吸音率計測装置、音響特性計測装置、方法、及びプログラム
【課題】精度を悪化させることなく一度の計測で広い周波数帯域の吸音率を計測する。
【解決手段】吸音率計測装置１０では、音源供給部３４から音響信号を供給することによりスピーカ５０の音源により管内音場を励振させる。音圧取得部３２は、このときの測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を取得する。取得した音圧の履歴を用いて、相関関係演算部２６は、測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）を求める。波束抽出部２８は、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた第１波束と次の第２波束を抽出する。そして、吸音率演算部３０では、第１波束と第２波束を用いて、音圧反射率を求めた後に、その音圧反射率を用いて吸音率αを求める。
【解決手段】吸音率計測装置１０では、音源供給部３４から音響信号を供給することによりスピーカ５０の音源により管内音場を励振させる。音圧取得部３２は、このときの測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を取得する。取得した音圧の履歴を用いて、相関関係演算部２６は、測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）を求める。波束抽出部２８は、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた第１波束と次の第２波束を抽出する。そして、吸音率演算部３０では、第１波束と第２波束を用いて、音圧反射率を求めた後に、その音圧反射率を用いて吸音率αを求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響管を用いて吸音率を計測する吸音率計測装置、音響管を用いて音響特性を計測する音響特性計測装置、方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響材料の音響特性の計測に関するものとして、インピーダンス管を用いる試験による定在波比法や伝達関数法が知られている（例えば、特許文献１及び非特許文献１を参照）。 これらの方法では管の一端に音響材料を、もう一端に音源としてスピーカを設置した装置を用いる。定在波比法では管内の音圧定在波の分布を測定し、定在波の形状から入射波と反射波を同定し音圧反射率を計測する。計測対象とする周波数毎に管内の音圧を多点測定するため、手間がかかるという特徴がある。
【０００３】
伝達関数法は、管内の２箇所に設置したマイクロホン間の伝達関数から音響材料への入射波と反射波を計算し、両者の比より音響特性を得る方法である。周波数分析器を援用することで広い周波数帯域の測定が一度にできるメリットがある。定在波比法に比べて測定箇所が2点と少なく、一度の試行で広い周波数帯域にわたって同時に計測できるメリットがある。この簡便さから現在のインピーダンス管による音響特性計測手法の主流となっている。一方で、マイクロホン間の距離と半波長の整数倍が一致する特定の周波数では原理的に測定できず、またその周波数に近い帯域では測定精度が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１００３７２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】日本工業標準調査会、“音響管による吸音率及びインピーダンスの測定 ＪＩＳ Ａ １４０５−１”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は係る事実を考慮し、精度を悪化させることなく一度の計測で広い周波数帯域の音響特性例えば吸音率を計測することができる吸音率計測装置、方法、プログラム、及び音響特性計測装置、方法、プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の吸音率計測装置は、一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の吸音率を計測する吸音率計測装置において、前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算手段と、求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出手段と、抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性に基づいて、測定対象物の吸音率を求める吸音率演算手段と、を備える。
【０００８】
前記吸音率計測装置では、前記吸音率演算手段は、次式により音圧反射率特性を求めることができる。
【０００９】
【数１】
【００１０】
ただし、ｆは周波数、Ｆτ［］は遅延時間τに関するフーリエ変換、ｔｄは時間間隔、δはディラックのδ関数を表し、Ｃ１、Ｃ２は、第１波束Ｃ１、第２波束Ｃ２のフーリエ変換である。
【００１１】
前記吸音率計測装置では、前記吸音率演算手段は、次式により吸音率を求めることができる。
【００１２】
【数２】
【００１３】
前記吸音率計測装置では、前記音導入部に導入される音の出力特性及び音響管の音響特性を除去するための予め定めたフィルタを、前記相関関係演算手段と前記抽出手段との間に介在させることができる。
【００１４】
前記吸音率計測装置では、前記フィルタは、次式により定めることができる。
【００１５】
【数３】
【００１６】
ただし、Ｓが音源の周波数特性を表し、εは定数を表す。
【００１７】
【数４】
【００１８】
ただし、ｆは周波数、Ｆτ［］は遅延時間τに関するフーリエ変換、ａはフィルタ通過周波数幅を決める定数、ω０はフィルタ通過周波数帯の中心角周波数を表し、ｔは時間である。
【００１９】
他発明の吸音率計測方法は、一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の吸音率を計測する吸音率計測方法であって、前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算工程と、求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出工程と、抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性に基づいて、測定対象物の吸音率を求める吸音率演算工程と、を含んでいる。
【００２０】
他発明の吸音率計測プログラムは、一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、コンピュータにより測定対象物の吸音率を計測する吸音率計測プログラムであって、前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算ステップと、求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出ステップと、抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性に基づいて、測定対象物の吸音率を求める吸音率演算ステップと、を含んでいる。
【００２１】
他発明の音響特性計測装置は、一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の音響特性を計測する音響特性計測装置において、前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算手段と、求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出手段と、抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性を、測定対象物の音響特性として求める、または求めた音圧反射率特性に基づいて吸音率または音響インピーダンスを求めて前記音圧反射率特性、前記吸音率、及び前記音響インピーダンスの少なくとも１つを測定対象物の音響特性として求める音響特性演算手段と、を備えている。
【００２２】
前記音響特性計測装置では、前記音響特性演算手段は、次式により吸音率αを求めることができる。
【００２３】
【数５】
【００２４】
ただし、Ｒは音圧反射率特性を表す。
【００２５】
前記音響特性計測装置では、前記音響特性演算手段は、次式により音響インピーダンスＺを求めることができる。
【００２６】
【数６】
【００２７】
ただし、ρ０は媒質の密度を表し、ｃは音速を表す。
【００２８】
前記音響特性計測装置では、前記音導入部に導入される音の出力特性及び音響管の音響特性を除去するために、次式で定めたフィルタを、前記相関関係演算手段と前記抽出手段との間に介在させることができる。
【００２９】
【数７】
【００３０】
ただし、Ｓが音源の周波数特性を表し、εは定数を表す。
【００３１】
【数８】
【００３２】
ただし、ｆは周波数、Ｆτ［］は遅延時間τに関するフーリエ変換、ａはフィルタ通過周波数幅を決める定数、ω０はフィルタ通過周波数帯の中心角周波数を表し、ｔは時間である。
【００３３】
他発明の音響特性計測方法は、一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の音響特性を計測する音響特性計測方法であって、前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算工程と、求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出工程と、抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性を、測定対象物の音響特性として求める、または求めた音圧反射率特性に基づいて吸音率または音響インピーダンスを求めて前記音圧反射率特性、前記吸音率、及び前記音響インピーダンスの少なくとも１つを測定対象物の音響特性として求める音響特性演算工程と、を含んでいる。
【００３４】
他発明の音響特性計測プログラムは、一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、コンピュータにより測定対象物の音響特性を計測する音響特性計測プログラムであって、前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算ステップと、求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出ステップと、抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性を、測定対象物の音響特性として求める、または求めた音圧反射率特性に基づいて吸音率または音響インピーダンスを求めて前記音圧反射率特性、前記吸音率、及び前記音響インピーダンスの少なくとも１つを測定対象物の音響特性として求める音響特性演算ステップと、を含んでいる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、一度の計測により、特定周波数での計測精度の低下が発生することなく、広い周波数帯域の吸音率を求めることができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る吸音率計測装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係り、一様な周波数特性の音源を用いたときの典型的な相関関数を示す波形図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施の形態に係る吸音率を求める過程における相関関数の試験結果を示す線図であり、（Ａ）は測定点の音圧時刻歴による相関関数の計算結果、（Ｂ）はその相関関数にスピーカの応答の逆二乗特性をフィルタリングしたときの波形を示したものである。
【図５】本発明の第１実施の形態に係る吸音率を求める過程における各種演算の試験結果を示す線図であり、（Ａ）は、第１波束と第２波束、（Ｂ）は各波束のフーリエ変換結果、（Ｃ）は音圧反射率を示した。
