JP2002054999A - Sound wave generation detecting device, environmental state measuring device and method - Google Patents

Sound wave generation detecting device, environmental state measuring device and method

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JP2002054999A JP2000244781A JP2000244781A JP2002054999A JP 2002054999 A JP2002054999 A JP 2002054999A JP 2000244781 A JP2000244781 A JP 2000244781A JP 2000244781 A JP2000244781 A JP 2000244781A JP 2002054999 A JP2002054999 A JP 2002054999A
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  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To highly accurately measure propagation time of a sound wave in a measuring object space. SOLUTION: A large number of nodes are arranged over the whole periphery in a peripheral edge part of the measuring object space, and the respective nodes have a loudspeaker arranged toward the inside of the measuring object space, a first microphone arranged toward the loudspeaker in front of the loudspeaker and a second microphone arranged toward the inside of the measuring object space in front of the loudspeaker. The nodes of a sound wave generating object convert sound wave data (see (A)) into an analog signal, supply the analog signal to the loudspeaker, generate the sound wave, and acquire comparing sound wave measuring data (see (B)) by detecting the sound wave by the first microphone. The other nodes acquire sound wave measuring data (see (C)) by detecting the sound wave by the second microphone. The propagation time of the sound wave is arithmetically operated by determining the correlation between a waveform of the comparing sound wave measuring data and a waveform of the sound wave measuring data (see (D)).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は音波発生検出装置、
環境状態測定装置及び方法に係り、特に、環境状態の測
定に利用可能な音波発生検出装置、前記音波発生検出装
置を用いて空間内の温度分布等の環境状態を測定する環
境状態測定方法、及び該環境状態測定方法を適用可能な
環境状態測定装置に関する。
The present invention relates to a sound wave generation detecting device,
The present invention relates to an environmental state measuring apparatus and method, and in particular, an acoustic state detecting apparatus usable for measuring an environmental state, an environmental state measuring method for measuring an environmental state such as a temperature distribution in a space using the acoustic state detecting apparatus, and The present invention relates to an environmental condition measuring apparatus to which the environmental condition measuring method can be applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】被空調空間内の温度や湿度を所望の値に
制御するためには、被空調空間内の温度、湿度を測定す
る必要があるが、被空調空間内の各箇所における温度、
湿度が一定であることは稀であり、特にドーム球場や劇
場等の閉鎖された大空間では、空間内の各箇所における
温度、湿度は大きくばらついていることが多い。このた
め、例えばドーム球場や劇場等の大空間において快適性
と省エネルギーの双方を満足する空気調和を行う場合
や、室内の温度や湿度を精密に所望の値に制御する場合
には、被空調空間内の温度や湿度の分布を測定する必要
がある。
2. Description of the Related Art In order to control the temperature and humidity in a space to be air-conditioned to desired values, it is necessary to measure the temperature and humidity in the space to be air-conditioned.
Humidity is rarely constant. Particularly in a closed large space such as a dome stadium or a theater, the temperature and humidity at each point in the space often vary greatly. For this reason, for example, when performing air conditioning that satisfies both comfort and energy saving in a large space such as a dome stadium or a theater, or when precisely controlling indoor temperature and humidity to desired values, the air-conditioned space It is necessary to measure the distribution of temperature and humidity inside.

【0003】しかし、温度センサや湿度センサによって
温度や湿度の分布を直接測定しようとすると、センサ
を、被空調空間の中央部付近を含む被空調空間内にマト
リクス状に多数配設する必要があるが、コストが嵩み景
観が損なわれると共に被測定空間の利用も制限されるの
で、上記のように多数のセンサを配設することは現実的
ではない。またドーム球場や劇場等では、被測定空間の
周縁部(例えば壁体等)に取付けたセンサにより周縁部
の温度等を測定すると共に、風船等でセンサを吊り上げ
ることで被測定空間の中央部付近の温度等を測定するこ
とが考えられるが、この方法では、被測定空間内で例え
ば野球等のイベントが実施されている最中に温度や湿度
の分布を測定することは不可能である。
However, in order to directly measure the distribution of temperature and humidity using a temperature sensor and a humidity sensor, it is necessary to arrange a large number of sensors in a matrix in the space to be air-conditioned including the vicinity of the center of the space to be air-conditioned. However, it is not practical to arrange a large number of sensors as described above because the cost is increased, the landscape is impaired, and the use of the space to be measured is limited. In a dome stadium, a theater, etc., the temperature of the peripheral portion is measured by a sensor attached to a peripheral portion (for example, a wall body) of the measured space, and the sensor is lifted by a balloon or the like so that the central portion of the measured space can be measured. Although it is conceivable to measure the temperature and the like, it is impossible with this method to measure the distribution of temperature and humidity while an event such as baseball is being performed in the measured space.

【0004】一方、医学の分野では、人体に対して多方
向からX線を照射し、人体を透過したX線量を高感度の
センサで測定し、測定されたX線量に基づき人体の横断
面に沿った各位置における体内組織のX線吸収量をコン
ピュータにより演算して2次元画像として再構成し、人
体の横断面像としてモニタに表示するコンピュータ断層
撮影(CT:Computed Tomography)技術が広く利用され
ている。このCT技術によれば、測定対象(この場合は
人体)内部の状態を非接触で測定することができるの
で、このCT技術を利用して被測定空間内の温度分布を
求めることが提案されている。
On the other hand, in the field of medicine, a human body is irradiated with X-rays from multiple directions, the X-ray dose transmitted through the human body is measured by a high-sensitivity sensor, and based on the measured X-ray dose, a cross section of the human body is formed. Computed Tomography (CT) technology, which calculates the amount of X-ray absorption of body tissue at each position along the computer and reconstructs it as a two-dimensional image and displays it on a monitor as a cross-sectional image of the human body, is widely used. ing. According to this CT technique, it is possible to measure a state inside a measurement target (in this case, a human body) in a non-contact manner. Therefore, it has been proposed to obtain a temperature distribution in a measured space using this CT technique. I have.

【0005】具体的には、X線に代えて、媒質の温度に
よって伝搬時間(速度)が変化する音波を用い、例えば
被測定空間を区画している壁体の多数箇所にスピーカ、
マイクロフォン、温度センサを設け、スピーカ及びマイ
クロフォンによって前記多数箇所の間の音波の伝搬時間
を各々測定し、被測定空間内の多数箇所の間の音波の伝
搬時間から、被測定空間内の温度分布を演算によって求
めている。
Specifically, instead of X-rays, sound waves whose propagation time (velocity) changes depending on the temperature of the medium are used, and speakers, for example, are provided at a large number of places on a wall partitioning the measured space.
A microphone and a temperature sensor are provided, and a propagation time of the sound wave between the plurality of locations is measured by a speaker and a microphone. From the propagation time of the sound wave between the plurality of locations in the measured space, a temperature distribution in the measured space is calculated. It is calculated by calculation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】音波の伝播時間の測定
は、詳しくはデジタルの原音声データをD/A変換器を
介してスピーカに供給することでスピーカから音波を発
生させ、被測定空間を伝播した音波がマイクロフォン配
設位置に到達することでマイクロフォンから出力された
音声信号を、A/D変換器によってデジタルの検出音声
データへ変換し、検出音声データの波形と原音声データ
の波形を時間的にずらしながら相関性を演算し、相関性
が最も高くなるときの時間差を音波の伝播時間とするこ
とによって行われる。
More specifically, in measuring the propagation time of a sound wave, a sound wave is generated from a speaker by supplying digital original sound data to the speaker via a D / A converter, and the measured space is measured. The sound signal output from the microphone when the propagated sound wave reaches the microphone arrangement position is converted into digital detected sound data by an A / D converter, and the waveform of the detected sound data and the waveform of the original sound data are converted into time. This is performed by calculating the correlation while shifting the position, and using the time difference when the correlation becomes the highest as the propagation time of the sound wave.

【0007】しかしながら、スピーカは音声信号に応じ
て振動板を振動させることで音を発する構造であり、マ
イクロフォンは周囲の音に応じて発生する振動板の振動
を音声信号に変換する構造であるので、振動板の質量の
影響により、スピーカから発せられる音の波形及びマイ
クロフォンから出力される音声信号の波形は、何れも元
の波形に対して鈍っていると共に、周波数が高くなるに
従って振動板の振動が追従し切れなくなることで所定周
波数以上の高周波成分がカットされる。また、スピーカ
とマイクロフォンは扱う音の音圧レベルが異なってお
り、より音圧レベルの高い音を扱うスピーカの振動板
は、相応の強度が必要とされるために質量が大きく、上
記の現象がより顕著である。
However, the loudspeaker has a structure that emits a sound by vibrating the diaphragm according to the audio signal, and the microphone has a structure that converts the vibration of the diaphragm generated according to the surrounding sound into the audio signal. Due to the influence of the mass of the diaphragm, both the waveform of the sound emitted from the speaker and the waveform of the audio signal output from the microphone are duller than the original waveform, and the vibration of the diaphragm increases as the frequency increases. Is unable to follow, thereby cutting high-frequency components higher than a predetermined frequency. Also, the sound pressure level of the sound handled by the speaker is different from that of the microphone, and the diaphragm of the speaker handling sound with a higher sound pressure level requires a correspondingly high strength and therefore has a large mass. More prominent.

【0008】このため、スピーカから発せられた音をマ
イクロフォンで検出することによって得られる音声信号
の波形は、スピーカ及びマイクロフォン(特にスピー
カ)の影響により原音声データの波形と相違するので、
伝播時間の測定における測定精度低下の原因となってお
り、温度分布の測定精度の低下も招いていた。また、音
声信号に対して振動板の振動のレスポンスの悪いスピー
カは、マイクロフォンから出力される音声信号の波形の
鈍りを助長し、伝播時間及び温度分布の測定精度の更な
る低下に繋がるために使用できないという問題もあっ
た。
[0008] For this reason, the waveform of the audio signal obtained by detecting the sound emitted from the speaker with the microphone is different from the waveform of the original audio data due to the influence of the speaker and the microphone (particularly, the speaker).
This causes a decrease in measurement accuracy in the measurement of the propagation time, and also causes a decrease in measurement accuracy of the temperature distribution. In addition, a speaker with poor response of the vibration of the diaphragm to the audio signal is used to promote dulling of the waveform of the audio signal output from the microphone, which leads to a further decrease in the measurement accuracy of the propagation time and the temperature distribution. There was also a problem that it could not be done.

【0009】また、スピーカの振動板は例えばコーン型
やドーム型等の立体的な形状である(平面型は波形再現
性が劣るという欠点がある)と共に、振動板上における
実際に音が発せられる点(発音点)の位置は、振動板の
分割振動により、スピーカから発せられる音の周波数に
よって相違するため、スピーカの発音点とマイクロフォ
ンとの距離もスピーカから発せられる音の周波数によっ
て若干変化する。このスピーカの発音点とマイクロフォ
ンとの距離の変化は、特に狭い空間内における伝播時間
及び温度分布の測定に無視できない影響を及ぼすので、
伝播時間及び温度分布の測定のためにスピーカから発す
る音が、例えば単一周波数の単純音又はそれに近い音に
制限されていた。
Further, the diaphragm of the speaker has a three-dimensional shape such as a cone type or a dome type (a flat type has a drawback that waveform reproducibility is inferior), and a sound is actually emitted on the diaphragm. Since the position of the point (sound generation point) differs depending on the frequency of the sound emitted from the speaker due to the divided vibration of the diaphragm, the distance between the sound generation point of the speaker and the microphone slightly changes depending on the frequency of the sound emitted from the speaker. Since the change in the distance between the sounding point of the speaker and the microphone has a nonnegligible effect on the measurement of the propagation time and temperature distribution especially in a narrow space,
The sound emitted from the loudspeaker for measuring the propagation time and the temperature distribution has been limited to, for example, a simple sound of a single frequency or a sound close thereto.

【0010】また、3台のスピーカ及びマイクロフォン
を用いて発音点の位置を計測する3スピーカ法等のキャ
リブレーション方法も提案されているが、計測精度が充
分でないという問題があった。
Although a calibration method such as a three-speaker method for measuring the position of a sound generation point using three speakers and a microphone has been proposed, there has been a problem that the measurement accuracy is not sufficient.

【0011】本発明は上記事実を考慮して成されたもの
で、音波の伝播時間の測定精度の向上、被測定空間内の
温度分布等の環境状態の測定精度の向上を可能とする音
波発生検出装置を得ることが第1の目的である。
The present invention has been made in view of the above facts, and provides a sound wave generator capable of improving the accuracy of measuring the propagation time of sound waves and the accuracy of measuring environmental conditions such as temperature distribution in the space to be measured. It is a first object to obtain a detection device.

【0012】また本発明は、被測定空間内の温度分布等
の環境状態を高精度に測定できる環境状態測定方法及び
環境状態測定装置を得ることが第2の目的である。
It is a second object of the present invention to provide an environmental condition measuring method and an environmental condition measuring device capable of measuring environmental conditions such as temperature distribution in a measured space with high accuracy.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】第1の目的を達成するた
めに請求項1記載の発明に係る音波発生検出装置は、音
波発生器と、前記音波発生器の音波放射側に配置され、
音波発生器から放射された音波を音波発生器から所定距
離隔てた位置で検出する第1音波検出手段と、音波発生
器の音波放射側に配置され、音波発生器側と反対側より
到来した音波を音波発生器から所定距離隔てた位置で検
出する第2音波検出手段と、音波発生器の音波放射側に
配置され、音波発生器側と反対側より到来した光を音波
発生器から所定距離隔てた位置で反射する光反射板と、
を含んで構成されている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a sound wave generating and detecting apparatus which is disposed on a sound wave emitting side of a sound wave generator.
First sound wave detecting means for detecting a sound wave radiated from the sound wave generator at a position separated from the sound wave generator by a predetermined distance; and a sound wave arranged on the sound wave emitting side of the sound wave generator and arriving from the side opposite to the sound wave generator side. Second sound wave detecting means for detecting the sound wave at a position separated from the sound wave generator by a predetermined distance, and light which is arranged on the sound wave emitting side of the sound wave generator and which arrives from the side opposite to the sound wave generator side at a predetermined distance from the sound wave generator. A light reflecting plate that reflects light at a position
It is comprised including.

【0014】請求項1記載の発明は音波発生器を含んで
構成されている。この音波発生器としては、例えばスピ
ーカを用いることができ、詳しくは動電形(例えばダイ
ナミックスピーカ)、電磁形(例えばマグネティックス
ピーカ)、静電形(例えばコンデンサスピーカ)等の各
種スピーカを適用することができるが、音波発生器が発
生する音波は可聴域外の周波数の音波であってもよく、
例えば音波発生器として超音波を発する送波器等を用い
ることも可能である。
The first aspect of the present invention includes a sound wave generator. As the sound wave generator, for example, a speaker can be used. More specifically, various speakers such as an electrodynamic type (for example, a dynamic speaker), an electromagnetic type (for example, a magnetic speaker), and an electrostatic type (for example, a condenser speaker) are used. However, the sound wave generated by the sound wave generator may be a sound wave having a frequency outside the audible range,
For example, it is possible to use a wave transmitter that emits an ultrasonic wave as a sound wave generator.

【0015】また、音波発生器の音波放射側に第1音波
検出手段が配置されており、音波発生器から放射された
音波は、音波発生器から所定距離隔てた位置で第1音波
検出手段によって検出される。また、音波発生器の音波
放射側には第2音波検出手段も配置されており、音波発
生器側と反対側より到来した音波は音波発生器から所定
距離隔てた位置で第2音波検出手段によって検出され
る。
Further, a first sound wave detecting means is arranged on the sound wave emitting side of the sound wave generator, and the sound wave emitted from the sound wave generator is separated by a predetermined distance from the sound wave generator by the first sound wave detecting means. Is detected. A second sound wave detecting means is also provided on the sound wave emitting side of the sound wave generator, and the sound wave arriving from the side opposite to the sound wave generator side is separated by a predetermined distance from the sound wave generator by the second sound wave detecting means. Is detected.

【0016】第1音波検出手段及び第2音波検出手段と
しては、例えばマイクロフォンを用いることができ、詳
しくは動電形(例えばダイナミックマイクロフォンやリ
ボンマイクロフォン)、静電形(例えばコンデンサマイ
クロフォン)、圧電形(例えばクリスタルマイクロフォ
ン)等の各種マイクロフォン等の音波検出器を適用する
ことができるが、音波発生器が発生する音波が超音波で
あれば、例えば超音波を検出する受波器等の音波検出器
を用いることも可能である。
As the first sound wave detecting means and the second sound wave detecting means, for example, a microphone can be used. More specifically, an electrodynamic type (for example, a dynamic microphone or a ribbon microphone), an electrostatic type (for example, a condenser microphone), or a piezoelectric type A sound wave detector such as various microphones such as a crystal microphone can be applied. If the sound wave generated by the sound wave generator is an ultrasonic wave, for example, a sound wave detector such as a receiver for detecting the ultrasonic wave Can also be used.

