JP2008261700A - Sound wavelength measuring device - Google Patents

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Hideyuki Kotani
秀行 小谷
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure a fundamental wavelength of a sound for determining a fundamental frequency of a normal facility which is required when diagnosing the existence of a facility abnormality of a power facility or the like based on a sound generated from the facility. <P>SOLUTION: This sound wavelength measuring device is equipped with a cylindrical pipe 12 having one closed end; a microphone 14a mounted in the pipe slidably in the pipe axis direction, for measuring a sound pressure on the mounting position; and a detection device 16 for detecting the sound pressure measured by the microphone. The device is also equipped with a cylindrical pipe 12 having one closed end; the first microphone 14a and the second microphone 14b mounted in the pipe, for measuring a sound pressure on the mounting position; an adjustment mechanism capable of adjusting a distance between the first microphone and the second microphone; and a detection device 16 for detecting a sound pressure difference measured by the first microphone and the second microphone. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、音の波長測定装置に関し、例えば電力設備等の設備異常の有無を、設備が発生する音をもとに診断する際に必要となる正常設備の基本周波数を求めるための音の波長測定装置に関する。   The present invention relates to a sound wavelength measuring apparatus, for example, a sound wavelength for obtaining a fundamental frequency of normal equipment required for diagnosing the presence or absence of equipment abnormality such as power equipment based on sound generated by the equipment. It relates to a measuring device.

電車の車輪や電力設備等の設備の異常を診断する方法の一つに、設備から発生する音から異常を発見しようとするものがある。その手法としては、熟練した作業員が電車の車輪などを軽くハンマーで叩きその音から異常を診断する人的な診断方法(官能検査方法)の他に、近年では設備から発生する音の周波数を測定し、フーリエ解析によって周波数解析を行うことで異常の有無を診断する方法が利用されている。
この場合、フーリエ解析による周波数分析は、2πを1周期として変化するデータを解析の対象としており、そのため基準データとして正常設備の基本周波数が必要となる。
One method of diagnosing abnormalities in equipment such as train wheels and electric power equipment is to try to find abnormalities from the sound generated by the equipment. In addition to the human diagnostic method (sensory test method) in which a trained worker taps the wheel of a train with a hammer and diagnoses the abnormality from the sound, the frequency of the sound generated from the equipment has been increased in recent years. A method of diagnosing the presence or absence of abnormality by measuring and performing frequency analysis by Fourier analysis is used.
In this case, in the frequency analysis by Fourier analysis, data that changes with 2π as one period is the object of analysis, and therefore the basic frequency of normal equipment is required as reference data.

設備から発生する音を測定することで装置の異常を発見することを目的とした発明としては、例えば特許文献1の「異音検査方法およびその装置」がある。この発明は、製品の異音の良否を判定する異音検査を、測定データから人が正常音と判断した製品の音データを基準値とし、実際に測定した製品から発生する音の測定データを基準となる音データと対比することによりその一致度から異常を発見しようとするものである。
特開2005−283227号公報
As an invention aimed at discovering an abnormality of an apparatus by measuring a sound generated from equipment, there is, for example, an “abnormal sound inspection method and apparatus” of Patent Document 1. In this invention, the abnormal sound inspection for judging whether the abnormal sound of the product is good or not is performed by using the sound data of the product that the person has determined as normal sound from the measurement data as a reference value, and the measurement data of the sound generated from the actually measured product. By comparing with the reference sound data, anomalies are to be found from the degree of coincidence.
JP 2005-283227 A

設備から発生する音を測定しフーリエ解析により周波数分析を行う場合、設備が発生する音の基本波長を想定し、これを1周期であると仮定して周波数分析をするが、かかる仮定によれば実際の基本波長とのズレから分析結果には当然に誤差が生じることとなる。
そこでこの誤差をできるだけ小さく抑えるためにデータに「窓関数」処理を行う方法があるが、かかる処理によっても解析誤差を完全になくすることはできない。
また特許文献1では官能的に正常音を判断しその音データを基準値としているため、熟練者の存在が必要不可欠となっていた。
When measuring sound generated from equipment and performing frequency analysis by Fourier analysis, the fundamental wavelength of sound generated by equipment is assumed, and this is assumed to be one period, and frequency analysis is performed. Naturally, an error occurs in the analysis result from the deviation from the actual fundamental wavelength.
In order to suppress this error as much as possible, there is a method of performing “window function” processing on the data. However, such processing cannot completely eliminate the analysis error.
In Patent Document 1, since a normal sound is sensuously determined and the sound data is used as a reference value, the presence of a skilled person is indispensable.

