JP2017053709A - Acoustic tube, and device, method and program for acoustic characteristic measurement using acoustic tube, and recording medium recording program - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、音響管並びに音響管を用いた音響特性測定のための装置、方法、プログラム、及びプログラムを記録した記録媒体に関する。 The present invention relates to an acoustic tube and an apparatus, method, program, and recording medium for recording the program for measuring acoustic characteristics using the acoustic tube.
防音材、防音構造の設計のために、様々な音響特性測定手法が提案されてきた。 Various acoustic characteristic measurement methods have been proposed for the design of soundproof materials and soundproof structures.
非特許文献1に開示された音響特性測定手法は、図11に示されるような音響管を用いるものである。音響管8の管本体80の一端部に吸音材の試験体91を保持する吸音材試験体ホルダ82が設けられ、他端部に吸音材試験体ホルダ82に保持された吸音材の試験体91に向けて音波を発生するスピーカ83が設けられている。管本体80の管壁に管軸方向に所定の距離で2つのマイクロホン84、85が設けられている。これらのマイクロホン84、85の各々で測定された音圧から2点間の複素音圧伝達関数を求め、この複素音圧伝達関数から吸音材の試験体91への入射波と反射波を計算し、吸音材の吸音率や音響インピーダンスを計算するものであり、広く知られている。
The acoustic characteristic measurement method disclosed in Non-Patent
特開2002−54988号公報(特許文献1)に開示された音響特性測定手法は、図12に示されるような音響管を用いるものであり、上記非特許文献1に開示された音響特性測定手法を発展させ、透過特性も測定できるようにしたものである。図12において図11と対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。管本体80の中央部には、遮音材の試験体92を着脱可能に保持する遮音材試験体ホルダ88が設けられ、遮音材試験体ホルダ88とスピーカ83との間には、管本体80の管壁に管軸方向に所定の距離で2つマイクロホン86、87が更に設けられている。マイクロホン86、87の各々によって測定された音圧に基づいて遮音材の試験体92への入射波が計算され、マイクロホン84、85の各々によって測定された音圧に基づいて遮音材の試験体92を透過した透過波が計算される。計算された遮音材の試験体92への入射波と透過波から遮音材の透過特性(垂直透過損失)が計算される。吸音材の吸音率は、上記非特許文献1に開示された音響特性測定手法と同様にして、マイクロホン84、85の各々で測定された音圧から吸音材の試験体91への入射波と反射波が計算され、求められる。
The acoustic characteristic measurement method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-54988 (Patent Document 1) uses an acoustic tube as shown in FIG. 12, and the acoustic characteristic measurement method disclosed in
特開平7−27747号公報(特許文献2)に開示された音響特性測定手法は、防音材に加わる機械的なパワー(加振パワー)と、これにより空中に放射される音響パワーの比である音響放射効率を、音源から放射された音の音圧、音源から放射された音に起因する被測定体の振動による変位、被測定体の物性値に基づいて求めるものである。 The acoustic characteristic measurement method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-27747 (Patent Document 2) is a ratio of the mechanical power applied to the soundproof material (excitation power) and the acoustic power radiated into the air thereby. The acoustic radiation efficiency is obtained based on the sound pressure of the sound radiated from the sound source, the displacement due to the vibration of the measured object caused by the sound radiated from the sound source, and the physical property value of the measured object.
しかしながら、従来の防音材、防音構造の設計においては、遮音特性の要素は、防音材を透過する音と、騒音による壁面(以下、簡単のため「板」ともいう)の振動が防音材に伝達して防音材そのものが振動することによって放射される音に分解することができ、その両方を考慮する必要があること、よって遮音特性は、防音材単独で考えることはできず、防音材と防音材が貼り付けられた板のシステムで考える必要性が認識されていなかった。 However, in the design of conventional sound insulation materials and sound insulation structures, the elements of the sound insulation characteristics are the sound transmitted through the sound insulation material and the vibration of the wall surface (hereinafter also referred to as “plate” for simplicity) transmitted to the sound insulation material. The soundproofing material itself can be decomposed into sound radiated by vibration, both of which need to be considered, so the soundproofing characteristics cannot be considered by the soundproofing material alone, the soundproofing material and the soundproofing The need to think about the system of plates with the material attached was not recognized.
また、従来の音響特性測定装置は、防音材固有の遮音特性、すなわち真空中での剛な板に貼り付けられた防音材単独の遮音特性を測定することができなかった。ここで、防音材は、空隙を多く有するものが多いが、そのような防音材は後述のように空隙を満たす空気が防音に大きく影響する。真空中での遮音特性とは、防音材の外部は真空で、防音材の内部の空隙は空気で満たされていると仮定した場合の遮音特性である。したがって、従来の音響特性測定装置を用いて真空下で防音材の音響特性を測定しようとしても、真空下では防音材の空隙部分がつぶれて本来の音響特性を測定することができない。以下、上記の問題点について詳細に説明する。 Further, the conventional acoustic characteristic measuring apparatus cannot measure the sound insulation characteristic unique to the sound insulation material, that is, the sound insulation characteristic of the sound insulation material alone attached to a rigid plate in a vacuum. Here, many of the soundproofing materials have many air gaps, but such a soundproofing material greatly affects soundproofing by air filling the air gaps as described later. The sound insulation characteristic in vacuum is a sound insulation characteristic when it is assumed that the outside of the soundproof material is vacuum and the air gap inside the soundproof material is filled with air. Therefore, even if it is going to measure the acoustic characteristic of a soundproof material under vacuum using the conventional acoustic characteristic measuring apparatus, the space | gap part of a soundproof material collapses under vacuum and an original acoustic characteristic cannot be measured. Hereinafter, the above problem will be described in detail.
