JP3337671B2 - マイクロホン音圧比較校正用結合器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロホンの音
圧感度レベルの校正に用いられる校正用治具に係り、特
に基準用マイクロホンと被校正マイクロホンを結合保持
させるための結合器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のマイクロホンの音圧感度レベルの
校正には、日本工業規格（ＪＩＳ規格）やＩＥＣ（Inte
rnational Electrotechnical Commission ）規格により
規定された厳密な構造及び寸法のカプラ（音響結合器）
が用いられていた。

【０００３】この様なカプラを用いた校正においては、
２つのマイクロホンの前端面部分（振動膜面）を予め定
められた間隙が空くようにして対面させた小容積の空洞
（カプラ）に装着させていた。

【０００４】この方法によれば、装着したときのカプラ
の容積が一義的に校正結果に影響を与えるため、校正さ
れる被校正マイクロホンも所定規格で規定された厳密な
構造寸法に限られていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】通常、マイクロホンに
おける音圧感度レベルの比較校正では、一方が基準マイ
クロホンとなり、他方が被校正マイクロホンとなる。

【０００６】この被校正マイクロホンとしては、ＩＥＣ
規格またはＪＩＳ規格に準拠する標準マイクロホンが採
用されていたが、近年、これまでの標準マイクロホンの
規格を緩和した計測用マイクロホン規格がＩＥＣ規格に
加えられ、これらのマイクロホンが採用されるようにな
った。

【０００７】このＩＥＣ規格による計測用マイクロホン
は、構造の自由度が広くなったため、これまでの厳密な
構造及び寸法で規定されたカプラには装着できない場合
が出てきた。

【０００８】さらに、マイクロホンは外形構造だけでな
く、デザイン的な要素から種々の外形形状や径のマイク
ロホンが製作されてきている。このため、前述したカプ
ラでは、音圧感度レベルの校正に対応できない場合がで
てきた。

【０００９】このため、カプラに適応しないマイクロホ
ンの校正は、図５に示すような空隙設定用治具２１を用
いて、基準となる基準マイクロホン２２と校正を行う被
校正マイクロホン２３を対峙させて配置し、得られた出
力信号の比較により音圧感度レベルの校正を行うことが
提案されている。

【００１０】これは、基準マイクロホン２２と被校正マ
イクロホン２３の前端面部分（振動膜面）の互いの中心
軸を合うように対面させ、間隙設定用治具２１により所
定の間隙が空くように調整しつつ、それぞれ保持治具と
なるスタンド２４，２５に取り付けている。そして、そ
の対面距離の中間点の真下にスピーカ２６の中心がくる
ように配置する。

【００１１】このような校正を行うための準備は、校正
自体にかかる時間よりも設定するまでに時間がかかり、
また同種の多数のマイクロホンを校正する場合には、同
じ設定を繰り返して再現しなければならず、熟練度を要
することとなった。

【００１２】そこで本発明は、被校正マイクロホンと基
準マイクロホンを挿入により装着するだけで比較による
音圧感度レベルの校正作業の設定ができ、要求される校
正精度を満たしつつ、容易で迅速な作業が実現可能で、
さらに種々の構造形状の被校正マイクロホンに対応して
校正が実施可能な結合器を容易に提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、内部形状が挿入されるマイクロホンの外部
形状に嵌合するように成形されたパイプ型を成し、その
内壁面に間隙を規定する突起部と、その側面長手方向に
配置された多数のスリットとを備え、前記パイプ形状の
開口両側から被校正マイクロホンと基準マイクロホンの
音源信号発生部の中心軸が一致するように、それぞれの
前端面部分が挿入され、前記突起部に当接して嵌合させ
て、音源からの音源信号を前記スリットから取り込み、
被校正マイクロホンと基準マイクロホンの出力信号の比
較により校正を行うためのマイクロホン音圧比較校正用
結合器を提供する。

【００１４】以上のような構成のマイクロホン音圧比較
校正用結合器は、被校正マイクロホンの音圧感度レベル
を基準マイクロホンと比較して校正するために、それぞ
れのマイクロホンの振動膜の音を受ける箇所が同一条件
となるように、互いの振動膜の中心が一致するように成
形され、且つそれらの振動膜面間の距離が一定値（固定
値）になるように突起部の寸法により規定される。そし
て突起部の直下に配置された音源からの音源信号を加
え、各マイクロホンからの出力信号レベルを比較して被
校正マイクロホンの音圧感度レベルを校正する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。

【００１６】図１には、本発明の実施形態に係るマイク
ロホンの結合器の一構成例を示し説明する。図１（ａ）
は、結合器１の外観を示し、同図（ｂ）は、結合器１の
長手方向の構成（図１（ａ）のＡ−Ａ）を示す断面図で
ある。

