JP2656307B2 - Sound source locator - Google Patents

Sound source locator

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JP2656307B2
JP2656307B2 JP63168011A JP16801188A JP2656307B2 JP 2656307 B2 JP2656307 B2 JP 2656307B2 JP 63168011 A JP63168011 A JP 63168011A JP 16801188 A JP16801188 A JP 16801188A JP 2656307 B2 JP2656307 B2 JP 2656307B2
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sound
sound source
camera
receiver
intensity
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克芳 長安
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Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は,プラントを構成している機器の異常診断等
に用いるのに適した音源探査装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a sound source detection device suitable for use in, for example, abnormality diagnosis of equipment constituting a plant.

(従来の技術) 従来,音響的手法を用いて,騒音源を探す音源探査装
置が考えられている。この音源探査装置は,音響インテ
ンシティを用いたもので,基本的には2本のマイクロホ
ンを用い,これらマイクロホンで捕えられた音の位相差
を利用している。すなわち,2本のマイクロホンを結んだ
線上に音源があるときには位相差が最大で,音響インテ
ンシティ値が最大となる。また,2本のマイクロホンを結
んだ線が音源方向と直交する場合には位相差が零で,音
響インテンシティ値が零となる。この原理を利用し,従
来の音源探査装置では1点を中心にして2本のマイクロ
ホンを回転させ,このとき音響インテンシティ値が最大
となる方向を音源方向とし,この方向を表示装置に表示
させるようにしている。
(Prior Art) Conventionally, a sound source search device that searches for a noise source using an acoustic technique has been considered. This sound source locator uses sound intensity, basically uses two microphones, and utilizes the phase difference between sounds captured by these microphones. That is, when the sound source is on the line connecting the two microphones, the phase difference is maximum and the sound intensity value is maximum. When the line connecting the two microphones is orthogonal to the sound source direction, the phase difference is zero, and the sound intensity value is zero. Using this principle, in a conventional sound source locating device, two microphones are rotated around one point, and the direction in which the sound intensity value is maximum is set as the sound source direction, and this direction is displayed on the display device. Like that.

ところで,人間は五感,特に耳と目とによって,かな
り精度の高い異常診断を行なっている。このように,音
響処理と画像処理との結果を合わせて異常診断を行なう
と診断の精度向上を期待できる。耳で聞く音響の特徴は
全方向,つまりどちらを向いていても聞きとれることで
ある。一方,目で見る画像の特徴は,向いている方向の
視野角内に特定されることである。そこで,音によって
異常の方向を判定して音源方向を向き,さらに画像によ
って異常を判定する方式が考えられる。
By the way, humans make extremely accurate abnormality diagnosis based on the five senses, especially the ears and eyes. As described above, when the abnormality diagnosis is performed by combining the results of the acoustic processing and the image processing, the accuracy of the diagnosis can be expected to be improved. The characteristic of the sound heard by the ear is that it can be heard in all directions, that is, in any direction. On the other hand, the feature of an image viewed by the eye is that it is specified within the viewing angle in the direction in which the image is facing. Therefore, a method is considered in which the direction of the abnormality is determined by sound, the direction of the sound source is determined, and the abnormality is determined by an image.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は,音響インテンシティを用いて音源を探査す
る方式を活用し,音源方向の鮮明な画像情報をも得,音
響情報と画像情報との両方を用いて総合的に異常の有無
判定を行なえるようにした音源探査装置を提供すること
を目的としている。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention utilizes a method of searching for a sound source using sound intensity, obtains clear image information in a sound source direction, and uses both sound information and image information. It is an object of the present invention to provide a sound source detection device capable of comprehensively determining the presence or absence of an abnormality.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために,本発明は,プラントを構
成している機器の異常診断に用いられる音源探査装置で
あって,前記機器の配設場に複数のマイクロホンを一定
の関係に配置して設けられた受音器と,前記機器の配設
場の現時点における雰囲気と定常時における雰囲気とを
比較し,定常時とは異なっているときに出力を送出する
手段と,この手段の出力によって動作を開始し,前記受
音器を構成している各マイクロホンの出力信号から上記
受音器の位置を中心とした各方向の音響インテンシティ
を求める手段と,この手段によって求められた音響イン
テンシティから前記受音器の位置を基準にした音源の方
向を求める手段と,前記受音器の近傍に配置されたカメ
ラと,前記手段によって求められた音源方向に前記カメ
ラの光軸を向ける手段と,少なくとも前記カメラで捕ら
えた画像を写し出す受像装置とを具備してなることを特
徴としている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention relates to a sound source detecting apparatus used for diagnosing abnormalities of equipment constituting a plant. A comparison is made between a sound receiver provided with a plurality of microphones arranged in a fixed relationship in the yard and the atmosphere in the installation yard of the equipment at the present time and in a steady state. Means for transmitting an output to the sound receiver, and operation is started by the output of the means, and the sound intensity in each direction centering on the position of the sound receiver is determined from the output signal of each microphone constituting the sound receiver. Means for determining the direction of the sound source with reference to the position of the sound receiver from the sound intensity determined by the means; a camera disposed near the sound receiver; And means for directing the sound source direction of the optical axis of the camera that is, is characterized by comprising; and a receiving apparatus Projects an image captured by at least the camera.

