音響特性測定システムおよび音響特性測定方法
【課題】 広い周波数帯域で安定した音響特性データを得ることができる音響特性測定システムおよび音響特性測定方法を提供すること。
【解決手段】 音響管１１の音源１４と試験体１５との間に、音響管１１内の音圧を計測する第１乃至第４の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４を音響管１１の長手方向に並列的に配置し、計測した４点の長手方向位置間の第１乃至第４の音圧信号Ｐ１〜Ｐ４に基づいて第１乃至第３の特性インピーダンスを算出する。そして、予め定めた基準値以上外れた演算値を検出し、他の２つの演算値の平均値と入れ替え、第１乃至第３の特性インピーダンスの平均値を算出して出力する。
【解決手段】 音響管１１の音源１４と試験体１５との間に、音響管１１内の音圧を計測する第１乃至第４の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４を音響管１１の長手方向に並列的に配置し、計測した４点の長手方向位置間の第１乃至第４の音圧信号Ｐ１〜Ｐ４に基づいて第１乃至第３の特性インピーダンスを算出する。そして、予め定めた基準値以上外れた演算値を検出し、他の２つの演算値の平均値と入れ替え、第１乃至第３の特性インピーダンスの平均値を算出して出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２キャビティ法を用いた音響管で試験体の音響特性を計測する音響特性測定システムおよび音響特性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音響特性測定装置は、例えば図７に示すように構成されている（特許文献１参照）。図７において、１は定在波を発生させるための音響管で、この音響管１内に測定対象の試験体（吸音材）２が収容されている。音響管１の一端側には音源としてのスピーカ３が設けられており、他端側には剛壁４に接続されたピストン５が設けられている。剛壁４は、試験体２との間に背後空気層６を形成するためのもので、ピストン５を音響管１の長手方向に移動させ、試験体２と剛壁４を規定した距離に調整可能になっている。
【０００３】
上記音響管１におけるスピーカ３と試験体２との間には、音響管１内の音圧を計測するための２本の測定用マイクロホン７−１、７−２が設けられている。これらの測定用マイクロホン７−１、７−２は、音響管１の長手方向に離れた２カ所に設置されており、それぞれの位置での音圧の計測を行う。
【０００４】
そして、上記スピーカ３から定常のランダム音波、例えばホワイトノイズ（入射波）を発生させ、音響管１内を平面波として伝搬させて試験体２に当てる。入射波は試験体２を透過して剛壁４で反射し、音響管１内部に入射波（前進波）と反射波（後進波）の重ね合わせによって定在波干渉パターンが発生する。上記測定用マイクロホン７−１、７−２で音響管１の２点の音圧を計測し、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）アナライザに入力して複素音圧伝達関数を計算する。この伝達関数から２点マイク法による音響インピーダンスの式を用いて、試験体２前面の音響インピーダンスを求める。また、試験体２後面の音響インピーダンスは解析的に算出できる。これらにより、試験体２の特性インピーダンスと伝播定数を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２３３６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のような構成では、測定用マイクロホン７−１、７−２を音響管１に接続する部分で音響管１の内部の断面形状が変化するため、平面波が乱れることによって、マイクロホン間距離ΔＭ１に依存した特定の周波数で、試験体２の特性とは関係のない測定上のピークが生じる、という問題があった。特に、使用する測定用マイクロホン７−１、７−２のサイズが決まっている場合には、音響管１の内径φ１が細くなるほど相対的に内部の断面形状の変化が大きくなり、その結果、データの乱れが大きくなる。
【０００７】
本発明は、上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、広い周波数帯域で安定した音響特性データを得ることができる音響特性測定システムおよび音響特性測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に係る本発明の音響特性測定システムは、測定対象の試験体１５を収容した音響管１１と、前記音響管の一端に設けられる音源１４と、前記音響管１１の前記音源１４と前記試験体１５との間に並列的に配置され、前記音響管１１内の長手方向に異なる位置の音圧を計測する第１乃至第４の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４と、これら第１乃至第４の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で計測した第１乃至第４の音圧信号Ｐ１〜Ｐ４から第１乃至第３の特性インピーダンスを算出し、予め定めた基準値以上外れた演算値を検出し、他の２つの演算値の平均値と入れ替え、前記第１乃至第３の特性インピーダンスの平均値を算出する演算手段３５、４１とを具備することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明は、請求項１記載の音響特性測定システムにおいて、前記第１乃至第４の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で計測した第１乃至第４の音圧信号Ｐ１〜Ｐ４が入力される入力手段３１、３９、４０と、前記入力手段から入力された第１乃至第４の音圧信号Ｐ１〜Ｐ４、前記演算手段３５による演算値、および前記基準値を記憶する記憶手段３２と、前記演算手段３５、４１による演算結果を出力する出力手段３３、４２とをさらに具備することを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３に係る本発明は、請求項２記載の音響特性測定システムにおいて、前記入力手段は、マイクロホンアンプ３９とサウンドカード４０を含み、前記演算手段はパーソナルコンピュータ４１を含み、前記出力手段はモニタ４２を含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る本発明の音響特性測定方法は、音響管１１内に測定対象の試験体１５を収容するステップと、この音響管１１の一端側の音源１４から平面波を発生させて試験体１５を透過させ他端側の剛壁２０−１で反射させるステップと、前記音響管１１の前記音源１４と前記試験体１５との間に並列的に配置された第１乃至第４の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で、前記音響管１１の長手方向に異なる位置の音圧を計測するステップと、前記第１乃至第４の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で計測した第１乃至第４の音圧信号Ｐ１〜Ｐ４から第１乃至第３の特性インピーダンスを算出するステップと、算出した前記第１乃至第３の特性インピーダンスにおける予め定めた基準値以上外れた演算値を検出するステップと、検出した基準値以上外れた演算値を、他の２つの演算値の平均値と入れ替えるステップとを具備することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る本発明は、請求項４記載の音響特性測定方法において、前記第１乃至第３の特性インピーダンスを算出するステップは、前記第１、第２の測定用マイクロホン１６−１、１６−２で計測した第１、第２の音圧信号Ｐ１、Ｐ２から第１の音圧伝達関数、前記第１、第３の測定用マイクロホン１６−１、１６−３で計測した第１、第３の音圧信号から第２の音圧伝達関数Ｐ１、Ｐ３、および前記第１、第４の測定用マイクロホン１６−１、１６−４で計測した第１、第４の音圧信号Ｐ１、Ｐ４から第３の音圧伝達関数をそれぞれ算出するステップと、前記第１乃至第３の音圧伝達関数から第１乃至第３の音響インピーダンスを算出するステップと、前記第１乃至第３の音響インピーダンスから第１乃至第３の特性インピーダンスを算出するステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
さらに、請求項６に係る本発明は、請求項４記載の音響特性測定方法において、前記基準値以上外れた演算値は、前記各第１乃至第３の特性インピーダンスの移動平均と予め設定された基準値とを比較して検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の本発明では、音響管の長手方向に配置した第１乃至第４の測定用マイクロホンを用いて異なる点の音圧を測定し、各々の複素音圧伝達関数を同時に算出する。これらの伝達関数を比較し、一通りのデータだけがマイクロホン間距離に依存した周波数でデータの乱れが生じている帯域を、他の正常なデータの平均値を用いて補完することによって、広い周波数帯域で機器に依存した乱れのない、安定した音響特性データを得ることができる。
【００１５】
また、請求項２記載のように、記憶手段を設けることで、制御プログラム、制御データ、演算式、演算用の各種パラメータ、基準値および算出した特性インピーダンスを記憶できる。
【００１６】
さらに、請求項３記載のように、入力手段、算術論理ユニットおよび出力手段としてパーソナルコンピュータを用いることでシステムの低コスト化が図れる。
【００１７】
さらにまた、請求項４記載の本発明では、音響管の長手方向に配置した第１乃至第４の測定用マイクロホンを用いて異なる点の音圧を測定し、各々の複素音圧伝達関数を同時に算出する。これらの伝達関数を比較し、一通りのデータだけがマイクロホン間距離に依存した周波数でデータの乱れが生じている帯域を、他の正常なデータの平均値を用いて補完することによって、広い帯域で機器に依存した乱れのない、安定したデータを得ることができる。
【００１８】
請求項５記載のように、第１乃至第３の特性インピーダンスの算出は、第１乃至第３の複素音圧伝達関数から第１乃至第３の音響インピーダンスを求め、これら第１乃至第３の音響インピーダンスから算出することができる。
【００１９】
また、請求項６記載のように、第１乃至第３の特性インピーダンスの移動平均と予め設定された基準値とを比較することで、データの乱れが生じている帯域を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例に係る音響特性測定システムの概略図である。
【図２】図１に示す音響特性測定システムで用いられる音響特性測定装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図２に示す音響特性測定装置の縦断面図である。
【図４】図２および図３に示す音響特性測定装置における音響管の拡大断面図である。
【図５】本発明の実施例に係る音響特性測定方法について説明するためのもので、図１に示した音響特性測定システムの動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施例に係る音響特性測定システムの概略図である。
【図７】従来の音響特性測定装置の断面図である。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施例に係る音響特性測定システムの概略図であり、図２は図１のシステムで用いられる音響特性測定装置の外観を示す斜視図、図３は図２に示す音響特性測定装置の縦断面図である。また、図４は図２および図３に示す音響特性測定装置における音響管の拡大断面図である。図２に示す如く、音響特性測定装置は、定在波を発生させるための音響管１１の一端側に、アダプタ１２を介してスピーカボックス１３が装着された構成になっている。本例では、音響管１１を透明なアクリル製パイプで形成しており、内径φ２を１４ｍｍにしている。音響管１１を透明な材料で形成することで、試験体のセット後に試験体の状態（変形や位置等）や、マイクロホンの位置が正しい状態にあるのか容易に確認できる。
【００２３】
上記スピーカボックス１３には、図３に示すように音響管１１内に平面波を励起する音源として働くスピーカ１４が内蔵されている。また、上記アダプタ１２のスピーカ１４に対向する内面１２ａは、測定対象の試験体（吸音材）１５にスピーカ１４からの入射波を伝えるために滑らかに内径を変化させている。
【００２４】
上記音響管１１の上部には、測定用マイクロホン１６−１〜１６−４が長手方向に離れた４カ所に並列的に設置されている。これらの測定用マイクロホン１６−１〜１６−４は、それぞれマイクロホンホルダ２１−１〜２１−４に挿入されて音響管１１に装着される。また、この音響管１１の両側面には留め具１７−１、１７−２が設けられており、音響管１１から試験体１５を出し入れする際に、音響管１１を試験体１５の収容部（サンプルホルダ）近傍で分離可能に構成されている。
【００２５】
図４に示すように、上記各測定用マイクロホン１６−１〜１６−４は、スピーカ１４と試験体１５との間に、音響管１１の中心軸ＡＸに実質的に直交する方向に等間隔ΔＭ２（例えば１３ｍｍ）で並列配置されている。
【００２６】
一方、上記試験体１５の背面には規定した距離の背後空気層１８を形成するための中空円筒状のスペーサリング１９−１が設けられ、このスペーサリング１９−１の背後に剛壁として働くスペーサ２０−１が設けられている。本例では、スペーサ２０−１の背面に中空円筒状のスペーサリング１９−２が収容され、このスペーサリング１９−２の背後にスペーサ２０−２が収容されている。そして、スペーサリング１９−１、１９−２とスペーサ２０−１、２０−２を選択的に入れ換えることで上記試験体１５から剛壁までの距離を調整可能になっている。
【００２７】
さらに、上記スペーサリングとスペーサに種々の幅のものを用意し、スペーサリングとスペーサをそれぞれ入れ換えたり、増減したりすることで上記試験体１５から剛壁までの距離を自由かつ細かい幅で調整できる。
【００２８】
上記測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で測定された音響管１１内の音圧信号Ｐ１〜Ｐ４は、図１に示すようなデータ処理装置３０に取り込まれて処理され、音響管１１内部の断面形状の変化に起因する音響特性データの乱れが除去される。
【００２９】
当該データ処理装置３０と上記図２および図３に示した音響特性測定装置とで本発明の実施例に係る音響特性測定システムが構築される。このデータ処理装置３０は、入力装置３１、記憶装置３２、出力装置３３、駆動装置３４および制御装置３５等を備えており、これらの装置がバスライン等の信号線３８に共通接続され、種々の制御信号やデータの授受が行われるようになっている。