まず、防音のメカニズムについて検討する。防音材は、石膏ボードのように防音材単独で用いるのではなく、壁面に防音材を貼って用いることが多い。壁面に防音材を貼った防音構造の場合、防音を達成する要素として、壁面による制振、防音材による遮音、防音材による吸音に分解することができる(図1参照)。 First, the mechanism of sound insulation is examined. In many cases, the soundproofing material is not used alone as in the case of gypsum board, but is used with a soundproofing material attached to the wall surface. In the case of a soundproof structure in which a soundproof material is pasted on a wall surface, it can be broken down into vibration suppression by the wall surface, sound insulation by the soundproof material, and sound absorption by the soundproof material as elements for achieving soundproofing (see FIG. 1).
このうち、防音材による吸音は、上述のように上記非特許文献1に示されるような手法により吸音特性(垂直入射吸音率)を測定することができる。
Among these, as for the sound absorption by the soundproofing material, the sound absorption characteristic (vertical incident sound absorption coefficient) can be measured by the method as shown in
一方、壁面による制振と防音材による遮音は、従来、防音構造全体での遮音の特性としてその特性が測定されていた。すなわち、実際の構造物を想定した板に防音材を貼ったものについて、板の特性と防音材の特性を合わせた遮音特性が測定されていた。 On the other hand, the vibration control by the wall surface and the sound insulation by the soundproofing material have been conventionally measured as the sound insulation characteristics of the entire soundproof structure. That is, the sound insulation characteristic which combined the characteristic of the board and the characteristic of the soundproofing material was measured about what put the soundproofing material on the board assumed the actual structure.
遮音のメカニズムについて更に検討すると、図2(a)を参照して、防音構造の外側の音は、一旦、板の振動に変換されて内側に伝わる。ここで、板自体の制振効果によって相当程度が遮音される。板の振動による音は、2つの経路で伝搬する。1つの経路は、板の振動が防音材に伝達して防音材が音を放射する経路(経路1)であり、もう1つの経路は、板の振動により内側に出た音が防音材を透過する経路(経路2)である。 When the mechanism of sound insulation is further examined, referring to FIG. 2A, the sound outside the soundproof structure is once converted into vibration of the plate and transmitted to the inside. Here, a considerable degree of sound insulation is provided by the vibration damping effect of the plate itself. The sound due to the vibration of the plate propagates in two paths. One path is a path (path 1) through which the vibration of the plate is transmitted to the soundproofing material and the soundproofing material emits sound, and the other path is a sound that is emitted inside by the vibration of the plate and passes through the soundproofing material. Route (route 2) to be performed.
このうち、経路2の板の振動により内側に出た音が防音材を透過した音に関しては、上述の上記特許文献1に示されるような手法を用いて、透過特性(垂直入射透過損失)を測定することができる。しかしながら、この透過特性は、図2(b)に示されるように、板に貼られていない状態の防音材の特性であり、経路2(板の振動により内側に出た音が防音材を透過する経路)の特性とは異なるものである。また、上記特許文献1に示されるような手法においては、経路1の板の振動が防音材に伝達して防音材そのものが振動することによって放射される音は考慮されていない。よって、経路1(板の振動が防音材に伝達して防音材が音を放射する経路)経由の音と経路2(板の振動により内側に出た音が防音材を透過する経路)経由の音を合わせた遮音特性は上記特許文献1に示されるような手法では測定できない。
Among these, with respect to the sound transmitted through the soundproofing material due to the vibration of the plate of the
この点、防音材のみを試験体とするのではなく、板に貼られた防音材を試験体としても上記特許文献1に示されるような手法では、経路1経由の音と経路2経由の音を合わせた遮音特性を測定することができない。以下、その理由について、自動車で最も一般的な防音材であるカーペットを例として述べる。
In this respect, in the method shown in the above-mentioned
カーペットは、図3の左側の図に示されるように、吸音材とゴムから構成される。そして、板と板に貼り付けられたカーペットで構成される防音構造は、図3の右側の図に示されるように、その原理はマス−ばねモデルを用いて説明することができる。すなわち、ゴム、吸音材がマスM、ばね(ばね定数K)にそれぞれ相当し、板が振動してもその振動がカーペットの表面では抑制されることがわかる。 As shown in the diagram on the left side of FIG. 3, the carpet is composed of a sound absorbing material and rubber. The principle of the soundproof structure composed of a plate and a carpet attached to the plate can be described using a mass-spring model, as shown in the diagram on the right side of FIG. That is, it can be seen that rubber and sound absorbing material correspond to mass M and spring (spring constant K), respectively, and even if the plate vibrates, the vibration is suppressed on the carpet surface.
ここで、吸音材は空隙が多く、その空隙が空気で満たされているので、吸音材の硬さよりも吸音材中の空気が、ばね定数Kに大きな影響を与える点に留意が必要である。すなわち、空気の層の厚さである吸音材の厚さが小さいほど、ばねは硬くなり、通常のカーペットの厚さでは、吸音材自体の剛性は空気の層の剛性の1/3以下となる。 Here, since the sound absorbing material has many air gaps and the air gaps are filled with air, it should be noted that the air in the sound absorbing material has a greater influence on the spring constant K than the hardness of the sound absorbing material. That is, the smaller the thickness of the sound absorbing material, which is the thickness of the air layer, the harder the spring, and at the normal carpet thickness, the rigidity of the sound absorbing material itself is 1/3 or less of the rigidity of the air layer. .