(作 用) 機器の配設場の現時点における雰囲気が定常時とは異
なった場合,たとえば異常音が検出されたような場合,
この検出信号がトリガー信号となって受音器を構成して
いる各マイクロホンの出力信号から上記受音器の位置を
中心とした各方向の音響インテンシティを求める手段が
動作を開始する。そして,各方向の音響インテンシティ
に基いて音源の方向が求められると,その方向にカメラ
の光軸が自動的に向けられる。カメラに自動焦点機能を
持たせることは一般に容易である。したがって,音源と
なっている機器の鮮明な画像を得ることができ,この画
像の処理を行なうことによって異常診断が可能となる。
勿論,このときモニタ装置のスピーカからその場の音も
出力させることもできるし,音響処理の分析結果の表示
も行なえる。したがって,受像装置が中央制御室に設置
されているものとすると,中央制御室において音源とな
った機器が現在どのような常態下にあるかを鮮明な画像
として確認することができばかりか,画像処理によって
機器の異常を自動的に判定することができる。つまり,
音響情報と画像情報とに基いてその機器が異常であるか
否かを総合判定することが可能となる。
(Operation) If the current atmosphere of the equipment installation site is different from the normal condition, for example, if abnormal sound is detected,
The detection signal is used as a trigger signal to start the operation of the means for obtaining the sound intensity in each direction centering on the position of the sound receiver from the output signals of the microphones constituting the sound receiver. Then, when the direction of the sound source is determined based on the sound intensity in each direction, the optical axis of the camera is automatically directed in that direction. It is generally easy for a camera to have an autofocus function. Therefore, a clear image of the device serving as the sound source can be obtained, and abnormality diagnosis can be performed by processing the image.
Of course, at this time, the sound of the place can be output from the speaker of the monitor device, and the analysis result of the acoustic processing can be displayed. Therefore, assuming that the image receiving device is installed in the central control room, it is not only possible to confirm the normal state of the equipment that is the sound source in the central control room as a clear image, The processing can automatically determine the abnormality of the device. That is,
It is possible to comprehensively determine whether or not the device is abnormal based on the audio information and the image information.

(実施例) 以下,図面を参照しながら実施例を説明する。第1図
には一実施例に係る音源探査装置の外観が示されてい
る。
(Example) Hereinafter, an example is described with reference to drawings. FIG. 1 shows the appearance of a sound source detection device according to one embodiment.

この音源探査装置は,大きく別けて,プラントなどに
おいて各種機器が設置されている部屋に配置される検出
部1と,この検出部1とはケーブル2を介して接続され
て中央制御室等に配置される信号処理部3とで構成され
ている。
This sound source locating device is roughly divided into a detection unit 1 arranged in a room where various devices are installed in a plant or the like, and the detection unit 1 is connected via a cable 2 and arranged in a central control room or the like. And a signal processing unit 3.

検出部1は,電源ボックス11と,この電源ボックス11
の上に支柱12を介して水平に固定された固定テーブル13
と,この固定テーブル13上に図示しない軸受を介して図
中実線矢印14で示す方向に回転自在に支持された回転テ
ーブル15と,固定テーブル13の下面に固定されて回転テ
ーブル15の回転角を制御するステップモータ等のモータ
16と,回転テーブル15の回転角を検出する回転角検出器
17と,回転テーブル15の上に固定された自動焦点式のカ
メラ18と,このカメラ18の上に支柱19を介して固定され
た受音器20とで構成されている。
The detection unit 1 includes a power supply box 11 and the power supply box 11.
Fixed table 13 fixed horizontally via a support 12 on the
And a rotary table 15 rotatably supported on the fixed table 13 via a bearing (not shown) in a direction indicated by a solid arrow 14 in the figure, and a rotation angle of the rotary table 15 fixed to the lower surface of the fixed table 13. Motors such as step motors to be controlled
A rotation angle detector that detects the rotation angle of the rotary table 16 and 16
17, an autofocus camera 18 fixed on the rotary table 15, and a sound receiver 20 fixed on the camera 18 via a support 19.

受音器20は,棒状に構成された無指向性のマイクロホ
ン21,22の受音部をカメラ18の光軸に平行するとともに
回転テーブル15の回転中心軸23と直角に交わる線24上に
回転中心軸23を中心にして対称的に配置して構成されて
いる。
The sound receiver 20 rotates the sound receiving portions of the omnidirectional microphones 21 and 22 formed in a bar shape on a line 24 that is parallel to the optical axis of the camera 18 and intersects the rotation center axis 23 of the turntable 15 at right angles. They are arranged symmetrically about the central axis 23.

