JP2007225495A

JP2007225495A - プローブマイク取付構造

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Publication number: JP2007225495A
Application number: JP2006048453A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Ozawa; 恒小澤
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2026-02-24
Also published as: JP4904848B2

Abstract

【課題】チューブスピーカから発せられる音圧を測定する際、伝搬特性の演算に適した正確な音圧の測定位置を得ることが可能なプローブマイク取付構造を提供する。
【解決手段】チューブスピーカ(30)の音源口となるチューブ(31)先端部に、該音源口が円形の開口面(A)となるようにプローブマイク保持部(10)を設け、このプローブマイク保持部がプローブマイクの受音部(21)の先端部分が該開口面中央に位置するようにプローブマイク(20)を保持する。
【選択図】図１

Description

本発明はプローブマイク取付構造に関し、特にチューブスピーカから発せられる音圧を測定するためのプローブマイクの取付構造に関するものである。

自動車のようにエンジン、トランスミッション、吸排気等、複数の音源を有する装置の騒音低減対策を実施する場合、評価結果に影響の大きい音源から順に対策を施すのが通常である。

このため、全体騒音から音源毎の要因を分離する解析が必要になり、例えば音源を個別に包み込む方法等が古くから知られている。近年では各音源から騒音評価点までの騒音伝搬特性（以下、単に伝搬特性と称する。）を計測し、別途同定した音源データと合成することにより音源毎の寄与率を算出する方法も実施されている。

また、自動車用エンジンの騒音開発においては、上記の解析結果からエンジン単体の騒音性能目標を定め、エンジンベンチにおいて個別に推進される。この際、単体騒音特性から車両搭載時における目標値の適合性を定量的に判断するには、車両搭載状態のエンジンから騒音評価点までの伝搬特性と、ベンチで測定したエンジン単体の音源データを合成して車載時の特性を予測する方法が用いられる。

上記の要因の分離及び車載時の特性予測のいずれにおいても音源から評価点までの伝搬特性の測定が必要になり、模擬音源を用いた音響加振試験により伝搬特性の測定を行うのが一般的である。

従来例[1]
伝搬特性の測定には、体積速度を用いる技術が知られており、例えば、音源振動面に近接して設けられた一定断面積の誘導管中に設けたマイクロホンにより該振動面による音圧を測定し、該音圧及び該断面積に基づき体積速度を演算することにより、音源振動面の面積S1とその振動速度V1を個々に計測せずに両者の積である体積速度（S1・V1）を計測することが可能なものがある(例えば、特許文献1参照。)。

従来例[2]
一方、伝搬特性の測定に音圧を用いる技術も知られており、例えば、共鳴箱型スピーカ部の音源口を可撓性チューブにより延長し、この延長した音源口を音源近傍に配置するとともに、音源マイクで測定した音源口での音圧と予測点に設けた予測用マイクで測定した音源口からの出力音の音圧とを演算部に与えて音源口から予測用マイクまでの伝搬特性を測定する装置がある(例えば、本出願人による特許文献2参照。)。
特開平10-267745号公報特開平11-271140号公報

上記の従来例[1]及び[2]はいずれも音源における音圧を測定し、測定した音圧から演算によって伝搬特性を求めている。従って、正確な伝搬特性を演算によって求めるには音圧測定を正確に行う必要がある。

以下、従来例[2]を参照して音圧の測定結果に影響を及ぼす要因について説明する。

上記の従来例[2]は、音源マイクとしてプローブマイクを用いるものであり、共鳴箱型スピーカ部の音源口を可撓性チューブにより延長したものは、一般にチューブスピーカと呼ばれている。

この場合、チューブスピーカの開口部の形状は音圧の測定結果に影響を与えるため、伝搬特性の演算に用いるための正確な音圧の測定結果を得るためには、開口部を単純な開管（円形）と見なせる形状とする必要があることが分かっている。

従来例[2]において開示されたプローブマイクの取付方法は、音源口の先端に音圧測定用パイプ（例えば直径2mm）が挿入され、この測定用パイプを、プローブマイクの先端挿入用ガイドとして使用するものである。このガイドはプローブマイクの受音部を音源口の前方に位置させるような構造になっているが、具体的な測定位置について詳細に考慮されてはいない。

そこで、図5に示すようなチューブスピーカ30及びプローブマイク20を用いた測定を行った結果、音圧測定結果はチューブ開口部における測定位置によって大きく変化することが分かった。