【００３０】
上記記憶装置３２はハードディスクや半導体メモリ等であり、当該データ処理装置３０を制御するための種々のプログラム、制御データ、演算式、演算用の各種パラメータおよび基準値等が記憶されている。また、出力装置３３は演算結果を表示あるいは印刷するモニタやプリンタであり、駆動装置３４は上記スピーカ１４を駆動するもので、定常のランダム音波、例えばホワイトノイズを発生させる。さらに、上記制御装置３５は、中央処理装置（ＣＰＵ）３６と算術論理ユニット（ＡＬＵ）３７を備えており、信号線３８を介して上記入力装置３１、記憶装置３２、出力装置３３および駆動装置３４をそれぞれ制御するとともに、上記記憶装置３２に記憶されている演算式とパラメータおよび基準値等に従って種々の演算を行う。
【００３１】
次に、上記のような構成において、図５のフローチャートにより本発明の実施例に係る音響特性測定方法について説明する。まず、留め具１７−１、１７−２を外して音響管１１を試験体１５の収容部近傍で分離し、音響管１１の収容部内に測定対象の試験体１５を収容する（ＳＴＥＰ１）。
【００３２】
次に、記憶装置３２に予め記憶されたプログラムに従って、中央処理装置３６の制御により駆動装置３４を制御してスピーカ１４を駆動し、ホワイトノイズ加振により平面波を生成する（ＳＴＥＰ２）。
【００３３】
平面波は試験体１５を透過してスペーサ（剛壁）２０−１で反射し、音響管１１内部に入射波（前進波）と反射波（後進波）の重ね合わせによって定在波干渉パターンが生ずる。この時の音響管１１の長手方向に異なる４点の音圧を上記測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で計測する（ＳＴＥＰ３）。
【００３４】
上記測定用マイクロホン１６−１〜１６−４の計測値（音圧信号）Ｐ１〜Ｐ４は、中央処理装置３６の制御により、入力装置３１から信号線３８を介して記憶装置３２に供給されて記憶される。続いて、算術論理ユニット３７を用いて、記憶装置３２に記憶されている測定用マイクロホン１６−１の計測値Ｐ１と測定用マイクロホン１６−２の計測値Ｐ２との圧力比から第１の圧力伝達関数Ｈ１２（＝Ｐ２／Ｐ１）、測定用マイクロホン１６−１の計測値Ｐ１と測定用マイクロホン１６−３の計測値Ｐ３との圧力比から第２の圧力伝達関数Ｈ１３（＝Ｐ３／Ｐ１）、測定用マイクロホン１６−１の計測値Ｐ１と測定用マイクロホン１６−４の計測値Ｐ４との圧力比から第３の圧力伝達関数Ｈ１４（＝Ｐ４／Ｐ１）をそれぞれ算出し（ＳＴＥＰ４）、算出した第１乃至第３の圧力伝達関数Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ１４を信号線３８を介して記憶装置３２に記憶する。
【００３５】
引き続き、中央処理装置３６の制御により、これらの圧力伝達関数Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ１４を、２点マイク法による音響インピーダンスの式にそれぞれ代入して、算術論理ユニット３７で試験体１５の前面の音響インピーダンスＺ００、Ｚ０１、Ｚ０２を算出し（ＳＴＥＰ５）、記憶装置３２に記憶する。上記音響インピーダンスの式は記憶装置３２に予め記憶されており、次式（１）〜（３）に従って演算が行われる。
【００３６】
【数１】
【数２】
【数３】
【００３７】
ここで、
ｊ：虚数
ρ：空気密度
ｃ：空気中の音速
ｋ：波長定数
Ｄｘ１２：測定用マイクロホン１６−１と１６−２間の距離
Ｄｘ１３：測定用マイクロホン１６−１と１６−３間の距離
Ｄｘ１４：測定用マイクロホン１６−１と１６−４間の距離
Ｌｘ：測定用マイクロホン１６−１と試験体１５の前面間の距離
である。
【００３８】
次に、背後空気層を変えて測定したか否か判定し（ＳＴＥＰ６）、スペーサリング１９−１、１９−２とスペーサ２０−１、２０−２を選択的に入れ換えることで上記試験体１５から剛壁までの距離を変更して（ＳＴＥＰ７）、上述したＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ５の計測と演算を実行する。そして、異なる背後空気層Ｌ〜での試験体１５の前面の音響インピーダンスＺ００〜、Ｚ０１〜、Ｚ０２〜を算出して記憶装置３２に記憶する。
【００３９】
このように背後空気層ＬとＬ〜で測定を行い、試験体１５の前面の音響インピーダンスＺ００、Ｚ０１、Ｚ０２、Ｚ００〜、Ｚ０１〜、Ｚ０２〜を算出した後（ＳＴＥＰ６）、試験体１５の後面の音響インピーダンスＺ１０（試験体１５の背後に空気層Ｌを設けて剛壁で閉じた状態）と、Ｚ１０〜（試験体１５の背後に空気層Ｌ〜を設けて剛壁で閉じた状態）をそれぞれ次式（４）、（５）に従って算出する（ＳＴＥＰ８）。算出した音響インピーダンスＺ１０、Ｚ１０〜は、記憶装置３２に記憶する。
【数４】
【数５】
【００４０】
その後、記憶装置３２に記憶されている試験体１５の前面の音響インピーダンスＺ０１、Ｚ０２、Ｚ０３、Ｚ００〜、Ｚ０１〜、Ｚ０２〜および試験体１５の後面の音響インピーダンスＺ１０、Ｚ１０〜と次式（６）〜（１１）に基づいて、試験体１５の第１乃至第３の特性インピーダンスＷ１＊〜Ｗ３＊と第１乃至第３の伝播定数γ１＊〜γ３＊を算出し、記憶装置３２に記憶する（ＳＴＥＰ９）。ここで、特性インピーダンスとは、材料内の任意点における音圧ｐと粒子速度ｕの比である。また、伝播定数とは、材料内の任意点の音圧と、伝播方向に単位長さだけ離れた点の音圧との複素自然対数比である。
【数６】
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【００４１】
ここで、
Ｚ００、Ｚ０１、Ｚ０２：背後空気層距離Ｌ時の試験体１５の前面の第１乃至第３の音響インピーダンス
Ｚ００〜、Ｚ０１〜、Ｚ０２〜：背後空気層距離Ｌ〜時の試験体１５の前面の第１乃至第３の音響インピーダンス
Ｚ１０：背後空気層距離Ｌ時の試験体１５の後面の音響インピーダンス
Ｚ１０〜：背後空気層距離Ｌ〜時の試験体１５の後面の音響インピーダンス
である。
【００４２】
次に、中央処理装置３６の制御より、算出した上記第１乃至第３の特性インピーダンスと第１乃至第３の伝播定数から基準値以上外れた部分を検出する（ＳＴＥＰ１０）。基準値以上外れた部分は、例えば算術論理ユニット３７で上記各第１乃至第３の特性インピーダンスの移動平均を計算し、記憶装置３２に予め記憶されている基準値と比較して基準値以内か否か判定することで検出できる（ＳＴＥＰ１１）。
【００４３】
そして、基準値より大きくなった部分の特性インピーダンスは異常とみなして破棄し、この特性インピーダンスの破棄した部分を残りの２つの特性インピーダンスの平均値と置き換え（ＳＴＥＰ１２）、記憶装置３２に記憶する。
【００４４】
基準値以内の場合には、第１乃至第３の特性インピーダンスの平均値を上記中央処理装置３６の制御により算術論理ユニット３７で算出し、基準値よりも大きい場合には、上記ＳＴＥＰ１２で記憶装置３２に記憶した置換部分を含む第１乃至第３の特性インピーダンスの平均値を算出する。引き続き、第１乃至第３の伝播定数の平均値を演算して記憶装置３２に記憶し、最終的な物性値とする（ＳＴＥＰ１３）。
【００４５】