一方,信号処理部3は,マイクロホン21,22で得られ
た信号をA/D変換するA/D変換器や角度検出器で得られた
角度信号を処理する回路やモータ16への制御信号を送出
する回路を内蔵した入出力装置31と,計算機を主体にし
て構成された処理装置32と,表示装置33とで構成されて
いる。処理装置32は,一方のマイクロホン21の出力信号
を常に監視し,この出力信号のレベルが一定値を越えた
ときにモータ16を制御する信号を送出して回転テーブル
15を間欠的に回転させ,0〜150度の範囲で,30度回転する
毎に計6回に亙ってマイクロホン21,22の出力から各方
向の音響インテンシティ値を算出し,最終的に最も大き
な音響インテンシティ値の得られた回転角に回転テーブ
ル15を位置させる信号を送出する機能,つまり音源方向
検出機能と,得られた音響信号および画像信号をそれぞ
れ処理する機能と,異常の有無を判定する機能とを備え
ている。そして,処理装置32によって検出された音源方
向と,音響処理・画像処理の結果と,異常の有無と,カ
メラ18で捕えられた画像とが受像装置33にそれぞれ表示
されるようになっている。
On the other hand, the signal processing unit 3 converts the signals obtained by the microphones 21 and 22 into analog-to-digital (A / D) converters, a circuit that processes angle signals obtained by an angle detector, and a control signal to the motor 16. It comprises an input / output device 31 having a built-in sending circuit, a processing device 32 mainly composed of a computer, and a display device 33. The processing device 32 constantly monitors the output signal of one of the microphones 21 and sends a signal for controlling the motor 16 when the level of the output signal exceeds a certain value, and sends the signal to the rotary table.
15 is intermittently rotated, the sound intensity value in each direction is calculated from the outputs of the microphones 21 and 22 a total of 6 times every 30 degrees in the range of 0 to 150 degrees, and finally, A function for sending a signal for positioning the rotary table 15 at the rotation angle at which the largest sound intensity value is obtained, that is, a sound source direction detection function, a function for processing the obtained sound signal and image signal, and presence / absence of abnormality And a function for determining Then, the sound source direction detected by the processing device 32, the result of the acoustic processing / image processing, the presence / absence of an abnormality, and the image captured by the camera 18 are displayed on the image receiving device 33.

上記のように,処理装置32によって音源方向が検出さ
れるが,ここで音響インテンシティの理論および音源方
向検出時の信号処理の流れについて説明する。
As described above, the sound source direction is detected by the processing device 32. Here, the theory of sound intensity and the flow of signal processing at the time of sound source direction detection will be described.

ある任意の点におけるr方向の音響インテンシティ値
Irは,その点の音圧をP(t)とし,粒子速度のr方向
成分をVr(t)とすると, となる。空気密度をρとすると,粒子速度Vrと音圧Pと
の間には次の関係がある。
Sound intensity value in the r direction at a given point
Ir is given assuming that the sound pressure at that point is P (t) and the r-direction component of the particle velocity is Vr (t). Becomes Assuming that the air density is ρ, the following relationship exists between the particle velocity Vr and the sound pressure P.

(∂Vr)/(∂t)=−1/ρ・(∂P)/(∂r) …(2) したがって, Vr=−1/ρ∫(∂P)/(∂r)dt …(3) となる。(∂Vr) / (∂t) = − 1 / ρ 0 · (∂P) / (∂r) (2) Therefore, Vr = −1 / ρ 0 ∫ (∂P) / (∂r) dt ... (3)

今,2本のマイクロホンをr方向に△rの間隔で並べて
音圧P1(t),P2(t)を測定すれば,△rが小さいと
きには, (∂P)/(∂r){P2(t)−P1(t)}/Δr …(4) となる。また音圧PをP1(t),P2(t)の平均値とす
れば, P={P1(t)+P2(t)}/2 …(5) となる。したがって,音響インテンシティ値Irは, となる。(6)式のIrを求めるには次の3つの方法があ
る。
Now, if two microphones are arranged in the r direction at intervals of △ r and the sound pressures P1 (t) and P2 (t) are measured, when △ r is small, (∂P) / (∂r) {P2 ( t) −P1 (t)} / Δr (4) If the sound pressure P is an average value of P1 (t) and P2 (t), P = {P1 (t) + P2 (t)} / 2 (5) Therefore, the sound intensity value Ir is Becomes There are the following three methods for obtaining Ir in equation (6).

アナログ回路を構成して求める。Configure the analog circuit and find it.

デジタルフイルタを用いて求める。Determined using a digital filter.

フーリエ分析器を用い,クロススペクトルから求め
る。
Determined from the cross spectrum using a Fourier analyzer.

この実施例では,の方法を用いている。すなわち,
今,単一周波数の音について考えると,一周期の平均パ
ワーはパーシバルの定理から, となる。但し,P(f),Vr(f)はP(t),Vr(t)の
複素フーリエ係数であり,Vr(f)はVr(t)の共役
複素数である。
In this embodiment, the following method is used. That is,
Now, considering the sound of a single frequency, the average power of one cycle is given by Percival's theorem. Becomes Here, P (f) and Vr (f) are complex Fourier coefficients of P (t) and Vr (t), and Vr (f) * is a conjugate complex number of Vr (t).

(3)〜(5)式から, Vr(f)={P1(f)−P2(f)}/jωρ△r …(8) P(f)={P1(f)−P2(f)}/2 …(9) が得られる。これより, Ir=2Re[〔{P1(f)+P2(f)}/2〕 ・〔{P1(f)+P2(f)}−jωρΔr〕] =Re[{|P1|2−|P2|2 +P1P2−P1P2}/−jωρ△r] =Im{P1・P2}/πfρ△r …(10) となる。Im{P1・P2}はP1・P2のクロススペクトルの
虚数部を意味している。
(3) - (5) below, Vr (f) = {P1 (f) -P2 (f)} / jωρ 0 △ r ... (8) P (f) = {P1 (f) -P2 (f) } / 2 (9) is obtained. Than this, Ir = 2Re [[{P1 (f) + P2 ( f)} / 2 ] · [{P1 (f) * + P2 (f) *} -jωρ 0 Δr ]] = Re [{| P1 | 2 - | P2 | 2 + P1 * P2 -P1P2 *} / - jωρ 0 △ r] = Im {P1 · P2 *} / πfρ 0 △ r ... is (10). Im {P1 · P2 * } means the imaginary part of the cross spectrum of P1 · P2.

