JP2003207328A - Surface area measuring method and device - Google Patents

Surface area measuring method and device

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JP2003207328A
JP2003207328A JP2002005474A JP2002005474A JP2003207328A JP 2003207328 A JP2003207328 A JP 2003207328A JP 2002005474 A JP2002005474 A JP 2002005474A JP 2002005474 A JP2002005474 A JP 2002005474A JP 2003207328 A JP2003207328 A JP 2003207328A
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JP
Japan
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surface area
cavity
measured
acoustic energy
measuring
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JP2002005474A
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Japanese (ja)
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Ippei Torigoe
一平 鳥越
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Individual
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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method to measure the surface area of any object simply. <P>SOLUTION: A diffuse sound field is formed in a cavity surrounding the surface of the object whose surface area is to be measured, and the dissipation rate of the acoustic energy in the cavity is measured, and based on the obtained rate, the surface area of the object is determined. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】表面積は、多くの分野で重要
な測定量である。たとえば、製造業分野において、メッ
キや塗装のコストは対象の表面積に比例している。ま
た、装置の熱的時定数は装置の表面積によって決まるの
で、表面積は熱設計において重要なパラメーターであ
る。音響工学の分野では、吸音材の表面積は、音響特性
を決定する重要なパラメーターとなっている。生理学に
おいては、動物や植物の基礎代謝を推定する上で表面積
が必要となる。保険行政分野の食品安全検査において
は、食器、包装材、玩具などから溶出する微量化学物質
の測定が行われるが、微量化学物質の溶出量は対象と媒
質との接触面積に比例するため、表面積の測定が必須で
ある。本発明は、これらの分野において、対象の表面積
を測定するための方法に関わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Surface area is an important measure in many fields. For example, in the manufacturing sector, the cost of plating and painting is proportional to the surface area of interest. Surface area is also an important parameter in thermal design because the thermal time constant of the device is determined by the surface area of the device. In the field of acoustic engineering, the surface area of sound absorbing material has become an important parameter for determining acoustic characteristics. In physiology, surface area is necessary to estimate the basal metabolism of animals and plants. In food safety inspections in the field of insurance administration, trace chemical substances eluted from tableware, packaging materials, toys, etc. are measured, but the amount of trace chemical substances eluted is proportional to the contact area between the target and the medium. Is required to be measured. The invention relates in these fields to methods for measuring the surface area of an object.

【0002】[0002]

【従来の技術】上述のように、表面積は多くの分野にお
いて必要とされている測定量であるにもかかわらず、適
当な測定手段が存在しない。対象物体の形状が単純な場
合には、三次元形状測定器などで寸法を測定して表面積
を計算することが可能であるが、隠れた窪みを有するな
どの複雑な形状の対象では、寸法を正確に測定するのは
困難である。対象表面にグリセリンなどの液体を塗布し
てその量を計測する方法も行われる場合があるが、適用
できる対象は非常に限られたものとなる。これらの他
に、物体を入れた容器に一定の周波数の正弦的圧力変動
を印可し、容器の音響インピーダンスを測定して物体の
表面積を推定する方式が開発されている(鳥越、石井:
音を利用した表面積測定、計測自動制御学会論文集、34
巻、3号、p.182、1998年)。しかし、この方式では、圧
力が容器内の到るところで一様と見なせるような非常に
低い周波数を用いることが原理上必要となる。ところ
が、周波数が低いと境界層の厚さが大きくなるため、こ
の方式は、測定対象表面の曲率が大きい場合に誤差を生
じるという問題点、すなわち複雑な形状の対象では測定
誤差が大きくなるという問題点を有している。
2. Description of the Related Art As mentioned above, despite the fact that surface area is a measurement quantity required in many fields, there is no suitable measurement means. If the shape of the target object is simple, it is possible to measure the surface area by measuring it with a three-dimensional shape measuring instrument, but for a target object with a complicated shape such as a hidden depression, It is difficult to measure accurately. A method of applying a liquid such as glycerin to the surface of the target and measuring the amount of the liquid may be performed, but the applicable target is very limited. In addition to these methods, a method of applying a sinusoidal pressure fluctuation with a constant frequency to a container containing an object and measuring the acoustic impedance of the container to estimate the surface area of the object has been developed (Torikoshi, Ishii:
Surface area measurement using sound, Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, 34
Vol. 3, No. 3, p. 182, 1998). However, in this method, it is necessary in principle to use a very low frequency so that the pressure can be considered to be uniform throughout the container. However, since the thickness of the boundary layer becomes large when the frequency is low, this method has a problem that an error occurs when the curvature of the surface to be measured is large, that is, the measurement error becomes large when the object has a complicated shape. Have a point.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、複雑な形状
を持った対象の表面積を、簡便迅速かつ非接触に測定す
る方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for measuring the surface area of an object having a complicated shape simply, quickly and in a non-contact manner.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明においては、表面
積を測定すべき物体の表面を囲む空洞内に拡散音場を形
成し、該空洞内の音響エネルギーが散逸する割合を計測
し、該割合に基づいて物体の表面積を求める。
According to the present invention, a diffuse sound field is formed in a cavity surrounding the surface of an object whose surface area is to be measured, and the rate at which acoustic energy in the cavity is dissipated is measured. The surface area of the object is calculated based on.

