动振动噪声控制单元停止输出所述基本信号。
全文摘要
一种主动振动噪声控制装置具有用于抵消车辆的车厢中的振动噪声的扬声器，将扬声器用作可以安装在车辆上的不同的音频设备中的一种音频设备的扬声器。每个音频设备具有一个指令按键开关组件(45)。当操作指令按键开关组件(45)以关断晶体管(47)时，一个控制信号施加到主动振动噪声控制单元(30－1)中的开关控制电路(7)，控制信号标识安装在车辆中的音频设备。主动振动噪声控制单元(30－1)产生匹配标识的音频设备的扬声器的特性的抵消信号，以抵消车厢中的振动噪声。
文档编号G10K11/16GK1573917SQ200410049138
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月17日 优先权日2003年6月17日
发明者井上敏郎, 高桥彰, 箕轮聪, 中村由男, 大西将秀 申请人:本田技研工业株式会社, 松下电器产业株式会社