ある周波数バンド内に幾つかの周期信号が含まれる場
合にはそのバンドの音響インテンシティ値は個々の周波
数成分の和となる。したがって,信号がランダム信号の
場合も考慮すると,f1≦f≦f2の周波数バンドの音響イ
ンテンシティ値Irは, となる。但し,P1・P2はクロススペクトルの密度であ
る。上記説明から判かるように(11)式によって最終的
に音響インテンシティ値Irを求めることができる。
When several periodic signals are included in a certain frequency band, the sound intensity value of that band is the sum of the individual frequency components. Therefore, considering the case where the signal is a random signal, the sound intensity value Ir in the frequency band of f 1 ≦ f ≦ f 2 is Becomes Here, P1 and P2 are cross spectrum densities. As can be seen from the above description, the sound intensity value Ir can be finally obtained by the equation (11).

この実施例ではマイクロホン21の出力信号レベルを常
に監視し,このレベルが一定値を越えたとき,異常が発
生したと判断してマイクロホン21,22の出力信号を取込
み,処理装置32内で第2図に示す流れにしたがって信号
処理している。すなわち,マイクロホン21の出力信号レ
ベルが一定値を越えると,スタートコマンドが送出され
る。この結果,入出力装置31内のA/D変換器が動作を開
始してマイクロホン21,22の出力信号をそれぞれディジ
タル信号に変換する(ステップS1)。変換された各信号
D21,D22をそれぞれ周波数分析器によって各周波数成分
に分離する(ステップS2,S3)。次に,マイクロホン21
側から得られた信号については複素共役処理(ステップ
S4)を行なった後,両信号を乗算器に導入して各周波数
成分毎に乗算する(ステップS5)。この信号から虚数部
を取出し(ステップS6),この虚数部信号を定数割算す
る(ステップS7)。すなわち,ステップS6では(10)式
における分子となる信号分を求めており,ステップS7で
は上記信号分を(10)式において分母を形成している定
数分で割算しているのである。次に,周波数帯域内加算
(ステップS8)を行なって(11)式で示される,その方
向の音響インテンシティ値Irを算出する。このようにし
て算出されたその方向の音響インテンシティ値Ir1をメ
モリに記憶させた後(ステップS9),回転テーブル15を
30度回転させるための信号を送る。回転テーブル15の回
転角は,回転角検出器17によって検出される。したがっ
て,回転テーブル15は正確に30度回転制御される。回転
テーブル15が30度回転した時点で,再びステップS1から
ステップS9までの処理を行なって,その方向の音響イン
テンシティIr2を算出し,これをメモリに記憶させる。
このようにして,150度まで計6回に亙って各方向の音響
インテンシティ値Ir1〜Ir6を算出する。
In this embodiment, the output signal level of the microphone 21 is constantly monitored, and when this level exceeds a certain value, it is determined that an abnormality has occurred, and the output signals of the microphones 21 and 22 are fetched. Signal processing is performed according to the flow shown in the figure. That is, when the output signal level of the microphone 21 exceeds a certain value, a start command is transmitted. As a result, the A / D converter in the input / output device 31 starts operating and converts the output signals of the microphones 21 and 22 into digital signals, respectively (step S1). Each converted signal
D21 and D22 are separated into respective frequency components by a frequency analyzer (steps S2 and S3). Next, the microphone 21
Complex conjugate processing (step
After performing S4), both signals are introduced into a multiplier and multiplied for each frequency component (step S5). The imaginary part is extracted from the signal (step S6), and the imaginary part signal is divided by a constant (step S7). That is, in step S6, the signal component serving as the numerator in equation (10) is obtained, and in step S7, the signal component is divided by the constant component forming the denominator in equation (10). Next, addition in a frequency band (step S8) is performed to calculate a sound intensity value Ir in that direction, which is represented by Expression (11). After the acoustic intensity value Ir 1 in that direction that this manner was calculated has been stored in the memory (step S9), and the rotary table 15
Send a signal to rotate 30 degrees. The rotation angle of the turntable 15 is detected by a rotation angle detector 17. Therefore, the rotation of the turntable 15 is accurately controlled by 30 degrees. When the rotary table 15 is rotated 30 degrees, again performs processing from step S1 to step S9, calculates the sound intensity Ir 2 in that direction, and stores it in memory.
Thus, to calculate the acoustic intensity value Ir 1 ~Ir 6 in each direction over the total of six times to 150 degrees.