【００１７】この結合器１は、パイプ（例えば、中空円
筒）形状に射出成形又は切削加工された樹脂等からな
り、その両端側から音圧感度レベルを校正するための被
校正マイクロホン４とその基準マイクロホン５の前端面
部分が挿入される。

【００１８】その際に、それぞれのマイクロホンの音源
信号を受けさせるための振動膜の中心が一致するよう
に、それぞれのマイクロホンの外部形状に嵌合する内部
形状に成形されており、また側面にはスピーカ等の音源
からの音源信号を取り込むための多数のスリット２が長
手方向に設けられ、内壁面には後述する間隙のための突
起部３が設けられている。即ち、この結合器１は、両側
が開放されたパイプ形状を成し、内部形状は挿入される
マイクロホンの外部形状に嵌合するように成形され、円
形、楕円形、多角形や方形等が想定される。

【００１９】また、被校正マイクロホン４と基準マイク
ロホン５の外部形状が異なる場合には、互いのマイクロ
ホンの中心軸（振動膜の中心）が一致する条件を満たす
ように、それぞれのマイクロホンの外部形状に合わせて
結合器１の内部形状を成形する。例えば、図１（ｃ）に
は、被校正マイクロホン４と基準マイクロホン５との径
が異なるマイクロホンを結合させるために内径が異なる
ように成形した結合器１’の一例を示す。

【００２０】この結合器１により、被校正マイクロホン
を比較により校正するためには、それぞれのマイクロホ
ンの振動膜の音を受ける箇所が同一条件であることが必
要である。そのため、本実施形態では前述したような対
向するマイクロホンの間隙の長さに相当する幅を持つ突
起部３を内壁面に形成している。この突起部３に当接す
るまで互いにマイクロホンを挿入することにより、突起
３を挟んでマイクロホンの振動膜面間の距離（間隙）を
一定に設定することができる。この突起部３の幅（寸
法）は、例えば、０．５mm〜１mm程度とする。

【００２１】また、本実施形態に用いられる被校正マイ
クロホン４と基準マイクロホン５としては、外径が１／
２インチマイクロホン（１３．２mm）と、１インチマイ
クロホン（２３．７７mm）等がある。 側面に形成した
スリット２の幅は、結合器１の内径周囲の１／３程度以
上開放となるように成形し、そのスリット２の長さはメ
ッシュ状の保護グリッドを有するマイクロホンで保護グ
リッドの部分が覆われない程度の寸法があれぱよい。即
ち、スリット２の長さは、突起部３の部分を境にして両
側にマイクロホンの半径程度以上の寸法があればよい。

【００２２】結合器１の外形は、円柱形以外に、３角
柱、４角柱その他の角柱でも通常使用する周波数では影
響はない。材質は被校正マイクロホン４と基準マイクロ
ホン５とが電気的に絶縁が得られれば任意で良い。

【００２３】尚、前述した結合器１の内径及び内部形
状、突起部３及びスリット２の大きさは、校正を行うマ
イクロホンに嵌合するように適宜、変更するものであ
り、上述した数値に限定されるものではない。

【００２４】図２を参照して、この結合器１を用いた被
校正マイクロホン４の音圧感度レベルの校正について説
明する。

【００２５】まず、被校正マイクロホン４と基準マイク
ロホン５は、マイクロホン出力を調整可能に増幅する前
置増幅器６，７に接続される。この前置増幅器６，７を
スタンド８，９にそれぞれ同じ高さ（平行）になるよう
に取りつけ、結合器１の両側から互いにマイクロホンの
前端面部分から挿入して、突起３に当接させる。

【００２６】この装着状態において、間隙の中間点（突
起３）の真下に中心がくるように音源となるスピーカ１
０を配置する。この時、間隙の中間点とスピーカ１０の
中心点との距離は、例えば５〜１０cm内に調整する。

【００２７】これらの被校正マイクロホン４と基準マイ
クロホン５の出力端及び、スピーカ１０をそれぞれケー
ブル１１，１２，１３で校正用計測器（ＦＦＴアナライ
ザ）１４に接続する。この校正用計測器１４で測定し
て、被校正マイクロホンの音圧感度レベルを算出する。
必要に応じて校正用計測器１４をマイクロコンピュータ
等で制御し、測定結果の保存や整理を含めた自動測定を
行うことができる。

【００２８】また図３に示すように、これらのスタンド
８，９とスピーカ１０が一体的になるように架台１５に
取り付けてもよいし、さらに、校正時のスピーカ１０か
らの音の影響等を考慮し、必要に応じて結合器１とスピ
ーカ２に防音効果があるケース等に収納してもよい。以
上の作業により校正を行うための準備ができる。