【0017】また、第1音波検出手段と第2音波検出手
段は別体の音波検出器である必要はない。すなわち、第
1音波検出手段と第2音波検出手段は検出対象の音波の
到来方向がおおよそ逆方向であるので、例えば第1音波
検出手段及び第2音波検出手段を、両指向性の単一の音
波検出器によって構成することも可能である。更に、第
1音波検出手段と第2音波検出手段を各々独立した単一
指向性の音波検出器によって構成する場合には、第1音
波検出手段に対応する音波検出器は音波検出方向が音波
発生器側を向くように配置し、第2音波検出手段に対応
する音波検出器は音波検出方向が音波発生器と反対側を
向くように配置すればよい。
Also, the first sound wave detecting means and the second sound wave detecting means need not be separate sound wave detectors. That is, since the first sound wave detecting means and the second sound wave detecting means have the directions of arrival of the sound waves to be detected in approximately opposite directions, for example, the first sound wave detecting means and the second sound wave detecting means It is also possible to configure by a sound wave detector. Further, when the first sound wave detecting means and the second sound wave detecting means are respectively constituted by independent unidirectional sound wave detectors, the sound wave detector corresponding to the first sound wave detecting means has a sound wave detecting direction of the sound wave generation. The sound wave detector corresponding to the second sound wave detector may be arranged so that the sound wave detection direction is opposite to the sound wave generator.

【0018】上記のように、請求項1記載の発明に係る
音波発生検出装置は音波発生器、第1音波検出手段及び
第2音波検出手段を備えているので、例えば請求項1記
載の発明に係る音波発生検出装置を、音波の伝播時間を
測定すべき区間の両端部に各々配置し、一方の音波発生
検出装置(便宜的に「第1の音波発生検出装置」とい
う)の音波発生器から音波を発生させれば、該発生させ
た音波を、第1の音波発生検出装置の第1音波検出手段
により、前記区間の前記音波発生器側の端部の所定位置
(詳しくは前記音波発生器から所定距離隔てた位置:便
宜的に「第1の位置」という)で検出すると共に、他方
の音波発生検出装置(便宜的に「第2の音波発生検出装
置」という)の第2音波検出手段により、前記区間を挟
んで前記音波発生器と反対側の端部の所定位置(便宜的
に「第2の位置」という)で検出することが可能とな
る。
As described above, the sound wave generation detecting device according to the first aspect of the present invention includes the sound wave generator, the first sound wave detecting means, and the second sound wave detecting means. Such sound wave generation detecting devices are arranged at both ends of a section where the propagation time of a sound wave is to be measured, and the sound wave generation device of one of the sound wave generation detecting devices (referred to as “first sound wave generation detecting device” for convenience). When a sound wave is generated, the generated sound wave is transmitted to a predetermined position of the end of the section on the sound wave generator side by the first sound wave detecting means of the first sound wave generation detecting device (specifically, the sound wave generator At a position separated by a predetermined distance from: a first position for convenience, and a second sound detection means of the other sound generation detection device (for convenience, referred to as "second sound generation detection device"). By the above-mentioned sound wave generator across the section It is possible to detect at a predetermined position of the opposite end (conveniently referred to as a "second position").

【0019】ここで、例えば音波発生器が、入力された
音声信号に応じた音波を発生する構成であると共に、発
生される音波の波形が音声信号の波形から変化する(例
えば波形が鈍る)特性を有しているとしても、音波発生
器によって発生された音波を検出する第1の音波発生検
出装置の第1音波検出手段及び第2の音波発生検出装置
の第2音波検出手段は、音波発生器から発せられた音波
(音波発生器によって波形が変化した後の音波)を検出
するので、第1音波検出手段によって検出される音波の
波形と第2音波検出手段によって検出される音波の波形
は高い精度で一致する。
Here, for example, the sound wave generator is configured to generate a sound wave according to an input sound signal, and the generated sound wave has a waveform that changes from the sound signal waveform (eg, the waveform becomes dull). The first sound wave detection means of the first sound wave generation detection device and the second sound wave detection means of the second sound wave generation detection device for detecting sound waves generated by the sound wave generator. Since the sound wave emitted from the vessel (the sound wave whose waveform has been changed by the sound wave generator) is detected, the waveform of the sound wave detected by the first sound wave detecting means and the wave form of the sound wave detected by the second sound wave detecting means are Match with high precision.

【0020】また、音波発生器が音波を発生する際の発
音点の位置は、音波発生器が発生する音波の周波数に応
じて変化するので、この発音点の位置の変化が第2の音
波発生検出装置の第2音波検出手段による音波の検出に
影響を及ぼし、第1の音波発生検出装置の音波発生器か
ら発生されて第2の音波発生検出装置の第2音波検出手
段で検出される音波の伝播距離は、発音点の位置の変化
に応じて変化し、この音波の伝播距離の変化に伴って音
波の伝播時間も変化する。
Further, the position of the sound generation point when the sound wave generator generates a sound wave changes according to the frequency of the sound wave generated by the sound wave generator. The sound wave affects the detection of the sound wave by the second sound wave detecting means of the detecting device, and is generated by the sound wave generator of the first sound wave generating and detecting device and detected by the second sound wave detecting means of the second sound wave generating and detecting device. The propagation distance of the sound wave changes in accordance with the change in the position of the sound generation point, and the propagation time of the sound wave also changes with the change in the propagation distance of the sound wave.

【0021】しかしながら、第1の音波発生検出装置の
第1音波検出手段は第2の音波発生検出装置の第2音波
検出手段と同一の音波を検出するので、上述した発音点
の位置の移動は、第1の音波発生検出装置の第1音波検
出手段による音波の検出に対しても同様の影響を及ぼ
し、第1の音波発生検出装置の音波発生器から発生され
て第1の音波発生検出装置の第1音波検出手段で検出さ
れる音波の伝播距離及び伝播時間は、第2の音波発生検
出装置の第2音波検出手段による音波の検出と同様に変
化する。
However, the first sound wave detecting means of the first sound wave generation detecting device detects the same sound wave as the second sound wave detecting means of the second sound wave generation detecting device. The same effect is exerted on the detection of sound waves by the first sound wave detecting means of the first sound wave generation and detection device, and the first sound wave generation and detection device generated by the sound wave generator of the first sound wave generation and detection device The propagation distance and propagation time of the sound wave detected by the first sound wave detecting means vary in the same manner as the sound wave detection by the second sound wave detecting means of the second sound wave generation detecting device.

【0022】従って、第1の音波発生検出装置の第1音
波検出手段によって検出された音波の波形と、第2の音
波発生検出装置の第2音波検出手段によって検出された
音波の波形を照合し(例えば相関性を演算する等)、伝
播時間を測定すべき区間の音波の伝播時間として、音波
発生器によって発生された音波が第1の音波発生検出装
置の第1音波検出手段に到達してから、該音波が第2の
音波発生検出装置の第2音波検出手段に到達する迄の時
間差、すなわち第1の音波発生検出装置の第1音波検出
手段と、第2の音波発生検出装置の第2音波検出手段の
間の音波の伝播時間を求めることにより、音波の伝播時
間を、音波発生器の特性や発音点の位置の移動の影響を
受けることなく高精度に測定することができる。
Therefore, the waveform of the sound wave detected by the first sound wave detecting means of the first sound wave generation detecting device is compared with the waveform of the sound wave detected by the second sound wave detecting means of the second sound wave generation detecting device. The sound wave generated by the sound wave generator reaches the first sound wave detecting means of the first sound wave generation detecting device as the sound wave propagation time of the section where the propagation time is to be measured (for example, calculating the correlation). From the time until the sound wave reaches the second sound wave detecting means of the second sound wave generating and detecting device, that is, the first sound wave detecting means of the first sound wave generating and detecting device and the second sound wave detecting device of the second sound wave generating and detecting device. By determining the propagation time of the sound wave between the two sound wave detecting means, the propagation time of the sound wave can be measured with high accuracy without being affected by the characteristics of the sound wave generator or the movement of the position of the sound generation point.

【0023】また、複数の区間の音波の伝播時間を測定
することで温度分布等の環境状態を測定するに際して
は、伝播時間測定区間の距離を正確に把握することが重
要であるが、伝播時間測定区間として音波発生器から音
波検出器に至る区間を用いた場合、発音点の位置が変化
すると音波の実際の伝播距離が変化するため、伝播時間
測定区間の距離を正確に把握することは困難である。こ
れに対し、請求項1記載の発明に係る音波発生検出装置
を用いた音波の伝播時間の測定では、第1の音波発生検
出装置の第1音波検出手段と第2の音波発生検出装置の
第2音波検出手段の間の区間が伝播時間測定区間となる
ため、発音点の位置が変化しても音波の実際の伝播距離
が変化することはない。
In measuring environmental conditions such as temperature distribution by measuring the propagation time of sound waves in a plurality of sections, it is important to accurately grasp the distance of the section in which the propagation time is measured. When the section from the sound wave generator to the sound wave detector is used as the measurement section, if the position of the sounding point changes, the actual propagation distance of the sound wave changes, so it is difficult to accurately grasp the distance in the propagation time measurement section. It is. On the other hand, in the measurement of the propagation time of the sound wave using the sound wave generation detecting device according to the first aspect of the present invention, the first sound wave detecting means of the first sound wave generation detecting device and the second sound wave generation detecting device of the second sound wave generation detecting device are used. Since the section between the two sound wave detecting means is the propagation time measuring section, the actual propagation distance of the sound wave does not change even if the position of the sound generation point changes.

【0024】また、請求項1記載の発明に係る音波発生
検出装置は、音波発生器側と反対側より到来した光を、
第1音波検出手段及び第2音波検出手段に対して音波発
生器からの距離が等しい位置(音波発生器から所定距離
隔てた位置)で反射する光反射板が設けられている。こ
の光反射板は、例えば光反射面が音波発生器と反対側を
向くように配置した全反射ミラーによって構成すること
ができる。この光反射板を利用することで、伝播時間測
定区間の距離を、例えばレーザ距離計等によって容易か
つ正確に測定することができ、音波の伝播時間の測定結
果及び伝播時間測定区間の距離の測定結果に基づいて、
温度分布等の環境状態を精度良く測定することができ
る。
Further, according to the first aspect of the present invention, there is provided a sound wave generation detecting device for detecting light arriving from a side opposite to a sound wave generator side.
A light reflecting plate is provided which reflects the first sound wave detecting means and the second sound wave detecting means at a position where the distance from the sound wave generator is equal (a position separated by a predetermined distance from the sound wave generator). This light reflection plate can be constituted by, for example, a total reflection mirror arranged so that the light reflection surface faces the opposite side to the sound wave generator. By using this light reflection plate, the distance of the propagation time measurement section can be easily and accurately measured by, for example, a laser distance meter, and the measurement result of the sound wave propagation time and the measurement of the distance of the propagation time measurement section Based on the result,
Environmental conditions such as temperature distribution can be accurately measured.

【0025】このように、請求項1記載の発明によれ
ば、請求項1記載の発明に係る音波発生検出装置を用い
ることで、音波の伝播時間の測定精度の向上、被測定空
間内の温度分布等の環境状態の測定精度の向上が可能と
なる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, by using the sound wave generation and detection device according to the first aspect of the present invention, the accuracy of measuring the propagation time of the sound wave can be improved, and the temperature in the space to be measured can be improved. The accuracy of measurement of environmental conditions such as distribution can be improved.

【0026】なお、請求項1記載の発明に係る音波発生
検出装置は、請求項2に記載したように、音波発生器と
連結されたブラケットに第1音波検出手段、第2音波検
出手段及び光反射板を一体に取付けることが好ましい。
これにより、音波発生検出装置の設置に際し、音波発生
器から距離が等しくなるように第1音波検出手段、第2
音波検出手段及び光反射板の相対位置を調整する必要が
なくなり、音波発生検出装置の設置を容易に行うことが
できると共に、周囲温度の変化に伴う第1音波検出手
段、第2音波検出手段及び光反射板の相対位置の変化を
抑制することができる。
According to the first aspect of the present invention, as described in the second aspect, the first sound wave detecting means, the second sound wave detecting means, and the light are provided on a bracket connected to the sound wave generator. It is preferable that the reflector is integrally mounted.
Thereby, when installing the sound wave generation detecting device, the first sound wave detecting means and the second sound wave
There is no need to adjust the relative positions of the sound wave detection means and the light reflection plate, and the sound wave generation detection device can be easily installed, and the first sound wave detection means, the second sound wave detection means and A change in the relative position of the light reflection plate can be suppressed.

【0027】また、請求項1記載の発明に係る第1音波
検出手段は、検出対象の音波を発生する音波発生器が比
較的近い位置に位置しているので、検出対象の音波の音
圧レベルが比較的高く、第1音波検出手段によって検出
される音波の波形が歪んだり飽和したりする可能性があ
る。これを考慮すると、請求項3に記載したように、第
1音波検出手段による音波検出位置の音波到来側に、到
来した音波を減衰させる減衰手段を配置することが好ま
しい。なお、減衰手段としては、例えば吸音材等を用い
ることができる。これにより、第1音波検出手段によっ
て検出される音波の波形が歪んだり飽和することを防止
することができる。
In the first sound wave detecting means according to the first aspect of the present invention, since the sound wave generator for generating the sound wave to be detected is located at a relatively close position, the sound pressure level of the sound wave to be detected can be improved. And the waveform of the sound wave detected by the first sound wave detecting means may be distorted or saturated. In consideration of this, it is preferable that an attenuating means for attenuating the incoming sound wave is disposed on the sound wave arrival side of the sound wave detection position by the first sound wave detecting means. In addition, as the attenuation means, for example, a sound absorbing material or the like can be used. This can prevent the waveform of the sound wave detected by the first sound wave detecting means from being distorted or saturated.

【0028】また、音波検出手段によって検出される音
波の波形は、到来した音波の波形に対して若干ではある
が変化する(例えば鈍りが生ずる等)。これを考慮する
と、請求項4に記載したように、第1音波検出手段及び
第2音波検出手段を、少なくとも類似種(好ましくは同
一種)の音波検出器によって音波を検出するよう構成す
ることが好ましい。これにより、第1音波検出手段によ
って検出される波形及び第2音波検出手段によって検出
される波形が、到来した音波の波形に対して同様の変化
を示すことになる。
Further, the waveform of the sound wave detected by the sound wave detecting means changes slightly (eg, becomes dull) with respect to the waveform of the incoming sound wave. In consideration of this, as described in claim 4, the first sound wave detecting means and the second sound wave detecting means may be configured to detect sound waves by at least a sound wave detector of a similar kind (preferably the same kind). preferable. Thereby, the waveform detected by the first sound wave detecting means and the waveform detected by the second sound wave detecting means show the same change with respect to the waveform of the arriving sound wave.

【0029】従って、本発明に係る音波発生検出装置
を、音波の伝播時間を測定すべき区間の両端部に各々配
置する態様において、音波発生器から音波を発生させる
第1の音波発生検出装置の第1音波検出手段によって検
出される音波の波形と、第2の音波発生検出装置の第2
音波検出手段によって検出される音波の波形を高い精度
で一致させることができ、音波伝播時間をより精度良く
測定することができる。
Accordingly, in a mode in which the sound wave generation detecting device according to the present invention is arranged at both ends of the section where the propagation time of the sound wave is to be measured, the first sound wave generation detecting device for generating a sound wave from the sound wave generator is provided. The waveform of the sound wave detected by the first sound wave detecting means and the second sound wave of the second sound wave
The waveforms of the sound waves detected by the sound wave detecting means can be matched with high accuracy, and the sound wave propagation time can be measured more accurately.