次に,メモリに記憶されている6つの音響インテンシ
ティ値Ir1の中から最大値を選び(ステップS10),
この最大値が得られた角度値を入出力装置31に与えると
ともに受像装置33に与える(ステップS11)。入出力装
置31は音源方向角度値が与えられると,線24の方向がそ
の角度方向となるように回転テーブル15の回転角を制御
する。したがって,カメラ18の光軸が音源方向に自動的
に向けられることになる。また,受像装置33はCRT表示
面の一部に音源方向をベクトル表示する(ステップS1
2)。この受像装置33の表示面の残りの部分にはカメラ1
8で捕えられた画像,つまり音源方向の画像および画像
処理の結果ならびに異常の有無等が写し出される。ま
た,マイクロホン21で得られた音も出力される。したが
って,音源方向を認識できるとともに画像情報から音源
となっている機器の現在の状況も認識できることにな
る。
Then, select the maximum value from among six stored in the memory of the sound intensity values Ir 1 ~ 6 (step S10), and
The angle value at which the maximum value is obtained is provided to the input / output device 31 and to the image receiving device 33 (step S11). When a sound source direction angle value is given, the input / output device 31 controls the rotation angle of the turntable 15 so that the direction of the line 24 becomes the angle direction. Therefore, the optical axis of the camera 18 is automatically directed toward the sound source. In addition, the image receiving device 33 displays the direction of the sound source as a vector on a part of the CRT display surface (step S1).
2). The rest of the display surface of the image receiving device 33 includes a camera 1
The image captured in step 8, ie, the image in the direction of the sound source, the result of the image processing, and the presence / absence of an abnormality are displayed. The sound obtained by the microphone 21 is also output. Therefore, the sound source direction can be recognized, and the current situation of the device serving as the sound source can be recognized from the image information.

そして,この場合には音源方向が求められると,その
方向へ自動的にカメラ18の光軸を向けさせることができ
る。したがって,たとえば広角レンズを組み込んだカメ
ラを固定状態に設け,このカメラで機器の設置されてい
る部分全体を写し出すようにした場合に比べて分解能の
高い画像情報を得ることができるので,異常であるか否
かの判定処理を容易化できる。
In this case, when the sound source direction is obtained, the optical axis of the camera 18 can be automatically directed in that direction. This is abnormal because, for example, a camera incorporating a wide-angle lens is mounted in a fixed state, and image information with a higher resolution can be obtained as compared with a case where the entire part where the equipment is installed is photographed with this camera. It is possible to facilitate the process of determining whether or not the determination is made.

上述した実施例では,カメラ18の光軸方向を30度ずつ
移動させるようにしているが,より細かい角度で移動さ
せて各角度毎に音響インテンシティ値を算出するように
すれば,音源方向の探査精度を向上させることができ
る。
In the embodiment described above, the optical axis direction of the camera 18 is moved by 30 degrees. However, if the camera 18 is moved at a finer angle and the sound intensity value is calculated for each angle, the sound source direction can be changed. Exploration accuracy can be improved.

また,上記実施例ではカメラ18の光軸方向を一定角度
ずつ移動させ,各角度毎に音響インテンシティ値を算出
し,これらの中から最大の音響インテンシティ値が得ら
れた角度方向を音源方向としているが,各角度において
算出された音響インテンシティ値をベクトル的に合成し
て音源方向を割出すようにしてもよい。
In the above embodiment, the direction of the optical axis of the camera 18 is moved by a certain angle, and the sound intensity value is calculated for each angle, and the angle direction at which the maximum sound intensity value is obtained from these is determined as the sound source direction. However, the sound intensity direction calculated at each angle may be vector-wise combined to determine the sound source direction.

第3図は各音響インテンシティ値をベクトル的に合成
して音源方向を割出すようにした例における信号処理の
流れを示している。すなわち,ステップS9までは前記実
施例と同じである。ステップS10において,得られた6
つの音響インテンシティ値をベクトル合成する。今,回
転テーブル15の回転中心軸23と直交する平面上に回転中
心軸23を原点として描かれる直交座標を考え,線24がX
軸上にあるときを0度とする。回転テーブル15を反時計
方向に30度ずつ回転させて得られた6つの音響インテン
シティ値Ir1〜Ir6のX方向成分の合成値をIxとし,Y方向
成分の合成値をIyとすると, Ix=Ir1 cosθ+Ir2 cosθ+………Ir6 cosθ Iy=Ir1 sinθ+Ir2 sinθ+………Ir6 sinθ となる。但し,θ=0゜,θ=30゜,………θ
150゜である。IxとIyとを合成して得たベクトルIの方
向は第4図に示すように音源の方向となる。このベクト
ルIとX軸の間の角度θを算出し,この角度情報を入
出力装置31に送るとともに受像装置33へ送る(ステップ
S11)。
FIG. 3 shows the flow of signal processing in an example in which the sound intensity directions are determined by vectorwise combining the sound intensity values. That is, the steps up to step S9 are the same as those in the above embodiment. In step S10, the obtained 6
Vector synthesis of two sound intensity values. Now, consider the orthogonal coordinates drawn on the plane orthogonal to the rotation center axis 23 of the rotary table 15 with the rotation center axis 23 as the origin,
When it is on the axis, it is defined as 0 degree. The combined value of the X direction component of the turntable 15 the six obtained by rotating by 30 degrees counterclockwise sound intensity values Ir 1 ~Ir 6 and Ix, when the Iy the combined value of the Y direction component, Ix = Ir 1 cos θ 1 + Ir 2 cos θ 2 +... Ir 6 cos θ 6 Iy = Ir 1 sin θ 1 + Ir 2 sin θ 2 +... Ir 6 sin θ 6 . However, θ 1 = 0 °, θ 2 = 30 °,..., Θ 6 =
150 ゜. The direction of the vector I obtained by combining Ix and Iy is the direction of the sound source as shown in FIG. The angle θ 0 between the vector I and the X axis is calculated, and this angle information is sent to the input / output device 31 and also sent to the image receiving device 33 (step
S11).

