JP2000121427A

JP2000121427A - 音響管

Info

Publication number: JP2000121427A
Application number: JP10296916A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Obayashi; 浩海大林; Masaki Mabuchi; 昌樹馬渕; Itsuro Tanaka; 逸郎田中; Hiroshi Kubo; 浩士久保
Original assignee: Kawasaki Steel Corp; Kawatetsu Techno Research Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Techno Research Corp
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2000-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】低音域の周波数帯における、より実際の値に近
い透過損失を測定することを可能とする音響管を提供す
ることを課題としている。【解決手段】一端２ａが閉塞されると共に他端にスピー
カー３が配設された管体２を備え、その管体２内部に試
料４を配置して当該試料４の音響透過損失を測定する音
響管１である。その管体２内部における、上記一端２ａ
と試料４との間に吸音材１２を設置する。その吸音材１
２は、吸音くさび形状となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、防音の目的に適合
する建材等を開発するに当たって、試料の遮音性能を定
量的に評価するための音響管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、試料の音響透過損失を測定する方
法として、残響室法が用いられている。この方法は、Ｊ
ＩＳＡ１４１６に記述されているように、連結する２つ
の残響室の境界面に試料を設置して、一方の残響室で音
を発生させながら、両方の残響室での各音圧を測定する
ことにより、上記試料の音響透過損失を求めるものであ
る。

【０００３】しかしながら、この残響室法では、通常，
測定周波数の範囲が１２５Ｈ_Z〜４０００Ｈ_Zの範囲で
あり、測定可能な範囲の下限は残響室の寸法により制限
される。すなわち、測定したい周波数の波長に比例した
残響室寸法が必要であり、このことは、１２５Ｈ_Z以下
の低音域の周波数についての測定を行う場合に大きな制
約となる。すなわち、低音域用の防音材を評価するには
不適当である。

【０００４】また、従来、音響管を用いて透過損失を測
定している。

【０００５】この音響管は、管体の一端が剛壁で閉塞さ
れ、該管体の他端に音源としてのスピーカーが設置され
て構成される。また、その管体内の中央部に試料を配置
すると共に、その試料の前後にそれぞれマイクロホン
（受音器）が配置される。

【０００６】そして、スピーカーから管体内に向けて音
を入射しながら、上記試料の前後のそれぞれの音圧を各
マイクロホンで測定することで、試料の透過損失を求め
るものである。

【０００７】ここで、この音響管を用いた透過損失の測
定の基本原理は、例えば，参考文献１（J.Acoust.Soc.A
m.68(3),Sept.1980,pp.907-913）に記載され、その測定
例については、参考文献２（日本音響学会講演論文集，
昭和６１年１０月発行，PP.479-480）に記載されてい
る。

【０００８】そして、これら参考文献によると、上記音
響管を用いることにより比較的容易に１２５Ｈ_Z以下の
低音域の周波数についての透過損失の測定が可能なこと
が分かる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の音響管を用いて行った透過損失の測定結果について
は、次の点で不十分と言わざるを得ない。すなわち、上
記音響管を使用して測定した透過損失の値が、離散的な
幾つかの周波数において著しく低下してしまい、この結
果、その特定の周波数では、透過損失がほぼゼロになる
という不自然な結果が生じるという問題がある。

【００１０】なお、従来にあっては、下流側の管端が完
全吸音でないための反射によるモードの影響があると考
え、この反射波に対する影響を除去するために、音圧反
射係数を測定して計算で補正しているが、それでも、上
記のように特定の周波数で透過損失が著しく低く測定さ
れてしまうのが現状である。

【００１１】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、より実際の値に近い透過損失を測定す
ることができる音響管を提供することを課題としてい
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載した発明は、一端が閉
塞されると共に他端にスピーカーが配設された管体を備
え、その管体内部に試料を配置して当該試料の音響透過
損失を測定する音響管において、管体内部における、上
記一端と試料との間に吸音材を介装したことを特徴とす
る音響管を提供するものである。

【００１３】次に、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の構成に対し、上記吸音材は、上記試料側に尖り
部を向けた１又は２以上のくさび形状となっていること
を特徴とするものである。