【0030】また、第2の目的を達成するために請求項
5記載の発明に係る環境状態測定装置は、被測定空間を
横切る複数の伝播時間測定区間の両端部に各々配置され
た請求項1乃至請求項4の何れか1項記載の音波発生検
出装置と、伝播時間測定区間の両端部に配置された一対
の音波発生検出装置のうちの一方の音波発生検出装置の
音波発生器から音波を発生させ、発生させた音波を、前
記一方の音波発生検出装置の前記第1音波検出手段、及
び他方の音波発生検出装置の前記第2音波検出手段によ
って各々検出させることを、前記複数の伝播時間測定区
間について各々行う制御手段と、前記第2音波検出手段
によって検出された音波の波形を前記第1音波検出手段
によって検出された音波の波形と照合し、前記第1音波
検出手段による音波の検出位置から前記第2音波検出手
段による音波の検出位置へ伝播する音波の伝播時間を演
算することを、前記複数の伝播時間測定区間について各
々行う伝播時間演算手段と、前記伝播時間測定手段によ
って測定された前記複数の伝播時間測定区間の音波の伝
播時間の測定値に基づいて被測定空間内の環境状態を演
算する環境状態演算手段と、を含んで構成されている。
In order to achieve the second object, the environmental condition measuring apparatus according to the present invention is arranged at both ends of a plurality of propagation time measuring sections crossing the space to be measured. A sound wave is output from the sound wave generator of one of the sound wave generation detection devices according to any one of claims 4 to 4, and one of a pair of sound wave generation detection devices disposed at both ends of the propagation time measurement section. Generating the generated sound waves by the first sound wave detection means of the one sound wave generation detection device and the second sound wave detection means of the other sound wave generation detection device; A control unit for performing each of the measurement sections, and a waveform of a sound wave detected by the second sound wave detection unit is compared with a waveform of a sound wave detected by the first sound wave detection unit, and the sound generated by the first sound wave detection unit Calculating the propagation time of the sound wave propagating from the detection position to the detection position of the sound wave by the second sound wave detection means for each of the plurality of propagation time measurement sections, and the propagation time measurement means Environmental state calculating means for calculating an environmental state in the measured space based on the measured values of the propagation times of the sound waves in the plurality of measurement sections.

【0031】請求項5記載の発明では、請求項1乃至請
求項4の何れか1項記載の音波発生検出装置が、被測定
空間を横切る複数の伝播時間測定区間の両端部に各々配
置されており、制御手段は、伝播時間測定区間の両端部
に配置された一対の音波発生検出装置のうちの一方の音
波発生検出装置の音波発生器から音波を発生させ、発生
させた音波を、一方の音波発生検出装置の第1音波検出
手段、及び他方の音波発生検出装置の第2音波検出手段
によって各々検出させることを、複数の伝播時間測定区
間について各々行う。
According to a fifth aspect of the present invention, the sound wave generation and detection device according to any one of the first to fourth aspects is arranged at both ends of a plurality of propagation time measurement sections that cross the space to be measured. The control means generates a sound wave from the sound wave generator of one of the sound wave generation detection devices of the pair of sound wave generation detection devices disposed at both ends of the propagation time measurement section, and generates the generated sound wave on one side. The detection by the first sound wave detecting means of the sound wave generation detecting device and the second sound wave detecting means of the other sound wave generation detecting device is performed for each of the plurality of propagation time measurement sections.

【0032】また伝播時間演算手段は、第2音波検出手
段によって検出された音波の波形を第1音波検出手段に
よって検出された音波の波形と照合し、第1音波検出手
段による音波の検出位置から第2音波検出手段による音
波の検出位置へ伝播する音波の伝播時間を演算すること
を、複数の伝播時間測定区間について各々行う。これに
より、先にも説明したように、音波発生器の特性の影響
や発音点の位置が移動することによる影響を受けること
なく、複数の伝播時間測定区間について、音波の伝播時
間を各々精度良く測定することができる。
Further, the propagation time calculating means compares the waveform of the sound wave detected by the second sound wave detecting means with the waveform of the sound wave detected by the first sound wave detecting means, and determines the position of the sound wave detected by the first sound wave detecting means. The calculation of the propagation time of the sound wave propagating to the detection position of the sound wave by the second sound wave detection means is performed for each of the plurality of propagation time measurement sections. Thereby, as described above, the propagation time of the sound wave can be accurately determined for each of the plurality of propagation time measurement sections without being affected by the characteristics of the sound wave generator or the position of the sounding point being moved. Can be measured.

【0033】また、上記のように音波の伝播時間の測定
精度が発音点位置の移動の影響を受けることがないた
め、音波発生器から発生させる音波として任意の音波
(例えば自然音に相当する音波)を用いることが可能と
なる。これにより、被測定空間内に人間が存在している
場合にも、伝播時間の測定にあたり被測定空間内に存在
している人間に違和感や不快感を与えることを回避する
ことができる。
Since the measurement accuracy of the propagation time of the sound wave is not affected by the movement of the sounding point position as described above, any sound wave (for example, a sound wave corresponding to a natural sound) can be used as the sound wave generated by the sound wave generator. ) Can be used. Thus, even when a person is present in the measured space, it is possible to avoid giving a feeling of strangeness or discomfort to a person present in the measured space when measuring the propagation time.

【0034】そして環境状態演算手段は、伝播時間測定
手段によって測定された複数の伝播時間測定区間の音波
の伝播時間の測定値に基づいて、被測定空間内の環境状
態を演算するので、被測定空間内の温度分布等の環境状
態を高精度に測定することができる。
The environmental condition calculating means calculates the environmental condition in the space to be measured based on the measured values of the propagation times of the sound waves in the plurality of travel time measuring sections measured by the propagation time measuring means. Environmental conditions such as temperature distribution in the space can be measured with high accuracy.

【0035】なお、環境状態演算手段による被測定空間
内の環境状態の演算は、詳しくは、例えば被測定空間を
多数の小領域に区分し、各小領域内の音速を変数とし、
或る音波発生装置から或る音波検出装置に至る伝搬経路
を伝搬する音波の伝搬時間を、前記伝搬経路上に存在す
る各小領域の音波の通過時間の和で表した方程式を連立
方程式として多数生成し、測定した音波の伝搬時間を連
立方程式に代入して解くことによっても実現できるが、
下記のようにして演算することが好ましい。
The calculation of the environmental state in the space to be measured by the environmental state calculating means is performed, for example, by dividing the measured space into a number of small areas, and using the sound velocity in each of the small areas as a variable.
A number of simultaneous equations are used to represent the propagation time of a sound wave propagating along a propagation path from a certain sound wave generator to a certain sound wave detector as the sum of the transit times of sound waves in each of the small regions existing on the propagation path. It can also be realized by substituting the generated and measured propagation time of the sound wave into the simultaneous equations and solving it.
It is preferable to calculate as follows.

【0036】すなわち、各々一定の方向に沿いかつ互い
に異なる位置で被測定空間を貫く等しい長さの多数の仮
想経路を、互いに異なる複数の方向について各々設定し
ておき、前記各仮想経路について、第1の音波発生検出
装置の第1音波検出手段と、第2の音波発生検出装置の
第2音波検出手段と、の間に相当する仮想経路上の測定
区間の音波の伝搬時間を実際に音波を伝搬させて測定
し、仮想経路上の測定区間外の区間の音波の伝搬時間を
被測定空間外が一定温度の媒質で満たされていると仮定
して推定することにより、仮想経路上を音波が伝搬する
ときの伝搬時間の推定値を各々求め、所定方向に沿った
多数の仮想経路の各々の音波の伝搬時間の推定値に基づ
き、前記所定方向についての音波の伝搬時間の投影デー
タを求めることを、前記複数の方向について各々行い、
前記複数の方向の各々についての音波の伝搬時間の投影
データに基づいて被測定空間内の環境状態を演算するこ
とが好ましい。
That is, a plurality of virtual paths of the same length, which penetrate the space to be measured at different positions along different directions, are set in a plurality of different directions, respectively. The propagation time of the sound wave in the measurement section on the virtual path corresponding to the first sound wave detecting means of the first sound wave generation detecting device and the second sound wave detecting means of the second sound wave generation detecting device is actually calculated as the sound wave. Propagating and measuring, and estimating the propagation time of the sound wave in the section outside the measurement section on the virtual path assuming that the outside of the measured space is filled with a medium of a constant temperature, the sound wave on the virtual path Calculating an estimated value of the propagation time of the sound wave when propagating, and obtaining projection data of the propagation time of the sound wave in the predetermined direction based on the estimated value of the propagation time of each sound wave in a plurality of virtual paths along the predetermined direction. To It performed each for the serial a plurality of directions,
It is preferable to calculate an environmental state in the measured space based on projection data of the propagation time of the sound wave in each of the plurality of directions.

【0037】上記では、伝搬時間測定経路の長さを仮想
的に一致させることで、音波の伝搬時間の投影データを
取得できるので、短時間で演算可能な演算方法(フーリ
エ領域再構成法やフィルタ処理データの逆投影法、2次
元フィルタリング法等)を適用することができ、演算時
間の短縮や伝播時間を測定するための装置構成の簡易化
を実現できる。
In the above description, since the projection data of the sound wave propagation time can be obtained by virtually matching the lengths of the propagation time measurement paths, a calculation method (Fourier domain reconstruction method, filter (A back projection method of processing data, a two-dimensional filtering method, etc.) can be applied, and the calculation time can be shortened and the configuration of the device for measuring the propagation time can be simplified.

【0038】請求項6記載の発明に係る環境状態測定方
法は、被測定空間を横切る複数の伝播時間測定区間の両
端部に請求項1乃至請求項4の何れか1項記載の音波発
生検出装置を各々配置しておき、伝播時間測定区間の両
端部に配置した一対の音波発生検出装置のうちの一方の
音波発生検出装置の音波発生器から音波を発生させ、発
生させた音波を、前記一方の音波発生検出装置の前記第
1音波検出手段、及び他方の音波発生検出装置の前記第
2音波検出手段によって各々検出させることを、前記複
数の伝播時間測定区間について各々行い、前記第2音波
検出手段によって検出された音波の波形を前記第1音波
検出手段によって検出された音波の波形と照合し、前記
第1音波検出手段による音波の検出位置から前記第2音
波検出手段による音波の検出位置へ伝播する音波の伝播
時間を演算することを、前記複数の伝播時間測定区間に
ついて各々行い、前記複数の伝播時間測定区間の音波の
伝播時間の測定値に基づいて被測定空間内の環境状態を
演算するので、請求項5記載の発明と同様に、被測定空
間内の温度分布等の環境状態を高精度に測定することが
できる。
The method for measuring an environmental condition according to the invention according to claim 6, wherein the sound wave generation detection device according to any one of claims 1 to 4, is provided at both ends of a plurality of propagation time measurement sections crossing the space to be measured. Are arranged, and a sound wave is generated from the sound wave generator of one of the sound wave generation detection devices of the pair of sound wave generation detection devices disposed at both ends of the propagation time measurement section, and the generated sound wave is generated by the one of The first sound wave detecting means of the sound wave generation detecting device and the second sound wave detecting means of the other sound wave generating detecting device perform the detection for each of the plurality of propagation time measurement sections, The waveform of the sound wave detected by the means is compared with the waveform of the sound wave detected by the first sound wave detecting means, and the position of the sound wave detected by the first sound wave detecting means is used by the second sound wave detecting means. Calculating the propagation time of the sound wave propagating to the wave detection position is performed for each of the plurality of propagation time measurement sections, and in the measurement target space based on the measurement value of the sound wave propagation time of the plurality of propagation time measurement sections. Is calculated, the environmental condition such as the temperature distribution in the space to be measured can be measured with high accuracy, similarly to the fifth aspect of the present invention.

【0039】また、請求項7記載の発明は、請求項6記
載の発明において、伝播時間測定区間の両端部に各々配
置した一対の音波発生検出装置の一対の光反射板に各々
光を照射して前記一対の光反射板の距離を測定すること
を、前記複数の伝播時間測定区間について各々行い、前
記被測定空間内の環境状態の演算を、複数の伝播時間測
定区間の各々における一対の光反射板の距離の測定結果
も考慮して行うことを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, light is applied to a pair of light reflection plates of a pair of sound wave generation and detection devices respectively disposed at both ends of the propagation time measuring section. Measuring the distance between the pair of light reflecting plates with respect to each of the plurality of propagation time measurement sections, and calculating the environmental state in the measured space using the pair of light beams in each of the plurality of propagation time measurement sections. It is characterized in that the measurement is performed in consideration of the measurement result of the distance between the reflectors.

【0040】請求項7記載の発明では、伝播時間測定区
間の両端部に各々配置した一対の音波発生検出装置の一
対の光反射板に各々光を照射して一対の光反射板の距離
を測定する。なお、この距離測定には例えばレーザ距離
計等を用いることができ、光反射板にレーザ光を照射す
ることで一対の光反射板の距離、すなわち伝播時間測定
区間の距離を容易かつ正確に測定することができる。
According to the present invention, the distance between the pair of light reflecting plates is measured by irradiating light to each of the pair of light reflecting plates of the pair of sound wave generation detecting devices disposed at both ends of the propagation time measuring section. I do. For example, a laser distance meter can be used for this distance measurement, and the distance between the pair of light reflection plates, that is, the distance between the propagation time measurement sections can be easily and accurately measured by irradiating the light reflection plate with laser light. can do.

【0041】そして請求項7記載の発明では、上記の距
離の測定を複数の伝播時間測定区間について各々定期的
に行い、複数の伝播時間測定区間の各々における一対の
光反射板の距離の測定結果も考慮して、被測定空間内の
環境状態の演算を行うので、例えば季節変化等に起因す
る環境温度の変化や経時変化に伴って伝播時間測定区間
の距離が変化したとしても、距離変化の影響を受けるこ
となく、被測定空間内の環境状態を精度良く測定するこ
とができる。
According to the seventh aspect of the present invention, the distance measurement is periodically performed for each of the plurality of propagation time measurement sections, and the measurement result of the distance between the pair of light reflecting plates in each of the plurality of propagation time measurement sections. In consideration of the above, the calculation of the environmental state in the space to be measured is performed, so that even if the distance of the propagation time measurement section changes due to environmental temperature changes due to seasonal changes or temporal changes, for example, the change in distance changes. It is possible to accurately measure the environmental state in the measured space without being affected.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態の一例を詳細に説明する。図1には、環境状態測
定方法が適用された環境状態測定装置10が示されてい
る。環境状態測定装置10は、多数のノード12A、1
2B、12C、…と、ホストコンピュータ14を備えて
おり、これらが伝送媒体18を介して互いに接続されて
構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an environmental condition measuring apparatus 10 to which the environmental condition measuring method is applied. The environmental condition measuring device 10 includes a number of nodes 12A, 1
2B, 12C,... And a host computer 14, which are connected to each other via a transmission medium 18.

【0043】ホストコンピュータ14は、CPU14
A、ROM14B、RAM14C、入出力ポート14D
を備え、これらがバス14Eを介して互いに接続されて
構成されている。入出力ポート14Dはネットワーク伝
送部16を介して伝送媒体18に接続されている。ま
た、入出力ポート14Dには、各種の情報を表示するた
めのディスプレイ20と、オペレータが各種のデータや
コマンド等を入力するためのキーボード22が接続され
ている。
The host computer 14 has a CPU 14
A, ROM 14B, RAM 14C, input / output port 14D
Which are connected to each other via a bus 14E. The input / output port 14D is connected to a transmission medium 18 via a network transmission unit 16. The input / output port 14D is connected to a display 20 for displaying various information and a keyboard 22 for the operator to input various data and commands.

【0044】一方、多数のノード12は、被測定空間の
周縁部に、周縁部の全周に亘って略一定の間隔で配置さ
れている。例として図2には、円筒状の壁体22によっ
て区画され、上方が屋根(図示省略)によって閉塞され
たドーム状の被測定空間24(例えばドーム球場等)内
の環境状態を測定する場合の各ノード12の配置が示さ
れている。なお、ノード12の数及び間隔は図2に示し
た例に限定されるものではないが、ノード12の数は偶
数であることが望ましい。また、各ノード12を識別す
るために、各ノードには便宜的にノード番号が付与され
ている。
On the other hand, a large number of nodes 12 are arranged on the periphery of the space to be measured at substantially constant intervals over the entire periphery of the periphery. As an example, FIG. 2 illustrates a case where an environmental state in a dome-shaped measured space 24 (for example, a dome stadium or the like) which is defined by a cylindrical wall 22 and whose upper part is closed by a roof (not shown) is measured. The arrangement of each node 12 is shown. Note that the number and intervals of the nodes 12 are not limited to the example shown in FIG. 2, but it is desirable that the number of nodes 12 is an even number. In order to identify each node 12, each node is given a node number for convenience.

【0045】ノード12A、12B、12C、…は各々
同一の構成であるので、以下ではノード12Aについて
説明する。ノード12Aは、被測定空間24内に向けて
配置された音波発生器としてのスピーカ30と、スピー
カ30へ向けて配置された第1音波検出手段としての第
1マイクロフォン32と、被測定空間24内に向けて配
置された第2音波検出手段としての第2マイクロフォン
34を備えている。スピーカ30は壁体22に埋設され
ており(図示省略)、増幅器36、D/A変換器38を
介してデータ処理部40に接続されている。
Since the nodes 12A, 12B, 12C,... Have the same configuration, the node 12A will be described below. The node 12A includes a speaker 30 as a sound wave generator arranged toward the inside of the measured space 24, a first microphone 32 as first sound wave detecting means arranged toward the speaker 30, and And a second microphone 34 as a second sound wave detecting means arranged toward the camera. The speaker 30 is embedded in the wall 22 (not shown), and is connected to a data processing unit 40 via an amplifier 36 and a D / A converter 38.