本発明は上述の問題を解決するために発案されたものであり、音の波長を測定するための波長測定装置を提供することを目的とするものであり、例えば設備から発生する音を測定しフーリエ解析等により周波数分析を行う場合に、正常な設備が発生する音の基本波長を想定するのではなく実際に波長を測定して求める際に有効な装置である。実際に計測した基本波長をもとに周波数解析を行うことで、分析誤差をほとんどなくしてより高い信頼性での設備の異常発見が可能となる。   The present invention has been conceived to solve the above-described problems, and has an object to provide a wavelength measuring device for measuring the wavelength of sound. For example, the present invention measures sound generated from equipment. When frequency analysis is performed by Fourier analysis or the like, this is an apparatus that is effective in actually measuring and obtaining the wavelength rather than assuming the fundamental wavelength of sound generated by normal equipment. By performing frequency analysis based on the actually measured fundamental wavelength, it is possible to detect abnormalities in equipment with higher reliability with almost no analysis error.

上記目的を達成するため本発明は、一端を閉口する筒状のパイプ(12)と、該パイプ内に取り付けられ、その取り付け位置における音圧を測定する第一のマイクロホン(14a)および第二のマイクロホン(14b)と、第一のマイクロホンと第二のマイクロホンとの距離を調節可能とする調節機構と、第一のマイクロホンおよび第二のマイクロホンで測定した音圧差を検出する検出装置(16)と、を備えた、ことを特徴とする音の波長測定装置を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention includes a cylindrical pipe (12) closed at one end, a first microphone (14a) attached to the pipe and measuring sound pressure at the attachment position, and a second microphone. A microphone (14b), an adjustment mechanism capable of adjusting the distance between the first microphone and the second microphone, and a detection device (16) for detecting a sound pressure difference measured by the first microphone and the second microphone; And a sound wavelength measuring device characterized by comprising:

ここで、前記第二のマイクロホン(14b)は、パイプ(12)の閉口端に固定して取り付けられ、前記調節機構は、前記第一のマイクロホン(14a)をパイプ内でパイプ軸方向にスライド移動させるものであるか、第一のマイクロホン(14a)と第二のマイクロホンとの間の管長を変化させるものとする。   Here, the second microphone (14b) is fixedly attached to the closed end of the pipe (12), and the adjusting mechanism slides the first microphone (14a) in the pipe axial direction within the pipe. It is assumed that the tube length between the first microphone (14a) and the second microphone is changed.

また必要に応じて、前記パイプ(12)に、アタッチメントパイプ(12’)を連結接続することで、パイプの全長を延長可能とすることも好ましい。   If necessary, it is also preferable to connect the attachment pipe (12 ') to the pipe (12) to extend the entire length of the pipe.

本発明の音の波長測定装置では、一端(終端)を閉口する筒状のパイプに設備が発生する音を導入し、入射波と閉口端で反射した反射波との合成波である定在波の音圧(振幅)の変化を、パイプ内に設けたマイクロホンを移動させながら測定することで、定在波の基本波長を求めるものである。
そのためパイプの閉口端に第一のマイクロホンを固定する一方、第一のマイクロホンとの離隔距離を調節可能な第二のマイクを備えてやる。そしてマイクロホンの移動に伴う2つのマイクロホンの音圧差の変化を測定すれば、音圧が最小となる位置から次に音圧が最小となる位置までの管長から1波長(λ)を実際に求めることができ、これから音波の基本周波数を算出することができる。
In the sound wavelength measuring apparatus of the present invention, a standing wave that is a combined wave of an incident wave and a reflected wave reflected at the closed end is introduced into a cylindrical pipe that closes one end (end). The fundamental wavelength of the standing wave is obtained by measuring the change in sound pressure (amplitude) of the sound wave while moving the microphone provided in the pipe.
For this reason, the first microphone is fixed to the closed end of the pipe, and a second microphone that can adjust the separation distance from the first microphone is provided. Then, by measuring the change in the sound pressure difference between the two microphones as the microphone moves, one wavelength (λ) is actually obtained from the tube length from the position where the sound pressure is minimized to the position where the sound pressure is minimized next. From this, the fundamental frequency of the sound wave can be calculated.

ここで第一のマイクロホンと第二のマイクロホンとの離隔距離を調節するための調節機構は、第二のマイクロホンをパイプ内でパイプ軸方向にスライド移動させるものの他に、例えばパイプを二重管構造として第一のマイクロホンと第二のマイクロホンとの間のパイプの管長を変化させるものなどがあり、これにより簡易な構造の装置によって基本波長を容易に測定することができる。   Here, the adjustment mechanism for adjusting the separation distance between the first microphone and the second microphone is, for example, a pipe having a double-pipe structure in addition to the one that slides the second microphone in the pipe axial direction within the pipe. There is one that changes the tube length of the pipe between the first microphone and the second microphone, and thus the fundamental wavelength can be easily measured by a device having a simple structure.