【図６】本発明の第２実施の形態に係る音響インピーダンス計測装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の第３実施の形態に係る音圧反射率計測装置の一例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の第４実施の形態に係る音響特性計測装置の一例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の第４実施の形態に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。本実施形態は、音場の時間に関する相関関数にインパルス応答(伝達特性)が含まれているという点に着目し、相関関数を求めて信号処理にかけることで音響材料などの測定対象物の音響特性（例えば吸音率）を求めるものである。
【００３８】
＜第１実施形態＞
本実施の形態では、音響特性として吸音率を計測する吸音率計測装置について説明する。
【００３９】
図１には、測定対象物の吸音率を計測するために用いられる音響管４２が示されている。音響管４２は、所謂伝達関数法や２マイクロフォン法で知られる吸音率測定のための筒形状のものであり、その一端に測定対象物４０が取り付けられ、他端にスピーカ５０が取り付けられている。本実施形態では、音響管４２として、全長２．５[m]のアルミ製インピーダンス管を用いている。また、測定対象物４０は、吸音板などの音響材料や、建築材料など吸音率を計測するための物品が挙げられる。本実施形態では、測定対象物４０として、グラスウール（厚さ５０[mm], 密度４８[kg/m３]）を用い、空気層無しとした剛壁密着状態で測定対象物４０を音響管４２内に設置した場合を説明する。
【００４０】
測定対象物４０とスピーカ５０との間には、管内の音圧を検出するための第１マイクロフォン４４と第２マイクロフォン４６が離間して取り付けられている。第１マイクロフォン４４は、測定対象物４０から距離Ｌの位置に取り付けられている。第２マイクロフォン４６は測定対象物４０から距離Ｍの位置に取り付けられている。これら第１マイクロフォン４４が取り付けられた測定点Ａ及び第２マイクロフォン４６が取り付けられた測定点Ｂの２点により、音響管４２の内部の音圧を検出する。
【００４１】
なお、本実施形態では、典型的な音源としてスピーカ５０を音響管４２の他端に取り付ける場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば音を発する他の音源でもよい。また、本実施形態では、吸音率計測のために音響管４２内に音を供給すればよいので、音響管４２の他端を開放し、音を取り入れるための開放空間としてもよい。この場合、音源は音響管４２の外部に存在することになるが、開放されている音を取り入れるための開放空間を音源と見なすことができる。
【００４２】
この音響管４２に取り付けられた第１マイクロフォン４４と第２マイクロフォン４６で検出した音圧が電気信号として吸音率計測装置１０に入力されるようになっている。
【００４３】
吸音率計測装置１０は、ＣＰＵ１２，ＲＯＭ１４，ＲＡＭ１６が入出力ポート（以下、Ｉ／Ｏという）１８に接続され、コマンドやデータが授受可能なコンピュータ構成とされている。このＩ／Ｏ１８には、各種データやプログラムが格納されたメモリ２０が接続されている。また、Ｉ／Ｏ１８には、コマンドやデータ入力のためのキーボードなどの入力装置２２、及びコマンドやデータを表示するための表示装置２４が接続されている。なお、メモリ２０には、後述する数式データや係数データ、および以下に説明する処理プログラムが記憶されている。
【００４４】
なお、図示は省略したが、Ｉ／Ｏ１８に、記録媒体としてのフレキシブルディスクなどが挿抜可能な図示しないリードライトユニットを接続することができる。なお、後述する処理ルーチンや内部で利用するデータ等は、図示しないリードライトユニットを用いてフレキシブルディスクに対して読み書き可能である。また、ハードディスク装置等の大容量記憶装置（図示省略）を接続し、フレキシブルディスクに記録された処理プログラムを大容量記憶装置（図示省略）へ格納（インストール）して実行するようにしてもよい。また、記録媒体としては、任意の磁気的なものや光学的なものとしての記録媒体がある。例えば、ＣＤ−ＲＯＭ，ＭＤ，ＭＯ，ＤＶＤ等のディスクやＤＡＴ等の磁気テープがあり、これらを用いるときには、上記リードライトユニットに代えてまたはさらにＣＤ−ＲＯＭ装置、ＭＤ装置、ＭＯ装置、ＤＶＤ装置、ＤＡＴ装置等を用いればよい。また、ＩＣカードなどの記録媒体も利用可能である。
【００４５】
Ｉ／Ｏ１８には、相関関係演算部２６，波束抽出部２８，吸音率演算部３０、音圧取得部３２，及び音源供給部３４が接続されている。
【００４６】
相関関係演算部２６は、音響管４２における音圧についての測定点Ａと測定点Ｂとの２点間の時間に関する相関関数を演算する処理部である。波束抽出部２８は、相関関係演算部２６で求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、その第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出することによって、第１波束と第２波束を抽出する処理部である。吸音率演算部３０は、波束抽出部２８で抽出した第１波束と第２波束から音圧反射率を求め、その音圧反射率から吸音率を演算する処理部である。
【００４７】
音圧取得部３２は、第１マイクロフォン４４及び第２マイクロフォン４６に接続されており、第１マイクロフォン４４及び第２マイクロフォン４６で測定した音圧が入力されるようになっている。また、音源供給部３４は、スピーカ５０へ音源として再生させるための音源信号を供給するための処理部である。
【００４８】
なお、本実施形態では、音源供給部３４を吸音率計測装置１０が備える場合を説明するが、本発明はこれに限定されない。すなわち、吸音率計測装置１０は、第１マイクロフォン４４及び第２マイクロフォン４６の２点で検出した音圧に基づき、吸音率を求めることができればよい。このため、音源を再生するための装置は別個に独立して構成してもよい。また、上記のように、音響管４２の他端を開放し、音を取り入れるための開放空間とする場合には、音源供給部３４及びスピーカ５０は不要である。
【００４９】
・吸音率演算の原理及び概要
次に、吸音率計測装置１０における吸音率演算の原理を説明する。
本発明者は、音場の時間に関する相関関数にインパルス応答(伝達特性)が含まれているという点に着目し、相関関数を求めて信号処理して測定対象物の吸音率を求めることができるという知見を得た。
【００５０】
まず、スピーカ５０の音源により管内音場を励振させて、測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数を求める。具体的には、スピーカにより音源を再生させ音響管４２内部の音圧波形を第１マイクロフォン４４及び第２マイクロフォン４６の２点で測定する。このときの測定点Ａと測定点Ｂの音圧時刻歴をｐＡ（ｔ），ｐＢ（ｔ）と表すと測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）は次の（１）式で表すことができる。
【００５１】
【数９】
【００５２】
但し、τは遅延時間（時間ラグ）を表すパラメータである。Ｔは時間に関する相関関数の計算に使用する信号時間幅である。
【００５３】
ここで、音源として再生出力の周波数特性が一様となるノイズ（所謂ホワイトノイズ）を用いると、その相関関数は典型的には図２に示す波形となる。相関関数は、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から順に第１波束、第２波束、第３波束、・・・、と続く。
【００５４】
ところで、上記相関関係を考慮する場合、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた一つ目の第１波束と二つ目の第２波束について考えればよい。このことは、時間に関する相関関係を想定した場合、時間が逆行する負の遅延時間を考慮する必要がない（負領域排除）ためである。また、管内を伝達する音で測定対象物とスピーカ５０による再帰反射による波束を考えると、遅延時間に相違があるものの、管内で伝達される音の経路は、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた一つ目の第１波束Ｃ１と二つ目の第２波束Ｃ２の関係を繰り返すことに相当する。従って、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた一つ目の第１波束と二つ目の第２波束について考えればよい。この遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた一つ目の第１波束Ｃ１と二つ目の第２波束Ｃ２は次式の関係にある。
【００５５】
【数１０】
【００５６】
但し、Ｒは音響材料の反射インパルス応答で音圧反射率の逆フーリエ変換に一致する。ｔｄ[s]は測定位置Ａから音響材料までの距離Ｌ[m]の２倍を管内の音速ｃ０[m/s]で割った値（２Ｌ／ｃ０）である。
【００５７】
この（２）式は、第２マイクロフォン４６の測定点Ｂの位置を通過し無反射で第１マイクロフォン４４の測定点Ａの位置へ伝播した音に対応する相関関数が第１波束Ｃ１に対応し、第２マイクロフォン４６の測定点Ｂの位置を通り音響管４２の一端の測定対象物４０（音響材料等）で反射した後に第１マイクロフォン４４の測定点Ａの位置へ伝播した音の相関関数が第２波束Ｃ２に対応する。すなわち、これら第１波束と第２波束の関係は、無反射でマイクロフォンの測定点の位置へ伝播した音の関係と、一端の測定対象物４０（音響材料等）で反射した後にマイクロフォンの測定点の位置へ伝播した音の関係に対応する。
【００５８】
このことは、（２）式によれば第２波束Ｃ２から第１波束Ｃ１を逆畳込みした波形を、時間間隔ｔｄだけ引き戻すと反射インパルス応答Ｒを求めることができることに相当する。本実施形態では、この逆畳込みを周波数軸上で実行する。具体的には、（２）式の両辺をフーリエ変換して整理すると、次の（３）式に示すように反射インパルス応答のフーリエ変換である音圧反射率Ｒ（ハット）を得ることができる。
【００５９】
【数１１】
【００６０】
但し、ｆは周波数[Hz]、Ｆτ[ ]はτに関するフーリエ変換、δはディラックのデルタ関数を表わす。Ｃ１（ハット）、Ｃ２（ハット）はそれぞれ第１波束及び第２波束のフーリエ変換である。
【００６１】
なお、ここでは、音圧反射率として、（３）式に示す反射インパルス応答のフーリエ変換による場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、（３）式以外の反射インパルス応答による計算により求めるようにしてもよい。例えば、ＡＲＭＡモデル化に代表される線形予測法が挙げられる。すなわち、第１波束Ｃ１がモデルへの入力、第２波束Ｃ２は第１波束Ｃ１に起因する出力と考えて、伝達パラメータの最適化を行えばよい。
【００６２】
このようにして求めた音圧反射率を用いて次の（４）式により吸音率αを求めることができる。
【００６３】
【数１２】
【００６４】
以上のことから、吸音率計測装置１０では、音源供給部３４から音響信号を供給することによりスピーカ５０による音源により管内音場を励振させる。音圧取得部３２は、このときの測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を取得する。取得した音圧の履歴により、相関関係演算部２６は、測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）を求める。波束抽出部２８は、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた第１波束と次の第２波束を抽出する。そして、吸音率演算部３０は、第１波束と第２波束を用いて、音圧反射率を求めた後に、その音圧反射率を用いて吸音率αを求める。
【００６５】
・フィルタ
ところで、（３）式で示した音圧反射率を求めるためには、全体の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２を切り出す必要がある。ところが、音源出力の特性や管内の音響特性によっては、図２に示す各波束が独立したような明確な波束が得られず、第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２が時間波形上で重なり、第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２の切り出しが困難となる場合がある。この場合、波束の切り出し（抽出）を容易にするためのフィルタを予め作成しておき、そのフィルタによって相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）をフィルタリングすることで、波束が収縮され、波束の切り出しが容易になる。