同図(1)は、従来例[2]の技術を用いた測定装置の概要を示したものであり、チューブスピーカ30は、チューブ31、スピーカ部32、パワーアンプ33、及び信号源34によって構成されており、チューブ31の先端がチューブ先端保持部35によって保持されている。

同図(2)は、チューブ先端保持部35を拡大して示したものであり、チューブスピーカ30の先端に取り付けられたプローブマイク20は、チューブ先端保持部35と一体をなすプローブマイク保持部36によって保持されており、さらに計測器40に接続されている。

なお、上記の従来例[2]におけるプローブマイクの取付方法とは異なり、プローブマイク20の先端をチューブ31の開口面（境界面）Aに対しさまざまな測定位置に移動できるようにしてある。

このような測定装置を用い、プローブマイク20の先端（受音部）を開口面Aに対し中心線Bに沿ってチューブ31の長手方向に前後に移動させて音圧レベルSPLを測定した結果が図6(1)に示されており、開口面Aの面内において中心から直径に沿って上下（又は左右）に移動させて音圧レベルSPLを測定した結果が同図(2)に示されている。

同図(1)に示す如く、開口面Aの位置を基準として、長手方向に中心線Bに沿って測定位置を変化させた場合、開口面Aからチューブ前方方向に離れる程測定値が低くなり、逆に開口面Aからチューブ後方方向（チューブ内部方向）に離れる程測定値が高くなっている。

また、同図(2)では、開口面A内において、測定位置が開口面Aの中心から離れる程測定値が低くなり、開口面Aではその中心が最適位置であることが分かる。

本来、伝搬特性の演算に使用すべきチューブスピーカの音源口音圧は開口面Aの中心における音圧であるが、同図(1)に示す如く、チューブ長手方向における開口面Aの前後で音圧は変化することから、開口面Aの中心が、チューブ長手方向において最適なものとは言えず、伝搬特性の演算のためには演算に適した正確な音圧の測定位置を得ることが必要である。

従って、本発明は、チューブスピーカから発せられる音圧を測定する際、伝搬特性の演算に適した正確な音圧の測定位置を得ることが可能なプローブマイク取付構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、単純な開管と見なせるチューブ先端の開口面の中央にプローブマイクの測定位置を正確に合わせることが必要になる。

従って、本発明に係るプローブマイク取付構造は、チューブ先端部を音源口とするチューブスピーカと、該音源口が円形の開口面となるように該チューブ先端部に設けられたプローブマイク保持部と、該プローブマイク保持部により該開口面中央に先端部分が保持された受音部を有するプローブマイクと、を備えたことを特徴としている。

すなわち、チューブスピーカの音源口となるチューブ先端部に、該音源口が円形の開口面となるようにプローブマイク保持部を設け、このプローブマイク保持部がプローブマイクの受音部の先端部分が該開口面中央に位置するようにプローブマイクを保持する。

これにより、チューブスピーカから発せられる音圧について、伝搬特性の演算に適した正確な音圧の測定位置を得ることが可能となる。

上記のプローブマイク保持部が、該開口面を遮ることのない微小な突起部を有し、該突起部に該プローブマイクを通す穴を設けるようにしてもよい。

すなわち、該プローブマイク保持部に、該開口面を遮ることのない微小な突起部を設け、該突起部に設けられた穴に該プローブマイクを通すことにより、該プローブマイクの受音部の先端部分が該開口面中央に位置するようにプローブマイクを保持する。

これにより、プローブマイク保持部の突起部がチューブスピーカの開口面を遮ることによる音圧測定への悪影響を回避することが可能となる。

また、上記のプローブマイク保持部が、該開口面から離れた位置で該プローブマイクを支持する支持部を有してもよい。

すなわち、該プローブマイク保持部に設けられた該支持部が、該プローブマイクを該開口面から離れた位置で支持することにより、該プローブマイクの受音部の先端部分が該開口面中央に位置する。

これにより、該支持部がチューブスピーカの開口面を遮ることによる音圧測定への悪影響を回避することが可能となる。

さらに、上記のプローブマイク保持部の所定位置と該プローブマイクの所定位置が一致するように該プローブマイクの所定位置にマーキングを付してもよい。

すなわち、該プローブマイク保持部の所定位置に該プローブマイクの所定位置に付したマーキングを合わせることにより、該チューブスピーカの開口面中央に該プローブマイクの受音部の先端部分を簡単に合わせることが可能となる。

本発明によれば、チューブスピーカから発せられる音圧を測定する際、伝搬特性の演算に適した音圧の測定値を得ることが可能な正確な測定位置になるように、プローブマイクをチューブスピーカに取り付けることができる。