なお1つのマイクロホンによってもパイプ内の各位置における音圧を連続して測定することは可能であるが、2つのマイクロホンを用いることでそれぞれのマイクロホンで測定した音圧差が最小となるときを容易に検出することができる。   Although it is possible to continuously measure the sound pressure at each position in the pipe with a single microphone, the use of two microphones makes it easy to minimize the difference in sound pressure measured with each microphone. Can be detected.

またパイプの開口端に両端を開口する例えば螺旋状のアタッチメントパイプを連結接続し、パイプの全長を延長することで、低周波で波長の長い音に対してもその基本波長の測定が可能となる。   In addition, by connecting and connecting, for example, a helical attachment pipe that opens at both ends to the open end of the pipe and extending the entire length of the pipe, it is possible to measure the fundamental wavelength even for low frequency and long wavelength sound. .

本発明は、空気中を伝播する音波を終端が閉鎖された筒状のパイプに導入すると、入射波とパイプの終端部で反射された反射波とが合成され、パイプの中には1周期長が入射波と同じ定在波が発生することを応用したものである。なお、ある入射波がパイプの端部で反射される場合、パイプ内には入射波+反射波の合成波ができるが、この波はパイプ内で移動せずに大きさだけ変わるように見える波となり、この波を定在波という。
本発明の音の波長測定装置による基本波長の測定は、この理論を利用して測定した定在波(基本波)の1周期長を計測するものである。
In the present invention, when a sound wave propagating in the air is introduced into a cylindrical pipe whose end is closed, an incident wave and a reflected wave reflected at the end of the pipe are combined, and one cycle length is included in the pipe. Applies the same standing wave as the incident wave. When an incident wave is reflected at the end of the pipe, a combined wave of the incident wave and the reflected wave is generated in the pipe, but this wave does not move in the pipe but appears to change only in magnitude. This wave is called standing wave.
The measurement of the fundamental wavelength by the sound wavelength measuring apparatus of the present invention is to measure one period length of a standing wave (fundamental wave) measured using this theory.

図1に実施例1の音の波長測定装置の概念図を示した。
本実施例の波長測定装置10は、一端を閉口する筒状のパイプ12と、パイプ内でパイプ軸方向にスライド移動可能に取り付けられたマイクロホン(第一のマイクロホン14a)と、閉口端に取り付けられたマイクロホン(第二のマイクロホン14b)と、第一のマイクロホン14aおよび第二のマイクロホン14bで測定した音圧の音圧差を検出するための検出装置16とを備えている。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of a sound wavelength measuring apparatus according to the first embodiment.
The wavelength measuring apparatus 10 of the present embodiment is attached to a cylindrical pipe 12 whose one end is closed, a microphone (first microphone 14a) which is slidably mounted in the pipe axial direction within the pipe, and a closed end. And a detection device 16 for detecting the sound pressure difference between the sound pressures measured by the first microphone 14a and the second microphone 14b.

パイプ12は内径が10cm程度で透明なアクリル樹脂などで作成された真っ直ぐな円筒であり、その全長は例えば1m程度となっている。このパイプ12の一端は開口しておりもう一端(終端)は閉口している。またこのパイプ12にはその閉口端(終端)を0として、終端からの距離を測定するための目盛(図示せず)が記入されている。
また図2に示したように、パイプ12の開口端部分にはパイプの全長を延長するためのアタッチメントパイプ12’を連結接続できるようになっている。アタッチメントパイプ12’はパイプ12と同じパイプであり、パイプ12の開口端部分にねじ込むことで段差なく滑らかに連結接続できるようになっている。なお図2ではパイプ12に連結接続するアタッチメントパイプ12’には直線状のものを例示したが、その他にも螺旋状に形成したものなどを用いてやってもよい。またこのアタッチメントパイプ12’にはパイプ12と連結接続した際に、パイプの閉口端からの距離を測定するための目盛(図示せず)が記入されている。
アタッチメントパイプ12’は低周波で波長の長い音の基本波長を測定する際に用いられ、その長さ(管長)は数メートル程度となっている(なお,アタッチメントパイプ12’は曲管であっても良い)。
The pipe 12 is a straight cylinder having an inner diameter of about 10 cm and made of a transparent acrylic resin or the like, and has an overall length of about 1 m, for example. One end of the pipe 12 is open and the other end (termination) is closed. The pipe 12 has a scale (not shown) for measuring the distance from the end, with the closed end (end) being 0.
As shown in FIG. 2, an attachment pipe 12 ′ for extending the entire length of the pipe can be connected and connected to the open end portion of the pipe 12. The attachment pipe 12 ′ is the same pipe as the pipe 12, and can be smoothly connected and connected without a step by being screwed into the opening end portion of the pipe 12. In FIG. 2, the attachment pipe 12 ′ connected to the pipe 12 is illustrated as a straight pipe, but a pipe formed in a spiral shape may be used. The attachment pipe 12 'has a scale (not shown) for measuring the distance from the closed end of the pipe when connected to the pipe 12.
The attachment pipe 12 'is used when measuring the fundamental wavelength of a sound having a low frequency and a long wavelength, and its length (tube length) is about several meters (note that the attachment pipe 12' is a curved pipe). Is also good).