【００１４】ここで、音の透過率は、入射音のエネルギ
ーに対する透過音のエネルギーの割合であり、透過損失
は、上記透過率の逆数の対数を１０倍した値で表され
る。

【００１５】そして、音響管を用いた透過損失の測定で
は、前述のように、試料に対し音源側である上流側と、
その反対側の下流側での各音圧を測定するが、上流側の
音圧には入射波と反射波が、下流側の音圧には透過波と
反射波が含まれる。

【００１６】このため、上記参考文献１の方法では、反
射波の寄与を除去するために音圧反射係数Ｒを用いて補
正している。従って、透過率は、実質的には、下記の
（１）式で求めることが出来る。

【００１７】｜Ｈ₁₂・（１＋Ｒ₁）／（１＋Ｒ₂）｜² ・・・（１）ここで、上記Ｈ₁₂ は、試料を挟む音圧測定位置間（マ
イクロホン設置位置間）の伝達関数であり、各位置にお
ける音の対応する周波数の音圧の比を表す。

【００１８】上記Ｒ₁，Ｒ₂は、各音圧測定位置（マイ
クロホン位置）における音圧反射係数であり、各位置で
の入射波（あるいは透過波）の音圧の大きさに対する反
射波の音圧の大きさの比を表す。

【００１９】さらに、上述の測定原理に基づく測定例が
参考文献２に記載されているが、その方法の問題点につ
いて発明者等が検討したところ、下流側（管体の一端
側）においては、管体の一端で反射した反射波が、試料
の表面で再び反射して透過波に合流することで、見掛け
上、透過損失を低下させていることに想到した。

【００２０】この反射波の影響は、上記計算では完全に
は補正できず、このために、測定した透過損失の値が離
散的な幾つかの周波数において著しく低下する。

【００２１】本発明は、このような観点から、下流側に
吸音材を配置して、下流側である管体の一端での反射波
の発生を抑え若しくは吸収して、反射波が試料の表面で
反射することによる測定誤差（測定上の透過波の増加）
をゼロ若しくは小さくする。

【００２２】さらに、下流側に配置する吸音材の形状に
ついて検討したところ、吸音くさび形状とすることで、
有効に反射波の発生を抑えることを見出したため、請求
項２では、吸音材の形状を、試料側に尖り部を向けた１
又は２以上のくさび形状と規定した。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本願発明の実施形態を図面
を参照しつつ説明する。

【００２４】図１は、本実施形態に係る音響管１を示す
上方からみた断面図、図２は、その側面断面図である。

【００２５】本音響管１の基本構成は従来と略同様であ
り、一端２ａが閉塞された開口断面矩形の管体２の他端
部に、音源であるスピーカー３が取り付けられ、その管
体２の中央部に、試料４が設置される。

【００２６】この試料４の設置は、図３に示すように、
一対の鋼製枠体５で試料４を前後から挟みこみ、その枠
体５を管体２の壁面にねじ６で固定する。さらに、管体
２の内壁面及び試料４と枠体５との隙間を全て油粘土で
塞ぎ、音の漏れを防ぐ。なお、油粘土は残響室法でも用
いられている。

【００２７】また、上記管体２には、試料４の設置位置
を挟んで上流側（スピーカー３側）に、２つのマイクロ
ホン取付け穴が開口すると共に、下流側にも２つのマイ
クロホン取付け穴が開口していて、その４つのマイクロ
ホン取付け穴に、それぞれマイクロホン７〜１０が挿着
されている。各マイクロホン７〜１０は、音圧信号を演
算装置１１に供給可能となっている。

【００２８】但し、本実施形態では、管体２内におけ
る、上記一端２ａと試料４の設置位置との間である、管
体２内における一端２ａ側に、グラスウール等からなる
吸音材１２が設置されている。

【００２９】本実施形態の吸音材１２は、図１に示すよ
うに、その試料側が、平面視で、管体一端２ａ側に頂点
を向けた二等辺三角形状に切り欠れた形状に成形される
ことで、試料４側に尖り部を向けた左右対称の一対のく
さび形状に構成されている。