【0046】図3(A)に示すように、スピーカ30に
は、中間部が被測定空間24側へ突出するようにU字型
に屈曲されたアーム54の基部が取付けられている。図
3(B)に示すように、アーム54の中間部には、スピ
ーカ30と対向する面に孔54Aが穿設されており、第
1マイクロフォン32は、スピーカ30から発せられた
音波をスピーカ30から所定距離隔てた位置で検出する
ように、孔54Aの内部に埋設されている。なお、以下
では第1マイクロフォン32の配置位置を「第1の位
置」と称する。
As shown in FIG. 3A, a base of an arm 54 bent in a U-shape is attached to the speaker 30 so that an intermediate portion projects toward the space to be measured 24. As shown in FIG. 3B, a hole 54 </ b> A is formed in an intermediate portion of the arm 54 on a surface facing the speaker 30, and the first microphone 32 transmits a sound wave emitted from the speaker 30 to the speaker 30. It is buried inside the hole 54A so that it is detected at a predetermined distance from the hole 54A. Hereinafter, the arrangement position of the first microphone 32 is referred to as a “first position”.

【0047】第1マイクロフォン32は自ノードのスピ
ーカ30から発せられた音波を検出するので、音源(ス
ピーカ30)との距離が小さく、検出対象の音波の音圧
レベルが比較的高い。このため、第1マイクロフォン3
2は孔54Aの底部側に配置されており、孔54Aの手
前側(第1マイクロフォン32とスピーカ30の間)に
は吸音材56が設けられている。これにより、第1マイ
クロフォン32から出力される音声信号の信号レベルが
歪んだり飽和することが防止される。吸音材56は請求
項3に記載の減衰手段に対応している。
Since the first microphone 32 detects a sound wave emitted from the speaker 30 of its own node, the distance from the sound source (speaker 30) is short, and the sound pressure level of the sound wave to be detected is relatively high. Therefore, the first microphone 3
Reference numeral 2 is disposed on the bottom side of the hole 54A, and a sound absorbing material 56 is provided on the near side of the hole 54A (between the first microphone 32 and the speaker 30). This prevents the signal level of the audio signal output from the first microphone 32 from being distorted or saturated. The sound absorbing material 56 corresponds to the damping means according to the third aspect.

【0048】また、図3(B)に示すように、アーム5
4の中間部には、孔54Aが穿設された面と反対側の面
(被測定空間24側を向いている面)に孔54B、54
Cが各々穿設されており、第2マイクロフォン34は、
他ノードのスピーカ30から発せられた音波を、スピー
カ30から所定距離隔てた位置で検出するように、孔5
4Bの内部に埋設されている。また、以下では第2マイ
クロフォン34の配置位置を「第2の位置」と称する。
第2マイクロフォン34は他ノードのスピーカ30から
発せられた音波を検出するので、音源との距離が大きく
検出対象の音波の音圧レベルが比較的小さいので、孔5
4Bには吸音材は設けられていない。
Also, as shown in FIG.
In the middle part of No. 4, holes 54B and 54 are formed on the surface opposite to the surface on which hole 54A is formed (the surface facing the space under measurement 24).
C are drilled, and the second microphone 34 is
The hole 5 is so detected that a sound wave emitted from the speaker 30 of another node is detected at a position separated from the speaker 30 by a predetermined distance.
It is buried inside 4B. Hereinafter, the arrangement position of the second microphone 34 is referred to as a “second position”.
Since the second microphone 34 detects the sound wave emitted from the speaker 30 of the other node, the distance from the sound source is large and the sound pressure level of the sound wave to be detected is relatively small.
No sound absorbing material is provided in 4B.

【0049】なお、本実施形態では第1マイクロフォン
32及び第2マイクロフォン34として同一機種のマイ
クロフォンを用いており、第1マイクロフォン32及び
第2マイクロフォン34は請求項4に記載の「類似種の
音波検出器」に対応している。一方、孔54Cの底部に
は、スピーカ30側と反対側より到来した光をスピーカ
30から所定距離隔てた位置で反射するように光反射板
58が取付けられている。光反射板58は各ノード12
のアーム54間の距離をレーザ距離計等によって測定す
る際に用いられる。
In this embodiment, microphones of the same model are used as the first microphone 32 and the second microphone 34, and the first microphone 32 and the second microphone 34 are described in claim 4. Vessel ". On the other hand, a light reflecting plate 58 is attached to the bottom of the hole 54C so as to reflect light arriving from the side opposite to the speaker 30 at a position separated from the speaker 30 by a predetermined distance. The light reflecting plate 58 is connected to each node 12.
Is used when measuring the distance between the arms 54 with a laser distance meter or the like.

【0050】なお、上述したスピーカ30、アーム5
4、第1マイクロフォン32、第2マイクロフォン34
及び光反射板58は、請求項1(詳しくは請求項2)に
記載の音波発生検出装置に対応している。
The above-described speaker 30 and arm 5
4, first microphone 32, second microphone 34
The light reflection plate 58 corresponds to the sound wave generation and detection device described in claim 1 (specifically, claim 2).

【0051】第1マイクロフォン32はフィルタ/増幅
器42、A/D変換器44を介してデータ処理部40に
接続されており、第2マイクロフォン34はフィルタ/
増幅器46、A/D変換器48を介してデータ処理部4
0に接続されている。データ処理部40はマイクロコン
ピュータ等を含んで構成されており、ネットワーク伝送
部50を介して伝送媒体18に接続されている。
The first microphone 32 is connected to a data processing section 40 via a filter / amplifier 42 and an A / D converter 44, and the second microphone 34 is connected to a filter / amplifier 42.
Data processing unit 4 via amplifier 46 and A / D converter 48
Connected to 0. The data processing unit 40 includes a microcomputer and the like, and is connected to the transmission medium 18 via the network transmission unit 50.

【0052】次に本実施形態の作用を説明する。本実施
形態では、後述する温度分布演算処理において、音波の
伝搬時間の推定を行う経路として、例として図4に示す
ように、多数の仮想経路を予め設定している。なお、図
4では或る一定の方向に沿った仮想経路のみを示してい
るが、実際には、一例として図6(B)にも示すよう
に、互いに異なる複数の方向(例えば10°ずつ異なる
方向)について、各々多数の仮想経路が予め設定されて
いる。
Next, the operation of the present embodiment will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, for example, a large number of virtual paths are set in advance as paths for estimating the propagation time of a sound wave in a temperature distribution calculation process described later. Although FIG. 4 shows only a virtual path along a certain direction, in practice, as shown in FIG. 6B, for example, as shown in FIG. For each direction, a number of virtual routes are set in advance.

【0053】仮想経路は、被測定空間24外に、所定方
向に直交するように配置された仮想スピーカ列上に位置
している仮想スピーカと、被測定空間24を挟んで仮想
スピーカ列と反対側の被測定空間24外に一定の間隔L
0 (図5参照)を隔てて仮想スピーカ列と平行に配置さ
れた仮想マイクロフォン列上に位置している仮想マイク
ロフォンと、を結ぶ経路として定義されており、仮想ス
ピーカ及び仮想マイクロフォンは、各仮想経路が、各々
所定方向に沿いかつ互いに異なるノード12が配置され
ている位置で壁体22と交差して被測定空間24を貫く
ように、仮想スピーカ列及び仮想マイクロフォン列上で
の位置が定められている。従って、各仮想経路の長さは
互いに等しくされている。
The virtual path is composed of a virtual speaker located on a virtual speaker row arranged perpendicular to a predetermined direction outside the measured space 24 and a virtual speaker row opposite to the virtual speaker row with the measured space 24 interposed therebetween. A fixed distance L outside the measured space 24
0 (see FIG. 5) is defined as a path connecting the virtual microphones located on the virtual microphone row arranged in parallel with the virtual speaker row with the virtual speaker row and the virtual speaker row being separated from each other. However, the positions on the virtual speaker row and the virtual microphone row are determined so as to intersect the wall 22 and penetrate the measured space 24 at positions where the different nodes 12 are arranged along the predetermined direction and respectively. I have. Therefore, the lengths of the virtual paths are equal to each other.

【0054】各仮想経路のうち、同一の仮想経路上に位
置している一対のノード12の間の区間(図4に実線で
示す測定対象区間:詳しくは一対のノード12の各々の
アーム54の間の区間)については、実際に音波を伝搬
させることによって音波の伝搬時間を測定するが、仮想
スピーカとノード12の間、及びノード12と仮想マイ
クロフォンの間の区間(伝搬時間推定区間)について
は、音波の伝搬時間を測定することはできない。このた
め、ホストコンピュータ14のROM14Bには、各仮
想経路に対応して伝搬時間推定区間の長さが各々記憶さ
れている。
In each of the virtual paths, a section between a pair of nodes 12 located on the same virtual path (a section to be measured indicated by a solid line in FIG. 4; specifically, a section of each arm 54 of the pair of nodes 12). In the section (between), the propagation time of the sound wave is measured by actually propagating the sound wave. In the section between the virtual speaker and the node 12 and between the node 12 and the virtual microphone (the propagation time estimation section), However, the propagation time of the sound wave cannot be measured. Therefore, the length of the propagation time estimation section is stored in the ROM 14B of the host computer 14 corresponding to each virtual route.

【0055】なお、本実施形態では、図5に示すよう
に、被測定空間24の中心を原点Oとする直交座標系x
−yを定義し、仮想経路の各々を、仮想経路に直交し原
点Oを通る直線Sの長さX(距離X)、及び前記直線S
とx軸との成す角度θ(傾きθ)によって識別する(仮
想経路(X,θ)と称する)。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, an orthogonal coordinate system x having the center O of the measured space 24 as the origin O is used.
-Y, each of the virtual paths is defined as a length X (distance X) of a straight line S orthogonal to the virtual route and passing through the origin O, and the straight line S
And the x-axis make an identification (referred to as a virtual route (X, θ)).

【0056】次に図7のフローチャートを参照し、被測
定空間24内の環境状態(本実施形態では温度分布)を
求める場合にホストコンピュータ14で実行される温度
分布演算処理について説明する。
Next, with reference to the flowchart of FIG. 7, a description will be given of a temperature distribution calculation process executed by the host computer 14 when obtaining the environmental state (temperature distribution in the present embodiment) in the measured space 24.

【0057】本実施形態では、伝播時間の測定に用いる
音波データ(音波をアナログ信号に変換し更にデジタル
データに変換したもの)がホストコンピュータ14のR
OM14B等に予め記憶されており、ステップ100で
は、伝送媒体18を介して前記音波データを全てのノー
ド12へ転送する。各ノード12に転送された音波デー
タは、各ノード12のデータ処理部40の内蔵メモリ等
に記憶される。
In the present embodiment, sound wave data (a sound wave converted into an analog signal and further converted into digital data) used for measuring the propagation time is stored in the R of the host computer 14.
In step 100, the sound data is transferred to all the nodes 12 via the transmission medium 18. The sound wave data transferred to each node 12 is stored in a built-in memory or the like of the data processing unit 40 of each node 12.

【0058】なお、この音波データとしては任意の音声
を表す音波データを用いることができ、例えば音楽、メ
ッセージ、自然音(鳥のさえずりやドアの開閉音等)を
表す音波データを用いることができる。また、被測定空
間24の大きさが大きくなるに従って(すなわち被測定
空間12の中央部を挟んで対向するノード12間の距離
が大きくなるに従って)、音波の周波数帯域が低周波側
に偏倚するように音波データを選択してもよい。
As the sound wave data, sound wave data representing an arbitrary sound can be used. For example, sound wave data representing music, a message, a natural sound (birdsong, door opening / closing sound, etc.) can be used. . In addition, as the size of the measured space 24 increases (that is, as the distance between the opposing nodes 12 across the center of the measured space 12 increases), the frequency band of the sound wave shifts toward the lower frequency side. May be selected.

【0059】次のステップ102では音波を発生させる
ノード12のノード番号を表すカウント値mに1を代入
する。ステップ104では音波発生対象のノードmから
の音波発生時刻を決定し、次のステップ106では、決
定した音波発生時刻及び音波発生対象のノード12のノ
ード番号を全てのノード12に通知する。次のステップ
108では、音波発生タイミングが到来したか否か判定
し、判定が肯定される迄待機する。音波発生タイミング
が到来すると、ステップ108の判定が肯定されてステ
ップ110へ移行し、音波発生対象のノードmに対し、
先に転送した音波データを用いて音波を発生するよう指
示する。
In the next step 102, 1 is substituted for the count value m representing the node number of the node 12 for generating a sound wave. In step 104, the sound generation time from the sound generation target node m is determined, and in the next step 106, the determined sound generation time and the node number of the sound generation target node 12 are notified to all the nodes 12. In the next step 108, it is determined whether or not the sound wave generation timing has arrived, and the process waits until the determination is affirmed. When the sound wave generation timing has arrived, the determination in step 108 is affirmed, and the process proceeds to step 110.
An instruction is issued to generate a sound wave using the sound wave data transferred earlier.

【0060】音波発生対象のノードmのデータ処理部4
0では、図8(A)に示す音波発生処理が行われる。こ
の音波発生処理は、ホストコンピュータ14から通知さ
れた音波発生対象のノード12のノード番号に基づき、
自ノードが音波発生対象のノード12であることを認識
すると実行され、まずステップ150で音波発生タイミ
ングが到来したか否か判定し、判定が肯定される迄待機
する。
Data processing unit 4 of node m for which a sound wave is to be generated
At 0, the sound wave generation processing shown in FIG. 8A is performed. This sound wave generation processing is performed based on the node number of the sound wave generation target node 12 notified from the host computer 14.
The process is executed when the own node recognizes that the node is the sound wave generation target node 12. First, in step 150, it is determined whether or not the sound wave generation timing has arrived, and the process waits until the determination is affirmed.

【0061】伝送媒体18及びネットワーク伝送部48
を介してホストコンピュータ14から音波の発生が指示
されると、ステップ150の判定が肯定されてステップ
152へ移行し、先に転送された音波データをD/A変
換器38に出力する。データ処理部40から出力された
音波データは、D/A変換器38でアナログの音声信号
に変換され、増幅器36によって所定の増幅率で増幅さ
れた後にスピーカ30に供給される。これにより、ノー
ドmのスピーカ30からは、温度分布演算処理(図7)
のステップ104で判定された音波発生タイミングで、
音波データが表す音波が所定の音量で発せられる。
Transmission medium 18 and network transmission unit 48
When the generation of a sound wave is instructed from the host computer 14 via the CPU, the determination in step 150 is affirmed, and the process proceeds to step 152 to output the sound wave data transferred earlier to the D / A converter 38. The sound wave data output from the data processing unit 40 is converted into an analog sound signal by the D / A converter 38, amplified by the amplifier 36 at a predetermined amplification rate, and supplied to the speaker 30. Thereby, the temperature distribution calculation processing (FIG. 7) is performed from the speaker 30 of the node m.
At the sound wave generation timing determined in step 104 of
A sound wave represented by the sound wave data is emitted at a predetermined volume.

【0062】音波発生対象のノードmのスピーカ30に
よって発生された音波はノードmの第1マイクロフォン
32によって検出され、ノードmの第1マイクロフォン
32からアナログの音声信号が出力される。ステップ1
52では、スピーカ30から音波を発生させる処理と並
行してA/D変換器44を所定時間(例えば数秒)作動
させ、第1マイクロフォン32が音波を検出することで
第1マイクロフォン32から出力される音声信号のサン
プリングを所定時間実行させる。
The sound wave generated by the speaker 30 of the node m to be generated is detected by the first microphone 32 of the node m, and an analog sound signal is output from the first microphone 32 of the node m. Step 1
At 52, the A / D converter 44 is operated for a predetermined time (for example, several seconds) in parallel with the process of generating a sound wave from the speaker 30, and the first microphone 32 detects the sound wave and outputs the sound from the first microphone 32. The sampling of the audio signal is executed for a predetermined time.