【００６６】
一例として、音源としてスピーカを使用した場合には、フィルタとしては音源の周波数応答の逆二乗特性を有するものを用いることで、波束を十分に収縮できる場合がある。例えば、次の（５）式で表すフィルタを用いて相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）にフィルタリングすることで、波束を収縮させることができる。
【００６７】
【数１３】
【００６８】
但し、Ｓ（ハット）は音源の周波数特性（インパルス応答のフーリエ変換）、Ｇ（ハット）は次の（６）式へ表したガボールフィルタ（ガウシアンフィルタ）である。
【００６９】
【数１４】
【００７０】
なお、本実施形態では、ガボールフィルタのパラメータは音響管の上限周波数4,000[Hz]以下を透過させるように設計した（具体的にはａ＝√２π・4,000≒10,023、ω０＝０）。また、またεはＳ（ハット）が略０での発散（ゼロ割）を回避するために導入した定数である。この場合、Ｓ（ハット）の４乗を周波数の関数としてみたときの最大値の１０−８倍とした。これにより、音源の周波数依存性が取り除かれ、かつガボールフィルタにより波束を小さくできる。
【００７１】
このことから、上記吸音率計測装置１０の波束抽出部２８では、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた第１波束と次の第２波束を抽出するにあたり、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）に上述のフィルタリング処理を施す。これによって、第１波束と第２波束を容易に抽出できる。
【００７２】
・吸音率計測装置の動作処理
図３は、吸音率計測装置１０において実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。本処理は、例えば、吸音率計測装置１０の使用者が入力装置２２を操作してメモリ２０に記憶された吸音率計測プログラムが起動された場合等に実行される。なお、メモリ２０に記憶されたプログラムを実行することに限定されるものではなく、フレキシブルディスクなどの記録媒体に格納されたプログラムを読み取って実行してもよい。
【００７３】
まず、ステップ１０２では、吸音率計測装置１０における吸音率計測処理の初期設定を実行する。この初期設定には、再生する音源の指定値（本実施形態ではホワイトノイズを示す値）、音響管４２に取り付けた第１マイクロフォン４４及び第２マイクロフォン４６の位置関係の値（本実施形態では、Ｌ＝０．６１ｍ，Ｍ＝１．３６ｍ）等がある。次のステップ１０４では、音源を再生する。この処理は、ホワイトノイズがスピーカ５０で再生されるように音響信号を音源供給部３４からスピーカ５０へ供給することであり、この処理によって音響管の管内音場が励振される。
【００７４】
次に、ステップ１０６では、測定点Ａ，Ｂの音圧測定を行う。この処理は、第１マイクロフォン４４及び第２マイクロフォン４６からの信号を取得する処理であり、音圧取得部３２において実行される、測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を取得する処理である。次のステップ１０８では、測定点Ａ，Ｂの音圧時刻歴ＰＡ（ｔ），ＰＢ（ｔ）の記録を行う。この処理は、ステップ１０６で取得した測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を時系列的に記録する処理である。この処理は、音圧取得部３２において、取得した測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を一定間隔でサンプリングした音圧をデジタル信号に変換して時系列的に音圧特性として記録するようにすればよい。
【００７５】
次のステップ１１０では、測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）の演算を行う。この処理は、上述のように（１）式により測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）を求める処理である。具体的には、相関関係演算部２６において実行され、ステップ１０８で記録した音圧時刻歴を用い、（１）式により測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）を求めるものである。
【００７６】
次のステップ１１２では、音源の周波数依存性除去を行う。この処理は、上述のように、（３）式で示した音圧反射率を求めるために、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２を切り出す（抽出する）ことを容易にするための処理である。具体的には、（５）式によるフィルタによって相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）をフィルタリングすることである。このフィルタリングによって、第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２が収縮され、第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２の抽出（切り出し）が容易になる。このフィルタリング処理は、波束抽出部２８において後述する第１波束と第２波束の抽出処理前に実行されるようにしてもよく、また独立した処理部として構成してもよい。
【００７７】
次のステップ１１４では、第１波束と第２波束を抽出する。この処理は、波束抽出部２８において実行され、ステップ１１２でフィルタリングした相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、第１波束と第２波束を抽出する処理であり、具体的には相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた第１波束と次の第２波束を抽出する処理である。この場合、上述のフィルタリングにより、第１波束と第２波束は各々独立したものとなるので、抽出（切り出し）は容易である。
【００７８】
次のステップ１１６では、抽出した第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２の後処理を行う。この処理は、後の演算を容易にするための処理、すなわち実データを数値的にフーリエ変換するための窓関数を用いた処理である。具体的には、本実施形態では、第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２の各々の抽出後に、ＤＣカット、ローパスフィルタリングとハミング窓による窓掛けを行う処理である。この窓掛け処理を含む第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２の後処理は、波束抽出部２８において実行されるようにしてもよく、また独立した処理部として構成してもよい。
【００７９】
次のステップ１１８では、音圧反射率特性の導出を行う。この処理は、吸音率演算部３０において実行され、第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２を用いて、上記（３）式により音圧反射率を求める処理である。次のステップ１２０では、上記ステップ１１８で求めた音圧反射率を用いて吸音率の演算を行う。この処理は、吸音率演算部３０において実行され、上記（４）式により吸音率αを求める処理である。
【００８０】
以上のようにして求めた吸音率を、次のステップ１２２で出力する。この吸音率の出力は、ステップ１２０で求めた吸音率を図化して表示するようにしてもよく、数値化して数値データとして出力してもよい。
【００８１】
以上の処理により計測した吸音率を求める過程の試験結果を図４及び図５に示した。音圧測定時には、上記のようにホワイトノイズを発生させて管内音場を励振させ音圧の時刻歴を吸音率計測装置１０に記録し、測定終了後に相関関数を計算した。図４（Ａ）は、測定点Ａ，Ｂの音圧時刻歴ＰＡ（ｔ），ＰＢ（ｔ）を用いて、（１）式に基づく時間に関する相関関数を計算した結果を示したものである。図４（Ｂ）は、時間に関する相関関数（図４（Ａ））に対して、事前測定により準備したスピーカ５０の応答の逆二乗特性をフィルタリングした波形を示したものである。音源の出力特性の除去により波束が収束し、この後の第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２の切り出しが容易になることが理解できる。
【００８２】
次に、図５（Ａ）には、切り出した第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２を示し、図５（Ｂ）には各波束のフーリエ変換結果を示し、図５（Ｃ）には（３）式により計算された音圧反射率を示した。なお、図５（Ｃ）には伝達関数法で得られた音圧反射率も同時に示した。本実施形態の測定及び演算と、従来の伝達関数法による結果は、多くの周波数帯域で音圧反射率は略一致している。
【００８３】
また、伝達関数法では３５００[Hz]周辺でピーク性の異常な値が見られるが、これは伝達関数法で計測する際のマイクロフォン間の距離０．０５[m]が半波長に一致する場合に原理的に測定できない周波数のためである。一方、図５（Ｃ）から理解されるように、本実施形態では、従来の伝達関数法で計測した場合のような異常値は見られない。
【００８４】
以上説明したように、本実施の形態では、定在波比法や伝達関数に基づく、インピーダンス管を用いた吸音率測定が可能となる。また、定在波比法と異なり一度の試行で広い周波数帯域の測定が可能であるとともに、伝達関数法に見られる特定周波数での計測精度の低下が発生しない。
【００８５】
＜第２実施形態＞
本実施の形態は、音響特性として音響インピーダンスを計測する音響インピーダンス計測装置に本発明を適用したものである。なお、本実施形態は、上記実施形態と同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８６】
図６には、本実施形態にかかる音響インピーダンス計測装置１０Ａが示されている。図１に示す吸音率計測装置１０と異なる構成は、吸音率演算部３０に代えて音響インピーダンス演算部３６を備えたことである。音響インピーダンス演算部３６は、音圧反射率Ｒを用いて次の（７）式により音響インピーダンスＺを求める処理部である。すなわち、吸音率αに代えて、音響インピーダンスＺを求める。
【００８７】
【数１５】
【００８８】
なお、図３の処理ルーチンでは、ステップ１２０の吸音率の演算に代えて、音響インピーダンスＺを求める処理を実行するようにする。
【００８９】
以上のことから、音響インピーダンス計測装置１０Ａでは、音源供給部３４から音響信号を供給することによりスピーカ５０による音源により管内音場を励振させ、音圧取得部３２が測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を取得する。取得した音圧の履歴により、相関関係演算部２６は、測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）を求める。波束抽出部２８は、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた第１波束と次の第２波束を抽出する。そして、音響インピーダンス演算部３６は、第１波束と第２波束を用いて、音圧反射率を求めた後に、その音圧反射率を用いて音響インピーダンスＺを求める。
【００９０】
このように、本実施の形態では、上記実施形態と同様に、定在波比法や伝達関数に基づく、インピーダンス管を用いた音響インピーダンスＺの測定が可能となる。また、定在波比法と異なり一度の試行で広い周波数帯域の測定が可能であるとともに、伝達関数法に見られる特定周波数での計測精度の低下が発生しない。
【００９１】
＜第３実施形態＞