【００３０】また、演算装置１１は、音圧反射係数演算
部１１ａ及び透過損失演算部１１ｂを備える。

【００３１】音圧反射係数演算部１１ａは、上流側の２
つのマイクロホン７，８からの音圧信号を入力し、その
入力信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施して伝達関
数を求め、参考文献１に記載されているような公知の演
算によって、上流側での音圧反射係数Ｒ₁を求める。同
様にして、下流側の２つのマイクロホン９，１０からの
音圧信号に基づき、下流側での音圧反射係数Ｒ₂を求め
る。

【００３２】透過損失演算部１１ｂは、試料４を挟んだ
二つのマイクロホン８．９からの音圧信号に高速フーリ
エ変換を施して両者８，９の間の伝達関数Ｈ₁₂を求める
と共に、上記音圧反射係数演算部１１ａから２つの音圧
反射係数Ｒ₁，Ｒ₂を入力して、上述の（１）式に基づ
き透過率を演算し、その透過率から透過損失を演算す
る。

【００３３】さらに、演算装置１１は、演算した透過損
失値を表示装置１３に供給可能となっている。

【００３４】上記構成の音響管１では、吸音材１２によ
って、管体２の一端２ａからの反射波がゼロに近づくこ
とで、測定した音圧反射係数Ｒ₂がゼロに近づく。この
結果、その反射波による試料４の面での反射による測定
誤差（透過波が大きく測定されること）が抑えられ、よ
り実際の値に近い、試料４の音響透過損失を測定するこ
とができる。

【００３５】しかも、吸音材１２の形状を吸音くさび形
状にすることで、有効に一端２ａからの反射波を抑える
ことができる。

【００３６】つまり、本実施形態の音響管１を用いるこ
とで、１２５Ｈ_Z以下の低音域での周波数への対応が比
較的容易となり、しかも、垂直入射吸音率測定と相まっ
て、実際値に近い透過損失の測定が可能になるから、低
周波用防音建材の開発が容易となる。

【００３７】なお、吸音率の測定は、例えば，上記参考
文献２に記載されているように、上流側の二つのマイク
ロフォン７，８からの音圧信号に基づき求めた上記伝達
関数Ｈ₁₂を使用して演算して求めればよい。この場合で
あっても、一端２ａからの反射波が試料４を透過するこ
とによる、上流側での反射波の増加が抑えられる。

【００３８】ここで、上記実施形態では、吸音材１２の
くさび形状の例として、左右一対のくさび形状で説明し
ているが、くさび形状は、これに限定されるものではな
い。また、くさびの数も２つに限定されるものではな
く。１個でも良いし３個以上並んでいてもよい。要は、
試料４側に尖り部を向けたくさび形状となっていればよ
い。

【００３９】また、吸音材１２は、必ずしも、くさび形
状に成形されている必要はなく、複数枚の板状の吸音材
を、試料４と管体２一端２ａ部との間で、且つ当該管体
２の長手方向に所定間隔を開けて並ぶように設置してお
いても良い。但し、上記くさび形状とした場合に比べて
吸音特性が落ちる。

【００４０】また、上記管体２の開口断面は矩形である
必要はなく、円形等でよい。すなわち、音響管１の構成
は、上記構成に限定されるものではなく、吸音材１２を
除いては、従来の他の周知の音響管の構成を採用するこ
ともできる。

【００４１】

【実施例】上記管体２として、内寸法が１０００mm×１
０００mm×１６０００mmの開口断面矩形状からなる鉄筋
コンクリート製管を使用し、その一端２ａの開口を鉄筋
コンクリート製板で閉塞した。また、試料４として、２
４mm厚×１０００mm×１０００mmの合板を上記一端２ａ
から８ｍの位置に固定し、試料４の両側にマイクロホン
取付け用の２０mmφの穴を４個開けてマイクロホン７〜
１０を装着した。