本発明の実施例を、プローブマイク保持部に突起部を設けた実施例1及び支持部を設けた実施例2に分けて以下に説明する。

本発明の実施例1を図1及び2を用いて説明する。図1はプローブマイク保持部10の断面図を示したものである。このプローブマイク保持部10は、図示の如く、チューブスピーカ30のチューブ31の先端部によって一部が包被されることにより、チューブ31の内径を保ったまま、チューブスピーカ30の音源口を円形の開口面Aとするものである。

プローブマイク保持部10には微小な突起部11が図示の如く設けられており、この突起部11には穴12が設けられていて、プローブマイク受音部21の中心が開口面Aの中心に位置するように穴12にプローブマイク20を通せるようになっている。

突起部11は開口面Aの開管形状が変わらないよう、開口面Aを遮らないものでなければならない。また、突起部11が大きいと、測定結果に影響が出るため可能な限り突起部11を小さくすることが必要である。

なお、位置決めを簡単にするため、図2(1)に示す如く予めプローブマイク保持部10の中心から外径までの長さLを測定し、プローブマイク20において、同図(2)に示す如く先端のプローブマイク受音部21から長さLに相当する位置にマーキングMを施しておく。

これにより、突起部11の穴12にプローブマイク20を挿入する際、マーキングMの位置まで挿入すれば、プローブマイク受音部21を簡単に開口面Aの中央に合わせることが出来る。

ここで、本実施例1を用いた音圧の測定結果の妥当性をチューブスピーカ30が放射する音響パワーレベルPWLを用いて検証することにする。

音響パワーレベルPWLとは、音源が放射する音の全音響パワーをレベル表示する値であり、音源の評価や騒音対策の効果を示す値として近年重要になりつつある。また、音響パワーレベルPWLの精密測定法はJIS規格JIS Z8732において規定されている。

このJIS Z8732において規定される精密測定法は、無響室又は半無響室において音源を囲む閉曲面である試験球(又は半球)の表面上の複数の測定点における表面音圧を測定して音源での音響パワーレベルPWLを求めるものである。

一方、上記の実施例1による音圧測定結果を用いて下記の如く音響パワーレベルPWLを算出することが可能であり、このような本実施例1によるプローブマイク受音部21での音圧測定結果を用いた音響パワーレベルPWLの算出結果と、JIS Z 8732で規定される精密測定法による音源の音響パワーレベルPWLの測定・演算結果とが一致する位置が、チューブスピーカの長手方向での最適位置であることが裏付けられる。

以下、上記の実施例1による音圧測定結果を用いてチューブスピーカ30が放射する音響パワーレベルPWL[dB]を算出する方法につき、簡単に説明する。

プローブマイク20により計測した音圧レベルSPLc[dB]から、次式(1)に基づき音響パワーレベルPWL[dB]を算出する。この場合、音圧レベルSPLcは1/3オクターブスペクトルで計測し、計算は各バンド毎に行うものとする。

ここで、空気の特性インピーダンスρc[Pa・s/m]は、次式(2)で求めることができる。

従って、プローブマイク20により計測した音圧レベルSPLc、チューブ内断面積S、大気圧B、及び試験室内温度tを用いて式(1)及び(2)により音響パワーレベルPWLを算出することが出来る。

この原理を説明すると、まず、音圧p[Pa]と音響インテンシティI[W/m²]及び音響インテンシティIと音響パワーP[W]の間にはそれぞれ、式(3)及び(4)の関係がある。

従って、音圧レベルSPL[dB]と音響インテンシティレベルIL[dB]との関係は次式(5)のようになる。

これにより、音響パワーレベルPWL[dB]は次式(6)により得られることになり、これが上記の式(1)に相当する。

図3(1)は、JIS Z 8732で規定される精密測定法による音響パワーレベルPWLの測定結果並びに上記の本実施例1の音圧測定結果及び開口面Aから離れた3箇所における音圧測定結果を用いた音響パワーレベルPWLの算出結果を記録した表であり、これらの算出結果をグラフ上にプロットしたものが同図(2)である。

開口面Aから離れた3箇所とは、開口面Aを基準位置(0mm)とし、チューブ31の長手方向においてチューブ31の前方（チューブ外部）をプラス、チューブ31の後方（チューブ内部）をマイナスで表示した開口面Aからの距離（−4mm，＋4mm，−2mm）の測定位置である。

