JP2005124032A - 集音器 - Google Patents

Abstract

【課題】 音響分析を高精度に行うのに好適な集音器を提供する。
【解決手段】 前端に開口を有しこの開口よりも後方に焦点を有する回転面状の音反射内壁を少なくとも開口側に有し内部空間が形成された集音フードと、
集音フード内に、少なくとも受音面が、受音面を前方に向けて配置され、集音フード内に入射した音波を受音するマイクロホンと、
受音面前方に受音面への音の入射通路が形成されるように入射通路を取り巻く形状に形成された吸音体とを備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、パラボラのフードにより集音する集音器に関する。

従来より、検査対象の表面などをハンマーなどの打撃具で打撃し、その打撃によって発生する音（以下では、これを打音と称す）をマイクロホンで集音し分析することで検査対象内部に存在する空洞などの欠陥の検出を行なう打音検査システムが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。

上記非特許文献１に記載されている打音検査システムでは、打音の集音が、マイクロホンが中央部に配置されると共に周囲の音を遮断するための聴診器型の集音フードを備えた集音器によって行なわれている。

ところで、打音などのインパルス音は連続音ではないため、短時間での正確な音響信号を収集する必要がある。

しかし、インパルス音の音響診断においては、音響が反射（乱反射を含む）して一時に集音器に到達するので、精度の高い音響診断が困難になることがあった。

そこで、集音フードの奥側に吸音材を配置し、検査対象から発せられ集音フードの内壁面で反射した音波を吸収することで音波どうしの干渉を生じさせ難くくした、本件発明者によって既に提案済みの集音器（特許文献１参照）の採用が考えられる。

図１は、本件発明者によって既に提案済みの集音器の断面図である。

図１には、集音フード内に、吸音材１３０が配置されている集音器１００が示されており、この集音器１００の吸音材１３０は、集音フードの開口面１１４に対し正対した状態で集音フード内に配置されている。
‘検査技術’、２００２年７月号、第４１−４５頁（技術トピックス／建築・土木） 特許第３２２３２３７号公報

本発明は、本件発明者によって既に提案済みの集音器に改良を加えることで、検査対象に対する打撃によって発生するインパルス音の集音についてもさらなる集音性能の向上が図られたものであり、本発明は、上記事情に鑑み、音響分析を高精度に行うのに好適な集音器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の集音器は、
前端に開口を有しこの開口よりも後方に焦点を有する回転面状の音反射内壁を少なくともこの開口側に有し内部空間が形成された集音フードと、
上記集音フード内に、少なくとも受音面が、この受音面を前方に向けて配置され、この集音フード内に入射した音波を受音するマイクロホンと、
上記受音面前方にこの受音面への音の入射通路が形成されるようにこの入射通路を取り巻く形状に形成された吸音体とを備えたことを特徴とする。

本発明の集音器には、集音フード内に配置されたマイクロホンの受音面への音の入射経路を取り巻く形状に形成された吸音体が備えられているために、吸音体の断面積が大きくかつ吸音材の体積も増大されている。したがって、本発明の集音器では、直接マイクロホンに届く音波を妨害することなく集音フードの音反射内壁で反射した音波を従来よりも多く吸収体によって吸収することができる。このため、従来よりもさらに音波どうしの干渉を生じにくくさせることができる。したがって、本発明の集音器によれば、高精度な音響分析に寄与することができる。

ここで、上記フードが、さらに上記開口の周縁部に沿って吸音体が配置されたものであることが好ましい。

このように、吸音体を上記開口の周縁部に沿ってさらに配置すると、フードの側方もしくは後方から到来してフードの開口の縁で回折されてフード内に侵入してくる音波を減衰したものとすることができる。

また、上記吸音体の前面および上記集音フードに接する面のうちの少なくとも一方の面が音波を乱反射させる凸凹状に形成されてなることも好ましい態様である。

このようにすると、吸音体に吸収されたにもかかわらず減衰せず、音反射内壁面で反射して再びマイクロホンの受音面に向かおうとする音波をも排除することができるため、さらに一層音波どうしの干渉を生じにくくさせることができる。

また、上記吸音体が、吸音部材と、この吸音部材の形状を残すようにこの吸音部材表面に沿って広がりこの吸音部材を覆うカバーとを備えたものであることも好ましい態様である。