その後、中央処理装置３６の制御により、算出した平均値あるいは記憶装置３２に記憶した平均値を出力装置３３から出力、例えばモニタに表示あるいはプリンタで印刷する（ＳＴＥＰ１４）。
【００４６】
上記のような構成並びに方法によれば、音響管１１の長手方向に並列的に配置した４本の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４を用いて長手方向に異なる４点の音圧を同時に計測して第１乃至第３の圧力伝達関数を算出し、これらの圧力伝達関数を比較して一通りのデータだけがマイクロホン間距離に依存した周波数でデータの乱れが生じている帯域を、他の正常なデータの平均値を用いて補完することによって、広い周波数帯域で機器に依存した乱れのない、安定した音響特性データを得ることができる。
【００４７】
図６は、上記図４に示した測定システムの変形例を示すもので、データ処理装置３０にパーソナルコンピュータを用いるものである。すなわち、パーソナルコンピュータ４１からサウンドカード４０を介して定常のランダム音波、例えばホワイトノイズを発生させるための信号を出力し、スピーカ用パワーアンプ４３で増幅してスピーカ１４を駆動する。スピーカ１４からの平面波は、この試験体１５を透過してスペーサ（剛壁）２０−１で反射し、音響管１１内に定在波干渉パターンが生ずる。この時の音響管１１内の４点の音圧を上記測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で計測する。
【００４８】
上記測定用マイクロホン１６−１〜１６−４の計測値（音圧信号）Ｐ１〜Ｐ４をマイクロホンアンプ３９で増幅し、サウンドカード４０を介してパーソナルコンピュータ４１に取り込む。そして、このパーソナルコンピュータ４１で図５と同様なアルゴリズムに従って試験体１５の音響特性、すなわち特性インピーダンスと伝播定数を算出する。
【００４９】
このような構成並びに方法によれば、パーソナルコンピュータ４１を用いて低コストに測定システムを構築できる。
【００５０】
なお、上記実施例では試験体１５の背後に背後空気層１８を形成するために、スペーサリング１９−１、１９−２とスペーサ２０−１、２０−２を用いる場合を例に取って説明したが、ピストンと剛壁で背後空気層を生成しても良い。また、上記スピーカ１４として１／４インチサイズや１／２インチサイズのコンデンサマイクロホン、あるいはヘッドホン用等の他の小型スピーカを利用すれば装置の小型化が図れる。
【００５１】
さらに、４本の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４を用いる場合を例に取って説明したが、５本以上の測定用マイクロホンを設け、計測した各々の音圧信号から特性インピーダンスを算出し、予め定めた基準値以上外れた演算値を検出し、他の演算値の平均値と入れ替え、インピーダンスの平均値を算出するようにしても良いのはもちろんである。
【００５２】
以上実施例を用いて本発明の説明を行ったが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施例には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施例に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００５３】
１ 音響管
２ 試験体
３ スピーカ
４ 剛壁
５ ピストン
６ 背後空気層
７−１、７−２ 測定用マイクロホン
１１ 音響管
１２ アダプタ
１２ａ アダプタの内面
１３ スピーカボックス
１４ スピーカ（音源）
１５ 試験体
１６−１〜１６−４ 測定用マイクロホン
１７−１、１７−２ 留め具
１８ 背後空気層
１９−１、１９−２ スペーサリング
２０−１、２０−２ スペーサ（２０−１：剛壁）
２１−１〜２１−４ マイクロホンホルダ
３０ データ処理装置
３１ 入力装置
３２ 記憶装置
３３ 出力装置
３４ 駆動装置
３５ 制御装置
３６ 中央処理装置（ＣＰＵ）
３７ 算術論理ユニット（ＡＬＵ）
３８ 信号線
３９ マイクロホンアンプ
４０ サウンドカード
４１ パーソナルコンピュータ
４２ モニタ
４３ スピーカ用パワーアンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２キャビティ法を用いた音響管で試験体の音響特性を計測する音響特性測定システムおよび音響特性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音響特性測定装置は、例えば図７に示すように構成されている（特許文献１参照）。図７において、１は定在波を発生させるための音響管で、この音響管１内に測定対象の試験体（吸音材）２が収容されている。音響管１の一端側には音源としてのスピーカ３が設けられており、他端側には剛壁４に接続されたピストン５が設けられている。剛壁４は、試験体２との間に背後空気層６を形成するためのもので、ピストン５を音響管１の長手方向に移動させ、試験体２と剛壁４を規定した距離に調整可能になっている。
【０００３】
上記音響管１におけるスピーカ３と試験体２との間には、音響管１内の音圧を計測するための２本の測定用マイクロホン７−１、７−２が設けられている。これらの測定用マイクロホン７−１、７−２は、音響管１の長手方向に離れた２カ所に設置されており、それぞれの位置での音圧の計測を行う。
【０００４】
そして、上記スピーカ３から定常のランダム音波、例えばホワイトノイズ（入射波）を発生させ、音響管１内を平面波として伝搬させて試験体２に当てる。入射波は試験体２を透過して剛壁４で反射し、音響管１内部に入射波（前進波）と反射波（後進波）の重ね合わせによって定在波干渉パターンが発生する。上記測定用マイクロホン７−１、７−２で音響管１の２点の音圧を計測し、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）アナライザに入力して複素音圧伝達関数を計算する。この伝達関数から２点マイク法による音響インピーダンスの式を用いて、試験体２前面の音響インピーダンスを求める。また、試験体２後面の音響インピーダンスは解析的に算出できる。これらにより、試験体２の特性インピーダンスと伝播定数を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２３３６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のような構成では、測定用マイクロホン７−１、７−２を音響管１に接続する部分で音響管１の内部の断面形状が変化するため、平面波が乱れることによって、マイクロホン間距離ΔＭ１に依存した特定の周波数で、試験体２の特性とは関係のない測定上のピークが生じる、という問題があった。特に、使用する測定用マイクロホン７−１、７−２のサイズが決まっている場合には、音響管１の内径φ１が細くなるほど相対的に内部の断面形状の変化が大きくなり、その結果、データの乱れが大きくなる。
【０００７】