上記特許文献1に示されるような手法において、カーペット単独の試験体を測定する場合、図4(a)に示されるように、板がないため、音源からの音は吸音材中の空隙を通過するので、ばねが再現されず、実質的にマスであるゴムの透過特性が測定されることとなる。
In the method as shown in
一方、板にカーペットを貼り付けた試験体を測定すれば、図4(b)に示されるように、ばねは再現されるが、実質的に板の透過特性が測定されることとなる。 On the other hand, if a test body with a carpet attached to a plate is measured, as shown in FIG. 4B, the spring is reproduced, but the transmission characteristics of the plate are substantially measured.
したがって、いずれにしても、上記特許文献1に示されるような手法では、カーペットの経路1経由の音と経路2経由の音を合わせた遮音特性を測定することはできない。
Therefore, in any case, with the technique shown in the above-mentioned
また、上記特許文献1に示されるような手法では、同一の試験体に対して、吸音特性と透過特性を同時に測定することができない。すなわち、同一の試験体に対して吸音特性と透過特性を測定するためには、まず吸音材試験体ホルダ82に試験体を取り付けて吸音特性を測定した後、吸音材試験体ホルダ82から試験体を取り外し、遮音材試験体ホルダ88に取り付けて透過特性を測定するか、又はその逆の順序で測定する必要がある。同一の防音材について異なる試験体を使用すれば、吸音特性と透過特性を同時に測定することはできるが、試験体が異なるため、測定結果にばらつきが生じてしまう。
Further, with the technique as disclosed in
上記特許文献2に記載された手法は、音響放射効率、すなわち防音材に加わる機械的なパワー(加振パワー)と、これにより空中に放射される音響パワーの比を測定するものであるので、経路1経由の音と経路2経由の音を合わせた遮音特性を測定するものといえる。
The method described in
しかしながら、放射される音響パワーは、防音材の試料形状や防音材試料の周囲の空間の特性(例えば周囲の空間における騒音の大きさ)に大きく影響を受ける。したがって、上記特許文献2に記載された手法によって測定された音響放射効率は、その測定条件(防音材の試料形状や防音材試料の周囲の空間の特性)でのみ意味を有するものであり、上記特許文献2に記載された手法では、測定条件に依存しない防音材固有の遮音特性を測定することができない。
However, the radiated acoustic power is greatly influenced by the sample shape of the soundproof material and the characteristics of the space around the soundproof material sample (for example, the magnitude of noise in the surrounding space). Therefore, the acoustic radiation efficiency measured by the method described in
また、上述のように、放射される音響パワーは、防音材試料の周囲の空間における騒音の大きさに影響されるので、無響室において測定を行う必要がある。 Further, as described above, the radiated sound power is affected by the noise level in the space around the soundproofing material sample, so it is necessary to perform measurement in an anechoic chamber.
そこで、本発明は、防音材固有の発音特性、すなわち上述の経路1(板の振動が防音材に伝達して防音材が音を放射する経路)経由の音と経路2(板の振動により内側に出た音が防音材を透過する経路)経由の音を合わせた遮音特性を測定すること目的の1つとする。 Therefore, the present invention provides a sound generation characteristic unique to the soundproofing material, that is, the sound passing through the above-described path 1 (path where the vibration of the plate is transmitted to the soundproofing material and the soundproofing material emits sound) and the path 2 (inside by vibration of the board). One of the purposes is to measure the sound insulation characteristics by combining the sound that passes through the soundproofing material through the sound.
また、本発明は、防音材の発音特性と吸音特性を同一の試験体で同時に測定することを目的の1つとする。 Another object of the present invention is to simultaneously measure the sound generation characteristics and sound absorption characteristics of a soundproofing material with the same specimen.
本発明の1つの態様は、管本体と、前記管本体の一端部に弾性部材を介して設けられた、試験体を保持する第1の保持部材と、前記管本体の他端部に設けられた、前記第1の保持部材に保持される前記試験体に向けて音波を発生する音源部と、前記管本体の管軸方向に所定の距離の間隔で設けられた音圧測定部を含む、複数の音圧測定部と、前記音源部が前記音波を発生したときに、前記第1の保持部材が受ける力を測定する力測定部と、を備える音響管を提供するものである。 One aspect of the present invention is provided in a tube main body, a first holding member that is provided at one end portion of the tube main body via an elastic member, and a second end portion of the tube main body. In addition, a sound source unit that generates a sound wave toward the test body held by the first holding member, and a sound pressure measurement unit provided at intervals of a predetermined distance in the tube axis direction of the tube main body, An acoustic tube is provided that includes a plurality of sound pressure measurement units and a force measurement unit that measures a force received by the first holding member when the sound source unit generates the sound wave.
前記音響管は、前記管本体の前記一端部に連結された、前記力測定部を保持する第2の保持部材を更に備えることができる。 The acoustic tube may further include a second holding member that holds the force measuring unit and is connected to the one end of the tube main body.
前記複数の音圧測定部は、3つ以上の音圧測定部であり、前記音響管は、少なくとも1つの音圧測定部を前記試験体の表面の近傍に配置するための第3の保持部材を更に備えることができる。 The plurality of sound pressure measuring units are three or more sound pressure measuring units, and the acoustic tube is a third holding member for disposing at least one sound pressure measuring unit in the vicinity of the surface of the specimen. Can be further provided.
本発明の1つの態様は、前記音響管と、前記複数の音圧測定部により測定された音圧情報と前記力測定部により測定された力情報に基づいて、前記試験体の発音特性を算出する発音特性算出部と、を備える音響特性測定装置を提供するものである。 One aspect of the present invention is to calculate the sound generation characteristics of the specimen based on the acoustic tube, sound pressure information measured by the plurality of sound pressure measurement units, and force information measured by the force measurement unit. An acoustic characteristic measurement device including a sound generation characteristic calculation unit that performs the above-described process is provided.