第一のマイクロホン14aおよび第二のマイクロホン14bはともに管内の音圧(振幅)を測定するための小型集音マイクである。ここで第二のマイクロホン14bはパイプの閉口端の中心に固定して取り付けられており、第一のマイクロホン14aは、円管であるパイプ12の中心軸上をスライド移動するようになっている。すなわち第一のマイクロホン14aは、移動のための調節機構を表した図3に示したように、パイプ12の内径とほぼ同じ外径を有する薄肉(1mm程度)の円枠21に、径方向に十字状に取り付けられた細棒である十字支柱23の中心に取り付けられている。またマイクロホン14a,14bからは集音した音の音圧データを検出装置16に送信するためのコード25が伸びている。ここで第一のマイクロホン14aから伸びるコード25は円管の内周壁に沿うようになっており、パイプ12の奥側(閉口端側)に配置した円枠21は、このコードを引っ張ることで開口端側にスライド移動する。なお円枠21のスライド移動をコード25により行うのではなく、専用の紐を設けることで行ってもよい。また円枠21のスライド移動を、細い棒体などを用いて行ってやれば、円枠を奥側に押し込む方向にスライド移動させることも可能となる。
なお本実施例ではマイクロホン14aはパイプ12の中心に位置するようにスライド移動するものとしたが、パイプの内周に沿って軸方向にスライド移動するようにしてやってもよい。
Both the first microphone 14a and the second microphone 14b are small sound collecting microphones for measuring the sound pressure (amplitude) in the tube. Here, the second microphone 14b is fixedly attached to the center of the closed end of the pipe, and the first microphone 14a slides on the central axis of the pipe 12, which is a circular pipe. That is, as shown in FIG. 3 showing an adjustment mechanism for movement, the first microphone 14a is radially arranged on a thin-walled (about 1 mm) circular frame 21 having the same outer diameter as the inner diameter of the pipe 12. It is attached to the center of the cross column 23 which is a thin rod attached in a cross shape. Further, a cord 25 for transmitting sound pressure data of the collected sound to the detection device 16 extends from the microphones 14a and 14b. Here, the cord 25 extending from the first microphone 14a extends along the inner peripheral wall of the circular tube, and the circular frame 21 arranged on the back side (closed end side) of the pipe 12 opens by pulling the cord. Slide to the end side. The slide movement of the circle frame 21 may be performed by providing a dedicated string instead of the code 25. Further, if the circular frame 21 is slid using a thin rod or the like, the circular frame can be slid in the direction of pushing the circular frame inward.
In the present embodiment, the microphone 14a is slid so as to be positioned at the center of the pipe 12. However, the microphone 14a may be slid in the axial direction along the inner periphery of the pipe.

第一のマイクロホン14aおよび第二のマイクロホン14bにつながる検出装置16は、各マイクロホンで測定した音圧差を検出する装置であり、各マイクロホンにつながれたコード25からの音圧データを増幅する増幅回路と、増幅回路で増幅した音圧の差の変化を視覚的に判別可能とするLEDランプや指示針などの表示装置を備えた音圧差検出回路を有している。   The detection device 16 connected to the first microphone 14a and the second microphone 14b is a device that detects a sound pressure difference measured by each microphone, and an amplification circuit that amplifies sound pressure data from the cord 25 connected to each microphone. And a sound pressure difference detection circuit including a display device such as an LED lamp and an indicator hand that can visually discriminate a change in the difference in sound pressure amplified by the amplifier circuit.

次に以上に説明した音の波長測定装置10による波長測定の方法について説明する。
まず第一のマイクロホン14aを取り付けた円枠21を、閉口端に第二のマイクロホンを取り付けたパイプ12の開口端からその最深部(閉口端)まで押し込む。そして、この状態でパイプの開口部を音源の方向に向ける。ここで測定しようとする音の基本波長が長いものである場合には、パイプ開口端に予めアタッチメントパイプ12’を連結接続しておく。そして第一のマイクロホン14aのコード25をゆっくりと引っ張ることで、円枠21に取り付けた第一のマイクロホンを徐々に開口端側にスライド移動させる。このときの第一のマイクロホン14aで測定した音圧と第二のマイクロホン14bで測定した音圧との差の変化を、検出装置16の表示装置によって観察する。そしてその音圧差が最小となったときの第一のマイクロホン14aの位置を、パイプ12に記入した目盛を読み取ることで記録する。
Next, a wavelength measurement method using the sound wavelength measurement apparatus 10 described above will be described.
First, the circular frame 21 to which the first microphone 14a is attached is pushed from the open end of the pipe 12 to which the second microphone is attached to the closed end to the deepest portion (closed end). In this state, the opening of the pipe is directed toward the sound source. If the fundamental wavelength of the sound to be measured here is long, an attachment pipe 12 ′ is connected in advance to the pipe opening end. Then, by slowly pulling the cord 25 of the first microphone 14a, the first microphone attached to the circular frame 21 is gradually slid to the open end side. At this time, a change in the difference between the sound pressure measured by the first microphone 14a and the sound pressure measured by the second microphone 14b is observed by the display device of the detection device 16. And the position of the 1st microphone 14a when the sound pressure difference becomes the minimum is recorded by reading the scale written in the pipe 12.