本実施の形態は、音響特性として、吸音率αや音響インピーダンスＺの元となる音圧反射率を求める音圧反射率計測装置に本発明を適用したものである。なお、本実施形態は、上記実施形態と同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９２】
図７には、本実施形態にかかる音圧反射率計測装置１０Ｂが示されている。図１に示す吸音率計測装置１０と異なる構成は、吸音率演算部３０に代えて音圧反射率演算部３７を備えたことである。音圧反射率演算部３７は、上述の（３）式による音圧反射率を求める処理部である。すなわち、吸音率αに代えて、音圧反射率のみを求めればよい。
【００９３】
なお、図３の処理ルーチンでは、ステップ１２０の吸音率の演算処理は不要である。すなわち、ステップ１１８の次にステップ１２２の処理が連続するようにすればよい。
【００９４】
本実施形態の音圧反射率計測装置１０Ｂは、音源供給部３４から音響信号を供給することによりスピーカ５０による音源により管内音場を励振させ、音圧取得部３２が測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を取得する。取得した音圧の履歴により、相関関係演算部２６は、測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）を求める。波束抽出部２８は、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた第１波束と次の第２波束を抽出する。そして、音響インピーダンス演算部３６は、第１波束と第２波束を用いて、音圧反射率を求めた後に、その音圧反射率を出力する。
【００９５】
このように、本実施の形態では、音圧反射率を求めることができるので、吸音率や音響インピーダンスを簡単な計算によって求めることができる。また上記実施形態と同様に、定在波比法や伝達関数に基づくインピーダンス管を用いた吸音率や音響インピーダンスの測定に対する元となる数値データを提供することが可能となる。また、定在波比法と異なり一度の試行で広い周波数帯域の測定が可能であるとともに、伝達関数法に見られる特定周波数での計測精度の低下が発生しない。
【００９６】
＜第４実施形態＞
本実施の形態は、上記実施形態を組み合わせることにより、音響特性として吸音率、音響インピーダンス及び音圧反射率の少なくとも１つを計測する音響特性計測装置に本発明を適用したものである。なお、本実施形態は、上記実施形態と同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９７】
図８には、本実施形態にかかる音響特性計測装置１０Ｃが示されている。図１に示す吸音率計測装置１０と異なる構成は、吸音率演算部３０に代えて音響特性演算部３８を備えたことである。音響特性演算部３８は、吸音率演算部３０、音響インピーダンス演算部３６、及び音圧反射率演算部３７を備えている。また、これら吸音率演算部３０、音響インピーダンス演算部３６、及び音圧反射率演算部３７は、切替器３９に接続されており、吸音率演算部３０、音響インピーダンス演算部３６、及び音圧反射率演算部３７の何れかを利用可能に構成されている。従って、音響特性演算部３８は、吸音率α、音響インピーダンスＺ、及び音圧反射率の何れも求めることができる。
【００９８】
なお、本実施形態の処理ルーチンは、図３のステップ１１８からステップ１２２の処理に代えて、ステップ１１８とステップ１２２の間に、音響特性の選択及び該当する音響特性を求めるステップ１３０〜ステップ１３６の処理を追加した図９の処理を実行するようにする。
【００９９】
詳細には、ステップ１１８で音圧反射率特性を導出した後、ステップ１３０へ進む。ステップ１３０では、音響特性として吸音率、音響インピーダンス及び音圧反射率の少なくとも１つが選択されているか否かを判断する。この選択は、予め入力装置２２により選択さらたものを読み取ってもよく、ステップ１３０で利用者に選択させるようにしてもよい。吸音率、音響インピーダンス及び音圧反射率の何れか１つが選択されている場合、ステップ１３２へ進み、該当する音響特性を演算し、ステップ１２２へ進み、演算結果を出力する。また、吸音率、音響インピーダンス及び音圧反射率の複数が選択されている場合、ステップ１３４へ進み、該当する複数の音響特性を演算し、ステップ１２２へ進み、演算結果を出力する。さらに、吸音率、音響インピーダンス及び音圧反射率の全てが選択されている場合、ステップ１３６へ進み、全ての音響特性を演算し、ステップ１２２へ進み、演算結果を出力する。なお、ステップ１３２、１３４、１３６の処理で音圧反射率を求める場合、音圧反射率はステップ１１８で導出済みのため、演算を省略することができる。
【０１００】
このように、本実施形態では、音響特性として吸音率、音響インピーダンス及び音圧反射率の少なくとも１つを求めることができる。従って、入手を希望する音響特性を容易に選択肢、提供することが可能となる。
【０１０１】
以上説明したように、上記各実施の形態では、定在波比法や伝達関数に基づいて、インピーダンス管を用いた各種の音響材料測定が可能となる。また、定在波比法と異なり一度の試行で広い周波数帯域の測定が可能であるとともに、伝達関数法に見られる特定周波数での計測精度の低下が発生しない結果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
α…吸音率
Ｚ…音響インピーダンス
１０…吸音率計測装置
１０Ａ…音響インピーダンス計測装置
１０Ｂ…音圧反射率計測装置
１０Ｃ…音響特性計測装置
１２…ＣＰＵ
１４…ＲＯＭ
１６…ＲＡＭ
１８…Ｉ／Ｏ
２０…メモリ
２２…入力装置
２４…表示装置
２６…相関関係演算部
２８…波束抽出部
３０…吸音率演算部
３２…音圧取得部
３４…音源供給部
３６…音響インピーダンス演算部
３７…音圧反射率演算部
３８…音響特性演算部
４０…測定対象物
４２…音響管
４４…第１マイクロフォン
４６…第２マイクロフォン
５０…スピーカ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響管を用いて吸音率を計測する吸音率計測装置、音響管を用いて音響特性を計測する音響特性計測装置、方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響材料の音響特性の計測に関するものとして、インピーダンス管を用いる試験による定在波比法や伝達関数法が知られている（例えば、特許文献１及び非特許文献１を参照）。 これらの方法では管の一端に音響材料を、もう一端に音源としてスピーカを設置した装置を用いる。定在波比法では管内の音圧定在波の分布を測定し、定在波の形状から入射波と反射波を同定し音圧反射率を計測する。計測対象とする周波数毎に管内の音圧を多点測定するため、手間がかかるという特徴がある。
【０００３】
伝達関数法は、管内の２箇所に設置したマイクロホン間の伝達関数から音響材料への入射波と反射波を計算し、両者の比より音響特性を得る方法である。周波数分析器を援用することで広い周波数帯域の測定が一度にできるメリットがある。定在波比法に比べて測定箇所が2点と少なく、一度の試行で広い周波数帯域にわたって同時に計測できるメリットがある。この簡便さから現在のインピーダンス管による音響特性計測手法の主流となっている。一方で、マイクロホン間の距離と半波長の整数倍が一致する特定の周波数では原理的に測定できず、またその周波数に近い帯域では測定精度が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１００３７２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】日本工業標準調査会、“音響管による吸音率及びインピーダンスの測定 ＪＩＳ Ａ １４０５−１”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は係る事実を考慮し、精度を悪化させることなく一度の計測で広い周波数帯域の音響特性例えば吸音率を計測することができる吸音率計測装置、方法、プログラム、及び音響特性計測装置、方法、プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の吸音率計測装置は、一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の吸音率を計測する吸音率計測装置において、前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算手段と、求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出手段と、抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性に基づいて、測定対象物の吸音率を求める吸音率演算手段と、を備える。
【０００８】
前記吸音率計測装置では、前記吸音率演算手段は、次式により音圧反射率特性を求めることができる。
【０００９】
【数１】
【００１０】
ただし、ｆは周波数、Ｆτ［］は遅延時間τに関するフーリエ変換、ｔｄは時間間隔、δはディラックのδ関数を表し、Ｃ１、Ｃ２は、第１波束Ｃ１、第２波束Ｃ２のフーリエ変換である。
【００１１】
前記吸音率計測装置では、前記吸音率演算手段は、次式により吸音率を求めることができる。
【００１２】
【数２】
【００１３】
前記吸音率計測装置では、前記音導入部に導入される音の出力特性及び音響管の音響特性を除去するための予め定めたフィルタを、前記相関関係演算手段と前記抽出手段との間に介在させることができる。
【００１４】
前記吸音率計測装置では、前記フィルタは、次式により定めることができる。
【００１５】
【数３】
【００１６】
ただし、Ｓが音源の周波数特性を表し、εは定数を表す。
【００１７】
【数４】
【００１８】
ただし、ｆは周波数、Ｆτ［］は遅延時間τに関するフーリエ変換、ａはフィルタ通過周波数幅を決める定数、ω０はフィルタ通過周波数帯の中心角周波数を表し、ｔは時間である。
【００１９】
他発明の吸音率計測方法は、一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の吸音率を計測する吸音率計測方法であって、前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算工程と、求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出工程と、抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性に基づいて、測定対象物の吸音率を求める吸音率演算工程と、を含んでいる。
【００２０】
他発明の吸音率計測プログラムは、一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、コンピュータにより測定対象物の吸音率を計測する吸音率計測プログラムであって、前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算ステップと、求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出ステップと、抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性に基づいて、測定対象物の吸音率を求める吸音率演算ステップと、を含んでいる。
【００２１】
他発明の音響特性計測装置は、一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の音響特性を計測する音響特性計測装置において、前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算手段と、求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出手段と、抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性を、測定対象物の音響特性として求める、または求めた音圧反射率特性に基づいて吸音率または音響インピーダンスを求めて前記音圧反射率特性、前記吸音率、及び前記音響インピーダンスの少なくとも１つを測定対象物の音響特性として求める音響特性演算手段と、を備えている。
【００２２】
前記音響特性計測装置では、前記音響特性演算手段は、次式により吸音率αを求めることができる。