前記音響特性測定装置は、前記複数の音圧測定部により測定された音圧情報に基づいて、前記試験体の表面又は前記試験体の表面近傍の音圧を算出する試験体表面音圧算出部を更に備え、前記発音特性算出部は、算出された前記試験体の表面又は前記試験体の表面近傍の前記音圧と、前記力測定部により測定された力情報に基づいて前記試験体の発音特性を算出することができる。 The acoustic characteristic measuring device calculates a sound pressure on the surface of the test body or a sound pressure near the surface of the test body based on sound pressure information measured by the plurality of sound pressure measuring sections. The sound generation characteristic calculation unit further comprises the sound pressure of the test body based on the calculated sound pressure near the surface of the test body or in the vicinity of the surface of the test body and the force information measured by the force measurement section. Characteristics can be calculated.
前記音響特性測定装置は、前記複数の音圧測定部により測定された音圧情報に基づいて、前記試験体の吸音特性を算出する吸音特性算出部を更に備えることができる。 The acoustic characteristic measurement device may further include a sound absorption characteristic calculation unit that calculates a sound absorption characteristic of the specimen based on sound pressure information measured by the plurality of sound pressure measurement units.
前記発音特性算出部及び/又は前記吸音特性算出部は、前記音源部への入力信号を参照して、前記試験体の発音特性及び/又は前記試験体の吸音特性を算出することができる。 The sound generation characteristic calculation unit and / or the sound absorption characteristic calculation unit can calculate the sound generation characteristic of the test body and / or the sound absorption characteristic of the test body with reference to an input signal to the sound source unit.
本発明の1つの態様は、前記音響管を用いて前記試験体の音響特性を測定する方法であって、前記複数の音圧測定部により測定された音圧情報を取得するステップと、前記力測定部により測定された力情報を取得するステップと、前記複数の音圧測定部により測定された音圧情報と前記力測定部により測定された力情報に基づいて、前記試験体の発音特性を算出するステップと、を含む方法を提供するものである。 One aspect of the present invention is a method for measuring the acoustic characteristics of the specimen using the acoustic tube, the step of acquiring sound pressure information measured by the plurality of sound pressure measuring units, and the force Based on the step of obtaining force information measured by the measurement unit, the sound pressure information measured by the plurality of sound pressure measurement units, and the force information measured by the force measurement unit, And a step of calculating.
前記音響管を用いて前記試験体の音響特性を測定する方法は、前記複数の音圧測定部により測定された音圧情報に基づいて、前記試験体の表面又は前記試験体の表面近傍の音圧を算出し、又は取得するステップを更に含み、算出された前記試験体の表面又は前記試験体の表面近傍の音圧と、前記力測定部により測定された力情報に基づいて前記試験体の発音特性を算出することができる。 The method for measuring the acoustic characteristics of the specimen using the acoustic tube is based on sound pressure information measured by the plurality of sound pressure measuring units, and the sound near the surface of the specimen or near the surface of the specimen. A step of calculating or acquiring a pressure, and based on the calculated sound pressure near the surface of the test body or the surface of the test body and force information measured by the force measuring unit. Pronunciation characteristics can be calculated.
前記音響管を用いて前記試験体の音響特性を測定する方法は、前記複数の音圧測定部により測定された音圧情報に基づいて、前記試験体の吸音特性を算出するステップを更に含むことができる。 The method of measuring the acoustic characteristics of the specimen using the acoustic tube further includes a step of calculating the sound absorption characteristics of the specimen based on sound pressure information measured by the plurality of sound pressure measuring units. Can do.
前記試験体の発音特性を算出するステップ及び/又は前記試験体の吸音特性を算出するステップは、前記音源部への入力信号を参照して行われることができる。 The step of calculating the sound generation characteristic of the test body and / or the step of calculating the sound absorption characteristic of the test body may be performed with reference to an input signal to the sound source unit.
本発明の1つの態様は、前記音響管を用いて前記試験体の音響特性を測定する方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供するものである。 One aspect of the present invention provides a program for causing a computer to execute a method for measuring the acoustic characteristics of the specimen using the acoustic tube.
本発明の1つの態様は、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供するものである。 One aspect of the present invention provides a computer-readable recording medium in which the program is recorded.