第一のマイクロホン14aをスライド移動させて音圧の変化差を記録すると、音圧差の最小値が一定の間隔で繰り返し現れることが分かる。すなわちパイプ12内には定在波が発生しているため、この間隔(距離)が測定しようとする基本波長λとなる。このことから音の基本波長が求まり、基本周波数f(=1/T)が求められる。   It can be seen that when the first microphone 14a is slid to record the change in sound pressure, the minimum value of the sound pressure difference appears repeatedly at regular intervals. That is, since a standing wave is generated in the pipe 12, this interval (distance) is the fundamental wavelength λ to be measured. From this, the fundamental wavelength of sound is obtained, and the fundamental frequency f (= 1 / T) is obtained.

すなわち、音速V(m/s)は式(a)、基本周期T(s)は式(b)で与えられる。ここでλは基本波長(m)、tは気温(℃)である。
V=331.5+0.6t ・・・(a)
T=λ/V ・・・(b)
これらの式から基本周波数f(=1/T)が求められる。
That is, the speed of sound V (m / s) is given by equation (a), and the basic period T (s) is given by equation (b). Here, λ is the fundamental wavelength (m), and t is the air temperature (° C.).
V = 331.5 + 0.6t (a)
T = λ / V (b)
From these equations, the fundamental frequency f (= 1 / T) is obtained.

なお周波数分析へ適用する際には、音をサンプリングタイムst(s)で測定した場合、式(b)で基本周期T(s)が求まるので、次式(c)を満足するか、若しくはこれに近いデータ数mで周波数分析すれば、分析精度は向上することとなる。
m=n×T/st (n=1,2,3・・・) ・・・(c)
When applying to frequency analysis, when the sound is measured at the sampling time st (s), the basic period T (s) is obtained by the equation (b), so that the following equation (c) is satisfied, or this If the frequency analysis is performed with the number of data close to m, the analysis accuracy will be improved.
m = n × T / st (n = 1, 2, 3...) (c)

参考までに本実施例の音の波長測定装置を実際に使用し、サンプル音の周波数分析を行った結果を図に示した。なおパイプの管長はアタッチメントパイプを取り付けずに44cmとなっている。
図4は、振動数fが880Hz、波長λが38.6cmのサンプル音をパイプ開口端から入射させ、パイプ閉口端の第二のマイクロホンで検出した音の波形をオシロスコープで表示させたものである。矢印で示した時間(7.95ms)に7波長(7λ)が表れていることから、周期Tは約1.136msであることが分かり、fはf=1/T≒880Hzと求まり、これはサンプル音の周波数と一致する。ここで音速Vを340m/sとすれば、波長はλ=V/f=340/880=38.6cmと求められる。
図5は、同様のサンプル音を、本実施例の音の波長測定装置の第一のマイクロホンおよび第二のマイクロホンで検出した波形をオシロスコープで表示させたものである。ここでの第一のマイクロホンと第二のマイクロホンとの離隔距離L(図1参照)は0cmである。矢印で示した時間(9.08ms)に8波長(8λ)が表れていることから、周期Tは約1.135msであることが分かり、fはf=1/T≒881Hzと求まり、これはサンプル音の周波数とほぼ一致する。
For reference, the results of the frequency analysis of the sample sound using the sound wavelength measurement device of the present example are shown in the figure. The length of the pipe is 44 cm without attaching an attachment pipe.
FIG. 4 shows an example in which a sample sound having a frequency f of 880 Hz and a wavelength λ of 38.6 cm is incident from the pipe opening end, and the sound waveform detected by the second microphone at the pipe closing end is displayed on an oscilloscope. . Since seven wavelengths (7λ) appear at the time indicated by the arrow (7.95 ms), it can be seen that the period T is about 1.136 ms, and f is obtained as f = 1 / T≈880 Hz, which is It matches the frequency of the sample sound. Here, if the speed of sound V is 340 m / s, the wavelength is obtained as λ = V / f = 340/880 = 38.6 cm.
FIG. 5 shows a waveform obtained by detecting the same sample sound with the first microphone and the second microphone of the sound wavelength measuring apparatus of the present embodiment on an oscilloscope. The separation distance L (see FIG. 1) between the first microphone and the second microphone here is 0 cm. Since 8 wavelengths (8λ) appear at the time indicated by the arrow (9.08 ms), the period T is found to be about 1.135 ms, and f is obtained as f = 1 / T≈881 Hz, It almost matches the frequency of the sample sound.