【００２３】
【数５】
【００２４】
ただし、Ｒは音圧反射率特性を表す。
【００２５】
前記音響特性計測装置では、前記音響特性演算手段は、次式により音響インピーダンスＺを求めることができる。
【００２６】
【数６】
【００２７】
ただし、ρ０は媒質の密度を表し、ｃは音速を表す。
【００２８】
前記音響特性計測装置では、前記音導入部に導入される音の出力特性及び音響管の音響特性を除去するために、次式で定めたフィルタを、前記相関関係演算手段と前記抽出手段との間に介在させることができる。
【００２９】
【数７】
【００３０】
ただし、Ｓが音源の周波数特性を表し、εは定数を表す。
【００３１】
【数８】
【００３２】
ただし、ｆは周波数、Ｆτ［］は遅延時間τに関するフーリエ変換、ａはフィルタ通過周波数幅を決める定数、ω０はフィルタ通過周波数帯の中心角周波数を表し、ｔは時間である。
【００３３】
他発明の音響特性計測方法は、一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の音響特性を計測する音響特性計測方法であって、前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算工程と、求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出工程と、抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性を、測定対象物の音響特性として求める、または求めた音圧反射率特性に基づいて吸音率または音響インピーダンスを求めて前記音圧反射率特性、前記吸音率、及び前記音響インピーダンスの少なくとも１つを測定対象物の音響特性として求める音響特性演算工程と、を含んでいる。
【００３４】
他発明の音響特性計測プログラムは、一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、コンピュータにより測定対象物の音響特性を計測する音響特性計測プログラムであって、前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算ステップと、求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出ステップと、抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性を、測定対象物の音響特性として求める、または求めた音圧反射率特性に基づいて吸音率または音響インピーダンスを求めて前記音圧反射率特性、前記吸音率、及び前記音響インピーダンスの少なくとも１つを測定対象物の音響特性として求める音響特性演算ステップと、を含んでいる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、一度の計測により、特定周波数での計測精度の低下が発生することなく、広い周波数帯域の吸音率を求めることができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る吸音率計測装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係り、一様な周波数特性の音源を用いたときの典型的な相関関数を示す波形図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施の形態に係る吸音率を求める過程における相関関数の試験結果を示す線図であり、（Ａ）は測定点の音圧時刻歴による相関関数の計算結果、（Ｂ）はその相関関数にスピーカの応答の逆二乗特性をフィルタリングしたときの波形を示したものである。
【図５】本発明の第１実施の形態に係る吸音率を求める過程における各種演算の試験結果を示す線図であり、（Ａ）は、第１波束と第２波束、（Ｂ）は各波束のフーリエ変換結果、（Ｃ）は音圧反射率を示した。
【図６】本発明の第２実施の形態に係る音響インピーダンス計測装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の第３実施の形態に係る音圧反射率計測装置の一例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の第４実施の形態に係る音響特性計測装置の一例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の第４実施の形態に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。本実施形態は、音場の時間に関する相関関数にインパルス応答(伝達特性)が含まれているという点に着目し、相関関数を求めて信号処理にかけることで音響材料などの測定対象物の音響特性（例えば吸音率）を求めるものである。
【００３８】
＜第１実施形態＞
本実施の形態では、音響特性として吸音率を計測する吸音率計測装置について説明する。
【００３９】
図１には、測定対象物の吸音率を計測するために用いられる音響管４２が示されている。音響管４２は、所謂伝達関数法や２マイクロフォン法で知られる吸音率測定のための筒形状のものであり、その一端に測定対象物４０が取り付けられ、他端にスピーカ５０が取り付けられている。本実施形態では、音響管４２として、全長２．５[m]のアルミ製インピーダンス管を用いている。また、測定対象物４０は、吸音板などの音響材料や、建築材料など吸音率を計測するための物品が挙げられる。本実施形態では、測定対象物４０として、グラスウール（厚さ５０[mm], 密度４８[kg/m３]）を用い、空気層無しとした剛壁密着状態で測定対象物４０を音響管４２内に設置した場合を説明する。
【００４０】
測定対象物４０とスピーカ５０との間には、管内の音圧を検出するための第１マイクロフォン４４と第２マイクロフォン４６が離間して取り付けられている。第１マイクロフォン４４は、測定対象物４０から距離Ｌの位置に取り付けられている。第２マイクロフォン４６は測定対象物４０から距離Ｍの位置に取り付けられている。これら第１マイクロフォン４４が取り付けられた測定点Ａ及び第２マイクロフォン４６が取り付けられた測定点Ｂの２点により、音響管４２の内部の音圧を検出する。
【００４１】
なお、本実施形態では、典型的な音源としてスピーカ５０を音響管４２の他端に取り付ける場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば音を発する他の音源でもよい。また、本実施形態では、吸音率計測のために音響管４２内に音を供給すればよいので、音響管４２の他端を開放し、音を取り入れるための開放空間としてもよい。この場合、音源は音響管４２の外部に存在することになるが、開放されている音を取り入れるための開放空間を音源と見なすことができる。
【００４２】
この音響管４２に取り付けられた第１マイクロフォン４４と第２マイクロフォン４６で検出した音圧が電気信号として吸音率計測装置１０に入力されるようになっている。
【００４３】
吸音率計測装置１０は、ＣＰＵ１２，ＲＯＭ１４，ＲＡＭ１６が入出力ポート（以下、Ｉ／Ｏという）１８に接続され、コマンドやデータが授受可能なコンピュータ構成とされている。このＩ／Ｏ１８には、各種データやプログラムが格納されたメモリ２０が接続されている。また、Ｉ／Ｏ１８には、コマンドやデータ入力のためのキーボードなどの入力装置２２、及びコマンドやデータを表示するための表示装置２４が接続されている。なお、メモリ２０には、後述する数式データや係数データ、および以下に説明する処理プログラムが記憶されている。
【００４４】
なお、図示は省略したが、Ｉ／Ｏ１８に、記録媒体としてのフレキシブルディスクなどが挿抜可能な図示しないリードライトユニットを接続することができる。なお、後述する処理ルーチンや内部で利用するデータ等は、図示しないリードライトユニットを用いてフレキシブルディスクに対して読み書き可能である。また、ハードディスク装置等の大容量記憶装置（図示省略）を接続し、フレキシブルディスクに記録された処理プログラムを大容量記憶装置（図示省略）へ格納（インストール）して実行するようにしてもよい。また、記録媒体としては、任意の磁気的なものや光学的なものとしての記録媒体がある。例えば、ＣＤ−ＲＯＭ，ＭＤ，ＭＯ，ＤＶＤ等のディスクやＤＡＴ等の磁気テープがあり、これらを用いるときには、上記リードライトユニットに代えてまたはさらにＣＤ−ＲＯＭ装置、ＭＤ装置、ＭＯ装置、ＤＶＤ装置、ＤＡＴ装置等を用いればよい。また、ＩＣカードなどの記録媒体も利用可能である。
【００４５】
Ｉ／Ｏ１８には、相関関係演算部２６，波束抽出部２８，吸音率演算部３０、音圧取得部３２，及び音源供給部３４が接続されている。
【００４６】
相関関係演算部２６は、音響管４２における音圧についての測定点Ａと測定点Ｂとの２点間の時間に関する相関関数を演算する処理部である。波束抽出部２８は、相関関係演算部２６で求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、その第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出することによって、第１波束と第２波束を抽出する処理部である。吸音率演算部３０は、波束抽出部２８で抽出した第１波束と第２波束から音圧反射率を求め、その音圧反射率から吸音率を演算する処理部である。
【００４７】
音圧取得部３２は、第１マイクロフォン４４及び第２マイクロフォン４６に接続されており、第１マイクロフォン４４及び第２マイクロフォン４６で測定した音圧が入力されるようになっている。また、音源供給部３４は、スピーカ５０へ音源として再生させるための音源信号を供給するための処理部である。
【００４８】
なお、本実施形態では、音源供給部３４を吸音率計測装置１０が備える場合を説明するが、本発明はこれに限定されない。すなわち、吸音率計測装置１０は、第１マイクロフォン４４及び第２マイクロフォン４６の２点で検出した音圧に基づき、吸音率を求めることができればよい。このため、音源を再生するための装置は別個に独立して構成してもよい。また、上記のように、音響管４２の他端を開放し、音を取り入れるための開放空間とする場合には、音源供給部３４及びスピーカ５０は不要である。
【００４９】
・吸音率演算の原理及び概要
次に、吸音率計測装置１０における吸音率演算の原理を説明する。
本発明者は、音場の時間に関する相関関数にインパルス応答(伝達特性)が含まれているという点に着目し、相関関数を求めて信号処理して測定対象物の吸音率を求めることができるという知見を得た。
【００５０】
まず、スピーカ５０の音源により管内音場を励振させて、測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数を求める。具体的には、スピーカにより音源を再生させ音響管４２内部の音圧波形を第１マイクロフォン４４及び第２マイクロフォン４６の２点で測定する。このときの測定点Ａと測定点Ｂの音圧時刻歴をｐＡ（ｔ），ｐＢ（ｔ）と表すと測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）は次の（１）式で表すことができる。
【００５１】
【数９】
【００５２】
但し、τは遅延時間（時間ラグ）を表すパラメータである。Ｔは時間に関する相関関数の計算に使用する信号時間幅である。
【００５３】
ここで、音源として再生出力の周波数特性が一様となるノイズ（所謂ホワイトノイズ）を用いると、その相関関数は典型的には図２に示す波形となる。相関関数は、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から順に第１波束、第２波束、第３波束、・・・、と続く。
【００５４】
ところで、上記相関関係を考慮する場合、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた一つ目の第１波束と二つ目の第２波束について考えればよい。このことは、時間に関する相関関係を想定した場合、時間が逆行する負の遅延時間を考慮する必要がない（負領域排除）ためである。また、管内を伝達する音で測定対象物とスピーカ５０による再帰反射による波束を考えると、遅延時間に相違があるものの、管内で伝達される音の経路は、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた一つ目の第１波束Ｃ１と二つ目の第２波束Ｃ２の関係を繰り返すことに相当する。従って、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた一つ目の第１波束と二つ目の第２波束について考えればよい。この遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた一つ目の第１波束Ｃ１と二つ目の第２波束Ｃ２は次式の関係にある。