上記構成を有する本発明によれば、防音材固有の発音特性、すなわち上述の経路1(板の振動が防音材に伝達して防音材が音を放射する経路)経由の音と経路2(板の振動により内側に出た音が防音材を透過する経路)経由の音を合わせた遮音特性を測定することができる。そして、防音材固有の発音特性の測定が可能となることによって、従来のように、実際の構造物を想定した板に防音材を貼ったもので遮音特性を測定する必要なく、実際の構造物での遮音特性をシミュレートする途を開くものである。 According to the present invention having the above-described configuration, the sound generation characteristic peculiar to the soundproof material, that is, the sound and the route 2 (board) through the above-described path 1 (path through which the vibration of the plate is transmitted to the soundproofing material and the soundproofing material emits sound). The sound insulation characteristics can be measured by combining the sound that has passed through the soundproofing material through the sound emitted inside due to the vibration of the sound. And, by making it possible to measure the sound generation characteristics unique to the soundproofing material, it is not necessary to measure the sound insulation characteristics with a soundproofing material pasted on a plate that assumes an actual structure as in the past. It opens the way to simulate the sound insulation characteristics in
また、上記構成を有する本発明によれば、防音材の発音特性と吸音特性を同一の試験体で同時に測定することができ、計測時間の短縮、測定ばらつきが低減される。 Further, according to the present invention having the above-described configuration, the sound generation characteristic and the sound absorption characteristic of the soundproofing material can be measured simultaneously with the same specimen, and the measurement time is shortened and the measurement variation is reduced.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図5は、本発明の第1の実施形態に係る音響特性測定装置の全体構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 5 is an overall configuration diagram of the acoustic characteristic measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図5に示されるように本実施形態に係る音響特性測定装置1は、音響管2、演算装置3、スピーカアンプ4を備える。
As shown in FIG. 5, the acoustic
音響管2は、管本体20、弾性部材21、第1の保持部材22、音源部であるスピーカ23、音圧測定部であるマイクロホン24、25、力測定部であるロードワッシャ27、第2の保持部材28を備える。
The
管本体20は、金属やプラスチックなどで形成されるか、又は管壁内面が気密性を確保するために被覆処理された円筒状のストレート管(直管)である。管本体20の一端部は、径方向外側へ延びるフランジ部201を有する。管本体20の横断面の形状は、方形等の任意の形状とすることもできる。
The tube
第1の保持部材22は、管本体20の一端部に弾性部材21を介して設けられ、防音材の試験体5を保持する。第1の保持部材22には、後述の理由により軽量で剛性の高い金属であるアルミを用いている。また、弾性部材21は、後述のように、その共振周波数が、第1の保持部材22が音圧以外にスピーカ23側の方向から力を受けないとみなすことができるような周波数となるようなものが選択される。
The first holding
音源部であるスピーカ23は、管本体20の他端部に設けられ、第1の保持部材22に保持される試験体5に向けて音波を発生する。音源部は、スピーカに限定されるものではなく、他の適切な任意の音源とすることができる。
The
音圧測定部であるマイクロホン24、25は、管本体20の管壁に管軸方向に所定の間隔で設けられ、管本体20内に生じた音圧をそれぞれの設置位置において測定する。音圧測定部は、マイクロホンに限定されるものではなく、他の適切な任意の音圧センサとすることができる。
The
第2の保持部材28は、円盤状の本体部281、円筒部282、第1のフランジ部283、第2のフランジ部284、第1の凹部285、第2の凹部286を有する。円筒部282は、本体部281の外縁部にスピーカ23に向けて延びるように設けられている。また、円筒部282のスピーカ23側の端部は、径方向外側に向けて延びる第1のフランジ部283を有する。本体部281のスピーカ23に対向する面上にロードワッシャ27が載置され、更にロードワッシャ27のスピーカ23に対向する面上に第1の保持部材22が載置される。上述のように、第1の保持部材22と管本体20の一端部との間には弾性部材21が配置されているから、第1の保持部材22は、試験体5の動きに応じた動きを行うことができ、第1の保持部材22は、試験体5が管本体20内に生じた音圧から受ける力と等しい力を受けることになる。ロードワッシャ27と第1の保持部材22は、本体部281と円筒部282とで形成される第1の凹部285に収容される。第1のフランジ部283と管本体20のフランジ部201はボルトで連結される。また、第2のフランジ部284は、本体部281のスピーカ23とは反対側の外縁部から径方向外側に向けて延びており、ボルト287によって定盤6に固定される。また、本体部281の定盤6側には第2の凹部286が設けられ、固定ボルト288が、本体部281の中心を貫通する穴、ロードワッシャ27を挿通され、第1の保持部材22のスピーカ23とは反対側に設けられた雌ねじ部にねじこまれ、第1の保持部材22、ロードワッシャ27、第2の保持部材28が結合されている。第2の保持部材28には、後述の理由により剛性の高い鉄を用いている。第2の保持部材の形状は、上記のような形状に限定されるものではなく、他の適切な任意の形状とすることができる。
The second holding
ここで、第1の保持部材22、ロードワッシャ27、及び第2の保持部材28の結合体の固有振動数は、その結合体が、試験体5に対して剛な板であるとみなせるようにするために、計測対象の上限周波数より高くする必要がある。本実施形態においては、ロードワッシャ27と第2の保持部材28をばね、第1の保持部材22をマスとした場合の共振周波数が低くなる可能性があるため、第1の保持部材22に軽量で剛性の高い金属であるアルミを使用し、第2の保持部材28に剛性の高い金属である鉄を用いることによって、試験体5に対する剛性を確保している。第1の保持部材22の材質は、アルミに限定されるものではなく、軽量で剛性の高い他の適切な任意の材質(例えばジュラルミン)とすることができる。また、第2の保持部材28の材質は鉄に限定されるものではなく、剛性の高い他の適切な任意の材質(例えばステンレス)とすることもできる。ここで、第2の保持部材は軽量である必要はないので、第2の保持部材の材質として、重量の大きな鉄やステンレスを採用することができる。また、管本体20の一端部と第1の保持部材22との間に配置された弾性部材21は、その共振周波数が、第1の保持部材22が音圧以外にスピーカ23側の方向から力を受けないとみなすことができるような周波数となるようなものが選択される。高い周波数の特性を測定する場合は、小さな直径の音響管を用いればよい。