【0005】空間内の気体を音源によって振動させる
と、媒質粒子の振動は波動として空間を伝播する。媒質
粒子の振動に伴って、圧力の変動すなわち音圧が生じ、
これが我々の耳に音として感知される。また、媒質粒子
の振動には、媒質の温度変動が伴う。空間内に音をさえ
ぎる障害物が何も無い自由空間では、音響エネルギーの
減衰は、媒質の内部損失によって生じる。これに対し
て、音の伝播する空間内に物体が存在する場合には、物
体壁面において音響エネルギーの損失が生じる。壁面上
では、粘性抵抗のために粒子の振動速度が零になり、ま
た、温度変動も壁面上では零となって媒質と壁面間で熱
伝導が生じるためである(粒子速度および温度変動が壁
面の存在によって影響を受けている壁面近傍の層状領域
を「境界層」と呼ぶ)。広い自由空間内では、音響エネ
ルギー損失の主要因は媒質の内部損失であるが、あまり
大きくない空洞の内部においては、音響エネルギー損失
の支配的な要因は壁面における損失となる。このとき、
空洞内の音響エネルギーの散逸の割合は、壁面の面積が
大きいほど大きい。更に、空洞内が、音響エネルギー密
度が一様で、音響エネルギーの流れがあらゆる方向につ
いて等確率で生じるような音場、すなわち拡散音場であ
る場合には、音響エネルギーの散逸の割合は、空洞の壁
面面積に比例する。この現象を利用すれば、音響エネル
ギーの散逸の割合を測定して、空洞の壁面の面積を知る
ことが可能となる。
When the gas in the space is vibrated by the sound source, the vibration of the medium particles propagates as a wave in the space. With the vibration of the medium particles, pressure fluctuation, that is, sound pressure is generated,
This is perceived as a sound in our ears. Further, the vibration of the medium particles is accompanied by the temperature change of the medium. In free space, where there are no obstructions to the sound in space, the attenuation of acoustic energy is caused by the internal loss of the medium. On the other hand, when an object exists in the space where sound propagates, acoustic energy is lost on the wall surface of the object. This is because the vibrating resistance causes the particle vibration velocity to become zero on the wall surface, and the temperature fluctuation also becomes zero on the wall surface, causing heat conduction between the medium and the wall surface (particle velocity and temperature fluctuations The layered region near the wall that is affected by the presence of is called the "boundary layer"). In a large free space, the main cause of acoustic energy loss is the internal loss of the medium, but inside the cavity, which is not so large, the dominant factor of acoustic energy loss is the wall loss. At this time,
The rate of dissipation of acoustic energy in the cavity is greater for larger wall areas. Furthermore, in the case where the inside of the cavity is a sound field with a uniform acoustic energy density and the flow of acoustic energy occurs in all directions with equal probability, that is, a diffuse sound field, the rate of dissipation of acoustic energy is Proportional to the wall surface area of. By utilizing this phenomenon, it becomes possible to know the area of the wall surface of the cavity by measuring the rate of dissipation of acoustic energy.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】上記の通り、拡散音場内では音響
エネルギーの散逸の割合は壁面面積に比例するから、表
面積を測定すべき物体の表面を囲む空洞内に拡散音場を
形成し、該空洞内の音響エネルギーが散逸する割合を計
測し、該割合に基づいて物体の表面積を求める。空洞内
の拡散音場は、スピーカーなどの音源から空洞内へ雑音
を放射することによって形成する。空洞内の音響エネル
ギーの散逸の割合は、マイクロホンなどを用いて空洞内
の音圧を検出し、音圧信号を処理することによって計測
する。この他に、空洞内の音響エネルギー密度が定常状
態となるように音源を駆動しながら、音源に供給される
電気エネルギーを計測する方法もある。計測された割合
から壁面面積を算出するためには、通常は、既知の表面
積の対象物体を用いて、散逸割合と面積の関係をあらか
じめ校正しておく。なお、測定すべき表面積が対象上の
空洞の壁面面積である場合は、この空洞内に拡散音場を
形成して、上記方法を取ればよい。一方、測定すべき表
面積が対象物体の外表面積である場合は、内表面積が既
知の容器を準備してその中に対象物体を置き、容器と物
体とが作る空洞について全壁面面積を求め、この値から
既知の容器内表面積を差し引くことで、測定すべき表面
積を算出する。
As described above, since the dissipation rate of acoustic energy is proportional to the wall surface area in the diffuse sound field, the diffuse sound field is formed in the cavity surrounding the surface of the object whose surface area is to be measured. The rate at which the acoustic energy in the cavity is dissipated is measured, and the surface area of the object is determined based on the rate. The diffuse sound field in the cavity is formed by radiating noise from a sound source such as a speaker into the cavity. The rate of dissipation of acoustic energy in the cavity is measured by detecting the sound pressure in the cavity using a microphone and processing the sound pressure signal. Other than this, there is also a method of measuring the electric energy supplied to the sound source while driving the sound source so that the acoustic energy density in the cavity is in a steady state. In order to calculate the wall surface area from the measured ratio, normally, the relationship between the dissipation ratio and the area is calibrated in advance using a target object having a known surface area. When the surface area to be measured is the wall surface area of the cavity on the object, a diffuse sound field may be formed in this cavity and the above method may be used. On the other hand, when the surface area to be measured is the outer surface area of the target object, a container having a known inner surface area is prepared and the target object is placed therein, and the total wall surface area of the cavity formed by the container and the object is calculated. The surface area to be measured is calculated by subtracting the known surface area inside the container from the value.