図6乃至図10はサンプル音を本実施例の波長測定装置で測定したものであり、(a)は第一のマイクロホンおよび第二のマイクロホンで検出した各音圧の時間的変化を、(b)は第一のマイクロホンおよび第二のマイクロホンで検出した音の音圧差の時間的変化を表している。ここで図6は第一のマイクロホンと第二のマイクロホンとの離隔距離L(図1参照)をL=0にしたとき、図7はL=λ/4にしたとき、図8はL=λ/2にしたとき、図9はL=3λ/4にしたとき、図10はL=λにしたときの各音圧(a)および音圧差(b)を示したものである。   FIGS. 6 to 10 show sample sounds measured with the wavelength measuring apparatus of the present embodiment. FIG. 6A shows temporal changes in the sound pressures detected by the first microphone and the second microphone. ) Represents a temporal change in the sound pressure difference between the sounds detected by the first microphone and the second microphone. 6 shows a case where the distance L (see FIG. 1) between the first microphone and the second microphone is set to L = 0, FIG. 7 shows a case where L = λ / 4, and FIG. 8 shows a case where L = λ. FIG. 9 shows the sound pressure (a) and the sound pressure difference (b) when L = 3λ / 4, and FIG. 10 shows the sound pressure difference (b) when L = λ.

この結果からも明らかなように、離隔距離LがL=nλのときに第一のマイクロホンと第二のマイクロホンで検出した音の音圧差がほぼ0となることが分かる。   As is clear from this result, it can be seen that the sound pressure difference between the sounds detected by the first microphone and the second microphone is substantially zero when the separation distance L is L = nλ.

以上に説明した本実施例の音の波長測定装置によれば、実際に測定した基本波長から基本周波数を算出することができる。そのため、例えば設備から発生する音を測定しフーリエ解析等により周波数分析を行う場合に、正常な設備が発生する音の基本波長を想定するのではなく実際に計測した基本波長をもとに周波数解析を行うことができ、分析誤差をほとんどなくしてより高い信頼性での設備の異常発見が可能となる。
また本実施例の音の波長測定装置は測定原理がシンプルで、装置の操作も極めて簡単であり、音を直接パイプの開口端から取り込むだけで、基本波長の直読が可能となる。さらに装置自体の構造もシンプルであるため、軽量かつ安価に製作することが可能である。これにより従来の波長測定で必要とされていたオシロのような高価な測定器や複雑なデータ自己相関処理・周波数カウンタ装置なども不要となる。
さらにアタッチメントパイプを連結接続可能としたことで、音の波長の長い場合にもその波長の測定が可能となる。
According to the sound wavelength measuring apparatus of the present embodiment described above, the fundamental frequency can be calculated from the actually measured fundamental wavelength. Therefore, for example, when measuring sound generated from equipment and performing frequency analysis by Fourier analysis etc., frequency analysis is based on the fundamental wavelength actually measured, not assuming the fundamental wavelength of sound generated by normal equipment. It is possible to detect the abnormality of the equipment with higher reliability with almost no analysis error.
Further, the sound wavelength measuring apparatus of this embodiment has a simple measurement principle, and the operation of the apparatus is extremely simple, and the fundamental wavelength can be directly read by simply taking sound directly from the open end of the pipe. Furthermore, since the structure of the device itself is simple, it can be manufactured lightly and inexpensively. This eliminates the need for an expensive measuring instrument such as an oscilloscope or a complicated data autocorrelation processing / frequency counter device required for conventional wavelength measurement.
Further, since the attachment pipe can be connected and connected, it is possible to measure the wavelength even when the wavelength of the sound is long.

図11に実施例2の音の波長測定装置の概念図を示した。なお実施例1と同様の構成については、同様の符号を付すことで重複した説明を省略する。
この音の波長測定装置10は、一端を閉口する筒状のパイプ12と、パイプ内でパイプ軸方向にスライド移動可能に取り付けられたマイクロホン(第一のマイクロホン14a)と、閉口端に取り付けられたマイクロホン(第二のマイクロホン14b)と、第一のマイクロホン14aおよび第二のマイクロホン14bで測定した音圧の音圧差を検出するための検出装置16とを備えている。
FIG. 11 shows a conceptual diagram of the sound wavelength measuring apparatus according to the second embodiment. In addition, about the structure similar to Example 1, the duplicate description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
The sound wavelength measuring device 10 is attached to a cylindrical pipe 12 whose one end is closed, a microphone (first microphone 14a) which is slidably mounted in the pipe axial direction within the pipe, and a closed end. A microphone (second microphone 14b) and a detection device 16 for detecting the sound pressure difference between the sound pressures measured by the first microphone 14a and the second microphone 14b are provided.