Here, the natural frequency of the combined body of the first holding
このような構成において、試験体5が、管本体20内に生じた音圧により加振されると、上述のように、第1の保持部材22は音圧以外にスピーカ23側の方向から力を受けないとみなすことができるから、第1の保持部材22は、試験体5が管本体20内に生じた音圧から受ける力と等しい力frを受ける。そして、ロードワッシャ27には力frが加わり、この力frがロードワッシャ27によって測定される。一方、上述のように、第1の保持部材22、ロードワッシャ27、及び第2の保持部材28の結合体は、試験体5に対して剛な板であるとみなせるから、第1の保持部材22は、ロードワッシャ27からfrと大きさの等しい力を反力として受ける。よって、力frの大きさは、第1の保持部材22がロードワッシャ27から受ける反力の大きさに等しい。ロードワッシャ27によって測定された力frの力情報は、後述の力取得部34によって取得される。
In such a configuration, when the
このような構成により、力測定部であるロードワッシャ27は、スピーカ23が音波を発生したときに、第1の保持部材22が受ける力(試験体5から受ける力=ロードワッシャ27からの反力)を測定することができる。力測定部は、ロードワッシャに限定されるものではなく、他の適切な任意の力センサとすることができる。
With such a configuration, the
演算装置3は、CPU、通信機能、ストレージ機能(内部記録媒体並びに外部記録媒体に対するドライブユニット及び/又は入出力インタフェース)、入力機能(キーボード、マウス等)、表示機能(ディスプレイ)を備えたコンピュータ装置と、所定のコンピュータプログラムとで構成される。このコンピュータプログラムは、コンピュータ装置を、音波信号生成部31、入力信号取得部32、音圧取得部33、力取得部34、試験体表面音圧算出部35、発音特性算出部36、吸音特性算出部37として機能させる。
The computing device 3 is a computer device having a CPU, a communication function, a storage function (drive unit and / or input / output interface for an internal recording medium and an external recording medium), an input function (keyboard, mouse, etc.), and a display function (display). And a predetermined computer program. The computer program includes a sound wave
音波信号生成部31は、スピーカ23へ音源として再生させるための音波信号を生成する。
The sound wave
入力信号取得部32は、スピーカ23に入力される信号、すなわち音波信号生成部31により生成され、スピーカアンプ4により増幅された音波信号を取得する。
The input
音圧取得部33は、マイクロホン24、25によって測定された、それぞれの設置位置における管本体20内に生じた音圧の音圧情報を取得する。
The sound
力取得部34は、ロードワッシャ27により測定された力情報を取得する。
The
試験体表面音圧算出部35は、音圧取得部33によって取得された音圧情報に基づいて、試験体5の表面又は試験体5の表面近傍の音圧p0を算出する。この算出方法は、例えば上記非特許文献1等に示されるように周知であるので、詳細な説明は省略する。
The test body surface sound
発音特性算出部36は、マイクロホン24、25により測定された音圧情報とロードワッシャ27により測定された力情報に基づいて、試験体5の発音特性を算出する。本実施形態においては、発音特性算出部36は、試験体表面音圧算出部35により算出された試験体5の表面又は試験体5の表面近傍の音圧p0と、力取得部34によって取得された第1の保持部材22が受ける反力frに基づいて、試験体5の発音特性を算出する。
The sound generation
ここで、発音特性とは、上述の経路1(板の振動が防音材に伝達して防音材が音を放射する経路)経由の音と経路2(板の振動により内側に出た音が防音材を透過する経路)経由の音を合わせた遮音特性をいう。よって、試験体を保持する部材を一定の加速度a0で加振したときの試験体表面又は試験体表面近傍の空気の加速度をaとすると、発音特性はa/a0と表すことができる。発音特性a/a0については、スピーカで加振している状態の試験体を保持する部材が受ける反力をfr、スピーカで加振している状態の試験体表面又は試験体表面近傍の音圧をp0、音響管の断面積をSとすると、構造と音響の相反性により、
|a/a0|=|fr/Sp0|・・・(1)
が成立する。よって、式(1)より、取得された音圧p0、反力fr、音響管の断面積Sに基づいて発音特性a/a0を算出することができる。
Here, the sound generation characteristics are the sound through the path 1 (path through which the vibration of the plate is transmitted to the soundproofing material and the soundproofing material radiates sound) and the sound of the path 2 (the sound emitted inside by the vibration of the plate). This is the sound insulation characteristic that combines the sound that passes through the material. Therefore, when the acceleration of air on the surface of the test body or in the vicinity of the surface of the test body when the member holding the test body is vibrated at a constant acceleration a 0 , the sound generation characteristic can be expressed as a / a 0 . For the sound generation characteristic a / a 0 , the reaction force received by the member holding the test body in the state of being vibrated by the speaker is fr, and the sound on the surface of the test body in the state of being vibrated by the speaker or in the vicinity of the surface of the test body When the pressure is p 0 and the cross-sectional area of the acoustic tube is S, due to the reciprocity between the structure and the sound,
| A / a 0 | = | fr / Sp 0 | (1)
Is established. Therefore, the sound generation characteristic a / a 0 can be calculated from the equation (1) based on the acquired sound pressure p 0 , reaction force fr, and cross-sectional area S of the acoustic tube.
ここで、式(1)に示される構造と音響の相反性が上記実施形態の音響管について成立することを確認するシミュレーションの結果について説明する。 Here, the result of the simulation for confirming that the reciprocity between the structure represented by the formula (1) and the sound is established for the acoustic tube of the above embodiment will be described.