【0007】[0007]

【実施例】(第一実施例)以下、実施例によって説明す
る。図1は本発明の第一実施例である。図1において、
4は容器である。5は容器4の蓋であり、着脱ができる
ようになっている。1は容器と蓋で形成される空洞であ
る。蓋5を取り外して被測定物体6を容器4内に置き、
測定時には再び蓋5を閉める。なお、容器4の底には支
持用の突起が出ており、被測定物体は、この突起の先端
の点で支えられる構造となっている。この構造によっ
て、被測定物体の下面の表面積も測定することが可能に
なる。2は、蓋5に取り付けられたスピーカーであり、
このスピーカーから雑音が空洞内に放射される。3は空
洞内の音圧を検出するために容器4に取り付けられたマ
イクロホンである。7は白色雑音発生器、8は帯域フィ
ルター、9は増幅器であり、これらの装置によって、ス
ピーカーから放射する帯域雑音が生成される。11はタ
イミング制御回路であり、この回路の生成する制御信号
が、雑音の放射のタイミング等を決定している。10は
マイクロホン3の信号から音響エネルギー密度レベルを
計算するための二乗平均器、12は残響時間測定装置、
13は得られた残響時間から表面積を推定して表示する
表示装置である。
EXAMPLES (First Example) Hereinafter, examples will be described. FIG. 1 is a first embodiment of the present invention. In FIG.
4 is a container. Reference numeral 5 denotes a lid of the container 4, which can be attached and detached. Reference numeral 1 is a cavity formed by a container and a lid. Remove the lid 5 and place the measured object 6 in the container 4,
At the time of measurement, the lid 5 is closed again. A support projection is provided on the bottom of the container 4, and the object to be measured has a structure in which it is supported by the point of the tip of this projection. This structure also makes it possible to measure the surface area of the lower surface of the object to be measured. 2 is a speaker attached to the lid 5,
Noise is emitted from this speaker into the cavity. Reference numeral 3 is a microphone attached to the container 4 for detecting the sound pressure in the cavity. Reference numeral 7 is a white noise generator, 8 is a bandpass filter, and 9 is an amplifier. These devices generate bandpass noise radiated from the speaker. Reference numeral 11 is a timing control circuit, and the control signal generated by this circuit determines the timing of noise emission and the like. 10 is a root mean square for calculating the acoustic energy density level from the signal of the microphone 3, 12 is a reverberation time measuring device,
Reference numeral 13 is a display device for estimating and displaying the surface area from the obtained reverberation time.