このように、吸音部材をカバーで覆いブロック化することで、交換の際の位置決めを簡単にすることができる。また、吸音部材の剥離を抑制することができる。

さらに、上記カバーが、ジャージクロスからなるものであることが好ましい。

このように、吸音性能が比較的高いジャージクロスがカバーとして採用されるものであってもよい。

ここで、上記吸音体が、前後方向に分離可能な２つの部分からなるものであることが好ましい。

このようにすると、経年劣化の進度が他の部分よりも速い、吸収体のうちの集音フードの開口側の部分のみを交換することができるため経済的である。

本発明の集音器によれば、高精度な音響分析に寄与することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図２は、本発明の集音器の一実施形態の断面図である。尚、図２に示されているもので図１に示されるものと同じ種類のものには、図１において付されている符号と同じ符号が付されている。

図２に示す本実施形態の集音器１は、音響を集音する集音フード１１、集音フードの中央奥側に穿設された孔１１３に挿通されたマイクロホン１２、および、マイクロホン１２と集音フード１１の内壁面との間に嵌め込まれている、前面側がすり鉢形状の吸音材１３で構成されている。

集音フード１１は、開口よりも後方に焦点を有する回転面形状の音反射内壁１１１と円筒形状の吸音材収納壁１１２とで構成されており、集音フード１１の開口１１４と反対側の奥側には、マイクロホン１２を挿通するための孔１１３が中央に設けられている。

マイクロホン１２は、本体１２２および受音面１２１で構成されている。

吸音材１３は、集音フード内に嵌め込込まれる際に集音フードの開口１１４側に配置される中心部分にマイクロホンを挿通するための挿通孔が設けられた前面部１３１、および、集音フードの奥側の背面１１５に接して配置される後面部１３２で構成されている。吸音材１３が集音フード１１の開口側の前面部１３１と後面側の後面部１３２とに分割可能となっているのは、マイクロホン１２の受音面１２１が向けられている、集音フード１１の開口側に配置される前面部１３１の経年劣化は後面部１３２よりも速く進むために定期的な交換が必要となるが、前面部１３１と比べ劣化が遅い後面部１３２を前面部１３１と一緒に廃棄せずに済ますことで経済性をアップするためである。

図３は、吸音材を構成する前面部および後面部の断面図である。

図３には、吸音材の内部構造が詳細に示されており、図３に示す吸音材１３の前面部１３１の形状は、従来タイプの吸音材１３０とは異なる、マイクロホンの受音面２１を中心底部とするすり鉢形状になっている。したがって、本実施形態の集音器１では、吸音材の集音フード１１の開口側を向いた面の面積は従来よりも拡大されていることから、本実施形態の集音器１によれば、集音フードの音反射内壁で反射した音波を従来よりも多く吸収体によって吸収できるため、従来よりもさらに音波どうしの干渉を生じにくくさせることができる。

本実施形態の集音器１の吸音材１３を構成する前面部１３１および後面部１３２の表面は、音波吸収率が比較的高いジャージクロス１３１ａ、１３２ａで覆われており、ジャージクロス１３１ａ、１３２ａの内部にはグラスウール１３１ｂ、１３２ｂが充填されている。また、このグラスウール１３１ｂ、１３２ｂの表面は、吸収した音波が乱反射するように凸凹状に形成されている。

本実施形態の集音器１では、ジャージクロス１３１ａ、１３２ａでグラスウール１３１ｂ、１３２ｂを包み込むことで、音圧などでグラスウール１３１ｂ、１３２ｂが飛散してしまわないようにされている。さらに、このグラスウール１３１ｂ、１３２ｂの表面に設けられた凸凹は、吸収した音波は乱反射させるためのものであり、このようにすることで、一旦吸収したものの減衰せずに再びマイクロホンの受音面に向かおうとする音波をさらに減衰させることができる。

図４は、図２に比べ、吸音材が収容される筒状の部分の径が長い集音フードを備えた集音器の断面図であり、図５は、図４に示される集音器に収容されている吸音材を構成する前面部および後面部の断面図である。