上記実施形態の音響管に対して、図6(a)に示されるような有限要素モデルを作成し、MSC社のソフトウエアACTRANを用いてシミュレーションを行った。管本体20の内部は空気で満たされており、スピーカ23は点音源23’、試験体5はメラミン樹脂の発泡タイプの吸音材とし、吸音材には予め計測したBiotパラメータを与えた。また、上記実施形態では、試験体5が貼り付けられる剛な板として、ロードワッシャ27及び鉄製の第2の保持部材28と結合されたアルミ製の第1の保持部材22を用いたが、本シミュレーションでは、試験体5が貼り付けられる剛な板を1枚の鉄板とした。点音源23’から鉄板22’の試験体5に対向する面までの距離が500mm、管本体20の直径が100mm、試験体5は円盤状の形状で、直径が100mm、厚さが50mmとした。このような条件の下、|fr/Sp0|の値のシミュレーションを行った。
A finite element model as shown in FIG. 6A was created for the acoustic tube of the above embodiment, and simulation was performed using the software ACTRAN from MSC. The inside of the tube
一方、上記と同じ剛な板と発泡タイプの吸音材のみの構造について、剛な板を一定の加速度a0で加振したときの吸音材表面の加速度aに対する|a/a0|の値を、図6(b)に示されるような有限要素モデルを作成し、同様にシミュレーションを行った。 On the other hand, for the structure of only the same rigid plate and foam type sound absorbing material as described above, the value of | a / a 0 | with respect to the acceleration a of the sound absorbing material when the rigid plate is vibrated at a constant acceleration a 0 is A finite element model as shown in FIG. 6B was created and similarly simulated.
図7に、シミュレーション結果を示す。実線は|fr/Sp0|の値であり、点線は、|a/a0|の値である。両者は一致しており,防音材単体の特性a/a0は、防音材の反力frを吸音材表面の音圧p0と音響管の断面積Sの積で除した値から計測可能であることが分かる。 FIG. 7 shows the simulation result. The solid line is the value of | fr / Sp 0 |, and the dotted line is the value of | a / a 0 |. Both are in agreement, and the characteristic a / a 0 of the soundproofing material can be measured from the value obtained by dividing the reaction force fr of the soundproofing material by the product of the sound pressure p 0 on the surface of the sound absorbing material and the cross-sectional area S of the sound pipe. I understand that there is.
吸音特性算出部37は、音圧取得部33によって取得されたマイクロホン24、25が測定した音圧の音圧情報に基づいて、試験体5の吸音特性を算出する。この算出方法は、例えば上記非特許文献1等に示されるように周知であるので、詳細な説明は省略する。
The sound absorption characteristic calculation unit 37 calculates the sound absorption characteristic of the
以上の装置構成を前提に、本発明の一実施形態に係る音響特性測定装置の音響特性測定処理の例を図8を参照して、以下に説明する。 Based on the above apparatus configuration, an example of the acoustic characteristic measurement process of the acoustic characteristic measuring apparatus according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
まず、音波信号生成部31が、スピーカ23へ音源として再生させるための音波信号を生成する(S1)。
First, the sound wave
生成された音波信号は、スピーカアンプ4によって増幅され、スピーカ23に入力される。スピーカ23は、増幅された音波信号を音波に変換し、管本体20の一端部に設けられた第1の保持部材に保持される試験体5に向けて音波を発生する(S2)。
The generated sound wave signal is amplified by the speaker amplifier 4 and input to the
マイクロホン24、25は、スピーカ23が発生した音波により管本体20内に生じた音圧を測定し、測定された音圧の音圧情報は、音圧取得部33によって取得される(S3)。
The
ロードワッシャ27は、第1の保持部材22が受ける力frを測定し、測定された力frの力情報は、力取得部34によって取得される(S4)。
The
試験体表面音圧算出部35は、音圧取得部33によって取得された音圧情報に基づいて、試験体5の表面又は試験体5の表面近傍の音圧p0を算出する(S5)。
The test body surface sound
発音特性算出部36は、試験体表面音圧算出部35により算出された試験体5の表面又は試験体5の表面近傍の音圧p0と、力取得部34によって取得された第1の保持部材22が受けた力frに基づいて、試験体5の発音特性を算出する(S6)。
The sound generation
また、吸音特性算出部37は、音圧取得部33によって取得されたマイクロホン24、25が測定した音圧の音圧情報に基づいて、吸音特性を算出する(S7)。
The sound absorption characteristic calculation unit 37 calculates the sound absorption characteristic based on the sound pressure information of the sound pressure measured by the
ここで、発音特性の算出と吸音特性の算出は、いずれを先に行ってもよいし、同時に並行して行ってもよい。 Here, the calculation of the sound generation characteristic and the calculation of the sound absorption characteristic may be performed first, or may be performed in parallel at the same time.
試験体5の表面又は試験体5の表面近傍の音圧、発音特性、吸音特性の算出においては、スピーカ23へ入力されるスピーカアンプ4によって増幅された音波信号を参照して、マイクロホン24、25の測定に混入するノイズ等の外部からのノイズの影響を除去することができる。これにより、より精度の高い発音特性や吸音特性を算出することができる。
In calculating the sound pressure, sound generation characteristics, and sound absorption characteristics near the surface of the
本実施形態の構成によれば、以下のような効果が得られる。
(1)マイクロホンで測定した音圧とロードワッシャで測定した力とから、精度の高い防音材固有の発音特性を測定することができる。
(2)発音特性の測定と吸音特性を同時に測定することができる。
(3)発音特性と吸音特性を同一の試験体で同時に測定できるので、計測時間の短縮、測定ばらつきの低減が可能となる。
(4)図4を参照して上述したばねモデルについて、本実施形態においては、図9に示されるようなものとなり、板は、固定され振動しないので、防音材の特性の測定には影響を与えず、かつばねを再現することもできる。
(5)閉空間での測定であるため、無響室で測定する必要がなく、また周辺のノイズの影響を受けにくいので、精度の高い測定が可能となる。
(6)可動部がない構造を採用しているので、ガタツキ等による測定精度の低下を避けることができる。
According to the configuration of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) From the sound pressure measured with the microphone and the force measured with the load washer, it is possible to measure the sound generation characteristic specific to the soundproofing material with high accuracy.