【００５５】
【数１０】
【００５６】
但し、Ｒは音響材料の反射インパルス応答で音圧反射率の逆フーリエ変換に一致する。ｔｄ[s]は測定位置Ａから音響材料までの距離Ｌ[m]の２倍を管内の音速ｃ０[m/s]で割った値（２Ｌ／ｃ０）である。
【００５７】
この（２）式は、第２マイクロフォン４６の測定点Ｂの位置を通過し無反射で第１マイクロフォン４４の測定点Ａの位置へ伝播した音に対応する相関関数が第１波束Ｃ１に対応し、第２マイクロフォン４６の測定点Ｂの位置を通り音響管４２の一端の測定対象物４０（音響材料等）で反射した後に第１マイクロフォン４４の測定点Ａの位置へ伝播した音の相関関数が第２波束Ｃ２に対応する。すなわち、これら第１波束と第２波束の関係は、無反射でマイクロフォンの測定点の位置へ伝播した音の関係と、一端の測定対象物４０（音響材料等）で反射した後にマイクロフォンの測定点の位置へ伝播した音の関係に対応する。
【００５８】
このことは、（２）式によれば第２波束Ｃ２から第１波束Ｃ１を逆畳込みした波形を、時間間隔ｔｄだけ引き戻すと反射インパルス応答Ｒを求めることができることに相当する。本実施形態では、この逆畳込みを周波数軸上で実行する。具体的には、（２）式の両辺をフーリエ変換して整理すると、次の（３）式に示すように反射インパルス応答のフーリエ変換である音圧反射率Ｒ（ハット）を得ることができる。
【００５９】
【数１１】
【００６０】
但し、ｆは周波数[Hz]、Ｆτ[ ]はτに関するフーリエ変換、δはディラックのデルタ関数を表わす。Ｃ１（ハット）、Ｃ２（ハット）はそれぞれ第１波束及び第２波束のフーリエ変換である。
【００６１】
なお、ここでは、音圧反射率として、（３）式に示す反射インパルス応答のフーリエ変換による場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、（３）式以外の反射インパルス応答による計算により求めるようにしてもよい。例えば、ＡＲＭＡモデル化に代表される線形予測法が挙げられる。すなわち、第１波束Ｃ１がモデルへの入力、第２波束Ｃ２は第１波束Ｃ１に起因する出力と考えて、伝達パラメータの最適化を行えばよい。
【００６２】
このようにして求めた音圧反射率を用いて次の（４）式により吸音率αを求めることができる。
【００６３】
【数１２】
【００６４】
以上のことから、吸音率計測装置１０では、音源供給部３４から音響信号を供給することによりスピーカ５０による音源により管内音場を励振させる。音圧取得部３２は、このときの測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を取得する。取得した音圧の履歴により、相関関係演算部２６は、測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）を求める。波束抽出部２８は、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた第１波束と次の第２波束を抽出する。そして、吸音率演算部３０は、第１波束と第２波束を用いて、音圧反射率を求めた後に、その音圧反射率を用いて吸音率αを求める。
【００６５】
・フィルタ
ところで、（３）式で示した音圧反射率を求めるためには、全体の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２を切り出す必要がある。ところが、音源出力の特性や管内の音響特性によっては、図２に示す各波束が独立したような明確な波束が得られず、第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２が時間波形上で重なり、第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２の切り出しが困難となる場合がある。この場合、波束の切り出し（抽出）を容易にするためのフィルタを予め作成しておき、そのフィルタによって相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）をフィルタリングすることで、波束が収縮され、波束の切り出しが容易になる。
【００６６】
一例として、音源としてスピーカを使用した場合には、フィルタとしては音源の周波数応答の逆二乗特性を有するものを用いることで、波束を十分に収縮できる場合がある。例えば、次の（５）式で表すフィルタを用いて相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）にフィルタリングすることで、波束を収縮させることができる。
【００６７】
【数１３】
【００６８】
但し、Ｓ（ハット）は音源の周波数特性（インパルス応答のフーリエ変換）、Ｇ（ハット）は次の（６）式へ表したガボールフィルタ（ガウシアンフィルタ）である。
【００６９】
【数１４】
【００７０】
なお、本実施形態では、ガボールフィルタのパラメータは音響管の上限周波数4,000[Hz]以下を透過させるように設計した（具体的にはａ＝√２π・4,000≒10,023、ω０＝０）。また、またεはＳ（ハット）が略０での発散（ゼロ割）を回避するために導入した定数である。この場合、Ｓ（ハット）の４乗を周波数の関数としてみたときの最大値の１０−８倍とした。これにより、音源の周波数依存性が取り除かれ、かつガボールフィルタにより波束を小さくできる。
【００７１】
このことから、上記吸音率計測装置１０の波束抽出部２８では、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた第１波束と次の第２波束を抽出するにあたり、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）に上述のフィルタリング処理を施す。これによって、第１波束と第２波束を容易に抽出できる。
【００７２】
・吸音率計測装置の動作処理
図３は、吸音率計測装置１０において実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。本処理は、例えば、吸音率計測装置１０の使用者が入力装置２２を操作してメモリ２０に記憶された吸音率計測プログラムが起動された場合等に実行される。なお、メモリ２０に記憶されたプログラムを実行することに限定されるものではなく、フレキシブルディスクなどの記録媒体に格納されたプログラムを読み取って実行してもよい。
【００７３】
まず、ステップ１０２では、吸音率計測装置１０における吸音率計測処理の初期設定を実行する。この初期設定には、再生する音源の指定値（本実施形態ではホワイトノイズを示す値）、音響管４２に取り付けた第１マイクロフォン４４及び第２マイクロフォン４６の位置関係の値（本実施形態では、Ｌ＝０．６１ｍ，Ｍ＝１．３６ｍ）等がある。次のステップ１０４では、音源を再生する。この処理は、ホワイトノイズがスピーカ５０で再生されるように音響信号を音源供給部３４からスピーカ５０へ供給することであり、この処理によって音響管の管内音場が励振される。
【００７４】
次に、ステップ１０６では、測定点Ａ，Ｂの音圧測定を行う。この処理は、第１マイクロフォン４４及び第２マイクロフォン４６からの信号を取得する処理であり、音圧取得部３２において実行される、測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を取得する処理である。次のステップ１０８では、測定点Ａ，Ｂの音圧時刻歴ＰＡ（ｔ），ＰＢ（ｔ）の記録を行う。この処理は、ステップ１０６で取得した測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を時系列的に記録する処理である。この処理は、音圧取得部３２において、取得した測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を一定間隔でサンプリングした音圧をデジタル信号に変換して時系列的に音圧特性として記録するようにすればよい。
【００７５】
次のステップ１１０では、測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）の演算を行う。この処理は、上述のように（１）式により測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）を求める処理である。具体的には、相関関係演算部２６において実行され、ステップ１０８で記録した音圧時刻歴を用い、（１）式により測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）を求めるものである。
【００７６】
次のステップ１１２では、音源の周波数依存性除去を行う。この処理は、上述のように、（３）式で示した音圧反射率を求めるために、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２を切り出す（抽出する）ことを容易にするための処理である。具体的には、（５）式によるフィルタによって相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）をフィルタリングすることである。このフィルタリングによって、第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２が収縮され、第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２の抽出（切り出し）が容易になる。このフィルタリング処理は、波束抽出部２８において後述する第１波束と第２波束の抽出処理前に実行されるようにしてもよく、また独立した処理部として構成してもよい。
【００７７】
次のステップ１１４では、第１波束と第２波束を抽出する。この処理は、波束抽出部２８において実行され、ステップ１１２でフィルタリングした相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、第１波束と第２波束を抽出する処理であり、具体的には相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた第１波束と次の第２波束を抽出する処理である。この場合、上述のフィルタリングにより、第１波束と第２波束は各々独立したものとなるので、抽出（切り出し）は容易である。
【００７８】
次のステップ１１６では、抽出した第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２の後処理を行う。この処理は、後の演算を容易にするための処理、すなわち実データを数値的にフーリエ変換するための窓関数を用いた処理である。具体的には、本実施形態では、第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２の各々の抽出後に、ＤＣカット、ローパスフィルタリングとハミング窓による窓掛けを行う処理である。この窓掛け処理を含む第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２の後処理は、波束抽出部２８において実行されるようにしてもよく、また独立した処理部として構成してもよい。
【００７９】
次のステップ１１８では、音圧反射率特性の導出を行う。この処理は、吸音率演算部３０において実行され、第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２を用いて、上記（３）式により音圧反射率を求める処理である。次のステップ１２０では、上記ステップ１１８で求めた音圧反射率を用いて吸音率の演算を行う。この処理は、吸音率演算部３０において実行され、上記（４）式により吸音率αを求める処理である。
【００８０】
以上のようにして求めた吸音率を、次のステップ１２２で出力する。この吸音率の出力は、ステップ１２０で求めた吸音率を図化して表示するようにしてもよく、数値化して数値データとして出力してもよい。
【００８１】