パイプ12は内径が10cm程度で透明なアクリル樹脂などで作成された真っ直ぐな円筒である一端が閉口する1m程度の長さの外筒12aと、外筒12aの内周に隙間なく挿入される両端が開口した薄肉の1m強の長さの内筒12bからなる二重円筒構造となっている。ここで内筒12bは外筒12aに対して摺動しながら抜き挿しされ、外筒内に挿入した内筒の先端には大きな段差ができないようになっている。なお外筒12aには閉口端からの距離を測定するための目盛(図示せず)が記入されている。   The pipe 12 is a straight cylinder made of a transparent acrylic resin having an inner diameter of about 10 cm, and an outer cylinder 12a having a length of about 1 m that is closed at one end, and both ends that are inserted into the inner circumference of the outer cylinder 12a without a gap. It has a double-cylindrical structure consisting of a thin-walled inner cylinder 12b with a length of slightly over 1 m. Here, the inner cylinder 12b is inserted and removed while sliding with respect to the outer cylinder 12a, and a large step cannot be formed at the tip of the inner cylinder inserted into the outer cylinder. The outer cylinder 12a has a scale (not shown) for measuring the distance from the closed end.

第一のマイクロホン14aおよび第二のマイクロホン14bはともに小型集音マイクであり、第二のマイクロホンは実施例2と同様に外筒12aの閉口端の中心に固定して取り付けられている。一方第一のマイクロホン14aは、外筒12aに挿入される側の内筒12bの開口端の中心に、径方向に十字状に取り付けられた細棒である十字支柱23によって取り付けられている。   Both the first microphone 14a and the second microphone 14b are small sound collecting microphones, and the second microphone is fixedly attached to the center of the closed end of the outer cylinder 12a as in the second embodiment. On the other hand, the first microphone 14a is attached to the center of the opening end of the inner cylinder 12b on the side inserted into the outer cylinder 12a by a cross column 23 which is a thin rod attached in a cross shape in the radial direction.

次に以上に説明した音の波長測定装置10による波長測定の方法について説明する。
まず第一のマイクロホン14aを取り付けた内筒12bを、閉口端に第二のマイクロホン14bを取り付けた外筒12aの開口端から最深部(閉口端)まで押し込み、この状態で開口部を音源の方向に向ける。そして第一のマイクロホン14aを取り付けた内筒12bをゆっくりと引き抜くことで、第一のマイクロホン14aを徐々に第二のマイクロホン14bから遠ざけるように移動させる。このとき、第一のマイクロホン14aで測定した音圧と第二のマイクロホン14bで測定した音圧との差の変化を検出装置16の表示装置によって観察する。そして音圧差が最小となったときの第一のマイクロホン14aの位置を、外筒12aに記入した目盛を読み取ることで記録する。
Next, a wavelength measurement method using the sound wavelength measurement apparatus 10 described above will be described.
First, the inner cylinder 12b to which the first microphone 14a is attached is pushed in from the opening end of the outer cylinder 12a to which the second microphone 14b is attached at the closed end to the deepest part (closed end). Turn to. Then, by slowly pulling out the inner cylinder 12b to which the first microphone 14a is attached, the first microphone 14a is gradually moved away from the second microphone 14b. At this time, a change in the difference between the sound pressure measured by the first microphone 14 a and the sound pressure measured by the second microphone 14 b is observed by the display device of the detection device 16. And the position of the 1st microphone 14a when a sound pressure difference becomes the minimum is recorded by reading the scale written in the outer cylinder 12a.

測定しようとする基本波長は、音圧差が最小となったときの第一のマイクロホン14aと第二のマイクロホン14bとの距離(第一のマイクロホン14aの目盛値)がλとなることから求まり、既述の式から基本周波数f(=1/T)が求められる。   The fundamental wavelength to be measured is obtained from the fact that the distance (scale value of the first microphone 14a) between the first microphone 14a and the second microphone 14b when the sound pressure difference is minimized is λ. The fundamental frequency f (= 1 / T) is obtained from the above equation.

以上に説明した本実施例の音の波長測定装置によれば、既述の実施例の装置による効果と同様に、設備から発生する音の音圧が安定しない場合にも基本波長の測定が可能となる。なお内筒に実施例2のアタッチメントパイプを連結接続することも可能である。   According to the sound wavelength measuring apparatus of the present embodiment described above, the fundamental wavelength can be measured even when the sound pressure of the sound generated from the equipment is not stable, as in the effect of the apparatus of the above-described embodiment. It becomes. It is also possible to connect the attachment pipe of Example 2 to the inner cylinder.