【0063】これにより、第1マイクロフォン32から
出力された音声信号は、所定時間の間、フィルタ/増幅
器42で雑音が除去されて増幅された後に、A/D変換
器44によって一定のサンプリング周期でサンプリング
されてデジタルの音波データに変換され、所定時間分の
比較用音波測定データ(第1マイクロフォン32で検出
された音波の振幅を、所定時間に亘り(tWAVE=0〜t
LAST:図9(B)参照)、A/D変換器42のサンプリ
ング周期に相当する時間間隔で時系列に表すデータ)と
してデータ処理部40に順次入力される。データ処理部
40は順次入力される比較用音波測定データをメモリ等
に記憶する。
As a result, the audio signal output from the first microphone 32 is amplified by the filter / amplifier 42 for a predetermined period of time after the noise is removed, and then the A / D converter 44 outputs the audio signal at a constant sampling cycle. It is sampled and converted into digital sound wave data, and the sound wave measurement data for comparison for a predetermined time (the amplitude of the sound wave detected by the first microphone 32 is changed over a predetermined time (t WAVE = 0 to t WAVE )
LAST : refer to FIG. 9 (B)), and are sequentially input to the data processing unit 40 as time series data at time intervals corresponding to the sampling period of the A / D converter 42). The data processing unit 40 stores the comparison sound wave measurement data sequentially input in a memory or the like.

【0064】ステップ154では、上記の処理によって
得られた所定時間分の比較用音波測定データを自ノード
以外の各ノード12へ転送し、音波発生処理を終了す
る。
In step 154, the comparison sound wave measurement data for the predetermined time obtained by the above processing is transferred to each node 12 other than the own node, and the sound wave generation processing ends.

【0065】例として、図9(A)には音波発生対象の
ノード12からの音波の発生に用いた音波データが表す
音波の波形の一例を、図9(B)には比較用音波測定デ
ータが表す音波の波形の一例を各々示す。比較用音波測
定データは、スピーカ30から発せられた音波を第1マ
イクロフォン32によって検出した結果を表しているの
で、図9(A)の波形と図9(C)の波形を比較しても
明らかなように、比較用音波測定データが表す音波の波
形は、スピーカ30及び第1マイクロフォン32の特性
の影響を受け、元の音波データが表す音波の波形に対し
て若干変化している(歪んでいる)。
As an example, FIG. 9A shows an example of a waveform of a sound wave represented by sound wave data used for generating a sound wave from the node 12 to be sound-generated, and FIG. 9B shows comparison sound wave measurement data. Each shows an example of the waveform of the sound wave represented by. Since the comparison sound wave measurement data represents the result of detecting the sound wave emitted from the speaker 30 by the first microphone 32, it is clear from the comparison between the waveform of FIG. 9A and the waveform of FIG. 9C. In this manner, the waveform of the sound wave represented by the comparative sound wave measurement data is slightly changed (distorted) from the waveform of the sound wave represented by the original sound wave data due to the influence of the characteristics of the speaker 30 and the first microphone 32. There).

【0066】一方、音波発生対象のノード12以外のノ
ード12(測定対象のノード12)のデータ処理部40
では、図8(B)に示す伝播時間演算処理が行われる。
この伝播時間演算処理は、ホストコンピュータ14から
通知された音波発生対象のノード12のノード番号に基
づき、自ノードが音波発生対象のノード12でないこと
を認識すると実行され、まずステップ160では、ホス
トコンピュータ14からノード番号と共に通知された音
波発生時刻を記憶する。次のステップ162では、記憶
した音波発生時刻を現時刻と比較することで音波発生タ
イミングが到来したか否か判定し、判定が肯定される迄
待機する。音波発生時刻が到来すると、上記判定が肯定
されてステップ164へ移行する。
On the other hand, the data processing units 40 of the nodes 12 (the measurement target nodes 12) other than the sound wave generation target node 12
Then, the propagation time calculation processing shown in FIG. 8B is performed.
This propagation time calculation processing is executed when it is recognized that the own node is not the sound wave generation target node 12 based on the node number of the sound wave generation target node 12 notified from the host computer 14. First, at step 160, the host computer 14 stores the sound wave generation time notified together with the node number. In the next step 162, it is determined whether or not the sound wave generation timing has arrived by comparing the stored sound wave generation time with the current time, and the process stands by until the determination is affirmed. When the sound wave generation time has arrived, the above determination is affirmed, and the routine proceeds to step 164.

【0067】先にも説明したように音波発生時刻が到来
すると、音波発生対象のノード12のスピーカから音波
が発せられるが、この音波は被測定空間24全域に放射
され、音波測定対象の各ノード12の第2マイクロフォ
ン34によって各々検出され、音波測定対象の各ノード
12の第2マイクロフォン34からアナログの音声信号
が出力される。ステップ164ではA/D変換器48を
所定時間(例えば数秒)作動させ、第2マイクロフォン
34が音波を検出することで第2マイクロフォン34か
ら出力される音声信号のサンプリングを所定時間実行さ
せる。
As described above, when the sound wave generation time arrives, a sound wave is emitted from the speaker of the node 12 to be subjected to sound wave generation. Twelve second microphones 34 are respectively detected, and analog sound signals are output from the second microphones 34 of the nodes 12 to be subjected to sound wave measurement. In step 164, the A / D converter 48 is operated for a predetermined time (for example, several seconds), and the second microphone 34 detects a sound wave to execute sampling of an audio signal output from the second microphone 34 for a predetermined time.

【0068】これにより、第2マイクロフォン32から
出力された音声信号は、所定時間の間、フィルタ/増幅
器46で雑音が除去されて増幅された後に、A/D変換
器48によって一定のサンプリング周期でサンプリング
されてデジタルの音波データに変換され、所定時間分の
音波測定データ(第2マイクロフォン32で検出された
音波の振幅を、所定時間に亘り、A/D変換器42のサ
ンプリング周期に相当する時間間隔で時系列に表すデー
タ)としてデータ処理部40に順次入力される。データ
処理部40は順次入力される音波測定データをメモリ等
に記憶する。なお、音波測定データのデータ量を削減す
るために、音波発生時刻が到来してから或る時間(音波
発生対象のノード12からの音波の伝播時間よりも若干
短い時間)経過後に音声信号のサンプリングを開始する
ようにしてもよい。
Thus, the audio signal output from the second microphone 32 is amplified by the filter / amplifier 46 for a predetermined period of time after the noise is removed, and then the A / D converter 48 outputs the audio signal at a constant sampling period. It is sampled and converted into digital sound wave data, and the sound wave measurement data for a predetermined time (the amplitude of the sound wave detected by the second microphone 32 is converted into a time corresponding to the sampling period of the A / D converter 42 over a predetermined time) The data is sequentially input to the data processing unit 40 as data represented in time series at intervals. The data processing unit 40 stores the sequentially input sound wave measurement data in a memory or the like. In order to reduce the data amount of the sound wave measurement data, the sampling of the sound signal is performed after a certain time (slightly shorter than the propagation time of the sound wave from the sound wave generation target node 12) from the arrival of the sound wave generation time. May be started.

【0069】次のステップ166では音波発生対象のノ
ード12から比較用音波測定データを受信したか否か判
定し、判定が肯定される迄待機する。比較用音波測定デ
ータを受信すると、ステップ166の判定が肯定されて
ステップ168へ移行し、音波測定データが表す波形と
音波発生対象のノード12から受信した比較用音波測定
データが表す波形との相関性を演算する。
In the next step 166, it is determined whether or not the comparison sound wave measurement data has been received from the node 12 as the sound wave generation target, and the process waits until the judgment is affirmed. When the comparison sound wave measurement data is received, the determination in step 166 is affirmed, and the process proceeds to step 168, where the correlation between the waveform represented by the sound wave measurement data and the waveform represented by the comparison sound wave measurement data received from the node 12 to be subjected to sound wave generation. Calculate gender.

【0070】音波測定データが表す波形と比較用音波測
定データが表す波形との相関性は、音波発生対象のノー
ド12の第1マイクロフォン32の配設位置(第1の位
置)に測定対象音波が到達したタイミングを基準とし、
この基準タイミングから、測定対象のノード12の第2
マイクロフォン34の配設位置(第2の位置)に測定対
象音波が到達する迄の時間(音波の伝播時間)として或
る値tX を仮定し、t WAVEが所定値(初期値はtWAVE
0:基準タイミング(図9(B)参照))のときの振幅値
を表すデータを比較用音波測定データから取り出すと共
に、対応するタイミング(基準タイミングからtX +t
WAVE経過したタイミング)における振幅値を表すデータ
を音波測定データから取り出し、両者を乗算すること
を、tWAVEの値を0〜tLAST迄順に変化させながら繰り
返し、乗算結果を積算することで求めることができる。
The waveform represented by the sound wave measurement data and the sound wave
The correlation with the waveform represented by the constant data is
Position of the first microphone 32 of the microphone 12 (first position)
Based on the timing at which the sound wave to be measured arrives at
From this reference timing, the second
The measurement pair is placed at the position (second position) where the microphone 34 is disposed.
The time it takes for the elephant sound wave to arrive (the propagation time of the sound wave)
Value tXAnd t WAVEIs a predetermined value (the initial value is tWAVE=
0: amplitude value at the reference timing (see FIG. 9B))
Is obtained from the comparative sound wave measurement data.
At the corresponding timing (tX+ T
WAVEData representing the amplitude value at the elapsed timing)
From the sound wave measurement data and multiply the two
And tWAVE0 to tLASTIterating while changing in order until
And multiplying the result of multiplication.

【0071】上記の演算によって求まる相関性の値は、
音波発生対象のノード12のアーム54の配設位置(第
1マイクロフォン32の配設位置)に測定対象音波が到
達してから時間tX が経過したときに、測定対象のノー
ド12のアーム54の配設位置(第2マイクロフォン3
4の配設位置)に測定対象音波が到達した確からしさを
表しており(相関性の値が符号が正でかつ絶対値が大き
くなる程、前記確からしさが高いとみなすことができ
る)、上記の演算処理を、時間tX の値を徐々に変化さ
せながら繰り返すことで、例として図9(D)に示すよ
うに、音波測定データが表す波形と比較用音波測定デー
タが表す波形との相関性の値の時間軸に沿った推移を表
すデータを得ることができる。
The value of the correlation obtained by the above calculation is
Arrangement position of the arm 54 of the sound wave generation target node 12 when the measured sound wave time after reaching t X (first arrangement position of the microphone 32) has passed, the arm 54 of the node 12 to be measured Arrangement position (second microphone 3
(Arrangement position 4) indicates the likelihood that the sound wave to be measured has reached (the more positive the correlation value has a positive sign and the greater the absolute value, the higher the likelihood can be considered). Is repeated while gradually changing the value of the time t X , as shown in FIG. 9D, for example, the correlation between the waveform represented by the sound wave measurement data and the waveform represented by the comparison sound wave measurement data. It is possible to obtain data representing the transition of the gender value along the time axis.

【0072】次のステップ170では、ステップ168
における相関性の演算結果に基づいて、相関性の値が最
大になるときの時間tX の値を求め、音波発生対象のノ
ード12から測定対象のノード12(自ノード)への測
定対象音波の伝播時間(詳しくは音波発生対象のノード
12の第1の位置から測定対象のノード12の第2の位
置への測定対象音波の伝播時間)として、相関性の値が
最大のときの時間tXを設定し、設定した伝播時間を、
ノードmからノードnへの音波の伝播時間データtmnと
してホストコンピュータ14へ転送し、伝播時間演算処
理を終了する。
In the next step 170, step 168
The value of the time t X when the value of the correlation becomes maximum is obtained based on the calculation result of the correlation in the above, and the measurement target sound wave from the sound wave generation target node 12 to the measurement target node 12 (own node) is obtained. As the propagation time (specifically, the propagation time of the sound wave to be measured from the first position of the node 12 to be subjected to the sound wave generation to the second position of the node 12 to be measured), the time t X when the correlation value is the maximum. , And set the propagation time,
The sound wave is transmitted from the node m to the node n as propagation time data tmn to the host computer 14, and the propagation time calculation processing is completed.

【0073】例として、図9(C)には音波測定データ
が表す音波の波形の一例を示す。音波測定データは、ス
ピーカ30から発せられた音波を第2マイクロフォン3
4によって検出した結果を表しているので、図9(A)
の波形と図9(C)の波形を比較しても明らかなよう
に、音波測定データが表す音波の波形は、スピーカ30
及び第2マイクロフォン34の特性の影響を受け、元の
音波データが表す音波の波形に対して若干変化している
(歪んでいる)。
As an example, FIG. 9C shows an example of the waveform of the sound wave represented by the sound wave measurement data. The sound wave measurement data is obtained by converting the sound wave emitted from the speaker 30 to the second microphone 3.
FIG. 9 (A) shows the result of detection by FIG.
9C and the waveform of FIG. 9C, the waveform of the sound wave represented by the sound wave measurement data is
In addition, the waveform of the sound wave represented by the original sound wave data slightly changes (is distorted) due to the influence of the characteristics of the second microphone 34.

【0074】しかしながら、比較用音波測定データは、
同一のスピーカ30から発せられた音波を、第2マイク
ロフォン34と同一機種の第1マイクロフォン32(す
なわち、第2マイクロフォン34と特性が同一のマイク
ロフォン)によって検出した結果を表しているので、音
波測定データが表す音波の波形及び比較用音波測定デー
タが表す音波の波形は、図9(B)の波形と図9(C)
の波形を比較しても明らかなように、元の音波データが
表す音波の波形に対して同様に変化しており、波形の相
関度が飛躍的に向上している。
However, the comparison sound wave measurement data is
Since the sound wave emitted from the same speaker 30 is detected by the first microphone 32 of the same model as the second microphone 34 (that is, the microphone having the same characteristics as the second microphone 34), the sound wave measurement data 9B and the waveform of the sound wave represented by the comparative sound wave measurement data are the waveform of FIG. 9B and the waveform of FIG.
As is clear from the comparison of the waveforms of the waveforms, the waveform changes similarly with respect to the waveform of the sound wave represented by the original sound wave data, and the degree of correlation of the waveform is dramatically improved.

【0075】従って、ステップ168の演算によって求
まる相関性の値は、時間tX の値が音波発生対象のノー
ド12から測定対象のノード12への測定対象音波の伝
播時間に一致したときに正の最大値となり、時間tX
値がその前後の値のときにも相関性の値の絶対値は多少
大きいものの、時間tX の値が前記伝播時間と大きく異
なる値のときには相関性の値の絶対値は非常に小さな値
となる。これにより、スピーカ30や第2マイクロフォ
ン34の特性の影響を受けることなく、伝播時間を高精
度に測定・設定することができる。また、各ノード12
のアーム54の間を伝播速度の測定対象区間としている
ので、測定対象区間の音波伝播時間の測定結果が、スピ
ーカ30から発せられる音波の周波数変化に伴う発音点
位置の変化の影響を受けて変動することもない。なお、
ステップ168,170は請求項5に記載の伝播時間演
算手段に対応している。
Accordingly, the correlation value obtained by the calculation in step 168 becomes positive when the value of the time t X coincides with the propagation time of the sound wave to be measured from the node 12 to be measured to the node 12 to be measured. Although the absolute value of the correlation value is slightly larger when the value of the time t X is a value before and after the time t X , when the value of the time t X is a value significantly different from the propagation time, the correlation value is The absolute value is a very small value. Thus, the propagation time can be measured and set with high accuracy without being affected by the characteristics of the speaker 30 and the second microphone 34. In addition, each node 12
Between the arms 54 is a measurement target section of the propagation velocity, the measurement result of the sound wave propagation time of the measurement target section fluctuates under the influence of the change of the sounding point position accompanying the frequency change of the sound wave emitted from the speaker 30. Nothing to do. In addition,
Steps 168 and 170 correspond to the propagation time calculating means.

【0076】上記の伝播時間演算処理が、音波発生対象
のノード12以外の各ノード12(測定対象のノード1
2)で各々行われることにより、音波発生対象のノード
12とそれ以外の各ノード12との間の測定対象区間
(例えば図6(A)において、単一の被測定空間の図に
重ねて示した放射状の線に相当する測定対象区間)につ
いて、音波発生対象のノード12から測定対象のノード
12への音波の伝播時間が各々演算され、演算された伝
播時間がホストコンピュータ14へ転送されることにな
る。
The above-described propagation time calculation processing is performed for each node 12 (the node 1 to be measured) other than the node 12 to be subjected to the sound wave generation.
2), the measurement target section between the sound wave generation target node 12 and the other nodes 12 (for example, in FIG. 6 (A), the measurement target section is superimposed on a single measurement target space). (Measurement section corresponding to the radiated line), the propagation time of the sound wave from the node 12 to be measured to the node 12 to be measured is calculated, and the calculated propagation time is transferred to the host computer 14. become.