本発明は、上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、広い周波数帯域で安定した音響特性データを得ることができる音響特性測定システムおよび音響特性測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に係る本発明の音響特性測定システムは、測定対象の試験体１５を収容した音響管１１と、前記音響管の一端に設けられる音源１４と、前記音響管１１の前記音源１４と前記試験体１５との間に並列的に配置され、前記音響管１１内の長手方向に異なる位置の音圧を計測する第１乃至第４の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４と、これら第１乃至第４の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で計測した第１乃至第４の音圧信号Ｐ１〜Ｐ４から第１乃至第３の特性インピーダンスを算出し、予め定めた基準値以上外れた演算値を検出し、他の２つの演算値の平均値と入れ替え、前記第１乃至第３の特性インピーダンスの平均値を算出する演算手段３５、４１とを具備することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明は、請求項１記載の音響特性測定システムにおいて、前記第１乃至第４の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で計測した第１乃至第４の音圧信号Ｐ１〜Ｐ４が入力される入力手段３１、３９、４０と、前記入力手段から入力された第１乃至第４の音圧信号Ｐ１〜Ｐ４、前記演算手段３５による演算値、および前記基準値を記憶する記憶手段３２と、前記演算手段３５、４１による演算結果を出力する出力手段３３、４２とをさらに具備することを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３に係る本発明は、請求項２記載の音響特性測定システムにおいて、前記入力手段は、マイクロホンアンプ３９とサウンドカード４０を含み、前記演算手段はパーソナルコンピュータ４１を含み、前記出力手段はモニタ４２を含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る本発明の音響特性測定方法は、音響管１１内に測定対象の試験体１５を収容するステップと、この音響管１１の一端側の音源１４から平面波を発生させて試験体１５を透過させ他端側の剛壁２０−１で反射させるステップと、前記音響管１１の前記音源１４と前記試験体１５との間に並列的に配置された第１乃至第４の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で、前記音響管１１の長手方向に異なる位置の音圧を計測するステップと、前記第１乃至第４の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で計測した第１乃至第４の音圧信号Ｐ１〜Ｐ４から第１乃至第３の特性インピーダンスを算出するステップと、算出した前記第１乃至第３の特性インピーダンスにおける予め定めた基準値以上外れた演算値を検出するステップと、検出した基準値以上外れた演算値を、他の２つの演算値の平均値と入れ替えるステップとを具備することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る本発明は、請求項４記載の音響特性測定方法において、前記第１乃至第３の特性インピーダンスを算出するステップは、前記第１、第２の測定用マイクロホン１６−１、１６−２で計測した第１、第２の音圧信号Ｐ１、Ｐ２から第１の音圧伝達関数、前記第１、第３の測定用マイクロホン１６−１、１６−３で計測した第１、第３の音圧信号から第２の音圧伝達関数Ｐ１、Ｐ３、および前記第１、第４の測定用マイクロホン１６−１、１６−４で計測した第１、第４の音圧信号Ｐ１、Ｐ４から第３の音圧伝達関数をそれぞれ算出するステップと、前記第１乃至第３の音圧伝達関数から第１乃至第３の音響インピーダンスを算出するステップと、前記第１乃至第３の音響インピーダンスから第１乃至第３の特性インピーダンスを算出するステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
さらに、請求項６に係る本発明は、請求項４記載の音響特性測定方法において、前記基準値以上外れた演算値は、前記各第１乃至第３の特性インピーダンスの移動平均と予め設定された基準値とを比較して検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の本発明では、音響管の長手方向に配置した第１乃至第４の測定用マイクロホンを用いて異なる点の音圧を測定し、各々の複素音圧伝達関数を同時に算出する。これらの伝達関数を比較し、一通りのデータだけがマイクロホン間距離に依存した周波数でデータの乱れが生じている帯域を、他の正常なデータの平均値を用いて補完することによって、広い周波数帯域で機器に依存した乱れのない、安定した音響特性データを得ることができる。
【００１５】
また、請求項２記載のように、記憶手段を設けることで、制御プログラム、制御データ、演算式、演算用の各種パラメータ、基準値および算出した特性インピーダンスを記憶できる。
【００１６】
さらに、請求項３記載のように、入力手段、算術論理ユニットおよび出力手段としてパーソナルコンピュータを用いることでシステムの低コスト化が図れる。
【００１７】
さらにまた、請求項４記載の本発明では、音響管の長手方向に配置した第１乃至第４の測定用マイクロホンを用いて異なる点の音圧を測定し、各々の複素音圧伝達関数を同時に算出する。これらの伝達関数を比較し、一通りのデータだけがマイクロホン間距離に依存した周波数でデータの乱れが生じている帯域を、他の正常なデータの平均値を用いて補完することによって、広い帯域で機器に依存した乱れのない、安定したデータを得ることができる。
【００１８】
請求項５記載のように、第１乃至第３の特性インピーダンスの算出は、第１乃至第３の複素音圧伝達関数から第１乃至第３の音響インピーダンスを求め、これら第１乃至第３の音響インピーダンスから算出することができる。
【００１９】
また、請求項６記載のように、第１乃至第３の特性インピーダンスの移動平均と予め設定された基準値とを比較することで、データの乱れが生じている帯域を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例に係る音響特性測定システムの概略図である。
【図２】図１に示す音響特性測定システムで用いられる音響特性測定装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図２に示す音響特性測定装置の縦断面図である。
【図４】図２および図３に示す音響特性測定装置における音響管の拡大断面図である。
【図５】本発明の実施例に係る音響特性測定方法について説明するためのもので、図１に示した音響特性測定システムの動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施例に係る音響特性測定システムの概略図である。
【図７】従来の音響特性測定装置の断面図である。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施例に係る音響特性測定システムの概略図であり、図２は図１のシステムで用いられる音響特性測定装置の外観を示す斜視図、図３は図２に示す音響特性測定装置の縦断面図である。また、図４は図２および図３に示す音響特性測定装置における音響管の拡大断面図である。図２に示す如く、音響特性測定装置は、定在波を発生させるための音響管１１の一端側に、アダプタ１２を介してスピーカボックス１３が装着された構成になっている。本例では、音響管１１を透明なアクリル製パイプで形成しており、内径φ２を１４ｍｍにしている。音響管１１を透明な材料で形成することで、試験体のセット後に試験体の状態（変形や位置等）や、マイクロホンの位置が正しい状態にあるのか容易に確認できる。