図４および図５に示すようにすることで、さらに音波どうしの干渉を生じにくくさせることができる。

ここで、図６および図７は、本実施形態の集音器で集音可能な範囲を表す図である。

図６および図７には、本実施形態の集音器１の、周波数（１ｋＨｚから１６ｋＨｚまで）ごとの指向性が示されている。

また、図８および図９は、図１に示す従来タイプの集音器で集音可能な範囲を表す図である。

図８および図９には、従来タイプの集音器１００の、周波数（１ｋＨｚから１６ｋＨｚまで）ごとの指向性が示されている。

図６、図７、図８、および図９には、周波数がおおむね７ｋＨｚ以上の高周波域で従来よりも指向性が鋭くなり、１０ｋＨｚ以上になるとそれが顕著にあらわれる様子が示されている。

つまり、本発明の集音器１では、従来の提案に比べて吸音材の直径を大きく設定し得るのに加えて、吸音材１３の集音フードの開口側を、マイクロホンの受音面を中心底部とするすり鉢形状とすることで集音フードの開口側を向いた面の面積が拡大されていることから、集音フードの内壁で反射する音波を従来の集音器と比べ多く吸収することができ、このことが指向性の向上となってあらわれている。

また、図１０は、本実施形態の集音器および従来タイプの集音器の周波数特性を表すグラフ図である。

図１０には、周波数ごとの相対感度が示されており、吸音材の形状を、集音フードの内壁で反射する音波を従来の集音器と比べ多く吸収することができる形状とすることで、マイクロホンの感度が従来と比べて平準化すると共に周波数特性も平坦化している様子が示されている。

以上に説明したように、本実施形態の集音器１によれば、集音フード内に配置される吸音材の形状を図１に示す従来の形状とは異なる、マイクロホン１２の受音面１２１の音の入射通路を取り巻く形状としたことで、直接マイクロホンに届く音波を妨害することなく音波どうしの干渉の発生を従来よりも抑制することができ、これにより、高精度な音響分析に寄与することができる。

尚、本実施形態では、吸音材の内部にグラスウールを充填した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、吸音作用を有するものであれば他のものでもよく、また、本実施形態では、グラスウール全体を包み込む密閉タイプのカバーを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、グラスウールをメッシュタイプのカバーで包み込みものであってもよい。

さらに、図１１は、本実施形態の別の態様を示す図である。

図１１には、図２に示す前面部１３１の形状とは異なる、マイクロホン１２の受音面１２１の音の入射通路を取り巻く形状の前面部１３３を有する吸音材１３００が示されており、ここには、集音フードの開口側の面がマイクロホン１２の受音部１２１よりも前面に渡って開口側に突出した形状の前面部１３３が示されている。本発明の集音器では、集音フード内に配置されるマイクロホンの受音面への音の入射経路を取り巻く形状に形成された吸音材であれば、図１１に示されるような形状の吸音材を採用するものであってもよい。

また、図１２は、図１１に比べ、吸音材が収容される筒状の部分の径が長い集音フードを備えた集音器の断面図である。

図１２に示すようにすることで、高精度な音響分析にさらに寄与することができる。

以上に説明した実施形態では、集音器の集音フード内のマイクロホンの周囲に吸音材を配置した場合を例に挙げて説明しているが、この吸音材が集音フードの開口の周縁部にも配置することで、集音フードの側方もしくは後方から到来してフードの開口の縁で回折されてフード内に侵入してくる音波を減衰したものとすることでさらに音波どうしの干渉を抑制でき、これにより、高精度な音響分析に寄与することができる。

図１３は、吸音材が、集音フードの開口の周縁部にも配置されている集音フードの一例の断面図である。尚、ここに示されるもので、上記実施形態において使用されているものと同じ種類のものには、上記実施形態において付されている符号と同じ符号が付されている。

図１３に示される集音フード１１には、上述した通り、マイクロホン１２の周囲に加え、開口の周縁部にも吸音材であるグラスウール１３３が全周に渡って配置されている。尚、この、開口の周縁部のグラスウール１３３は、図１３に示す様に全周に配置されたものに限るものではなく、また、着脱可能なものであってもよい。

また、このように、マイクロホン１２の周囲に加え、グラスウール１３３を集音フード開口１１４の周縁部に配置し、フードの開口の縁で回折されてフード内に侵入してくる音波を減衰したものとすることで指向性の劣化も抑制される。