なお本発明の構成は上記実施例に記述したものに限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することができる。例えば実施例1や実施例2の装置にアタッチメントパイプを取り付けてやることなども勿論可能である。   The configuration of the present invention is not limited to that described in the above embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, it is of course possible to attach an attachment pipe to the apparatus of Example 1 or Example 2.

実施例1の音の波長測定装置の概念図である。1 is a conceptual diagram of a sound wavelength measuring apparatus according to Embodiment 1. FIG. アタッチメントパイプをパイプに連結接続する様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the attachment pipe was connected with a pipe. 調節機構を表した斜視図である。It is a perspective view showing an adjustment mechanism. オシロスコープで表示したサンプル音の波形である(閉口端)。This is the waveform of the sample sound displayed on the oscilloscope (closed end). オシロスコープで表示したサンプル音の波形である(閉口端および開口端)。This is the waveform of the sample sound displayed on the oscilloscope (closed end and open end). 各マイクロホンで検出した音圧の時間的変化およびその音圧差の時間的変化を表したものである。It shows the temporal change of the sound pressure detected by each microphone and the temporal change of the sound pressure difference. 各マイクロホンで検出した音圧の時間的変化およびその音圧差の時間的変化を表したものである。It shows the temporal change of the sound pressure detected by each microphone and the temporal change of the sound pressure difference. 各マイクロホンで検出した音圧の時間的変化およびその音圧差の時間的変化を表したものである。It shows the temporal change of the sound pressure detected by each microphone and the temporal change of the sound pressure difference. 各マイクロホンで検出した音圧の時間的変化およびその音圧差の時間的変化を表したものである。It shows the temporal change of the sound pressure detected by each microphone and the temporal change of the sound pressure difference. 各マイクロホンで検出した音圧の時間的変化およびその音圧差の時間的変化を表したものである。It shows the temporal change of the sound pressure detected by each microphone and the temporal change of the sound pressure difference. 実施例2の音の波長測定装置の概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram of a sound wavelength measuring apparatus according to a second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

12 パイプ
12’ アタッチメントパイプ
12a 外筒
12b 内筒
14a 第一のマイクロホン
14b 第二のマイクロホン
16 検出装置
21 円枠
23 十字支柱
25 コード
12 pipe 12 'attachment pipe 12a outer cylinder 12b inner cylinder 14a first microphone 14b second microphone 16 detection device 21 circular frame 23 cross column 25 cord

Claims (4)

一端を閉口する筒状のパイプ(12)と、
該パイプ内に取り付けられ、その取り付け位置における音圧を測定する第一のマイクロホン(14a)および第二のマイクロホン(14b)と、
第一のマイクロホンと第二のマイクロホンとの距離を調節可能とする調節機構と、
第一のマイクロホンおよび第二のマイクロホンで測定した音圧差を検出する検出装置(16)と、を備えた、ことを特徴とする音の波長測定装置。
A cylindrical pipe (12) closing one end;
A first microphone (14a) and a second microphone (14b) mounted in the pipe and measuring the sound pressure at the mounting position;
An adjustment mechanism capable of adjusting the distance between the first microphone and the second microphone;
A sound wavelength measurement device comprising: a detection device (16) for detecting a difference in sound pressure measured by the first microphone and the second microphone.
前記第二のマイクロホン(14b)は、パイプ(12)の閉口端に固定して取り付けられ、
前記調節機構は、前記第一のマイクロホン(14a)をパイプ内でパイプ軸方向にスライド移動させるものである、ことを特徴とする請求項1に記載の音の波長測定装置。
The second microphone (14b) is fixedly attached to the closed end of the pipe (12),
The sound wavelength measuring device according to claim 1, wherein the adjusting mechanism is configured to slide the first microphone (14a) in the pipe axial direction within the pipe.
前記第二のマイクロホン(14b)は、パイプ(12)の閉口端に固定して取り付けられ、
前記調節機構は、第一のマイクロホン(14a)と第二のマイクロホンとの間の管長を変化させるものである、ことを特徴とする請求項1に記載の音の波長測定装置。
The second microphone (14b) is fixedly attached to the closed end of the pipe (12),
The sound wavelength measuring device according to claim 1, wherein the adjusting mechanism changes a tube length between the first microphone (14a) and the second microphone.
前記パイプ(12)に、アタッチメントパイプ(12’)を連結接続することで、パイプの全長を延長可能とした、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の音の波長測定装置。   The sound wavelength according to any one of claims 1 to 3, wherein an attachment pipe (12 ') is connected to the pipe (12) so as to extend the entire length of the pipe. measuring device.
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