【0008】本実施例における音響放射は、図2の上側
のグラフに示されるように、一定時間雑音を放射した
後、突然放射を停止するという順序に制御される。放射
される音が帯域雑音であるので、定在波が生じることな
く、空洞内は拡散音場となる。二乗平均器10は、マイ
クロホン3で検出した音圧信号を二乗したのちに短時間
平均を計算する。雑音の音圧変動は、音響エネルギー密
度レベルの時間変化に比較して非常に速い。二乗平均器
10の作用によって、瞬時瞬時の音圧を短い時間間隔に
ついて平均して、その時刻における空洞内の音響エネル
ギー密度レベルを求めることができる。音響エネルギー
密度レベルの時間変化は、およそ図2の下側のグラフ=
残響曲線に示すような波形となる。スピーカーからの音
響放射が停止されても、空洞内の音響エネルギー密度レ
ベルは、瞬時にゼロになるのではなく、指数関数的にゼ
ロに近づく。音響エネルギー密度レベルが定常状態のレ
ベルの百万分の一に減衰するまでに要する時間は「残響
時間」と呼ばれ、空洞内の音響エネルギーの散逸の割合
を表す指標の一つである。残響時間測定装置12におい
て、音響エネルギー密度レベルの時間変化波形から残響
時間が求められる。空洞内が拡散音場となっている場合
は、空洞の残響時間は内表面積の大きさに反比例する。
本実施例では、空洞内の壁面面積と残響時間との間の関
係は、あらかじめ校正して表示装置13内にテーブルと
して記憶してあり、これを参照して空洞の壁面面積を求
めている。容器内が空の時の内表面積はやはり表示装置
13内にあらかじめ記憶してあるので、物体を入れた時
の全内表面積から空の内表面積を差し引いて、被測定物
体6の表面積を表示している。
As shown in the upper graph of FIG. 2, the acoustic emission in this embodiment is controlled in the order of emitting noise for a certain period of time and then suddenly stopping the emission. Since the radiated sound is band noise, a standing sound wave is not generated and a diffuse sound field is created in the cavity. The root mean square 10 squares the sound pressure signal detected by the microphone 3 and then calculates a short-time average. The sound pressure fluctuation of noise is very fast as compared with the time change of the acoustic energy density level. By the action of the root mean squarer, the instantaneous sound pressure can be averaged over a short time interval to obtain the acoustic energy density level in the cavity at that time. The change over time of the acoustic energy density level is approximately equal to the lower graph in FIG.
The waveform is as shown in the reverberation curve. Even if the acoustic emission from the loudspeaker is stopped, the acoustic energy density level in the cavity approaches zero exponentially instead of zero. The time required for the acoustic energy density level to decay to one-millionth of the steady-state level is called the "reverberation time" and is one of the indicators of the rate of dissipation of acoustic energy in the cavity. In the reverberation time measuring device 12, the reverberation time is obtained from the time-varying waveform of the acoustic energy density level. When the cavity has a diffuse sound field, the reverberation time of the cavity is inversely proportional to the size of the internal surface area.
In the present embodiment, the relationship between the wall surface area in the cavity and the reverberation time is calibrated in advance and stored as a table in the display device 13, and the wall surface area of the cavity is obtained by referring to this. Since the inner surface area when the container is empty is also stored in the display device 13 in advance, the surface area of the measured object 6 is displayed by subtracting the empty inner surface area from the total inner surface area when the object is put in. ing.

【0009】本実施例では、スピーカー2を蓋5に、マ
イクロホン3を容器4に取り付けているが、これらの機
器の数や取り付け位置がこれに限らないことは言うまで
もない。測定対象が空洞の内表面積そのものである場
合、スピーカーおよびマイクロホンを蓋に取り付け、容
器4は準備することなく、測定対象に直接蓋をして壁面
面積を測定することができる。また、残響時間は、実際
に音響エネルギー密度レベルが百万分の一になるまでの
時間を測定する方法の他に、残響曲線の初期の傾きから
推定する方法があり、この方法を用いることもできる。
In the present embodiment, the speaker 2 is attached to the lid 5 and the microphone 3 is attached to the container 4. However, it goes without saying that the number of these devices and the attaching positions are not limited to this. When the measurement target is the inner surface area of the cavity itself, the wall surface area can be measured by mounting the speaker and the microphone on the lid and directly covering the measurement target without preparing the container 4. Also, the reverberation time can be estimated from the initial slope of the reverberation curve in addition to the method of actually measuring the time until the acoustic energy density level reaches one millionth, and this method can also be used. it can.