このように各角度において算出された音響インテンシ
ティ値をベクトル合成して音源方向を求める方式では,
最大値方向を音源方向とする方式に比べて各方向のデー
タを平均化することができ,外乱成分を除去できるので
音源探査の精度を向上させることができる。
In this way, in the method of obtaining the sound source direction by vector synthesis of the sound intensity values calculated at each angle,
Data in each direction can be averaged compared to the method in which the maximum value direction is set as the sound source direction, and the disturbance component can be removed, so that the accuracy of the sound source search can be improved.

上述した各実施例では,2個のマイクロホンを同一軸上
に配置して受音器を構成し,この受音器を1点を中心に
して回転させることによって2次元上の音源を探査する
とともにその方向の画像を得ているが,マイクロホンの
配置,カメラの位置移動機構,信号処理手段を変えるこ
とによって3次元上の音源の探査およびその方向の画像
情報を得ることもできる。
In each of the embodiments described above, a sound receiver is constructed by arranging two microphones on the same axis, and the sound receiver is rotated about one point to search for a two-dimensional sound source. Although an image in that direction is obtained, a three-dimensional sound source search and image information in that direction can also be obtained by changing the arrangement of the microphones, the mechanism for moving the position of the camera, and the signal processing means.

第5図には3次元上の音源の探査およびその方向の画
像情報を得ることができるようにした音源探査装置の実
施例が示されている。この図では第1図と同一部分が同
一符号で示されている。
FIG. 5 shows an embodiment of a sound source searching apparatus capable of searching for a sound source in three dimensions and obtaining image information in the direction. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals.

この実施例に係る音源探査装置では,検出部1aの構成
が大きく異なっている。すなわち,電源ボックス11上に
X軸,Y軸,Z軸からなる直角座標を描き,この直角座標上
の原点位置,X軸上,Y軸上,Z軸上にそれぞれ等間隔に4つ
のマイクロホン41,42,43,44を配置して受音器20aを構成
している。なお,この受音器20aは支柱45を介して電源
ボックス11上に固定されている。一方,受音器20aと電
源ボックス11との間には自動焦点式のカメラ18が配置さ
れており,このカメラ18は回転テーブル15上にX軸とY
軸とを結ぶ平面と平行で,かつ回転自在に配置された軸
46に支持されている。回転テーブル15上には軸46に対し
て回転動力を選択的に与えるオータ47と軸46の回転角を
検出する回転角検出器48とが設けられている。回転テー
ブル15はZ軸と平行な軸49の上端に固定されており,こ
の軸49は電源ボックス11上に設けられた軸受50によって
回転自在に支持されている。そして,電源ボックス11上
には軸49に対して選択的に回転動力を与えるモータ51と
軸49の回転角を検出する回転角検出器52とが配置されて
いる。したがって,モータ51を駆動制御することによっ
て回転テーブル15を図中実線矢印53で示す方向,つまり
Z軸回りに回転させることができ,またモータ47を駆動
制御することによってカメラ18を図中実線矢印54で示す
方向に回動させることができる。そして,検出部1aを構
成しているマイクロホン41〜44,カメラ18,モータ47,51,
回転角検出器48,52は前記実施例と同様にケーブル55を
介して信号処理部3aを構成している入出力装置56,処理
装置57,受像装置58に接続されている。
In the sound source detection device according to this embodiment, the configuration of the detection unit 1a is greatly different. That is, a rectangular coordinate composed of the X axis, the Y axis, and the Z axis is drawn on the power supply box 11, and the four microphones 41 are arranged at equal intervals on the X axis, the Y axis, and the Z axis, respectively. , 42, 43, and 44 are arranged to constitute the sound receiver 20a. Note that the sound receiver 20a is fixed on the power supply box 11 via the support 45. On the other hand, an autofocus camera 18 is arranged between the sound receiver 20a and the power supply box 11, and the camera 18 is mounted on the rotary table 15 on the X axis and the Y axis.
An axis that is parallel to the plane connecting the axes and that is arranged rotatably
Supported by 46. On the turntable 15, there are provided an alternator 47 for selectively applying rotational power to the shaft 46 and a rotational angle detector 48 for detecting the rotational angle of the shaft 46. The rotary table 15 is fixed to an upper end of a shaft 49 parallel to the Z axis, and the shaft 49 is rotatably supported by a bearing 50 provided on the power supply box 11. On the power supply box 11, a motor 51 for selectively applying rotational power to the shaft 49 and a rotation angle detector 52 for detecting the rotation angle of the shaft 49 are arranged. Accordingly, by controlling the drive of the motor 51, the rotary table 15 can be rotated in the direction indicated by the solid arrow 53 in the figure, that is, around the Z axis. By controlling the drive of the motor 47, the camera 18 can be rotated by the solid arrow in the figure. It can be rotated in the direction indicated by 54. Then, the microphones 41 to 44, the camera 18, the motors 47, 51,
The rotation angle detectors 48, 52 are connected to an input / output device 56, a processing device 57, and an image receiving device 58 constituting the signal processing unit 3a via a cable 55 as in the above-described embodiment.