【００２３】
上記スピーカボックス１３には、図３に示すように音響管１１内に平面波を励起する音源として働くスピーカ１４が内蔵されている。また、上記アダプタ１２のスピーカ１４に対向する内面１２ａは、測定対象の試験体（吸音材）１５にスピーカ１４からの入射波を伝えるために滑らかに内径を変化させている。
【００２４】
上記音響管１１の上部には、測定用マイクロホン１６−１〜１６−４が長手方向に離れた４カ所に並列的に設置されている。これらの測定用マイクロホン１６−１〜１６−４は、それぞれマイクロホンホルダ２１−１〜２１−４に挿入されて音響管１１に装着される。また、この音響管１１の両側面には留め具１７−１、１７−２が設けられており、音響管１１から試験体１５を出し入れする際に、音響管１１を試験体１５の収容部（サンプルホルダ）近傍で分離可能に構成されている。
【００２５】
図４に示すように、上記各測定用マイクロホン１６−１〜１６−４は、スピーカ１４と試験体１５との間に、音響管１１の中心軸ＡＸに実質的に直交する方向に等間隔ΔＭ２（例えば１３ｍｍ）で並列配置されている。
【００２６】
一方、上記試験体１５の背面には規定した距離の背後空気層１８を形成するための中空円筒状のスペーサリング１９−１が設けられ、このスペーサリング１９−１の背後に剛壁として働くスペーサ２０−１が設けられている。本例では、スペーサ２０−１の背面に中空円筒状のスペーサリング１９−２が収容され、このスペーサリング１９−２の背後にスペーサ２０−２が収容されている。そして、スペーサリング１９−１、１９−２とスペーサ２０−１、２０−２を選択的に入れ換えることで上記試験体１５から剛壁までの距離を調整可能になっている。
【００２７】
さらに、上記スペーサリングとスペーサに種々の幅のものを用意し、スペーサリングとスペーサをそれぞれ入れ換えたり、増減したりすることで上記試験体１５から剛壁までの距離を自由かつ細かい幅で調整できる。
【００２８】
上記測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で測定された音響管１１内の音圧信号Ｐ１〜Ｐ４は、図１に示すようなデータ処理装置３０に取り込まれて処理され、音響管１１内部の断面形状の変化に起因する音響特性データの乱れが除去される。
【００２９】
当該データ処理装置３０と上記図２および図３に示した音響特性測定装置とで本発明の実施例に係る音響特性測定システムが構築される。このデータ処理装置３０は、入力装置３１、記憶装置３２、出力装置３３、駆動装置３４および制御装置３５等を備えており、これらの装置がバスライン等の信号線３８に共通接続され、種々の制御信号やデータの授受が行われるようになっている。
【００３０】
上記記憶装置３２はハードディスクや半導体メモリ等であり、当該データ処理装置３０を制御するための種々のプログラム、制御データ、演算式、演算用の各種パラメータおよび基準値等が記憶されている。また、出力装置３３は演算結果を表示あるいは印刷するモニタやプリンタであり、駆動装置３４は上記スピーカ１４を駆動するもので、定常のランダム音波、例えばホワイトノイズを発生させる。さらに、上記制御装置３５は、中央処理装置（ＣＰＵ）３６と算術論理ユニット（ＡＬＵ）３７を備えており、信号線３８を介して上記入力装置３１、記憶装置３２、出力装置３３および駆動装置３４をそれぞれ制御するとともに、上記記憶装置３２に記憶されている演算式とパラメータおよび基準値等に従って種々の演算を行う。
【００３１】
次に、上記のような構成において、図５のフローチャートにより本発明の実施例に係る音響特性測定方法について説明する。まず、留め具１７−１、１７−２を外して音響管１１を試験体１５の収容部近傍で分離し、音響管１１の収容部内に測定対象の試験体１５を収容する（ＳＴＥＰ１）。
【００３２】
次に、記憶装置３２に予め記憶されたプログラムに従って、中央処理装置３６の制御により駆動装置３４を制御してスピーカ１４を駆動し、ホワイトノイズ加振により平面波を生成する（ＳＴＥＰ２）。
【００３３】
平面波は試験体１５を透過してスペーサ（剛壁）２０−１で反射し、音響管１１内部に入射波（前進波）と反射波（後進波）の重ね合わせによって定在波干渉パターンが生ずる。この時の音響管１１の長手方向に異なる４点の音圧を上記測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で計測する（ＳＴＥＰ３）。
【００３４】
上記測定用マイクロホン１６−１〜１６−４の計測値（音圧信号）Ｐ１〜Ｐ４は、中央処理装置３６の制御により、入力装置３１から信号線３８を介して記憶装置３２に供給されて記憶される。続いて、算術論理ユニット３７を用いて、記憶装置３２に記憶されている測定用マイクロホン１６−１の計測値Ｐ１と測定用マイクロホン１６−２の計測値Ｐ２との圧力比から第１の圧力伝達関数Ｈ１２（＝Ｐ２／Ｐ１）、測定用マイクロホン１６−１の計測値Ｐ１と測定用マイクロホン１６−３の計測値Ｐ３との圧力比から第２の圧力伝達関数Ｈ１３（＝Ｐ３／Ｐ１）、測定用マイクロホン１６−１の計測値Ｐ１と測定用マイクロホン１６−４の計測値Ｐ４との圧力比から第３の圧力伝達関数Ｈ１４（＝Ｐ４／Ｐ１）をそれぞれ算出し（ＳＴＥＰ４）、算出した第１乃至第３の圧力伝達関数Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ１４を信号線３８を介して記憶装置３２に記憶する。
【００３５】
引き続き、中央処理装置３６の制御により、これらの圧力伝達関数Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ１４を、２点マイク法による音響インピーダンスの式にそれぞれ代入して、算術論理ユニット３７で試験体１５の前面の音響インピーダンスＺ００、Ｚ０１、Ｚ０２を算出し（ＳＴＥＰ５）、記憶装置３２に記憶する。上記音響インピーダンスの式は記憶装置３２に予め記憶されており、次式（１）〜（３）に従って演算が行われる。
【００３６】
【数１】
【数２】
【数３】
【００３７】
ここで、
ｊ：虚数
ρ：空気密度
ｃ：空気中の音速
ｋ：波長定数
Ｄｘ１２：測定用マイクロホン１６−１と１６−２間の距離
Ｄｘ１３：測定用マイクロホン１６−１と１６−３間の距離
Ｄｘ１４：測定用マイクロホン１６−１と１６−４間の距離
Ｌｘ：測定用マイクロホン１６−１と試験体１５の前面間の距離
である。
【００３８】
次に、背後空気層を変えて測定したか否か判定し（ＳＴＥＰ６）、スペーサリング１９−１、１９−２とスペーサ２０−１、２０−２を選択的に入れ換えることで上記試験体１５から剛壁までの距離を変更して（ＳＴＥＰ７）、上述したＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ５の計測と演算を実行する。そして、異なる背後空気層Ｌ〜での試験体１５の前面の音響インピーダンスＺ００〜、Ｚ０１〜、Ｚ０２〜を算出して記憶装置３２に記憶する。
【００３９】