【0010】(第二実施例)第一実施例では、空洞内の
残響時間を定義通りに測定して空洞壁面面積を推定して
いるが、空洞内の音響エネルギーの散逸の割合を計測す
る方式は、第一実施例の方式に限られる訳ではない。図
3は、本発明の第二実施例を示している。図3におい
て、14は掛け算器、15はゲート信号発生器、16は
積分器、17は表示装置を表す。
(Second Embodiment) In the first embodiment, the reverberation time in the cavity is measured as defined to estimate the wall surface area of the cavity, but the method of measuring the rate of dissipation of acoustic energy in the cavity is used. Is not limited to the method of the first embodiment. FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, 14 is a multiplier, 15 is a gate signal generator, 16 is an integrator, and 17 is a display device.

【0011】白色雑音発生器7の出力雑音は、ゲート信
号発生器15のゲート信号と掛け算されて、短い持続時
間のバースト雑音となり、スピーカー2から空洞1内に
放射される。空洞内の音圧は、マイクロホン3で検出さ
れた後、二乗平均器10によって音響エネルギー密度レ
ベルに変換され、積分器16によって積分される。本実
施例の積分器16は、通常の積分器とは異なり、過去か
ら現在までの信号を積分した結果ではなく、時間軸を逆
転して未来から現在までの信号を積分した結果を出力す
るように構成されている。空洞内にバースト的に音を放
射したときの音響エネルギー密度レベル信号をこのよう
に積分すると、空洞の残響曲線が求められることが知ら
れている(M.R.Schroader, New Method of Measuring R
everberation Time, Journal of the Acoustical Socie
ty of America, Vol.37, p.409,1965)。積分器16に
よって残響曲線を求めた後、表示装置17において、残
響曲線の初期の傾きからエネルギー散逸の割合を測定
し、壁面面積を推定して出力している。本実施例では、
残響時間を求めることなく、残響曲線の傾きを音響エネ
ルギー散逸の割合を示す指標として用いている。なお、
信号対雑音比が低くて、一回の測定では信頼できる残響
曲線が得られない場合には、バースト雑音を繰り返し放
射して、残響曲線の平均をとる処理を行う。
The output noise of the white noise generator 7 is multiplied by the gate signal of the gate signal generator 15 to form burst noise of short duration, which is radiated from the speaker 2 into the cavity 1. The sound pressure in the cavity is detected by the microphone 3, converted into an acoustic energy density level by the root mean square device 10, and integrated by the integrator 16. Unlike the normal integrator, the integrator 16 of the present embodiment outputs not the result of integrating the signals from the past to the present but the result of integrating the signals from the future to the present by reversing the time axis. Is configured. It is known that the reverberation curve of the cavity can be obtained by integrating the acoustic energy density level signal when the sound is radiated into the cavity in burst (MRSchroader, New Method of Measuring R
everberation Time, Journal of the Acoustical Socie
ty of America, Vol.37, p.409, 1965). After the reverberation curve is obtained by the integrator 16, the display device 17 measures the rate of energy dissipation from the initial slope of the reverberation curve, estimates the wall surface area, and outputs it. In this embodiment,
The slope of the reverberation curve is used as an index showing the rate of acoustic energy dissipation, without obtaining the reverberation time. In addition,
When the signal-to-noise ratio is low and a reliable reverberation curve cannot be obtained by one measurement, burst noise is repeatedly emitted and the reverberation curve is averaged.