【００２９】次に、校正用計測器１４の指示によりスピ
ーカ１０から所定の音を発生させて、その時の被校正マ
イクロホン４と基準マイクロホン５の各出力信号を校正
用計測器（ＦＦＴアナライザ）１４で測定して、比較結
果から被校正マイクロホン４の音圧感度レベルを算出す
る。この算出処理においては、校正用計測器１４をマイ
クロコンピュータで制御し、測定結果の保存や整理を含
めた自動測定を行ってもよい。

【００３０】図４には、本実施形態の結合器を用いて実
行した結果の一例を示し説明する。

【００３１】図４は、校正を実行した周波数（Ｈｚ）に
おける被校正マイクロホンと基準マイクロホンとの差
（ｄＢ）を示している。

【００３２】このデータ例は、基準マイクロホンとして
ＢＫ４１８０、被校正マイクロホンとしてＢＫ４１３４
を用いて得たものである。この被校正マイクロホン（Ｂ
Ｋ４１３４）は、保護グリッドが取り付けられている通
常の状態で実施した。

【００３３】まず、本実施形態との比較のために従来の
ＩＥＣにより規定されたカプラ（１／２インチマイクロ
ホン用ＬＳ２ａＰ）を用いてデータを得る。この場合、
ＢＫ４１３４は、保護グリッドを取り外し、カプラ用ア
ダプタと交換して測定した。その校正法は、前記ＩＥ
Ｃ、ＪＩＳ規格によるが、上記マイクロホン以外にもう
１個のマイクロホンを音源として利用し、音源マイクロ
ホンを固定して、まず基準マイクロホン（ＢＫ４１８
０）を装着して、電圧減衰量を測定し、次に基準マイク
ロホンを被校正マイクロホン（ＢＫ４１３４）に取り換
えて、同様に電圧減衰量を計測する。そして、それぞれ
の電圧減衰量の差を感度の差として求めた。この測定の
際、音源マイクロホンと、基準用マイクロホン若しくは
被校正用マイクロホンとのそれぞれの組み合わせでカプ
ラの共振周波数を測定し、カプラの寸法の確認を行っ
た。基準マイクロホン（ＢＫ４１８０）においては、共
振周波数３４．６０（ｋＨｚ）、被校正マイクロホン
（ＢＫ４１３４）においては、共振周波数３５．３５
（ｋＨｚ）となる。この共振周波数に対応するカプラの
容積の補正を測定結果に対して行い、補正結果とした。

【００３４】一方、本実施形態による結合器を用いたデ
ータは、図２に示すように、基準マイクロホン（ＢＫ４
１８０）と被校正マイクロホン（ＢＫ４１３４）をそれ
ぞれスタンド８，９に取り付け、スピーカ１０を突起部
３の下方に配置して、それぞれのマイクロホンからの出
力信号レベルの差を測定した。そして、前置増幅器を含
むそれぞれのマイクロホンの系統の特性は、予め挿入電
圧法による測定を行い、測定結果に対して補正した。マ
イクロホンからの出力信号は、２チャンネル入力のＦＦ
Ｔアナライザを使用し、基準マイクロホンの出力信号レ
ベルに対する伝達特性として測定した。

【００３５】この測定においては、被校正マイクロホン
（ＢＫ４１３４）は、通常の保護グリッドを装着した状
態で装着し、間隙を、［ａ］密着状態、［ｂ］間隙１m
m、［ｃ］間隙２mm、［ｄ］間隙５mmの４つのパターン
で測定を行っている。

【００３６】図４の特性を見て分かるように、間隙が１
mmのとき、従来のカプラによる校正結果と、本実施形態
の間隙１mmの校正結果がよく一致していることが認めら
れる。

【００３７】この測定例によれば、１０ｋＨｚ以上の高
い周波数において、カプラによる結果と比較すると、密
着状態では差が大きく、また間隙が２mm、５mmの場合に
は、差が負側に大きくなっている。また１０ｋＨｚ以下
の周波数では、間隙の違いによる差は小さくなり、１ｋ
Ｈｚ以下の周波数では一致している。

【００３８】一方、カプラによる測定結果は、低い周波
数において特性結果の変動が認められるが、これはカプ
ラは密閉した空洞であり、空洞内部の圧力（気圧）が大
気圧と平衡するように細いキャピラリーが設けてあり、
このキャピラリーの空気の漏洩が影響していると推測さ
れる。