このように背後空気層ＬとＬ〜で測定を行い、試験体１５の前面の音響インピーダンスＺ００、Ｚ０１、Ｚ０２、Ｚ００〜、Ｚ０１〜、Ｚ０２〜を算出した後（ＳＴＥＰ６）、試験体１５の後面の音響インピーダンスＺ１０（試験体１５の背後に空気層Ｌを設けて剛壁で閉じた状態）と、Ｚ１０〜（試験体１５の背後に空気層Ｌ〜を設けて剛壁で閉じた状態）をそれぞれ次式（４）、（５）に従って算出する（ＳＴＥＰ８）。算出した音響インピーダンスＺ１０、Ｚ１０〜は、記憶装置３２に記憶する。
【数４】
【数５】
【００４０】
その後、記憶装置３２に記憶されている試験体１５の前面の音響インピーダンスＺ０１、Ｚ０２、Ｚ０３、Ｚ００〜、Ｚ０１〜、Ｚ０２〜および試験体１５の後面の音響インピーダンスＺ１０、Ｚ１０〜と次式（６）〜（１１）に基づいて、試験体１５の第１乃至第３の特性インピーダンスＷ１＊〜Ｗ３＊と第１乃至第３の伝播定数γ１＊〜γ３＊を算出し、記憶装置３２に記憶する（ＳＴＥＰ９）。ここで、特性インピーダンスとは、材料内の任意点における音圧ｐと粒子速度ｕの比である。また、伝播定数とは、材料内の任意点の音圧と、伝播方向に単位長さだけ離れた点の音圧との複素自然対数比である。
【数６】
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【００４１】
ここで、
Ｚ００、Ｚ０１、Ｚ０２：背後空気層距離Ｌ時の試験体１５の前面の第１乃至第３の音響インピーダンス
Ｚ００〜、Ｚ０１〜、Ｚ０２〜：背後空気層距離Ｌ〜時の試験体１５の前面の第１乃至第３の音響インピーダンス
Ｚ１０：背後空気層距離Ｌ時の試験体１５の後面の音響インピーダンス
Ｚ１０〜：背後空気層距離Ｌ〜時の試験体１５の後面の音響インピーダンス
である。
【００４２】
次に、中央処理装置３６の制御より、算出した上記第１乃至第３の特性インピーダンスと第１乃至第３の伝播定数から基準値以上外れた部分を検出する（ＳＴＥＰ１０）。基準値以上外れた部分は、例えば算術論理ユニット３７で上記各第１乃至第３の特性インピーダンスの移動平均を計算し、記憶装置３２に予め記憶されている基準値と比較して基準値以内か否か判定することで検出できる（ＳＴＥＰ１１）。
【００４３】
そして、基準値より大きくなった部分の特性インピーダンスは異常とみなして破棄し、この特性インピーダンスの破棄した部分を残りの２つの特性インピーダンスの平均値と置き換え（ＳＴＥＰ１２）、記憶装置３２に記憶する。
【００４４】
基準値以内の場合には、第１乃至第３の特性インピーダンスの平均値を上記中央処理装置３６の制御により算術論理ユニット３７で算出し、基準値よりも大きい場合には、上記ＳＴＥＰ１２で記憶装置３２に記憶した置換部分を含む第１乃至第３の特性インピーダンスの平均値を算出する。引き続き、第１乃至第３の伝播定数の平均値を演算して記憶装置３２に記憶し、最終的な物性値とする（ＳＴＥＰ１３）。
【００４５】
その後、中央処理装置３６の制御により、算出した平均値あるいは記憶装置３２に記憶した平均値を出力装置３３から出力、例えばモニタに表示あるいはプリンタで印刷する（ＳＴＥＰ１４）。
【００４６】
上記のような構成並びに方法によれば、音響管１１の長手方向に並列的に配置した４本の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４を用いて長手方向に異なる４点の音圧を同時に計測して第１乃至第３の圧力伝達関数を算出し、これらの圧力伝達関数を比較して一通りのデータだけがマイクロホン間距離に依存した周波数でデータの乱れが生じている帯域を、他の正常なデータの平均値を用いて補完することによって、広い周波数帯域で機器に依存した乱れのない、安定した音響特性データを得ることができる。
【００４７】
図６は、上記図４に示した測定システムの変形例を示すもので、データ処理装置３０にパーソナルコンピュータを用いるものである。すなわち、パーソナルコンピュータ４１からサウンドカード４０を介して定常のランダム音波、例えばホワイトノイズを発生させるための信号を出力し、スピーカ用パワーアンプ４３で増幅してスピーカ１４を駆動する。スピーカ１４からの平面波は、この試験体１５を透過してスペーサ（剛壁）２０−１で反射し、音響管１１内に定在波干渉パターンが生ずる。この時の音響管１１内の４点の音圧を上記測定用マイクロホン１６−１〜１６−４で計測する。
【００４８】
上記測定用マイクロホン１６−１〜１６−４の計測値（音圧信号）Ｐ１〜Ｐ４をマイクロホンアンプ３９で増幅し、サウンドカード４０を介してパーソナルコンピュータ４１に取り込む。そして、このパーソナルコンピュータ４１で図５と同様なアルゴリズムに従って試験体１５の音響特性、すなわち特性インピーダンスと伝播定数を算出する。
【００４９】
このような構成並びに方法によれば、パーソナルコンピュータ４１を用いて低コストに測定システムを構築できる。
【００５０】
なお、上記実施例では試験体１５の背後に背後空気層１８を形成するために、スペーサリング１９−１、１９−２とスペーサ２０−１、２０−２を用いる場合を例に取って説明したが、ピストンと剛壁で背後空気層を生成しても良い。また、上記スピーカ１４として１／４インチサイズや１／２インチサイズのコンデンサマイクロホン、あるいはヘッドホン用等の他の小型スピーカを利用すれば装置の小型化が図れる。
【００５１】
さらに、４本の測定用マイクロホン１６−１〜１６−４を用いる場合を例に取って説明したが、５本以上の測定用マイクロホンを設け、計測した各々の音圧信号から特性インピーダンスを算出し、予め定めた基準値以上外れた演算値を検出し、他の演算値の平均値と入れ替え、インピーダンスの平均値を算出するようにしても良いのはもちろんである。
【００５２】
以上実施例を用いて本発明の説明を行ったが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施例には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施例に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００５３】
１ 音響管
２ 試験体
３ スピーカ
４ 剛壁
５ ピストン
６ 背後空気層
７−１、７−２ 測定用マイクロホン
１１ 音響管
１２ アダプタ
１２ａ アダプタの内面
１３ スピーカボックス
１４ スピーカ（音源）
１５ 試験体
１６−１〜１６−４ 測定用マイクロホン
１７−１、１７−２ 留め具
１８ 背後空気層
１９−１、１９−２ スペーサリング
２０−１、２０−２ スペーサ（２０−１：剛壁）
２１−１〜２１−４ マイクロホンホルダ
３０ データ処理装置
３１ 入力装置
３２ 記憶装置
３３ 出力装置
３４ 駆動装置
３５ 制御装置
３６ 中央処理装置（ＣＰＵ）
３７ 算術論理ユニット（ＡＬＵ）
３８ 信号線
３９ マイクロホンアンプ
４０ サウンドカード
４１ パーソナルコンピュータ
４２ モニタ
４３ スピーカ用パワーアンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の試験体（１５）を収容した音響管（１１）と、
前記音響管の一端に設けられる音源（１４）と、
前記音響管（１１）の前記音源（１４）と前記試験体（１５）との間に並列的に配置され、前記音響管（１１）内の長手方向に異なる位置の音圧を計測する第１乃至第４の測定用マイクロホン（１６−１〜１６−４）と、
これら第１乃至第４の測定用マイクロホン（１６−１〜１６−４）で計測した第１乃至第４の音圧信号（Ｐ１〜Ｐ４）から第１乃至第３の特性インピーダンスを算出し、予め定めた基準値以上外れた演算値を検出し、他の２つの演算値の平均値と入れ替え、前記第１乃至第３の特性インピーダンスの平均値を算出する演算手段（３５、４１）と