音源方向を検出するために処理装置57内でスタートコ
マンドを送出するタイミングおよび信号処理の流れは基
本的には第3図に示した方式を採用している。しかし,
この実施例の場合にはマイクロホンをX軸上,Y軸上,Z軸
上に2個ずつ設けているので,具体的には第6図に示す
ように,X軸上に配置された2つのマイクロホン41,42の
出力を用いてX方向の音響インテンシティ値Irxを算出
し,Y軸上に配置された2つのマイクロホン41,43の出力
を用いてY方向の音響インテンシティ値Iryを算出し,
またZ軸上に配置された2つのマイクロホン41,44の出
力を用いてZ方向の音響インテンシティ値Irzを算出し
ている。このようにして得られた3つの音響インテンシ
ティ値をベクトル的に合成し,合成ベクトルの方向を計
算する(ステップS13)。そして,得られたベクトル方
向の角度値を入出力装置56に与えるとともに受像装置58
に表示する(ステップS15)。入出力装置56は与えられ
た角度信号に基いてモータ51を制御して回転テーブル15
を回転させ,さらにモータ47を制御してカメラ18の仰角
を制御する。したがって,カメラ18の光軸は自動的に音
源方向に向くことになる。
The timing for transmitting a start command in the processing device 57 to detect the sound source direction and the flow of signal processing basically employ the method shown in FIG. However,
In the case of this embodiment, two microphones are provided on the X-axis, Y-axis, and Z-axis respectively. Specifically, as shown in FIG. 6, two microphones arranged on the X-axis are provided. The sound intensity value Irx in the X direction is calculated using the outputs of the microphones 41 and 42, and the sound intensity value Iry in the Y direction is calculated using the outputs of the two microphones 41 and 43 arranged on the Y axis. ,
Also, the sound intensity value Irz in the Z direction is calculated using the outputs of the two microphones 41 and 44 arranged on the Z axis. The three sound intensity values obtained in this manner are combined vectorwise, and the direction of the combined vector is calculated (step S13). Then, the obtained angle value in the vector direction is given to the input / output device 56 and the image receiving device 58
(Step S15). The input / output device 56 controls the motor 51 based on the given angle signal to
, And further controls the motor 47 to control the elevation angle of the camera 18. Therefore, the optical axis of the camera 18 automatically points toward the sound source.

このように,3方向の音響インテンシティ値を同時に求
め,これをベクトル的に合成して音源方向を求める方式
であると,受音器を回転させる必要がないばかりか,音
源方向を高精度に探査でき,しかも単発的な音の場合で
もその音の方向を特定することができる。
In this way, the sound intensity values in three directions are simultaneously obtained, and the sound source direction is obtained by vector-wise synthesis of these values. In addition to the need to rotate the sound receiver, the sound source direction can be determined with high accuracy. It is possible to search, and even in the case of a single sound, the direction of the sound can be specified.

なお,カメラが捕えた各方向の正常時の映像信号を記
憶させておき,カメラの光軸が音源方向に向いたとき得
られた映像信号と記憶されているその方向の映像信号と
を比較し,一定レベル以上の差が生じたとき警報を発生
させるようにしてもよい。
In addition, the normal video signal in each direction captured by the camera is stored, and the video signal obtained when the optical axis of the camera is directed to the sound source is compared with the stored video signal in that direction. Alternatively, an alarm may be generated when a difference of a certain level or more occurs.

[発明の効果] 本発明に係る音源探査装置では,音源方向を特定でき
ると同時に音源方向の鮮明な画像情報を得ることができ
るので,音響情報と画像情報とを使って総合的に異常の
有無判定を行なうことができる。また,本発明に係る音
源探査装置では,機器配設場の現時点における雰囲気と
定常時の雰囲気とを比較し,定常時とは異なっている場
合に各方向のインテンシティを求める動作を開始させる
ようにしているので,現時点における雰囲気と定常時の
雰囲気とを比較するときに,余裕度を設定して比較する
ことができる。したがって,定常雰囲気がある範囲で変
動するような機器配設場へも容易に対応でき,結局,あ
らゆる機器配設場において機器の異常診断を行うことが
できる。
[Effect of the Invention] In the sound source locating device according to the present invention, it is possible to specify the sound source direction and obtain clear image information of the sound source direction at the same time. A determination can be made. In the sound source detection device according to the present invention, the current atmosphere of the equipment installation site is compared with the atmosphere in a steady state, and when it is different from the steady state, an operation for obtaining the intensity in each direction is started. Therefore, when comparing the atmosphere at the present time with the atmosphere in the steady state, it is possible to set a margin and perform the comparison. Therefore, it is possible to easily cope with equipment installation places where the steady atmosphere fluctuates within a certain range, and eventually, it is possible to perform abnormality diagnosis of equipment in all equipment installation places.