【００３９】従って、本実施形態の結合器を用いたマイ
クロホン音圧比較校正結果は、従来の厳密なカプラによ
る校正と結果を比較した場合、主要周波数について、
０．０５ｄＢ程度の差であり、実用的な校正精度（０．
１ｄＢ）に十分対応可能である。

【００４０】尚、本実施形態においては、結合器を射出
成形された樹脂を例として説明したが、勿論これに限定
されたものではなく、この他にも、セラミックス、表面
が絶縁処理された金属、硬質ゴム、木材等の材料から成
形することもできる。

【００４１】以上説明したように、本実施形態の結合器
によれば、それぞれのマイクロホンが結合されているマ
イクロホン間の容積が影響しないため、マイクロホンの
前端部分にメッシュ状の保護グリッドを取り付けたまま
で校正作業を進めることができる。

【００４２】また、校正のために２つのマイクロホンを
設定するのに、結合器の両側からそれぞれマイクロホン
を挿入させて、突起部に当接させるだけの作業で完了す
る。さらに、基準マイクロホンと被校正マイクロホンと
の間隙が突起部により固定的に決まっているため、当接
させるだけで容易に再現できる上、その精度も高く、校
正作業を迅速且つ適正に行うことができる。

【００４３】このように従来のように厳密に規定された
マイクロホンだけではなく、異なる寸法のマイクロホン
においても、結合器の内径及び内部形状を、マイクロホ
ンの中心軸を合わせてその外形形状に嵌合するように成
形するだけでるだけでよく、構造が単純で安価に作るこ
とができる。

【００４４】また、実際の被校正マイクロホンの校正値
を求める操作は、被校正マイクロホンと基準マイクロホ
ンからの出力信号レベルの単純な比較であり、マイクロ
ホン前置増幅器の出力信号をＦＦＴアナライザ等の信号
処理装置に入力して、迅速な処理が実施でき、従来の３
０分程度かかった比較による校正作業と比べて、挿入す
るだけの１分に満たない時間で校正を実施させることが
できる。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、被
校正マイクロホンと基準マイクロホンを挿入により装着
するだけで比較による音圧感度レベルの校正作業の設定
ができ、要求される校正精度を満たしつつ、容易で迅速
な作業が実現可能で、さらに種々の構造形状の被校正マ
イクロホンに対応して校正が実施可能な結合器を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るマイクロホンの結合器
の一例を示す図である。

【図２】実施形態の結合器を用いた被校正マイクロホン
の音圧感度レベルの校正を行うための構成例を示す図で
ある。

【図３】実施形態の構成部位を架台に取り付けて、一体
的に構成した例を示す図である。

【図４】実施形態の結合器を用いて実行した構成結果と
して、周波数における被校正マイクロホンと基準マイク
ロホンとの差を示す図である。

【図５】従来のマイクロホンの音圧感度レベルの比較校
正を行うための構成例の原理を示す図である。

【符号の説明】

１…結合器 ２…スリット ３…突起部 ４…被校正マイクロホン ５…基準マイクロホン

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被校正マイクロホンと基準マイクロホン
   の中心軸を合わせ、マイクロホンの前端面同士の間隙を
   一定に保つために、前記各マイクロホンを中空の円筒に
   両側から差し込み、円筒の内壁の中央部分に一定幅の突
   起を設け、壁面は音の入射を妨げないためのスリットを
   設けたことを特徴とするマイクロホン音圧比較校正用結
   合器。
2. 【請求項２】 内部形状が挿入されるマイクロホンの外
   部形状に嵌合するように成形されたパイプ型を成し、そ
   の内壁面に間隙を規定する突起部と、その側面長手方向
   に配置された多数のスリットと、を具備し、 前記パイプ形状の開口両側から被校正マイクロホンと基
   準マイクロホンの中心軸が一致するように、それぞれの
   前端面部分が挿入され、前記突起部に当接して嵌合させ
   て、音源からの音源信号を前記スリットから取り込み、
   被校正マイクロホンと基準マイクロホンの出力信号の比
   較による校正を実施させることを特徴とするマイクロホ
   ン音圧比較校正用結合器。
3. 【請求項３】 前記結合器は、樹脂、セラミックス、表
   面が絶縁処理された金属、硬質ゴム若しくは、木材の何
   れかからなることを特徴とする請求項１に記載のマイク
   ロホン音圧比較校正用結合器。
4. 【請求項４】 前記突起部の長手方向の寸法が前記被校
   正マイクロホンと前記基準マイクロホンの間の距離とな
   る間隙を規定し、該突起部の直下に音源の中心がくるよ
   うに配置されることを特徴とする請求項１に記載のマイ
   クロホン音圧比較校正用結合器。