【0012】(第三実施例)図4は、不規則信号と相関
法を用いてエネルギー散逸の割合を計測する、本発明の
第三実施例である。図4において、18はキャリア信号
発生器であり、二値の疑似不規則信号を発生している。
19はスイッチング信号発生器であり、キャリア信号と
は統計的に独立な二値疑似不規則信号を発生している。
これら二つの疑似不規則信号は、掛け算器14によって
掛け合わされた後、帯域フィルター8に通される。帯域
フィルターの出力信号は、帯域制限された疑似白色雑音
となっている。この雑音は、スピーカー2から空洞1内
に放射される。マイクロホン3の出力信号は、二乗平均
器10によって音響エネルギー密度レベルに変換され、
スイッチング信号とともに相関器20へ入力される。
(Third Embodiment) FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention in which the rate of energy dissipation is measured using an irregular signal and a correlation method. In FIG. 4, 18 is a carrier signal generator, which generates a binary pseudo-random signal.
A switching signal generator 19 generates a binary pseudo-random signal that is statistically independent of the carrier signal.
These two pseudo-random signals are multiplied by a multiplier 14 and then passed through a bandpass filter 8. The output signal of the bandpass filter is band-limited pseudo white noise. This noise is radiated from the speaker 2 into the cavity 1. The output signal of the microphone 3 is converted into a sound energy density level by a mean squarer 10,
It is input to the correlator 20 together with the switching signal.

【0013】二乗平均器10の出力信号は、第一実施例
に関して説明したように、空洞内の雑音の音響エネルギ
ー密度レベル信号となっている。この音響エネルギー密
度レベル信号とスイッチング信号との相互相関は、空洞
へのインパルス的なパワー注入に対する応答=インパル
スパワー応答に等しくなることが知られている(嵯峨山
ほか、M系列変調相関法による残響時間の測定、日本音
響学会講演論文集、p.83、1974)。この応答を、第二実
施例と同様に時間軸を逆向きに積分することで、残響曲
線が得られる。積分器16によって残響曲線を求めた
後、表示装置17において、残響曲線の初期の傾きから
エネルギー散逸の割合をもとめ、表面積を推定して出力
している。
The output signal of the root mean squarer 10 is the acoustic energy density level signal of the noise in the cavity, as described with respect to the first embodiment. It is known that the cross-correlation between the acoustic energy density level signal and the switching signal is equal to the response to impulse power injection into the cavity = impulse power response (Sagayama et al., Reverberation by M-sequence modulation correlation method). Time measurement, Proceedings of the Acoustical Society of Japan, p.83, 1974). A reverberation curve is obtained by integrating this response in the opposite direction of the time axis as in the second embodiment. After the reverberation curve is obtained by the integrator 16, the display device 17 calculates the rate of energy dissipation from the initial slope of the reverberation curve, estimates the surface area, and outputs it.

【0014】(他の実施例)空洞内に形成される音場を
より厳密に拡散音場とし、測定精度を向上させる目的
で、空洞内に拡散板を設置する場合がある(図示せ
ず)。さらに、音響エネルギー散逸の割合を計測する期
間中、スピーカーあるいは拡散板ないしはその両者を動
かし、音を放射あるいは反射する方向を変化させて、拡
散音場を形成する場合がある。また、本発明の表面積測
定方法は、対象の表面積を測定した結果を利用して他の
測定量、例えば対象物体の表面粗さ、対象の塗装厚さ、
生体の基礎代謝量、媒質中の物質濃度などを計測する装
置、あるいは音を用いた体積の精密測定の際の表面積誤
差の補正などに応用することができる(図示せず)。
(Other Embodiments) The sound field formed in the cavity may be a strict diffuse sound field, and a diffuser plate may be installed in the cavity for the purpose of improving the measurement accuracy (not shown). . Further, during the period of measuring the ratio of acoustic energy dissipation, the speaker or the diffuser plate or both may be moved to change the direction in which sound is emitted or reflected to form a diffuse sound field. Further, the surface area measuring method of the present invention, other measurement amount utilizing the result of measuring the surface area of the target, for example, the surface roughness of the target object, the coating thickness of the target,
It can be applied to a device for measuring the basal metabolic rate of a living body, the concentration of a substance in a medium, or the like, or for correcting a surface area error when precisely measuring a volume using sound (not shown).