【0077】一方、温度分布演算処理(図7)では、音
波発生対象のノード12に対して音波の発生を指示(ス
テップ110)するとステップ112へ移行し、全ての
測定対象区間の伝播時間の演算が完了したか否か判定
し、測定対象のノード12から音波の伝播時間を受信す
る毎に、受信した音波の伝播時間をRAM14C等に記
憶する処理を繰り返しながら、判定が肯定される迄待機
する。
On the other hand, in the temperature distribution calculation process (FIG. 7), when the generation of a sound wave is instructed to the node 12 to be generated (step 110), the process proceeds to step 112 to calculate the propagation times of all the measurement target sections. Is completed, and every time the propagation time of the sound wave is received from the node 12 to be measured, the process of storing the propagation time of the received sound wave in the RAM 14C or the like is repeated until the determination is affirmed. .

【0078】測定対象の全てのノード12から音波の伝
播時間を受信すると、ステップ112の判定が肯定され
てステップ114へ移行し、カウンタmの値がノード1
2の総数mMAXに一致したか否か、すなわち全てのノー
ド12を音波発生対象のノード12として音波検出処理
(音波発生対象のノード12から音波を発生させ、音波
発生対象のノード12から測定対象のノード12への音
波の伝播時間を演算する処理)を行ったか否かを判定す
る。判定が否定された場合には、ステップ116でカウ
ンタmの値を1だけインクリメントした後にステップ1
04に戻る。
When the propagation time of the sound wave is received from all the nodes 12 to be measured, the determination at step 112 is affirmed, and the routine goes to step 114, where the value of the counter m is set to the node 1
2 that is equal to the total number mMAX of all the sound waves, that is, all the nodes 12 are regarded as the sound wave generation target nodes 12 (the sound wave generation processing is performed from the sound wave generation target node 12 and the measurement target is measured from the sound wave generation target node 12). To calculate the propagation time of the sound wave to the node 12). If the determination is negative, the value of the counter m is incremented by 1 in step 116, and
Return to 04.

【0079】これにより、ステップ114の判定が肯定
される迄の間は、音波発生対象のノード12を順に切り
換えてステップ104〜114が繰り返され(所謂ファ
ンビーム測定:図6(A)参照)、全ての測定対象区間
の音波の伝播時間が各々両方向について測定・演算され
ることになる。
Thus, until the determination at step 114 is affirmed, the nodes 12 to be subjected to sound wave generation are sequentially switched, and steps 104 to 114 are repeated (so-called fan beam measurement: see FIG. 6A). The propagation times of the sound waves in all the measurement target sections are measured and calculated in both directions.

【0080】ステップ114の判定が肯定されるとステ
ップ118へ移行し、ステップ118以降で被測定空間
24内の温度分布を演算する。すなわち、ステップ11
8では、所定方向に平行な多数の仮想経路(傾きθが等
しい全ての仮想経路)に対応する全ての測定対象区間
(図6(B)において、単一の測定対象区間に重ねて示
した互いに平行な線に相当する区間)の伝搬時間のデー
タを取り込む。
If the determination in step 114 is affirmative, the process proceeds to step 118, and the temperature distribution in the measured space 24 is calculated in step 118 and thereafter. That is, step 11
8, all measurement target sections corresponding to a number of virtual paths parallel to a predetermined direction (all virtual paths having the same inclination θ) (in FIG. 6B), each of the measurement target sections is overlapped with a single measurement target section. The data of the propagation time of the section corresponding to the parallel line) is fetched.

【0081】ところで、音波が伝播する空間内に空気流
(風)が生じていた場合、音波の伝播時間は空気流の影
響(詳しくは、音波の伝播方向に平行な方向の空気流成
分の流速の影響)を受けて変化する。本実施形態では、
被測定空間24内に生じている空気流の影響で温度分布
の測定精度が低下することを回避するために、全ての測
定対象区間の音波の伝播時間を各々両方向について測定
しており、次のステップ120では、ステップ118で
取り込んだ伝播時間のデータに基づいて、単一の測定対
象区間に対応する両方向の伝播時間のデータ毎にその平
均値を演算することを、所定方向に平行な全ての測定対
象区間について行う。
When an air flow (wind) is generated in the space where the sound wave propagates, the propagation time of the sound wave depends on the influence of the air flow (specifically, the flow velocity of the air flow component in a direction parallel to the sound wave propagation direction). Changes). In this embodiment,
In order to avoid a decrease in the measurement accuracy of the temperature distribution due to the effect of the air flow generated in the measured space 24, the propagation times of the sound waves in all the measurement target sections are measured in both directions. In step 120, based on the data of the propagation time fetched in step 118, calculating the average value for each of the data of the propagation time in both directions corresponding to the single measurement target section is performed for all the parallel data in the predetermined direction. This is performed for the measurement target section.

【0082】例えばノードm及びノードnを各々通る仮
想経路に対応する測定対象区間の伝播時間のデータとし
ては、ノードmからノードnへの音波の伝播時間tmnの
データと、ノードnからノードmへの音波の伝播時間t
nmのデータが存在しており、これらの平均値tm-n(=
(tmn+tnm)÷2)を演算する。後述するように、本
実施形態ではこの平均値tm-nを用いて温度分布を演算
するので、空気流の影響による伝播時間の変化分を補正
することができる。
For example, as the data of the propagation time of the measurement target section corresponding to the virtual route passing through each of the nodes m and n, the data of the propagation time tmn of the sound wave from the node m to the node n and the data of the propagation time tmn from the node n to the node m Sound wave propagation time t
nm data, and these average values tm-n (=
(Tmn + tnm) ÷ 2) is calculated. As described later, in the present embodiment, the temperature distribution is calculated using the average value tm-n, so that the change in the propagation time due to the influence of the air flow can be corrected.

【0083】なお、本実施形態のようにファンビーム計
測を行った場合、一部の測定対象区間については、両方
向の音波の伝播時間の測定が時間を空けて行われること
になる。被測定空間24内に生じている空気流が主に空
調等に起因するものであれば、空気流の流れる方向や強
さは経時的に略一定であることが多く、両方向の伝播時
間の測定を時間を空けて行っても影響は小さい。しか
し、被測定空間24内に生じている空気流の流れる方向
や強さは経時的に大きく変化する場合には、一方向の伝
播時間の測定を行ってから他方向の伝播時間の測定を行
う迄の間に空気流の流れる方向や強さが変化すること
で、空気流の影響による伝播時間の変化に対する補正の
精度が不足することも考えられる。
When the fan beam measurement is performed as in the present embodiment, the measurement of the propagation time of the sound wave in both directions is performed at intervals in some measurement target sections. If the air flow generated in the measured space 24 is mainly caused by air conditioning or the like, the direction and intensity of the air flow are almost constant over time, and the propagation time in both directions is measured. The effect is small even if the time is spent. However, when the direction and intensity of the airflow generated in the measured space 24 change greatly with time, the propagation time in one direction is measured before the propagation time in the other direction is measured. If the direction and strength of the air flow change before this, the accuracy of correction for changes in the propagation time due to the influence of the air flow may be insufficient.

【0084】上記のような場合には、ファンビーム計測
を行うことに代えて、単一の測定対象区間に対して一方
向の伝播時間を測定すると、直ちに他方向の伝播時間を
測定することを、全ての測定対象区間について順次行う
ことが好ましい。これにより、ファンビーム計測と比較
して測定に時間はかかるものの、被測定空間24内に生
じている空気流の流れる方向や強さの経時的な変化の影
響を受けることなく、被測定空間24内の温度分布を精
度良く求めることができる。
In the above case, if the propagation time in one direction is measured for a single measurement target section instead of performing the fan beam measurement, the propagation time in the other direction is immediately measured. , Is preferably performed sequentially for all measurement target sections. As a result, although it takes longer time to perform the measurement as compared with the fan beam measurement, the measurement target space 24 is not affected by the time-dependent changes in the direction and intensity of the airflow generated in the measurement target space 24. The temperature distribution in the inside can be obtained with high accuracy.

【0085】次のステップ122では、平均値tm-nを
演算した全ての測定対象区間について、両方向の音波の
伝播時間の差(tmn−tnm)を各々演算し、演算結果を
各測定対象区間における空気流データとしてRAM14
C等に記憶する。この空気流データは、温度分布の演算
結果を表示する際(後述)に併せて表示するようにして
もよい。
In the next step 122, the difference (tmn-tnm) between the propagation times of the sound waves in both directions is calculated for all the measurement sections for which the average value tm-n has been calculated, and the calculation result is calculated in each measurement section. RAM 14 as airflow data
Store it in C or the like. The airflow data may be displayed together with the calculation result of the temperature distribution (described later).

【0086】ステップ124では、予め設定してROM
14Bに記憶している伝搬時間推定区間の長さ(仮想ス
ピーカとノード12(詳しくはノード12のアーム5
4)との間の長さLSN 、及びノード12(詳しくはノ
ード12のアーム54)と仮想マイクロフォンの間の長
さLNM )を、所定方向に平行な全ての仮想経路について
各々取り込む。なお、測定対象区間の距離(各ノード1
2のアーム54間の距離)は光反射板58を用いてレー
ザ距離計により正確に計測することができるので、上記
の長さLSN及び長さLNMについても、測定対象区間の距
離の計測結果に基づいて正確に求めることができる。
At step 124, the ROM
14B (the virtual speaker and the node 12 (specifically, the arm 5 of the node 12)
The length L SN between 4), and the node 12 (details length L NM between the virtual microphone arm 54) of the node 12), taking each of all the virtual paths parallel to the predetermined direction. Note that the distance of the measurement target section (each node 1
The distance between the two arms 54) can be accurately measured by a laser distance meter using the light reflecting plate 58. Therefore, the length L SN and the length L NM are also measured with respect to the distance of the measurement target section. It can be determined accurately based on the result.

【0087】ステップ126では、測定対象区間外が所
定温度の媒質(空気)で満たされていると仮定して、所
定方向に平行な全ての仮想経路(X,θ)について、音
波の伝搬時間の推定値t(X,θ)を各々演算する。伝
搬時間の推定値t(X,θ)は次の(1)式により求め
ることができる。
At step 126, assuming that the outside of the section to be measured is filled with a medium (air) having a predetermined temperature, the propagation time of the sound wave is calculated for all virtual paths (X, θ) parallel to the predetermined direction. Each of the estimated values t (X, θ) is calculated. The estimated value of the propagation time t (X, θ) can be obtained by the following equation (1).

【0088】 t(X,θ)=(LSN÷v0 )+tm-n+(LNM÷v0 ) …(1) 但し、v0 は空気が所定温度のときの音速であり、tm-
n、LSN及びLNMは仮想経路(X,θ)に対応する値で
ある。(1)式における第1項及び第3項は、被測定区
間外が一定温度の媒質で満たされていると仮定したとき
の、仮想経路上の被測定区間外の区間(伝搬時間推定区
間)の音波の伝搬時間の推定値に対応している。
T (X, θ) = (L SN ÷ v 0 ) + tm-n + (L NM … v 0 ) (1) where v 0 is the sound velocity when the air is at a predetermined temperature, and tm−
n, L SN and L NM are values corresponding to the virtual route (X, θ). The first and third terms in the equation (1) are a section outside the measured section on the virtual path (propagation time estimation section) when it is assumed that the outside of the measured section is filled with a medium having a constant temperature. Corresponding to the estimated value of the propagation time of the sound wave.

【0089】ステップ128では、所定方向に平行な全
ての仮想経路(X,θ)の音波の伝搬時間の推定値t
(X,θ)に基づいて、投影データp(X,θ)を演算
する。投影データp(X,θ)は次の(2)式によって
求めることができる。
At step 128, the estimated value t of the propagation time of the sound wave of all virtual paths (X, θ) parallel to the predetermined direction
The projection data p (X, θ) is calculated based on (X, θ). The projection data p (X, θ) can be obtained by the following equation (2).

【0090】 p(X,θ)=t(X,θ)−(L0 ÷v0 ) …(2) ここで、位置(x,y)における音速をv(x,y)と
し、音速分布f(x,y)を(温度分布は音速分布f
(x,y)から容易に算出できる)、 f(x,y)=(1/v(x,y))−(1/v0 ) …(3) 上記(3)式のように定義(すなわち、測定対象区間外
ではf(x,y)=0となる)すると共に、直線S(図
5参照)に沿う方向をX軸、仮想経路に沿う方向をY軸
とする直交座標系X−Y(直交座標系x−yを原点O周
りに角度θだけ回転させた座標系)を定めると、投影デ
ータp(X,θ)と音速分布f(x,y)との関係は、
仮想経路(X,θ)が積分区間となり、
P (X, θ) = t (X, θ) − (L 0 ÷ v 0 ) (2) Here, the sound velocity at the position (x, y) is represented by v (x, y), and the sound velocity distribution f (x, y) (temperature distribution is sound velocity distribution f
(X, y) can be easily calculated from), f (x, y) = (1 / v (x, y)) - (1 / v 0) ... (3) above (3) defined by the equation ( That is, f (x, y) = 0 outside the measurement target section), the X-axis is a direction along the straight line S (see FIG. 5), and the Y-axis is a direction along the virtual path. When Y (a coordinate system obtained by rotating the orthogonal coordinate system xy around the origin O by an angle θ) is defined, the relationship between the projection data p (X, θ) and the sound velocity distribution f (x, y) is as follows.
The virtual path (X, θ) becomes an integration section,

【0091】[0091]

【数1】 (Equation 1)

【0092】となる。(4)式に示したように、投影デ
ータp(X,θ)は、仮想経路(X,θ)に沿った音速
分布f(x,y)を投影したものである。前述のステッ
プ110では、(2)式の演算を所定方向に平行な全て
の仮想経路(X,θ)(すなわち、距離Xが異なり傾き
θが等しい全ての仮想経路)について各々行うので、角
度θが同一の投影データp(X,θ)の集合(平行な投
影データ:parallel projection data)が得られること
になる。
Is obtained. As shown in Expression (4), the projection data p (X, θ) is obtained by projecting a sound velocity distribution f (x, y) along the virtual path (X, θ). In the above-described step 110, the calculation of the expression (2) is performed for all the virtual paths (X, θ) parallel to the predetermined direction (that is, all the virtual paths having different distances X and equal inclinations θ). Are obtained as a set (parallel projection data) of the same projection data p (X, θ).

【0093】次のステップ130では全ての方向につい
て投影データp(X,θ)を演算したか否か判定する。
判定が否定された場合にはステップ118に戻り、ステ
ップ130の判定が肯定される迄、ステップ118〜ス
テップ130を繰り返す。全ての方向について仮想経路
(X,θ)の投影データp(X,θ)の演算を完了する
と(なお全ての方向について仮想経路(X,θ)の投影
データp(X,θ)を演算することは、一般にラドン
(Radon)変換と称されている)、これらの投影データ
(X,θ)に基づき、フーリエ領域再構成法やフィルタ
処理データの逆投影法、2次元フィルタリング法等の短
時間で演算可能な演算方法を適用することで、被測定空
間24内の温度分布を演算することが可能となる。
In the next step 130, it is determined whether or not the projection data p (X, θ) has been calculated for all directions.
If the determination is negative, the process returns to step 118, and steps 118 to 130 are repeated until the determination in step 130 is affirmed. When the calculation of the projection data p (X, θ) of the virtual path (X, θ) is completed for all directions (the projection data p (X, θ) of the virtual path (X, θ) is calculated for all directions). This is generally called a Radon transform), and based on these projection data (X, θ), a short-time method such as a Fourier domain reconstruction method, a back projection method of filtered data, and a two-dimensional filtering method. By applying a calculation method that can be calculated by the above, it is possible to calculate the temperature distribution in the measured space 24.

【0094】このため、ステップ130の判定が肯定さ
れるとステップ132へ移行し、先のステップ128に
おいて全ての方向について演算した投影データp(X,
θ)に基づいて、被測定空間24内の温度分布を演算す
る。このステップ132は環境状態演算手段に対応して
おり、以下では、投影データに基づいて温度分布を演算
する演算方法の一例として、フーリエ領域再構成法につ
いて説明する。
Therefore, if the determination in step 130 is affirmative, the process proceeds to step 132, where the projection data p (X,
Based on θ), the temperature distribution in the measured space 24 is calculated. This step 132 corresponds to the environmental state calculation means. Hereinafter, a Fourier domain reconstruction method will be described as an example of a calculation method for calculating a temperature distribution based on projection data.

【0095】音速分布f(x,y)の2次元フーリエ変
換をF(u,v)とすると、
If the two-dimensional Fourier transform of the sound velocity distribution f (x, y) is F (u, v),

【0096】[0096]

【数2】 (Equation 2)

【0097】フーリエ変換は上記(5)式で定義され
る。また、F(u,v)からの2次元フーリエ逆変換
は、
The Fourier transform is defined by the above equation (5). The two-dimensional inverse Fourier transform from F (u, v) is

【0098】[0098]

【数3】 (Equation 3)

【0099】上記(6)式で定義される。This is defined by the above equation (6).