以上の処理により計測した吸音率を求める過程の試験結果を図４及び図５に示した。音圧測定時には、上記のようにホワイトノイズを発生させて管内音場を励振させ音圧の時刻歴を吸音率計測装置１０に記録し、測定終了後に相関関数を計算した。図４（Ａ）は、測定点Ａ，Ｂの音圧時刻歴ＰＡ（ｔ），ＰＢ（ｔ）を用いて、（１）式に基づく時間に関する相関関数を計算した結果を示したものである。図４（Ｂ）は、時間に関する相関関数（図４（Ａ））に対して、事前測定により準備したスピーカ５０の応答の逆二乗特性をフィルタリングした波形を示したものである。音源の出力特性の除去により波束が収束し、この後の第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２の切り出しが容易になることが理解できる。
【００８２】
次に、図５（Ａ）には、切り出した第１波束Ｃ１と第２波束Ｃ２を示し、図５（Ｂ）には各波束のフーリエ変換結果を示し、図５（Ｃ）には（３）式により計算された音圧反射率を示した。なお、図５（Ｃ）には伝達関数法で得られた音圧反射率も同時に示した。本実施形態の測定及び演算と、従来の伝達関数法による結果は、多くの周波数帯域で音圧反射率は略一致している。
【００８３】
また、伝達関数法では３５００[Hz]周辺でピーク性の異常な値が見られるが、これは伝達関数法で計測する際のマイクロフォン間の距離０．０５[m]が半波長に一致する場合に原理的に測定できない周波数のためである。一方、図５（Ｃ）から理解されるように、本実施形態では、従来の伝達関数法で計測した場合のような異常値は見られない。
【００８４】
以上説明したように、本実施の形態では、定在波比法や伝達関数に基づく、インピーダンス管を用いた吸音率測定が可能となる。また、定在波比法と異なり一度の試行で広い周波数帯域の測定が可能であるとともに、伝達関数法に見られる特定周波数での計測精度の低下が発生しない。
【００８５】
＜第２実施形態＞
本実施の形態は、音響特性として音響インピーダンスを計測する音響インピーダンス計測装置に本発明を適用したものである。なお、本実施形態は、上記実施形態と同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８６】
図６には、本実施形態にかかる音響インピーダンス計測装置１０Ａが示されている。図１に示す吸音率計測装置１０と異なる構成は、吸音率演算部３０に代えて音響インピーダンス演算部３６を備えたことである。音響インピーダンス演算部３６は、音圧反射率Ｒを用いて次の（７）式により音響インピーダンスＺを求める処理部である。すなわち、吸音率αに代えて、音響インピーダンスＺを求める。
【００８７】
【数１５】
【００８８】
なお、図３の処理ルーチンでは、ステップ１２０の吸音率の演算に代えて、音響インピーダンスＺを求める処理を実行するようにする。
【００８９】
以上のことから、音響インピーダンス計測装置１０Ａでは、音源供給部３４から音響信号を供給することによりスピーカ５０による音源により管内音場を励振させ、音圧取得部３２が測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を取得する。取得した音圧の履歴により、相関関係演算部２６は、測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）を求める。波束抽出部２８は、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた第１波束と次の第２波束を抽出する。そして、音響インピーダンス演算部３６は、第１波束と第２波束を用いて、音圧反射率を求めた後に、その音圧反射率を用いて音響インピーダンスＺを求める。
【００９０】
このように、本実施の形態では、上記実施形態と同様に、定在波比法や伝達関数に基づく、インピーダンス管を用いた音響インピーダンスＺの測定が可能となる。また、定在波比法と異なり一度の試行で広い周波数帯域の測定が可能であるとともに、伝達関数法に見られる特定周波数での計測精度の低下が発生しない。
【００９１】
＜第３実施形態＞
本実施の形態は、音響特性として、吸音率αや音響インピーダンスＺの元となる音圧反射率を求める音圧反射率計測装置に本発明を適用したものである。なお、本実施形態は、上記実施形態と同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９２】
図７には、本実施形態にかかる音圧反射率計測装置１０Ｂが示されている。図１に示す吸音率計測装置１０と異なる構成は、吸音率演算部３０に代えて音圧反射率演算部３７を備えたことである。音圧反射率演算部３７は、上述の（３）式による音圧反射率を求める処理部である。すなわち、吸音率αに代えて、音圧反射率のみを求めればよい。
【００９３】
なお、図３の処理ルーチンでは、ステップ１２０の吸音率の演算処理は不要である。すなわち、ステップ１１８の次にステップ１２２の処理が連続するようにすればよい。
【００９４】
本実施形態の音圧反射率計測装置１０Ｂは、音源供給部３４から音響信号を供給することによりスピーカ５０による音源により管内音場を励振させ、音圧取得部３２が測定点Ａと測定点Ｂの２点の音圧を取得する。取得した音圧の履歴により、相関関係演算部２６は、測定点Ａと測定点Ｂの２点間の時間に関する相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）を求める。波束抽出部２８は、相関関数ＣＡ，Ｂ（τ）から、遅延時間（時間ラグ）τが小さい方から数えた第１波束と次の第２波束を抽出する。そして、音響インピーダンス演算部３６は、第１波束と第２波束を用いて、音圧反射率を求めた後に、その音圧反射率を出力する。
【００９５】
このように、本実施の形態では、音圧反射率を求めることができるので、吸音率や音響インピーダンスを簡単な計算によって求めることができる。また上記実施形態と同様に、定在波比法や伝達関数に基づくインピーダンス管を用いた吸音率や音響インピーダンスの測定に対する元となる数値データを提供することが可能となる。また、定在波比法と異なり一度の試行で広い周波数帯域の測定が可能であるとともに、伝達関数法に見られる特定周波数での計測精度の低下が発生しない。
【００９６】
＜第４実施形態＞
本実施の形態は、上記実施形態を組み合わせることにより、音響特性として吸音率、音響インピーダンス及び音圧反射率の少なくとも１つを計測する音響特性計測装置に本発明を適用したものである。なお、本実施形態は、上記実施形態と同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９７】
図８には、本実施形態にかかる音響特性計測装置１０Ｃが示されている。図１に示す吸音率計測装置１０と異なる構成は、吸音率演算部３０に代えて音響特性演算部３８を備えたことである。音響特性演算部３８は、吸音率演算部３０、音響インピーダンス演算部３６、及び音圧反射率演算部３７を備えている。また、これら吸音率演算部３０、音響インピーダンス演算部３６、及び音圧反射率演算部３７は、切替器３９に接続されており、吸音率演算部３０、音響インピーダンス演算部３６、及び音圧反射率演算部３７の何れかを利用可能に構成されている。従って、音響特性演算部３８は、吸音率α、音響インピーダンスＺ、及び音圧反射率の何れも求めることができる。
【００９８】
なお、本実施形態の処理ルーチンは、図３のステップ１１８からステップ１２２の処理に代えて、ステップ１１８とステップ１２２の間に、音響特性の選択及び該当する音響特性を求めるステップ１３０〜ステップ１３６の処理を追加した図９の処理を実行するようにする。
【００９９】
詳細には、ステップ１１８で音圧反射率特性を導出した後、ステップ１３０へ進む。ステップ１３０では、音響特性として吸音率、音響インピーダンス及び音圧反射率の少なくとも１つが選択されているか否かを判断する。この選択は、予め入力装置２２により選択さらたものを読み取ってもよく、ステップ１３０で利用者に選択させるようにしてもよい。吸音率、音響インピーダンス及び音圧反射率の何れか１つが選択されている場合、ステップ１３２へ進み、該当する音響特性を演算し、ステップ１２２へ進み、演算結果を出力する。また、吸音率、音響インピーダンス及び音圧反射率の複数が選択されている場合、ステップ１３４へ進み、該当する複数の音響特性を演算し、ステップ１２２へ進み、演算結果を出力する。さらに、吸音率、音響インピーダンス及び音圧反射率の全てが選択されている場合、ステップ１３６へ進み、全ての音響特性を演算し、ステップ１２２へ進み、演算結果を出力する。なお、ステップ１３２、１３４、１３６の処理で音圧反射率を求める場合、音圧反射率はステップ１１８で導出済みのため、演算を省略することができる。
【０１００】
このように、本実施形態では、音響特性として吸音率、音響インピーダンス及び音圧反射率の少なくとも１つを求めることができる。従って、入手を希望する音響特性を容易に選択肢、提供することが可能となる。
【０１０１】
以上説明したように、上記各実施の形態では、定在波比法や伝達関数に基づいて、インピーダンス管を用いた各種の音響材料測定が可能となる。また、定在波比法と異なり一度の試行で広い周波数帯域の測定が可能であるとともに、伝達関数法に見られる特定周波数での計測精度の低下が発生しない結果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
α…吸音率
Ｚ…音響インピーダンス
１０…吸音率計測装置
１０Ａ…音響インピーダンス計測装置
１０Ｂ…音圧反射率計測装置
１０Ｃ…音響特性計測装置
１２…ＣＰＵ
１４…ＲＯＭ
１６…ＲＡＭ
１８…Ｉ／Ｏ
２０…メモリ
２２…入力装置
２４…表示装置
２６…相関関係演算部
２８…波束抽出部
３０…吸音率演算部
３２…音圧取得部
３４…音源供給部
３６…音響インピーダンス演算部
３７…音圧反射率演算部
３８…音響特性演算部
４０…測定対象物
４２…音響管
４４…第１マイクロフォン
４６…第２マイクロフォン
５０…スピーカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の吸音率を計測する吸音率計測装置において、
前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算手段と、
求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出手段と、
抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性に基づいて、測定対象物の吸音率を求める吸音率演算手段と、
を備えた吸音率計測装置。
【請求項２】
前記吸音率演算手段は、次式により音圧反射率特性を求めることを特徴とする請求項１に記載の吸音率計測装置。
【数１】
ただし、ｆは周波数、Ｆτ［］は遅延時間τに関するフーリエ変換、ｔｄは時間間隔、δはディラックのδ関数を表し、Ｃ１、Ｃ２は、第１波束Ｃ１、第２波束Ｃ２のフーリエ変換である。
【請求項３】
前記吸音率演算手段は、次式により吸音率αを求めることを特徴とする請求項２に記載の吸音率計測装置。
【数２】
【請求項４】
前記音導入部に導入される音の出力特性及び音響管の音響特性を除去するための予め定めたフィルタを、前記相関関係演算手段と前記抽出手段との間に介在させることを特徴とすることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の吸音率計測装置。
【請求項５】
前記フィルタは、次式により定めることを特徴とする請求項４に記載の吸音率計測装置。
【数３】
ただし、Ｓが音源の周波数特性を表し、εは定数を表す。
【数４】
ただし、ｆは周波数、Ｆτ［］は遅延時間τに関するフーリエ変換、ａはフィルタ通過周波数幅を決める定数、ω０はフィルタ通過周波数帯の中心角周波数を表し、ｔは時間である。
【請求項６】
一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の吸音率を計測する吸音率計測方法であって、
前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算工程と、
求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出工程と、
抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性に基づいて、測定対象物の吸音率を求める吸音率演算工程と、
を含む吸音率計測方法。
【請求項７】