【0015】[0015]

【発明の効果】壁面近傍に生じる音波の境界層の厚さ
は、周波数が高くなるほど薄く、周波数が低くなるほど
厚くなる。前述のように、容器に正弦的圧力変動を加え
て音響インピーダンスを測定する方式では、空洞内が一
様な圧力となるような低い周波数を選ぶ必要があるた
め、境界層厚さが厚くなって、曲率の大きい測定対象表
面を測定した時に誤差が生じる。これに対して、空洞内
に拡散音場を形成する本発明では、高い周波数成分を含
んだ雑音を放射して測定を行う。このため、境界層の厚
さは薄くなり、対象物体の曲率が大きくなっても誤差を
小さく抑えることが可能である。
The thickness of the boundary layer of sound waves generated near the wall surface becomes thinner as the frequency becomes higher, and becomes thicker as the frequency becomes lower. As described above, in the method of measuring the acoustic impedance by applying sinusoidal pressure fluctuation to the container, it is necessary to select a low frequency so that the pressure inside the cavity is uniform, so the boundary layer thickness becomes thick. However, an error occurs when measuring the surface to be measured having a large curvature. On the other hand, in the present invention in which a diffuse sound field is formed in the cavity, noise including a high frequency component is radiated for measurement. Therefore, the thickness of the boundary layer becomes thin, and the error can be suppressed to be small even if the curvature of the target object becomes large.

【0016】本発明による測定に必要な操作は、測定対
象物体を容器内に置いて音を放射するか、あるいは測定
対象を囲む空洞内に音を放射するだけであり、以後の処
理はマイクロコンピューターなどで自動的に実行するこ
とができる。測定の過程においては、対象に対して接触
する必要がなく、破壊的な影響を与えることも皆無であ
る。以上を要するに、本発明は、幾何学的寸法を測定す
ることが困難な複雑な形状をした対象の表面積を、簡
便、迅速かつ正確に測定することを可能とするものであ
る。
The operation required for the measurement according to the present invention is only that the object to be measured is placed in a container to emit sound, or the sound is emitted into the cavity surrounding the object to be measured, and the subsequent processing is performed by a microcomputer. It can be automatically executed by. In the process of measurement, there is no need to touch the object, and there is no destructive influence. In summary, the present invention makes it possible to measure the surface area of an object having a complicated shape whose geometrical dimensions are difficult to measure easily, quickly and accurately.

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

【図1】本発明の第一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第一実施例における雑音放射タイミングと音響
エネルギーレベルを表す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a noise emission timing and a sound energy level in the first embodiment.

【図3】本発明の第二実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第三実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 空洞 2 スピーカー 3 マイクロホン 4 容器 5 蓋 6 被測定物体 7 白色雑音発生器 8 帯域フィルター 9 増幅器 10 二乗平均器 11 タイミング制御回路 12 残響時間測定装置 13 表示装置 14 掛け算器 15 ゲート信号発生器 16 積分器 17 表示装置 18 キャリア信号発生器 19 スイッチング信号発生器 20 相関器 1 cavity 2 speakers 3 microphones 4 containers 5 lid 6 Object to be measured 7 White noise generator 8 band filter 9 amplifier 10 mean square 11 Timing control circuit 12 Reverberation time measuring device 13 Display 14 Multiplier 15 Gate signal generator 16 integrator 17 Display 18 Carrier signal generator 19 Switching signal generator 20 Correlator

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面積を測定すべき物体の表面を囲む空洞
内に拡散音場を形成し、該空洞内の音響エネルギーが散
逸する割合を計測し、該割合に基づいて物体の表面積を
求めることを特徴とする表面積測定方法。
1. A diffuse sound field is formed in a cavity surrounding the surface of an object whose surface area is to be measured, the rate at which acoustic energy in the cavity is dissipated is measured, and the surface area of the object is determined based on the rate. A surface area measuring method characterized by:
【請求項2】表面積を測定すべき物体の表面を囲む空洞
内に拡散音場を形成する音場形成手段と、該空洞内の音
響エネルギーが散逸する割合を計測する計測手段と、前
記計測手段によって計測された割合に基づいて物体表面
積を求める手段とを含むことを特徴とする表面積測定装
置。
2. A sound field forming means for forming a diffuse sound field in a cavity surrounding a surface of an object whose surface area is to be measured, a measuring means for measuring a rate at which acoustic energy in the cavity is dissipated, and the measuring means. And a means for determining the surface area of the object based on the ratio measured by the surface area measuring device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008249702A (en) * 2007-03-05 2008-10-16 Univ Nihon Acoustic measurement device and method
JP2009204547A (en) * 2008-02-29 2009-09-10 Kumamoto Univ Acoustic capacity, volume, and surface area measurement method
US20220034849A1 (en) * 2020-08-03 2022-02-03 John Crane Uk Limited Apparatus and method for determining when to replace a seal component of a seal assembly

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