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

第1図は一実施例に係る音源探査装置の外観図,第2図
は同装置における処理装置内での信号処理の流れを説明
するための図,第3図は信号処理の別の例を説明するた
めの図,第4図は同信号処理を補足説明するための図,
第5図は他の実施例に係る音源探査装置の外観図,第6
図は同装置における処理装置内での信号処理の流れを説
明するための図である。 1,1a……検出部,3,3a……信号処理部,20,20a……受音
器,11……電源ボックス,15……回転テーブル,18……カ
メラ,21,22,41,42,43,44……マイクロホン,16,47,51…
…モータ,31,56……入出力装置,32,57……処理装置,33,
58……受像装置。
FIG. 1 is an external view of a sound source detection apparatus according to one embodiment, FIG. 2 is a view for explaining the flow of signal processing in a processing apparatus in the apparatus, and FIG. 3 is another example of signal processing. FIG. 4 is a diagram for explaining the signal processing, and FIG.
FIG. 5 is an external view of a sound source detection device according to another embodiment, and FIG.
The figure is a diagram for explaining the flow of signal processing in the processing device in the same device. 1,1a Detector, 3,3a Signal processor, 20,20a Sound receiver, 11 Power supply box, 15 Rotary table, 18 Camera, 21,22,41,42 , 43,44 …… Microphone, 16,47,51…
… Motor, 31, 56 …… I / O device, 32,57 …… Processor, 33,
58 ... Image receiving device.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】プラントを構成している機器の異常診断に
用いられるものであって,前記機器の配設場に複数のマ
イクロホンを一定の関係に配置して設けられた受音器
と,前記機器の配設場の現時点における雰囲気と定常時
における雰囲気とを比較し,定常時とは異なっていると
きに出力を送出する手段と,この手段の出力によって動
作を開始し,前記受音器を構成している各マイクロホン
の出力信号から上記受音器の位置を中心とした各方向の
音響インテンシティを求める手段と,この手段によって
求められた音響インテンシティから前記受音器の位置を
基準にした音源の方向を求める手段と,前記受音器の近
傍に配置されたカメラと,前記手段によって求められた
音源方向に前記カメラの光軸を向ける手段と,少なくと
も前記カメラで捕らえた画像を写し出す受像装置とを具
備してなることを特徴とする音源探査装置。
1. A sound receiver, which is used for abnormality diagnosis of equipment constituting a plant, wherein a plurality of microphones are arranged in a fixed relationship in a place where the equipment is installed, and A means for comparing the current atmosphere in the installation space of the equipment with the atmosphere in a steady state, and sending out an output when the atmosphere is different from the steady state; Means for determining the sound intensity in each direction centering on the position of the sound receiver from the output signals of the respective microphones constituting the microphone; and determining the sound intensity based on the position of the sound receiver from the sound intensity obtained by the means. Means for determining the direction of the sound source obtained, a camera disposed in the vicinity of the sound receiver, means for directing the optical axis of the camera in the direction of the sound source determined by the means, and at least the camera captured by the camera. Sound source search apparatus characterized by comprising; and a Projects receiving device image.
【請求項2】前記受像装置は,前記カメラで捕らえた画
像と前記受音器で得られた音響信号を表示可能に変換し
た信号とを同時に表示するものである請求項1に記載の
音源探査装置。
2. The sound source search according to claim 1, wherein the image receiving device simultaneously displays an image captured by the camera and a signal obtained by converting an acoustic signal obtained by the sound receiver into a displayable state. apparatus.
【請求項3】前記受音器の方向を変えるための駆動装置
を有し,前記受音器の方向が一定角度変わる毎に停止さ
せて前記マイクロホン出力信号から音響インテンシティ
を求め,上記受音器の停止角度毎に求まった音響インテ
ンシティベクトルのうちの最大を示す音響インテンシテ
ィベクトルの方向を音源方向とする請求項1に記載の音
源探査装置。
And a driving device for changing the direction of the sound receiver, wherein the drive is stopped every time the direction of the sound receiver changes by a predetermined angle, and a sound intensity is obtained from the microphone output signal. The sound source search device according to claim 1, wherein the direction of the sound intensity vector that indicates the maximum of the sound intensity vectors obtained for each stop angle of the sound source is the sound source direction.
【請求項4】前記受音器の方向を変えるための駆動装置
を有し,前記受音器の方向が一定角度変わる毎に停止さ
せて前記マイクロホンの出力信号から音響インテンシテ
ィを求め,受音器の停止角度毎に求まった音響インテン
シティベクトルをベクトル的に加算した結果の音響イン
テンシティベクトルの方向を音源方向とする請求項1に
記載の音源探査装置。
4. A driving device for changing the direction of the sound receiver, wherein the driving device is stopped every time the direction of the sound receiver changes by a predetermined angle, and a sound intensity is obtained from an output signal of the microphone. The sound source search device according to claim 1, wherein the direction of the sound intensity vector obtained as a result of adding the sound intensity vectors obtained for each stop angle of the device in a vector manner is a sound source direction.
【請求項5】4個以上のマイクロホンを3次元的に配置
して求まった各音響インテンシティを3次元的にベクト
ル合成した結果を音源方向として前記カメラの光軸を音
源方向に向ける請求項1に記載の音源探査装置。
5. The optical axis of the camera is directed to the direction of the sound source with the result of three-dimensional vector synthesis of the respective sound intensities obtained by arranging four or more microphones three-dimensionally. A sound source detection device according to claim 1.
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