【００４２】そして、音響管１として、下記に示す比較
例、実施例１、及び実施例２の各条件をそれぞれ採用し
て、他端に設置したスピーカー３から音を入射させなが
らマイクロホン７〜１０を用いて音圧レベルを測定し、
それぞれの音響透過損失を求めてみた。

【００４３】比較例管体２内の一端２ａ側に吸音材を設置せず、コンクリー
ト板のままとした場合である。

【００４４】実施例１一端２ａの内側に、密度４８kg/ ｍ³で寸法５０mm厚×
１０００mm×１０００mmのグラスウール２枚及び３２kg
/ ｍ³で寸法５０mm厚×１０００mm×１０００mmのグラ
スウール２枚を吸音材として、３００mm間隔で設置した
場合である。

【００４５】実施例２一端２ａの内側に、上記実施形態で示した、長さ４．３
ｍの吸音くさび１２を２個設置した場合である。

【００４６】そして、図４〜図９が、その測定結果であ
る。

【００４７】図４は、上記比較例におけるコンクリート
板の垂直入射吸収率を表し、図５が、そのときの合板の
透過損失を示す。また、図６は、実施例１における垂直
入射吸収率を表し、図７が、そのときの合板の透過損失
を示す。さらに、図８は、実施例２における垂直入射吸
収率を表し、図９が、そのときの合板の透過損失を示
す。

【００４８】上記図４及び図５から分かるように、吸音
材を設けない比較例では、特定周波数で、透過損失が不
自然に著しく低下していることが分かる。

【００４９】これに対し、図６及び図７から分かるよう
に、板状の吸音材を設けた実施例１では、特定周波数で
の不自然な透過損失の低下がかなり少なくなっているの
が分かる。

【００５０】さらに、図８及び図９から分かるように、
吸音材１２の形状をくさび形状に規定することで、透過
損失の不自然な低下が発生せず、より正確な透過損失の
測定が可能になることが分かる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の音響
管を採用することで、１２５Ｈ_Z以下の低音域の周波数
の透過損失を、より正確に測定することが可能になると
いう効果がある。

【００５２】このように、正確に低音域での透過損失が
測定されることで、垂直入射吸音率測定と相まって、低
周波用防音建材の開発を促進することが可能になる。

【００５３】特に、請求項２に記載の発明を採用するこ
とで、より正確に透過損失を測定することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る音響管を示す上方か
らみた断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る音響管を示す側面断
面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る試料の取付け構造を
示す図であり、（ａ）は、その側面断面図、（ｂ）は正
面断面図である。

【図４】比較例におけるコンクリート板の垂直入射吸収
率を示す図である。

【図５】比較例における合板の透過損失を示す図であ
る。

【図６】実施例１におけるコンクリート板の垂直入射吸
収率を示す図である。

【図７】実施例１における合板の透過損失を示す図であ
る。

【図８】実施例２におけるコンクリート板の垂直入射吸
収率を示す図である。

【図９】実施例２における合板の透過損失を示す図であ
る。

【符号の説明】

１音響管２管体２ａ一端３スピーカー４試料７〜１０マイクロフォン１１演算装置１２吸音材１３表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者馬渕昌樹東京都千代田区内幸町２丁目２番３号川崎製鉄株式会社内 (72)発明者田中逸郎東京都千代田区内幸町２丁目２番３号川崎製鉄株式会社内 (72)発明者久保浩士千葉県千葉市中央区川崎町１番地川鉄テクノリサーチ株式会社内Ｆターム(参考） 2G047 AA09 AB04 AD04 AD19 BA01 BC01 BC03 BC04 EA04 EA10 EA15 GG12 GG33 2G064 AA11 AB01 AB02 AB12 AB16 BA21 BD02 CC13 CC43 CC47

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端が閉塞されると共に他端にスピーカ
ーが配設された管体を備え、その管体内部に試料を配置
して当該試料の音響透過損失を測定する音響管におい
て、管体内部における、上記一端と試料との間に吸音材を介
装したことを特徴とする音響管。
【請求項２】上記吸音材は、上記試料側に尖り部を向
けた１又は２以上のくさび形状となっていることを特徴
とする請求項１に記載した音響管。