(2) It is possible to simultaneously measure sound generation characteristics and sound absorption characteristics.
(3) Since the sound generation characteristic and the sound absorption characteristic can be measured simultaneously with the same specimen, the measurement time can be shortened and the measurement variation can be reduced.
(4) In the present embodiment, the spring model described above with reference to FIG. 4 is as shown in FIG. 9, and the plate is fixed and does not vibrate. It is possible to reproduce the spring without giving it.
(5) Since measurement is performed in a closed space, it is not necessary to perform measurement in an anechoic chamber, and it is difficult to be influenced by surrounding noise, so that highly accurate measurement is possible.
(6) Since a structure without moving parts is adopted, it is possible to avoid a decrease in measurement accuracy due to rattling or the like.
(第2の実施形態)
図10は、本発明の第2の実施形態に係る音響特性測定装置の全体構成図である。この図10を参照して、本発明の第2の実施形態の構成及び動作原理を説明する。図10において図5と対応する部分には同一の符号を付し、第1の実施形態と重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is an overall configuration diagram of an acoustic characteristic measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. With reference to FIG. 10, the configuration and operation principle of the second embodiment of the present invention will be described. 10, parts corresponding to those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description overlapping with the first embodiment is omitted.
本実施形態において、第1の実施形態と異なる点は、マイクロホン24、25に加えて、マイクロホン26を試験体5表面の近傍に配置するための第3の保持部材であるマイクホルダ29を、管本体20の管壁に設けた点である。マイクロホン26で測定された試験体5表面の近傍の音圧の音圧情報は、音圧取得部33によって取得される。
In the present embodiment, the difference from the first embodiment is that, in addition to the
本実施形態によれば、第1の実施形態においては、マイクロホン24、25によって測定された音圧から計算によって求めていた、試験体5の表面又は表面近傍の音圧p0を直接測定することができるので、より精度の高い発音特性を測定することが可能となる。
According to the present embodiment, in the first embodiment, the sound pressure p 0 near the surface of the
以上、本発明について、例示のためにいくつかの実施形態に関して説明してきたが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、形態及び詳細について、様々な変形及び修正を行うことができることは、当業者に明らかであろう。 Although the present invention has been described above with reference to several embodiments for purposes of illustration, the present invention is not limited thereto, and forms and details are within the scope and spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made.
1 音響特性測定装置
2 音響管
20 管本体
201 フランジ部
21 弾性部材
22 第1の保持部材
22’鉄板
23 スピーカ
23’点音源
24 マイクロホン
25 マイクロホン
26 マイクロホン
27 ロードワッシャ
28 第2の保持部材
281 本体部
282 円筒部
283 第1のフランジ部
284 第2のフランジ部
285 第1の凹部
286 第2の凹部
287 ボルト
288 固定ボルト
29 マイクホルダ
3 演算装置
31 音波信号生成部
32 入力信号取得部
33 音圧取得部
34 力取得部
35 試験体表面音圧算出部
36 発音特性算出部
37 吸音特性算出部
4 スピーカアンプ
5 試験体
6 定盤
8 音響管
80 管本体
82 吸音材試験体ホルダ
83 スピーカ
84 マイクロホン
85 マイクロホン
86 マイクロホン
87 マイクロホン
88 遮音材試験体ホルダ
91 吸音材の試験体
92 遮音材の試験体
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記管本体の一端部に弾性部材を介して設けられた、試験体を保持する第1の保持部材と、
前記管本体の他端部に設けられた、前記第1の保持部材に保持される前記試験体に向けて音波を発生する音源部と、
前記管本体の管軸方向に所定の距離の間隔で設けられた音圧測定部を含む、複数の音圧測定部と、
前記音源部が前記音波を発生したときに、前記第1の保持部材が受ける力を測定する力測定部と、
を備える音響管。 A tube body;
A first holding member for holding a test body, provided at one end of the tube body via an elastic member;
A sound source section that is provided at the other end of the tube main body and generates a sound wave toward the test body held by the first holding member;
A plurality of sound pressure measurement units including a sound pressure measurement unit provided at intervals of a predetermined distance in the tube axis direction of the tube body;
A force measuring unit that measures a force received by the first holding member when the sound source unit generates the sound wave;
An acoustic tube.
前記複数の音圧測定部により測定された音圧情報と前記力測定部により測定された力情報に基づいて、前記試験体の発音特性を算出する発音特性算出部と、
を備える音響特性測定装置。 The acoustic tube according to any one of claims 1 to 3,
A sounding characteristic calculation unit that calculates sounding characteristics of the specimen based on sound pressure information measured by the plurality of sound pressure measuring units and force information measured by the force measuring unit;
An acoustic characteristic measuring device comprising:
前記複数の音圧測定部により測定された音圧情報を取得するステップと、
前記力測定部により測定された力情報を取得するステップと、
前記複数の音圧測定部により測定された音圧情報と前記力測定部により測定された力情報に基づいて、前記試験体の発音特性を算出するステップと、
を含む方法。 A method for measuring acoustic characteristics of the specimen using the acoustic tube according to any one of claims 1 to 3,
Obtaining sound pressure information measured by the plurality of sound pressure measuring units;
Obtaining force information measured by the force measuring unit;
Calculating sound generation characteristics of the specimen based on sound pressure information measured by the plurality of sound pressure measuring units and force information measured by the force measuring unit;
Including methods.
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