【0100】一方、直交座標系x−yと直交座標系X−
Yとの間には、以下の(7)式の関係が成り立つ。
On the other hand, a rectangular coordinate system xy and a rectangular coordinate system X-
The relationship of the following equation (7) is established with Y.

【0101】 x=Xcosθ−Ysinθ y=Xsinθ+Ycosθ …(7) (7)式より、音速分布f(x,y)は次の(8)式で
表すことができる。
X = Xcos θ−Ysin θ y = Xsin θ + Ycos θ (7) From Expression (7), the sound velocity distribution f (x, y) can be expressed by the following Expression (8).

【0102】 f(x,y)=f(Xcosθ−Ysinθ,Xsinθ+Ycosθ) =f'(X,Y) …(8) なお、f'(X,Y)はf(x,y)を原点O周りに角度
−θだけ回転させることで得られる関数である。(8)
式を用いて(5)式のフーリエ変換の定義式を変数変換
すると、
F (x, y) = f (Xcos θ−Ysin θ, Xsin θ + Ycos θ) = f ′ (X, Y) (8) where f ′ (X, Y) is f (x, y) around the origin O. Is a function obtained by rotating by the angle −θ. (8)
When the definition of the Fourier transform of the equation (5) is transformed into a variable using the equation,

【0103】[0103]

【数4】 (Equation 4)

【0104】となる。Is obtained.

【0105】また、空間周波数領域においても、実領域
と同様に、座標系(u,v)に対して原点周りに角度θ
だけ回転させることで得られる座標系を座標系(U,
V)とすると、先の(7)式と同様に、 u=Ucosθ−Vsinθ v=Usinθ+Vcosθ …(10) また U=ucosθ+Vsinθ V=−usinθ+vcosθ …(11) の関係があり、(10)式よりF(u,v)は、 F(u,v)=F(Ucosθ−Vsinθ,Usinθ+Vcosθ) =F'(U,V) …(12) と表すことができる。これらの式を(9)式に代入する
ことにより、次の(13)式を得ることができる。
Also in the spatial frequency domain, similarly to the real domain, the angle θ around the origin with respect to the coordinate system (u, v) is
The coordinate system obtained by rotating only the coordinate system (U,
V), u = Ucosθ−Vsinθ v = Usinθ + Vcosθ (10) and U = ucosθ + Vsinθ V = −usinθ + vcosθ (11), as in the above equation (7). (U, v) can be expressed as follows: F (u, v) = F (Ucos θ−Vsin θ, Usin θ + Vcos θ) = F ′ (U, V) (12) By substituting these equations into equation (9), the following equation (13) can be obtained.

【0106】[0106]

【数5】 (Equation 5)

【0107】(13)式より、実領域において回転した物
体(この場合は音速分布f(x,y))のスペクトルは、
元の物体のスペクトルを同じ角度だけ回転したものと同
じになることがわかる。
From the equation (13), the spectrum of the object rotated in the real region (in this case, the sound velocity distribution f (x, y)) is
It can be seen that the spectrum of the original object is the same as the one rotated by the same angle.

【0108】(7)式及び(8)式によれば、投影デー
タp(X,θ)に関する(4)式は次の(14)式のよう
に表すことができる。
According to the equations (7) and (8), the equation (4) relating to the projection data p (X, θ) can be expressed as the following equation (14).

【0109】[0109]

【数6】 (Equation 6)

【0110】なお、(14)式では音速分布f(x,
y)、すなわちf'(x,y)が測定対象区間外では0で
あるため、積分区間を±∞に拡大している。また、投影
データp(X,θ)のX軸に関するフーリエ変換は、次
の(15)式で表すことができる。
Note that in equation (14), the sound velocity distribution f (x,
Since y), that is, f ′ (x, y) is 0 outside the measurement target section, the integration section is expanded to ± ∞. The Fourier transform of the projection data p (X, θ) with respect to the X axis can be expressed by the following equation (15).

【0111】[0111]

【数7】 (Equation 7)

【0112】(14)式を(15)式に代入すると、次の
(16)式が得られる。
By substituting equation (14) into equation (15), the following equation (16) is obtained.

【0113】[0113]

【数8】 (Equation 8)

【0114】(16)式は先の(13)式においてV=0と
したときの式に一致するので、 P(U,θ)=F'(U,0) が成り立つ。
Since equation (16) matches the equation when V = 0 in equation (13), P (U, θ) = F ′ (U, 0) holds.

【0115】このように、傾きθが同一の全ての仮想経
路の投影データp(X,θ)に対して、(15)式に従っ
てX軸に関するフーリエ変換(1次元フーリエ変換)を
行った結果P(U,θ)は、音速分布f(x,y)の2
次元フーリエ変換F(u,v)のθ方向成分(フーリエ
変換F(u,v)のu軸に対して角度θだけ傾いた直線
(すなわちU軸)上の値)に等しい(これを2次元断層
定理(projection slice theorem)という)。
As described above, the projection data P (X, θ) of all the virtual paths having the same inclination θ are subjected to the Fourier transform (one-dimensional Fourier transform) on the X axis according to the equation (15). (U, θ) is 2 of the sound velocity distribution f (x, y).
Is equal to the component in the θ direction of the four-dimensional Fourier transform F (u, v) (a value on a straight line (ie, U axis) inclined by an angle θ with respect to the u axis of the Fourier transform F (u, v)) The fault theorem (projection slice theorem)).

【0116】従って、各方向について各々求めた投影デ
ータに対して各々フーリエ変換を行って座標系(u,
v)上に放射状に並べれば、音速分布f(x,y)の2
次元フーリエ変換F(u,v)を得ることができる。そ
して、このF(u,v)に対し、先の(6)式に従って
2次元フーリエ逆変換を行うことにより、音速分布f
(x,y)を求めることができる。
Accordingly, the Fourier transform is performed on the projection data obtained in each direction to obtain the coordinate system (u,
v) If arranged radially on top, 2 of the sound velocity distribution f (x, y)
A dimensional Fourier transform F (u, v) can be obtained. Then, by performing an inverse two-dimensional Fourier transform on this F (u, v) according to the above equation (6), the sound velocity distribution f
(X, y) can be obtained.

【0117】ステップ132では、まず上記で説明した
フーリエ領域再構成法、或いは公知のフィルタ処理デー
タの逆投影法や2次元フィルタリング法等の短時間で演
算可能な演算方法を適用して投影データp(X,θ)か
ら音速分布f(x,y)を求める。次に、求めた音速分
布f(x,y)から(3)式に基づいて被測定空間24
内の各位置における音速v(x,y)を演算し、音速v
と音波が伝搬する媒体(空気)の温度Tとの関係を表す
次の(17)式に基づき、被測定空間24内における温度
分布T(x,y)を演算する。
In step 132, the projection data p is first applied by applying an arithmetic method which can be operated in a short time, such as the above-described Fourier domain reconstruction method or the well-known back-projection method or two-dimensional filtering method of filtered data. A sound velocity distribution f (x, y) is obtained from (X, θ). Next, based on the obtained sound velocity distribution f (x, y), the measured space 24
Calculates the sound speed v (x, y) at each position within
The temperature distribution T (x, y) in the measured space 24 is calculated based on the following equation (17), which represents the relationship between the temperature and the temperature T of the medium (air) through which the sound wave propagates.

【0118】 v= 331.45 + 0.607・T 〔m/秒〕 …(17) 次のステップ134では、上記により得られた被測定空
間24内の温度分布を、例として図10に示すコンター
マップ等の形態でディスプレイ20に表示し、処理を終
了する。なお、ディスプレイ20への表示に代えて、被
空調空間24内の空気調和を行う空調装置に対し、被測
定空間24内の温度分布及び湿度分布を表すデータを出
力するようにしてもよい。これにより、空調装置が被測
定空間24に対し、例えば快適性と省エネルギーの双方
を満足する空気調和を行うことも可能となる。
V = 331.45 + 0.607 · T [m / sec] (17) In the next step 134, the temperature distribution in the measured space 24 obtained as described above is taken as an example using the contour map shown in FIG. The information is displayed on the display 20 in the form, and the process ends. Instead of the display on the display 20, data representing the temperature distribution and the humidity distribution in the measured space 24 may be output to an air conditioner that performs air conditioning in the air-conditioned space 24. Thereby, the air conditioner can perform air conditioning that satisfies both comfort and energy saving on the measured space 24, for example.

【0119】本実施形態では、被測定空間24の周縁部
に多数のノード12を設け、仮想経路上の一対のノード
12の間の測定対象区間(一対のノード12の各々のア
ーム54の間の区間)については、実際に音波を両方向
について各々伝搬させて伝搬時間tmn及び伝搬時間tnm
を測定し、伝播時間の平均値tm-nを求め、測定対象区
間外の区間(仮想スピーカとノード12の間、及びノー
ド12と仮想マイクロフォンの間の伝搬時間推定区間)
については、気温が所定温度であると仮定し、空気が所
定温度のときの音速v0 を用いて音波の伝搬時間を推定
し、伝搬時間の推定値t(X,θ)を演算しているの
で、被測定空間24外にノード12を多数設けることな
く投影データp(X,θ)を得ることができ、この投影
データp(X,θ)に基づき、フーリエ領域再構成法や
フィルタ処理データの逆投影法、2次元フィルタリング
法等の短時間で演算可能な演算方法を適用して被測定空
間内の環境状態を演算することができる。従って、環境
状態測定装置10の構成を簡単にすることができると共
に、温度分布の演算に要する時間を短縮することができ
る。
In the present embodiment, a number of nodes 12 are provided on the peripheral edge of the space to be measured 24, and a section to be measured between a pair of nodes 12 on the virtual path (a section between each arm 54 of the pair of nodes 12). Section), the sound wave is actually propagated in both directions, and the propagation time tmn and the propagation time tnm
Is measured, and the average value tm-n of the propagation time is obtained, and the section outside the section to be measured (the section for estimating the propagation time between the virtual speaker and the node 12 and between the node 12 and the virtual microphone)
As for, assuming that the air temperature is a predetermined temperature, the propagation time of the sound wave is estimated using the sound velocity v 0 when the air is at the predetermined temperature, and the estimated value t (X, θ) of the propagation time is calculated. Therefore, the projection data p (X, θ) can be obtained without providing a large number of nodes 12 outside the measured space 24. Based on the projection data p (X, θ), the Fourier domain reconstruction method and the filter processing data It is possible to calculate the environmental state in the space to be measured by applying a calculation method that can be calculated in a short time, such as the back projection method and the two-dimensional filtering method. Therefore, the configuration of the environmental condition measuring apparatus 10 can be simplified, and the time required for calculating the temperature distribution can be reduced.

【0120】なお、上記では第1の位置に到達した音波
を第1マイクロフォン32によって検出する場合を説明
したが、音波発生対象のノード12のスピーカ30から
音波を発生させるための音波データを予め固定的に定め
ておくと共に、該音波データを用いてスピーカ30から
音波を発生させ、第1の位置に到達した音波をマイクロ
フォンによって検出し、比較用音波測定データを求めて
ホストコンピュータ14のROM14B、又は各ノード
12のデータ処理部40の内蔵メモリに記憶しておき、
伝播時間の演算時に比較用音波データを読み出して用い
ることも可能である。
In the above description, the case where the sound wave arriving at the first position is detected by the first microphone 32 has been described. However, sound wave data for generating sound waves from the speaker 30 of the node 12 of the sound wave generation target is fixed in advance. A sound wave is generated from the speaker 30 using the sound wave data, the sound wave reaching the first position is detected by a microphone, and sound wave measurement data for comparison is obtained, and the ROM 14B of the host computer 14 or Stored in the internal memory of the data processing unit 40 of each node 12,
It is also possible to read out and use the comparison sound wave data when calculating the propagation time.

【0121】また、上記では第1マイクロフォン32及
び第2マイクロフォン34として、同一機種のマイクロ
フォン(特性が同一のマイクロフォン)を用いていた
が、これに限られるものではなく、類似種のマイクロフ
ォン(例えば音波の検出原理が同一等のように特性が類
似しているマイクロフォン)であれば第1マイクロフォ
ン32及び第2マイクロフォン34としての使用に好適
である。
In the above description, microphones of the same model (microphones having the same characteristics) are used as the first microphone 32 and the second microphone 34. However, the present invention is not limited to this. (Microphones having similar characteristics such as the same detection principle) are suitable for use as the first microphone 32 and the second microphone 34.

【0122】また、上記では音波の伝搬時間の投影デー
タから温度分布を演算していたが、これに限定されるも
のではなく、例えば壁体22の壁面近傍の温度を温度セ
ンサによって測定し、壁面近傍の温度の測定値に基づい
て前記温度分布を補正するようにしてもよい。
In the above description, the temperature distribution is calculated from the projection data of the sound wave propagation time. However, the present invention is not limited to this. For example, the temperature near the wall surface of the wall 22 is measured by a temperature sensor, and The temperature distribution may be corrected based on a measured value of a nearby temperature.

【0123】更に、上記では被測定空間24を貫くよう
に仮想経路を設定し、仮想経路のうち測定対象区間外の
区間については音波の伝播時間を推定することにより、
仮想経路上を伝播する音波の伝播時間を求めて温度分布
を求めていたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば被測定空間を仮想的に多数の領域(ボクセ
ル)に区切り、或る一対の箇所の間を音波が伝搬した際
に前記一対の箇所の間に存在する各領域を音波が横切る
距離を求め、前記一対の箇所の間の音波の伝搬時間と、
前記各領域を音波が横切る際の伝搬速度との関係を、前
記各領域を音波が横切る距離を用いて数式で表すことを
前記複数箇所の間について各々行って連立方程式を立
て、測定した複数箇所の間の音波の伝搬時間を連立方程
式に代入し、伝搬速度が未知の領域について音波が横切
る際の伝搬速度を演算し、伝搬速度から各領域の温度を
演算することによって温度分布を求めるようにしてもよ
い。
Further, in the above, a virtual route is set so as to penetrate the measured space 24, and a propagation time of a sound wave is estimated for a section of the virtual path outside the section to be measured.
Although the temperature distribution is obtained by obtaining the propagation time of the sound wave propagating on the virtual path, the present invention is not limited to this. For example, the measured space is virtually divided into a number of regions (voxels), When a sound wave propagates between a certain pair of places, the distance that the sound wave traverses each region existing between the pair of places is determined, and the propagation time of the sound wave between the pair of places,
The relationship with the propagation speed when a sound wave traverses each region is expressed by a mathematical expression using the distance at which the sound wave traverses each region. The propagation time of the sound wave during the period is substituted into the simultaneous equations, the propagation speed when the sound wave crosses the region where the propagation speed is unknown is calculated, and the temperature distribution is calculated by calculating the temperature of each region from the propagation speed. You may.

【0124】また、上記ではドーム球場等のように床面
が円形の被測定空間24内の環境状態を測定する場合を
例に説明したが、本発明によれば、音波発生器及び音波
検出手段を被測定空間の周縁部に設けることで被測定空
間内の温度分布を求めることができるので、任意の形状
の空間を被測定空間として採用し、任意の形状の空間内
の温度分布を求めることができる。
In the above description, the case where the environmental condition in the measurement space 24 having a circular floor surface, such as a dome stadium, is measured has been described. However, according to the present invention, the sound wave generator and the sound wave detecting means are used. The temperature distribution in the space to be measured can be obtained by providing at the periphery of the space to be measured.Therefore, a space having an arbitrary shape is adopted as the space to be measured, and the temperature distribution in the space having an arbitrary shape is obtained. Can be.

【0125】また、上記では環境状態として温度分布の
みを演算する場合を例に説明したが、これに限定される
ものではなく、複数種の周波数の音波について減衰量を
各々測定して減衰率分布を求めることにより、被測定空
間内の湿度分布も併せて演算したり、他の環境状態の演
算も行うようにしてもよい。
Further, the case where only the temperature distribution is calculated as the environmental state has been described above as an example. However, the present invention is not limited to this case. , The humidity distribution in the measured space may be calculated together, or other environmental conditions may be calculated.