を具備することを特徴とする音響特性測定システム。
【請求項２】
前記第１乃至第４の測定用マイクロホン（１６−１〜１６−４）で計測した第１乃至第４の音圧信号（Ｐ１〜Ｐ４）が入力される入力手段（３１、３９、４０）と、前記入力手段から入力された第１乃至第４の音圧信号（Ｐ１〜Ｐ４）、前記演算手段（３５）による演算値、および前記基準値を記憶する記憶手段（３２）と、前記演算手段（３５、４１）による演算結果を出力する出力手段（３３、４２）とをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の音響特性測定システム。
【請求項３】
前記入力手段は、マイクロホンアンプ（３９）とサウンドカード（４０）を含み、前記演算手段はパーソナルコンピュータ（４１）を含み、前記出力手段はモニタ（４２）を含むことを特徴とする請求項２記載の音響特性測定システム。
【請求項４】
音響管（１１）内に測定対象の試験体（１５）を収容するステップと、
この音響管（１１）の一端側の音源（１４）から平面波を発生させて試験体（１５）を透過させ他端側の剛壁（２０−１）で反射させるステップと、
前記音響管（１１）の前記音源（１４）と前記試験体（１５）との間に並列的に配置された第１乃至第４の測定用マイクロホン（１６−１〜１６−４）で、前記音響管（１１）の長手方向に異なる位置の音圧を計測するステップと、
前記第１乃至第４の測定用マイクロホン（１６−１〜１６−４）で計測した第１乃至第４の音圧信号（Ｐ１〜Ｐ４）から第１乃至第３の特性インピーダンスを算出するステップと、
算出した前記第１乃至第３の特性インピーダンスにおける予め定めた基準値以上外れた演算値を検出するステップと、
検出した基準値以上外れた演算値を、他の２つの演算値の平均値と入れ替えるステップと
を具備することを特徴とする音響特性測定方法。
【請求項５】
前記第１乃至第３の特性インピーダンスを算出するステップは、前記第１、第２の測定用マイクロホン（１６−１、１６−２）で計測した第１、第２の音圧信号（Ｐ１、Ｐ２）から第１の音圧伝達関数、前記第１、第３の測定用マイクロホン（１６−１、１６−３）で計測した第１、第３の音圧信号から第２の音圧伝達関数（Ｐ１、Ｐ３）、および前記第１、第４の測定用マイクロホン（１６−１、１６−４）で計測した第１、第４の音圧信号（Ｐ１、Ｐ４）から第３の音圧伝達関数をそれぞれ算出するステップと、前記第１乃至第３の音圧伝達関数から第１乃至第３の音響インピーダンスを算出するステップと、前記第１乃至第３の音響インピーダンスから第１乃至第３の特性インピーダンスを算出するステップとを含むことを特徴とする請求項４記載の音響特性測定方法。
【請求項６】
前記基準値以上外れた演算値は、前記各第１乃至第３の特性インピーダンスの移動平均と予め設定された基準値とを比較して検出することを特徴とする請求項４記載の音響特性測定方法。
【請求項１】
測定対象の試験体（１５）を収容した音響管（１１）と、
前記音響管の一端に設けられる音源（１４）と、
前記音響管（１１）の前記音源（１４）と前記試験体（１５）との間に並列的に配置され、前記音響管（１１）内の長手方向に異なる位置の音圧を計測する第１乃至第４の測定用マイクロホン（１６−１〜１６−４）と、
これら第１乃至第４の測定用マイクロホン（１６−１〜１６−４）で計測した第１乃至第４の音圧信号（Ｐ１〜Ｐ４）から第１乃至第３の特性インピーダンスを算出し、予め定めた基準値以上外れた演算値を検出し、他の２つの演算値の平均値と入れ替え、前記第１乃至第３の特性インピーダンスの平均値を算出する演算手段（３５、４１）と
を具備することを特徴とする音響特性測定システム。
【請求項２】
前記第１乃至第４の測定用マイクロホン（１６−１〜１６−４）で計測した第１乃至第４の音圧信号（Ｐ１〜Ｐ４）が入力される入力手段（３１、３９、４０）と、前記入力手段から入力された第１乃至第４の音圧信号（Ｐ１〜Ｐ４）、前記演算手段（３５）による演算値、および前記基準値を記憶する記憶手段（３２）と、前記演算手段（３５、４１）による演算結果を出力する出力手段（３３、４２）とをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の音響特性測定システム。
【請求項３】
前記入力手段は、マイクロホンアンプ（３９）とサウンドカード（４０）を含み、前記演算手段はパーソナルコンピュータ（４１）を含み、前記出力手段はモニタ（４２）を含むことを特徴とする請求項２記載の音響特性測定システム。
【請求項４】
音響管（１１）内に測定対象の試験体（１５）を収容するステップと、
この音響管（１１）の一端側の音源（１４）から平面波を発生させて試験体（１５）を透過させ他端側の剛壁（２０−１）で反射させるステップと、
前記音響管（１１）の前記音源（１４）と前記試験体（１５）との間に並列的に配置された第１乃至第４の測定用マイクロホン（１６−１〜１６−４）で、前記音響管（１１）の長手方向に異なる位置の音圧を計測するステップと、
前記第１乃至第４の測定用マイクロホン（１６−１〜１６−４）で計測した第１乃至第４の音圧信号（Ｐ１〜Ｐ４）から第１乃至第３の特性インピーダンスを算出するステップと、
算出した前記第１乃至第３の特性インピーダンスにおける予め定めた基準値以上外れた演算値を検出するステップと、
検出した基準値以上外れた演算値を、他の２つの演算値の平均値と入れ替えるステップと
を具備することを特徴とする音響特性測定方法。
【請求項５】
前記第１乃至第３の特性インピーダンスを算出するステップは、前記第１、第２の測定用マイクロホン（１６−１、１６−２）で計測した第１、第２の音圧信号（Ｐ１、Ｐ２）から第１の音圧伝達関数、前記第１、第３の測定用マイクロホン（１６−１、１６−３）で計測した第１、第３の音圧信号から第２の音圧伝達関数（Ｐ１、Ｐ３）、および前記第１、第４の測定用マイクロホン（１６−１、１６−４）で計測した第１、第４の音圧信号（Ｐ１、Ｐ４）から第３の音圧伝達関数をそれぞれ算出するステップと、前記第１乃至第３の音圧伝達関数から第１乃至第３の音響インピーダンスを算出するステップと、前記第１乃至第３の音響インピーダンスから第１乃至第３の特性インピーダンスを算出するステップとを含むことを特徴とする請求項４記載の音響特性測定方法。
【請求項６】
前記基準値以上外れた演算値は、前記各第１乃至第３の特性インピーダンスの移動平均と予め設定された基準値とを比較して検出することを特徴とする請求項４記載の音響特性測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２０２８０２（Ｐ２０１２−２０２８０２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７２６４（Ｐ２０１１−６７２６４）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００１１２５６５）フォスター電機株式会社 (113)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００１１２５６５）フォスター電機株式会社 (113)
【Ｆターム（参考）】
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