図１４は、集音器の指向特性を示すグラフ図である。

図１４（ａ）には、マイクロホンの周囲にのみ吸音材が配置されている集音器の指向特性、図１４（ｂ）には、マイクロホンの周囲に加え、集音フードの開口の周縁部にも吸音材が配置された上記実施形態の一態様である集音器の指向特性が周波数別に示されている。

図１４からは、マイクロホンの周囲に加え、集音フードの開口の周縁部にも吸音材を配置したことにより、１ｋＨｚについては、集音器の側方および後方に対する指向特性が改善され、特に真後ろ方向に対する指向性の改善が顕著であることが読みとれ、１０ｋＨｚについては、集音器の正面に近い方向の指向性が改善されていることが読みとれる。

さらに、集音フードの開口の周縁部にも吸音材を配置したことで、集音器の開口が検査対象と接触した場合の衝撃を和らげ、両者の破損を防止する効果も提供することができる。

また、以上に説明した実施形態では、周縁部の外側に吸音材を配置した場合を例に挙げて説明しているが、本発明はこれが周縁部の内側に配置されていてもよく、また、吸音材がカバーを備え、集音フードの開口側と背面側との分離可能な２つの部分からなるものであり、さらには、グラスウールの全表面が音波を乱反射させるための凸凹状に形成されている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれらに限るものではなく、２つに分離可能なものでなくてもカバーで覆われたものでもなくてもよく、凸凹形状が、グラスウールの開口側に向かった面のみ、あるいはグラスウールの開口側以外の面のみに設けられていてもよく、さらには、いずれの面にも設けられていないものであっても本発明の効果を減却するものではない。

以上説明したように、本発明の集音器によれば、高精度な音響分析に寄与することができる。

本件発明者によって既に提案済みの集音器の断面図である。 本発明の集音器の一実施形態の断面図である。 吸音材を構成する前面部および後面部の断面図である。 吸音材が収容される筒状の部分の径が長い集音フードを備えた集音器の断面図である。 図４に示される集音器に収容されている吸音材を構成する前面部および後面部の断面図である。 本実施形態の集音器で集音可能な範囲を表す図である。 本実施形態の集音器で集音可能な範囲を表す図である。 図１に示す従来タイプの集音器で集音可能な範囲を表す図である。 図１に示す従来タイプの集音器で集音可能な範囲を表す図である。 本実施形態の集音器および従来タイプの集音器の周波数特性を表すグラフ図である。 本実施形態の別の態様を示す図である。 吸音材が収容される筒状の部分の径が長い集音フードを備えた集音器の断面図である。 吸音材が、集音フードの開口の周縁部にも配置されている集音フードの一例の断面図である。 集音器の指向特性を示すグラフ図である。

符号の説明

１、１００ 集音器
１１ 集音フード
１１１ 音反射内壁
１１２ 吸音材収納壁
１１３ 孔
１１４ 開口
１１５ 背面
１２ マイクロホン
１２１ 受音面
１２２ 本体
１３、１３０、１３００ 吸音材
１３１ 前面部
１３１ａ、１３２ａ ジャージクロス
１３１ｂ、１３２ｂ グラスウール
１３２ 後面部

Claims (6)

1. 前端に開口を有し該開口よりも後方に焦点を有する回転面状の音反射内壁を少なくとも該開口側に有し内部空間が形成された集音フードと、前記集音フード内に、少なくとも受音面が、該受音面を前方に向けて配置され、該集音フード内に入射した音波を受音するマイクロホンと、
   前記受音面前方に該受音面への音の入射通路が形成されるように該入射通路を取り巻く形状に形成された吸音体とを備えたことを特徴とする集音器。
2. 前記集音フードが、さらに前記開口の周縁部に沿って吸音体が配置されたものであることを特徴とする請求項１記載の集音器。
3. 前記吸音体の前面および前記集音フードに接する面のうちの少なくとも一方の面が音波を乱反射させる凸凹状に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の集音器。
4. 前記吸音体が、吸音部材と、該吸音部材の形状を残すように該吸音部材表面に沿って広がり該吸音部材を覆うカバーとを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の集音器。
5. 前記カバーが、ジャージクロスからなるものであることを特徴とする請求項４記載の集音器。
6. 前記吸音体が、前後方向に分離可能な２つの部分からなるものであることを特徴とする請求項１記載の集音器。

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