一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、コンピュータにより測定対象物の吸音率を計測する吸音率計測プログラムであって、
前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算ステップと、
求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出ステップと、
抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性に基づいて、測定対象物の吸音率を求める吸音率演算ステップと、
を含む吸音率計測プログラム。
【請求項８】
一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の音響特性を計測する音響特性計測装置において、
前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算手段と、
求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出手段と、
抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性を、測定対象物の音響特性として求める、または求めた音圧反射率特性に基づいて吸音率または音響インピーダンスを求めて前記音圧反射率特性、前記吸音率、及び前記音響インピーダンスの少なくとも１つを測定対象物の音響特性として求める音響特性演算手段と、
を備えた音響特性計測装置。
【請求項９】
前記音響特性演算手段は、次式により吸音率αを求めることを特徴とする請求項８に記載の音響特性計測装置。
【数５】
ただし、Ｒは音圧反射率特性を表す。
【請求項１０】
前記音響特性演算手段は、次式により音響インピーダンスＺを求めることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の音響特性計測装置。
【数６】
ただし、ρ０は媒質の密度を表し、ｃは音速を表す。
【請求項１１】
前記音導入部に導入される音の出力特性及び音響管の音響特性を除去するために、次式で定めたフィルタを、前記相関関係演算手段と前記抽出手段との間に介在させることを特徴とする請求項８〜請求項１０の何れか１項に記載の音響特性計測装置。
【数７】
ただし、Ｓが音源の周波数特性を表し、εは定数を表す。
【数８】
ただし、ｆは周波数、Ｆτ［］は遅延時間τに関するフーリエ変換、ａはフィルタ通過周波数幅を決める定数、ω０はフィルタ通過周波数帯の中心角周波数を表し、ｔは時間である。
【請求項１２】
一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の音響特性を計測する音響特性計測方法であって、
前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算工程と、
求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出工程と、
抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性を、測定対象物の音響特性として求める、または求めた音圧反射率特性に基づいて吸音率または音響インピーダンスを求めて前記音圧反射率特性、前記吸音率、及び前記音響インピーダンスの少なくとも１つを測定対象物の音響特性として求める音響特性演算工程と、
を含む音響特性計測方法。
【請求項１３】
一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、コンピュータにより測定対象物の音響特性を計測する音響特性計測プログラムであって、
前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算ステップと、
求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出ステップと、
抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性を、測定対象物の音響特性として求める、または求めた音圧反射率特性に基づいて吸音率または音響インピーダンスを求めて前記音圧反射率特性、前記吸音率、及び前記音響インピーダンスの少なくとも１つを測定対象物の音響特性として求める音響特性演算ステップと、
を含む音響特性計測プログラム。
【請求項１】
一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の吸音率を計測する吸音率計測装置において、
前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算手段と、
求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出手段と、
抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性に基づいて、測定対象物の吸音率を求める吸音率演算手段と、
を備えた吸音率計測装置。
【請求項２】
前記吸音率演算手段は、次式により音圧反射率特性を求めることを特徴とする請求項１に記載の吸音率計測装置。
【数１】
ただし、ｆは周波数、Ｆτ［］は遅延時間τに関するフーリエ変換、ｔｄは時間間隔、δはディラックのδ関数を表し、Ｃ１、Ｃ２は、第１波束Ｃ１、第２波束Ｃ２のフーリエ変換である。
【請求項３】
前記吸音率演算手段は、次式により吸音率αを求めることを特徴とする請求項２に記載の吸音率計測装置。
【数２】
【請求項４】
前記音導入部に導入される音の出力特性及び音響管の音響特性を除去するための予め定めたフィルタを、前記相関関係演算手段と前記抽出手段との間に介在させることを特徴とすることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の吸音率計測装置。
【請求項５】
前記フィルタは、次式により定めることを特徴とする請求項４に記載の吸音率計測装置。
【数３】
ただし、Ｓが音源の周波数特性を表し、εは定数を表す。
【数４】
ただし、ｆは周波数、Ｆτ［］は遅延時間τに関するフーリエ変換、ａはフィルタ通過周波数幅を決める定数、ω０はフィルタ通過周波数帯の中心角周波数を表し、ｔは時間である。
【請求項６】
一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の吸音率を計測する吸音率計測方法であって、
前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算工程と、
求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出工程と、
抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性に基づいて、測定対象物の吸音率を求める吸音率演算工程と、
を含む吸音率計測方法。
【請求項７】
一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、コンピュータにより測定対象物の吸音率を計測する吸音率計測プログラムであって、
前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算ステップと、
求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出ステップと、
抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性に基づいて、測定対象物の吸音率を求める吸音率演算ステップと、
を含む吸音率計測プログラム。
【請求項８】
一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の音響特性を計測する音響特性計測装置において、
前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算手段と、
求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出手段と、
抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性を、測定対象物の音響特性として求める、または求めた音圧反射率特性に基づいて吸音率または音響インピーダンスを求めて前記音圧反射率特性、前記吸音率、及び前記音響インピーダンスの少なくとも１つを測定対象物の音響特性として求める音響特性演算手段と、
を備えた音響特性計測装置。
【請求項９】
前記音響特性演算手段は、次式により吸音率αを求めることを特徴とする請求項８に記載の音響特性計測装置。
【数５】
ただし、Ｒは音圧反射率特性を表す。
【請求項１０】
前記音響特性演算手段は、次式により音響インピーダンスＺを求めることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の音響特性計測装置。
【数６】
ただし、ρ０は媒質の密度を表し、ｃは音速を表す。
【請求項１１】
前記音導入部に導入される音の出力特性及び音響管の音響特性を除去するために、次式で定めたフィルタを、前記相関関係演算手段と前記抽出手段との間に介在させることを特徴とする請求項８〜請求項１０の何れか１項に記載の音響特性計測装置。
【数７】
ただし、Ｓが音源の周波数特性を表し、εは定数を表す。
【数８】
ただし、ｆは周波数、Ｆτ［］は遅延時間τに関するフーリエ変換、ａはフィルタ通過周波数幅を決める定数、ω０はフィルタ通過周波数帯の中心角周波数を表し、ｔは時間である。
【請求項１２】
一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、測定対象物の音響特性を計測する音響特性計測方法であって、
前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算工程と、
求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出工程と、
抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性を、測定対象物の音響特性として求める、または求めた音圧反射率特性に基づいて吸音率または音響インピーダンスを求めて前記音圧反射率特性、前記吸音率、及び前記音響インピーダンスの少なくとも１つを測定対象物の音響特性として求める音響特性演算工程と、
を含む音響特性計測方法。
【請求項１３】
一端に音源から伝播される音を導入する音導入部を設けかつ、他端に測定対象物を設けると共に、前記音導入部と前記測定対象物の間に、音圧を測定するための第１センサ及び第２センサを離間して設けた音響管を用いて、コンピュータにより測定対象物の音響特性を計測する音響特性計測プログラムであって、
前記第１センサ及び第２センサにより測定される時間についての音圧特性に基づいて、前記第１センサ及び第２センサ間の時間についての相関関係を求める相関関係演算ステップと、
求めた相関関係について、遅延時間が最小の第１波束を示す第１相関関係と、前記第１波束に対して測定対象物による反射特性が付与されかつ前記最小の遅延時間の次に最小の遅延時間の第２波束を示す第２相関関係と、を抽出する抽出ステップと、
抽出した前記第１相関関係及び前記第２相関関係の各々を周波領域表現へ変換し、変換された第１周波領域特性と第２周波領域特性との周波領域に関する比から音圧反射率特性を求め、求めた音圧反射率特性を、測定対象物の音響特性として求める、または求めた音圧反射率特性に基づいて吸音率または音響インピーダンスを求めて前記音圧反射率特性、前記吸音率、及び前記音響インピーダンスの少なくとも１つを測定対象物の音響特性として求める音響特性演算ステップと、
を含む音響特性計測プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−５２９８７（Ｐ２０１２−５２９８７Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９７５０３（Ｐ２０１０−１９７５０３）
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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