【0126】[0126]

【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
は、音波発生器、音波発生器から放射された音波を音波
発生器から所定距離隔てた位置で検出する第1音波検出
手段、音波発生器側と反対側より到来した音波を音波発
生器から所定距離隔てた位置で検出する第2音波検出手
段、及び、音波発生器側と反対側より到来した光を音波
発生器から所定距離隔てた位置で反射する光反射板を含
んで構成したので、音波の伝播時間の測定精度の向上、
被測定空間内の温度分布等の環境状態の測定精度の向上
が可能となる、という優れた効果を有する。
As described above, according to the first aspect of the present invention, there is provided a sound wave generator, a first sound wave detecting means for detecting a sound wave radiated from the sound wave generator at a predetermined distance from the sound wave generator, and a sound wave generator. Second sound wave detecting means for detecting a sound wave arriving from the side opposite to the sound generator at a predetermined distance from the sound wave generator; and light arriving from the side opposite to the sound wave generator at a predetermined distance from the sound wave generator. Includes a light reflection plate that reflects light at a different position, improving the accuracy of measuring the propagation time of sound waves,
There is an excellent effect that measurement accuracy of environmental conditions such as temperature distribution in the measured space can be improved.

【0127】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、第1音波検出手段、第2音波検出手段及び
光反射板を、音波発生器と連結されたブラケットに一体
に取付けたので、上記効果に加え、音波発生検出装置の
設置を容易に行うことができると共に、周囲温度の変化
に伴う第1音波検出手段、第2音波検出手段及び光反射
板の相対位置の変化を抑制することができる、という効
果を有する。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first sound wave detecting means, the second sound wave detecting means, and the light reflecting plate are integrally mounted on a bracket connected to the sound wave generator. In addition to the above effects, the installation of the sound wave generation detection device can be easily performed, and the change in the relative positions of the first sound wave detection means, the second sound wave detection means, and the light reflection plate due to the change in the ambient temperature is suppressed. Has the effect of being able to

【0128】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、第1音波検出手段による音波検出位置の音
波到来側に、到来した音波を減衰させる減衰手段を配置
するので、上記効果に加え、第1音波検出手段によって
検出される音波の波形が歪んだり飽和することを防止す
ることができる、という効果を有する。
According to the third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the attenuating means for attenuating the arriving sound wave is disposed on the sound wave arrival side of the sound wave detecting position by the first sound wave detecting means. In addition, the waveform of the sound wave detected by the first sound wave detecting means can be prevented from being distorted or saturated.

【0129】請求項4記載の発明は、請求項1記載の発
明において、第1音波検出手段及び第2音波検出手段が
少なくとも類似種の音波検出器によって音波を検出する
ので、音波伝播時間をより精度良く測定することができ
る、という効果を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since the first sound wave detecting means and the second sound wave detecting means detect sound waves by at least a sound wave detector of a similar kind, the sound wave propagation time can be reduced. This has the effect that measurement can be performed with high accuracy.

【0130】請求項5及び請求項6記載の発明は、被測
定空間を横切る複数の伝播時間測定区間の両端部に請求
項1乃至請求項4の何れかに記載の音波発生検出装置を
各々配置し、一方の音波発生検出装置の音波発生器から
音波を発生させ、発生させた音波を、一方の音波発生検
出装置の第1音波検出手段、及び他方の音波発生検出装
置の第2音波検出手段によって各々検出させることを、
複数の伝播時間測定区間について各々行い、検出された
音波の波形を照合し、第1音波検出手段による音波の検
出位置から第2音波検出手段による音波の検出位置へ伝
播する音波の伝播時間を演算することを、複数の伝播時
間測定区間について各々行い、複数の伝播時間測定区間
の音波の伝播時間の測定値に基づいて被測定空間内の環
境状態を演算するので、被測定空間内の温度分布等の環
境状態を高精度に測定できる、という優れた効果を有す
る。
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, the sound wave generation and detection devices according to any one of the first to fourth aspects are arranged at both ends of a plurality of propagation time measurement sections that cross the space to be measured. Then, a sound wave is generated from the sound wave generator of the one sound wave generation detecting device, and the generated sound wave is used as the first sound wave detecting means of the one sound wave generation detecting device and the second sound wave detecting means of the other sound wave generation detecting device. That each is detected by
It is performed for each of the plurality of propagation time measurement sections, the waveform of the detected sound wave is collated, and the propagation time of the sound wave propagating from the detection position of the sound wave by the first sound wave detection unit to the detection position of the sound wave by the second sound wave detection unit is calculated. Is performed for each of the plurality of propagation time measurement sections, and the environmental state in the measured space is calculated based on the measured values of the propagation times of the sound waves in the plurality of propagation time measurement sections. And the like can be measured with high accuracy.

【0131】請求項7記載の発明は、請求項6記載の発
明において、伝播時間測定区間の両端部の一対の音波発
生検出装置の一対の光反射板に各々光を照射して距離を
測定することを、複数の伝播時間測定区間について各々
定期的に行い、被測定空間内の環境状態の演算を、複数
の伝播時間測定区間の各々における一対の光反射板の距
離の測定結果も考慮して行うので、上記効果に加え、環
境温度の変化や経時変化に伴う伝播時間測定区間の距離
変化の影響を受けることなく、被測定空間内の環境状態
を精度良く測定することができる、という効果を有す
る。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, a distance is measured by irradiating light to a pair of light reflecting plates of a pair of sound wave generation detecting devices at both ends of a propagation time measuring section. Doing that periodically for each of the plurality of propagation time measurement sections, calculating the environmental state in the measured space, taking into account the measurement results of the distance between the pair of light reflectors in each of the plurality of propagation time measurement sections Therefore, in addition to the above effects, the effect that the environmental state in the measured space can be accurately measured without being affected by the change in the distance of the propagation time measurement section due to a change in the environmental temperature or a change over time. Have.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本実施形態に係る環境状態測定装置の概略構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an environmental condition measuring apparatus according to an embodiment.

【図2】 ノードの配置を示す被測定空間の平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view of a measured space showing an arrangement of nodes.

【図3】 (A)単一のノードにおけるスピーカ及びマ
イクロフォンの配置を示す側面図、(B)は(A)にお
けるマイクロフォン配置位置周辺の拡大図である。
FIG. 3A is a side view showing an arrangement of a speaker and a microphone in a single node, and FIG. 3B is an enlarged view around a microphone arrangement position in FIG.

【図4】 測定対象区間及び伝搬時間推定区間から成る
仮想経路を、被測定空間の平面図に重ねて示す概念図で
ある。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a virtual path composed of a measurement target section and a propagation time estimation section superimposed on a plan view of a measured space.

【図5】 被測定空間に対して設定した直交座標系x−
y、各仮想経路を識別するための直線Sの距離X及び傾
きθを示す概念図である。
FIG. 5 is a diagram showing a rectangular coordinate system x- set for a measured space;
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a distance X and a slope θ of a straight line S for identifying each virtual route.

【図6】 (A)及び(B)は、伝搬時間データの測定
順序と、伝搬時間データの処理順序と、の関係を示す概
念図である。
FIGS. 6A and 6B are conceptual diagrams showing the relationship between the measurement order of propagation time data and the processing order of propagation time data.

【図7】 ホストコンピュータで実行される温度分布演
算処理の内容を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing the contents of a temperature distribution calculation process executed by the host computer.

【図8】 測定対象の各ノードで実行される音波発生処
理及び伝播時間演算処理の内容を示すフローチャートで
ある。
FIG. 8 is a flowchart showing the contents of a sound wave generation process and a propagation time calculation process executed at each node to be measured.

【図9】 (A)は音波データが表す音波の波形の一
例、(B)は比較用音波測定データが表す音波の波形の
一例、(C)は音波測定データが表す音波の波形の一
例、(D)は相関性演算結果の一例を各々示す線図であ
る。
9A is an example of a waveform of a sound wave represented by sound wave data, FIG. 9B is an example of a waveform of a sound wave represented by comparative sound wave measurement data, FIG. 9C is an example of a waveform of a sound wave represented by sound wave measurement data, (D) is a diagram showing each example of the correlation operation result.

【図10】 被測定空間内の温度分布の表示例を示すイ
メージ図である。
FIG. 10 is an image diagram showing a display example of a temperature distribution in a measured space.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 環境状態測定装置 12 ノード 14 ホストコンピュータ 24 被測定空間 30 スピーカ 32 第1マイクロフォン 34 第1マイクロフォン Reference Signs List 10 environmental condition measuring device 12 node 14 host computer 24 measured space 30 speaker 32 first microphone 34 first microphone

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 幸雄 千葉県印西市大塚一丁目5番地1 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 高橋 幹雄 千葉県印西市大塚一丁目5番地1 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 岩本 清孝 千葉県印西市大塚一丁目5番地1 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 丸山 政良 新潟県新潟市太夫浜新町2丁目140番地 有限会社サイプラス内 (72)発明者 水谷 孝一 茨城県つくば市天王台1−1−1 筑波大 学内 Fターム(参考) 2F056 VS03 VS05 VS07 VS10 2G064 AB05 AB13 AB23 BA15 BD02 CC13 CC41 CC46 CC47 3L061 BA01 BA07 5J083 AA04 AB20 AC28 AD22 AF01 AG20 BE08 CA10 CA31  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yukio Ishikawa 1-5-1, Otsuka, Inzai City, Chiba Prefecture Inside Takenaka Corporation Technical Research Institute (72) Inventor Mikio Takahashi 1-5-1, Otsuka, Inzai City, Chiba Prefecture Inside Takenaka Corporation Technical Research Institute (72) Inventor Kiyotaka Iwamoto 1-5-1, Otsuka, Inzai City, Chiba Prefecture Inside Takenaka Corporation Technical Research Institute (72) Inventor Masayoshi Maruyama 2 Tayuhamamachi, Niigata City, Niigata Prefecture 140-chome Inside Cyprus Co., Ltd. (72) Koichi Mizutani Inventor 1-1-1 Tennodai, Tsukuba, Ibaraki Pref. 5J083 AA04 AB20 AC28 AD22 AF01 AG20 BE08 CA10 CA31

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 音波発生器と、 前記音波発生器の音波放射側に配置され、音波発生器か
ら放射された音波を音波発生器から所定距離隔てた位置
で検出する第1音波検出手段と、 音波発生器の音波放射側に配置され、音波発生器側と反
対側より到来した音波を音波発生器から所定距離隔てた
位置で検出する第2音波検出手段と、 音波発生器の音波放射側に配置され、音波発生器側と反
対側より到来した光を音波発生器から所定距離隔てた位
置で反射する光反射板と、 を含む音波発生検出装置。
A first sound wave generator disposed on a sound wave emitting side of the sound wave generator and detecting a sound wave emitted from the sound wave generator at a position separated from the sound wave generator by a predetermined distance; A second sound wave detecting means disposed on the sound wave emitting side of the sound wave generator and detecting a sound wave arriving from a side opposite to the sound wave generator side at a position separated by a predetermined distance from the sound wave generator; A light reflector that is arranged and reflects light arriving from a side opposite to the sound wave generator side at a position separated by a predetermined distance from the sound wave generator.
【請求項2】 前記第1音波検出手段、第2音波検出手
段及び光反射板は、前記音波発生器と連結されたブラケ
ットに一体に取付けられていることを特徴とする請求項
1記載の音波発生検出装置。
2. The sound wave according to claim 1, wherein the first sound wave detecting means, the second sound wave detecting means, and the light reflecting plate are integrally mounted on a bracket connected to the sound wave generator. Occurrence detection device.
【請求項3】 前記第1音波検出手段による音波検出位
置の音波到来側に配置され、到来した音波を減衰させる
減衰手段を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の
音波発生検出装置。
3. The sound wave generation and detection device according to claim 1, further comprising an attenuating means disposed on a sound wave arrival side of a sound wave detection position of said first sound wave detecting means and attenuating the arriving sound wave.
【請求項4】 前記第1音波検出手段及び第2音波検出
手段は、少なくとも類似種の音波検出器によって音波を
検出することを特徴とする請求項1記載の音波発生検出
装置。
4. The sound wave generation and detection device according to claim 1, wherein the first sound wave detection means and the second sound wave detection means detect sound waves by at least a sound wave detector of a similar kind.
【請求項5】 被測定空間を横切る複数の伝播時間測定
区間の両端部に各々配置された請求項1乃至請求項4の
何れか1項記載の音波発生検出装置と、 伝播時間測定区間の両端部に配置された一対の音波発生
検出装置のうちの一方の音波発生検出装置の音波発生器
から音波を発生させ、発生させた音波を、前記一方の音
波発生検出装置の前記第1音波検出手段、及び他方の音
波発生検出装置の前記第2音波検出手段によって各々検
出させることを、前記複数の伝播時間測定区間について
各々行う制御手段と、 前記第2音波検出手段によって検出された音波の波形を
前記第1音波検出手段によって検出された音波の波形と
照合し、前記第1音波検出手段による音波の検出位置か
ら前記第2音波検出手段による音波の検出位置へ伝播す
る音波の伝播時間を演算することを、前記複数の伝播時
間測定区間について各々行う伝播時間演算手段と、 前記伝播時間測定手段によって測定された前記複数の伝
播時間測定区間の音波の伝播時間の測定値に基づいて被
測定空間内の環境状態を演算する環境状態演算手段と、 を含む環境状態測定装置。
5. The sound wave generation and detection device according to claim 1, which is disposed at both ends of a plurality of propagation time measurement sections that traverse the space to be measured, and both ends of the propagation time measurement section. A sound wave is generated from a sound wave generator of one of the sound wave generation detection devices of the pair of sound wave generation detection devices disposed in the section, and the generated sound wave is the first sound wave detection means of the one sound wave generation detection device And control means for performing the detection by the second sound wave detecting means of the other sound wave generation detecting apparatus for each of the plurality of propagation time measurement sections, and the waveform of the sound wave detected by the second sound wave detecting means. The transmission of the sound wave propagating from the detection position of the sound wave by the first sound wave detection unit to the detection position of the sound wave by the second sound wave detection unit is compared with the waveform of the sound wave detected by the first sound wave detection unit. Calculating a time, for each of the plurality of propagation time measurement sections, a propagation time calculation means, based on a measured value of the propagation time of the sound wave in the plurality of propagation time measurement sections measured by the propagation time measurement means. An environmental condition calculating means for calculating an environmental condition in the measured space;
【請求項6】 被測定空間を横切る複数の伝播時間測定
区間の両端部に請求項1乃至請求項4の何れか1項記載
の音波発生検出装置を各々配置しておき、 伝播時間測定区間の両端部に配置した一対の音波発生検
出装置のうちの一方の音波発生検出装置の音波発生器か
ら音波を発生させ、発生させた音波を、前記一方の音波
発生検出装置の前記第1音波検出手段、及び他方の音波
発生検出装置の前記第2音波検出手段によって各々検出
させることを、前記複数の伝播時間測定区間について各
々行い、 前記第2音波検出手段によって検出された音波の波形を
前記第1音波検出手段によって検出された音波の波形と
照合し、前記第1音波検出手段による音波の検出位置か
ら前記第2音波検出手段による音波の検出位置へ伝播す
る音波の伝播時間を演算することを、前記複数の伝播時
間測定区間について各々行い、 前記複数の伝播時間測定区間の音波の伝播時間の測定値
に基づいて被測定空間内の環境状態を演算する環境状態
測定方法。
6. The sound-wave generation detecting device according to claim 1, which is disposed at both ends of a plurality of propagation time measurement sections traversing the space to be measured. A sound wave is generated from a sound wave generator of one of the pair of sound wave generation detection devices disposed at both ends, and the generated sound wave is generated by the first sound wave detection means of the one sound wave generation detection device. And performing the detection by the second sound wave detecting means of the other sound wave generation detecting apparatus for each of the plurality of propagation time measurement sections, and converting the waveform of the sound wave detected by the second sound wave detecting means to the first sound wave. The waveform is compared with the waveform of the sound wave detected by the sound wave detecting means, and the propagation time of the sound wave propagating from the detection position of the sound wave by the first sound wave detecting means to the detection position of the sound wave by the second sound wave detecting means is calculated. Each performed, environmental condition measuring method for calculating the environmental conditions of the measurement space based on the measurement of the propagation time of the sound wave of the plurality of propagation time measuring section for a plurality of propagation time measurement period to.
【請求項7】 伝播時間測定区間の両端部に各々配置し
た一対の音波発生検出装置の一対の光反射板に各々光を
照射して前記一対の光反射板の距離を測定することを、
前記複数の伝播時間測定区間について各々定期的に行
い、 前記被測定空間内の環境状態の演算を、複数の伝播時間
測定区間の各々における一対の光反射板の距離の測定結
果も考慮して行うことを特徴とする請求項6記載の環境
状態測定方法。
7. A method of irradiating light to a pair of light reflectors of a pair of sound wave generation detectors respectively disposed at both ends of a propagation time measurement section to measure a distance between the pair of light reflectors.
Each of the plurality of propagation time measurement sections is periodically performed, and the calculation of the environmental state in the measured space is performed in consideration of the measurement result of the distance between the pair of light reflecting plates in each of the plurality of propagation time measurement sections. 7. The method for measuring an environmental condition according to claim 6, wherein:
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