同図(2)において、JIS Z 8732で規定される精密測定法による音響パワーレベルPWLの測定結果（破線）に対し、開口面Aから離れた3箇所の測定位置における測定結果を用いて算出した音響パワーレベルの測定結果はいずれも一致しておらず、本実施例1の音圧測定結果を用いた音響パワーレベルPWLの算出結果（実線）は、よく一致していることから、プローブマイク受音部21のチューブ31における長手方向の位置は開口面上が最適であることが確認されたことが分かる。

すなわち、本実施例1により、プローブマイク受音部21の中心を開口面Aの中心に正確に配置させることにより、正確な音圧の測定が可能となったことを示している。

図4は、本発明の実施例2を示したものであり、図1に示した実施例1とは異なり、実施例2では、プローブマイク保持部10に突起部11を設ける代わりに、開口面Aから離れた位置でプローブマイクを支持する支持部13を設けている。また、支持部13には、穴14が実施例1における突起部11の穴12と同様に設けられている。

この場合も、図示の如く予めプローブマイク保持部10の中心から、保持部支持部13の外側までの長さLを予め測定しておき、プローブマイク20において、先端のプローブマイク受音部21から長さLに相当する位置にマーキングMを施しておけば、プローブマイク受音部21の位置決めを簡単に行うことが出来る。

上記の各実施例において、プローブマイクの位置決め後、接着剤で固定をするが、プローブマイクは試験毎に校正が必要なので支接物に恒久的に接着せず、着脱可能かつ使用中に正確な位置を保持できる接着剤を適用する。実際には、ホットメルトやグルーガンと呼ばれる熱可塑性樹脂を用いる。その他、ブチルゴムや粘土といった粘着性のある物質も適用できる。また、プローブマイク先端部（金属部）と穴（12, 14）の嵌め合い公差を適切に設定することも可能である。

また、プローブマイクの校正については、図5に示すように、ピストンホン（校正圧力発生器）50にゴム体51を介してプローブマイク20を挿入し、ピストンホン50から基準圧力を発生し、測定結果が基準圧力になる補正値を求め、この補正値を用いて試験毎に校正することで正確な測定結果が確保できる。

なお、上記実施例によって本発明は限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づき、当業者によって種々の変更が可能なことは明らかである。

また、本発明は、伝搬特性を求める際に音圧と体積速度Vの伝達関数を用いる従来例[1]のような技術にも適用することが可能である。

この場合、音圧pは空気の特性インピーダンスρc及び粒子速度ν[m/s]により次式(7)で表される。

従って、体積速度Vは次式(8)により得られる。

このように、上記の実施例[1]又は[2]のようなプローブマイク取付構造によりチューブスピーカに取り付けたプローブマイク20を用いて正確に測定した音圧から体積速度Vを算出することも可能である。

本発明に係るプローブマイク取付構造の実施例1を示した概略断面図である。図1に示した実施例1に用いるプローブマイクに対するマーキング方法を説明するための正面図である。本発明の実施例1による音圧測定位置の妥当性を説明するための図である。本発明に係るプローブマイク取付構造の実施例2を示した概略断面図である。プローブマイクの校正例を示した概略図である。従来の伝搬特性測定装置における音圧測定方法を説明するためのブロック図である。測定位置の違いによる音圧測定結果の差異を説明するためのグラフ図である。

符号の説明

10, 36 プローブマイク保持部
11 突起部
12, 14 穴
13 支持部
20 プローブマイク
21 プローブマイク受音部
30 チューブマイク
31 チューブ
32 スピーカ部
33 パワーアンプ
34 信号源
35 チューブ先端保持部
40 計測器
A 開口面(境界面)
B 中心線
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

チューブ先端部を音源口とするチューブスピーカと、
該音源口が円形の開口面となるように該チューブ先端部に設けられたプローブマイク保持部と、
該プローブマイク保持部により該開口面中央に先端部分が保持された受音部を有するプローブマイクと、
を備えたことを特徴とするプローブマイク取付構造。
請求項１において、
該プローブマイク保持部が、該開口面を遮ることのない微小な突起部を有し、該突起部に該プローブマイクを通す穴を設けたことを特徴とするプローブマイク取付構造。
請求項１において、
該プローブマイク保持部が、該開口面から離れた位置で該プローブ.マイクを支持する支持部を有し、該支持部に該プローブマイクを通す穴を設けたことを特徴としたプローブマイク取付構造。
請求項１から３のいずれかひとつにおいて、
該プローブマイク保持部の所定位置と該プローブマイクの所定位置が一致するように該プローブマイクの所定位置にマーキングを付したことを特徴としたプローブマイク取付構造。