JP3872441B2 - 異音検出方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人間の聴感にあった音の大きさ（ラウドネス）により車輛の内部で発生する異音を検出する異音検出方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車などの車内は、運転時やエンジンの振動によって種々の音が発生している。特に、インパネ、グローブボックスなどの内装品は、取りつけ具合の不良などによって共振すると共に音圧振幅が時間的に変動している。こういった音は、その変動の仕方によって、不快感を催したり耳障りな音（以下、異音と称す。）となる場合がある。このような異音は、部品の重量および剛性に起因する周波数で変動すると共に一般に「音の強さ」が小さい。しかし、人間の聴覚で感じる「音の大きさ」は、音の強さと異なり、異音が大きく感じられる場合がある。しかし、前記異音の発生源と、その大きさを特定しようとすると、所謂、「暗騒音」に埋もれてしまい、異音を抽出することが難しい。
【０００３】
前記問題点を解決する手段として、複数のマイクロホンに入力される音量を比較して音源の方向を探知する音源方向検出方法及び装置（例えば特許文献１参照。）がある。また、振幅変動音の人間の聴感に与える変動感あるいは心地よさの感覚を適切に評価する音色評価方法及びその装置もある（例えば特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−９４７３１号公報
【特許文献２】
特開平６−１１７９１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１に開示されている音源方向検出方法及び装置は、例えば、コンピュータが話者の位置などを認識するために利用されるものであって、音源又はマイクロホンの近辺に壁面などのような音を反射する物体がある場合であっても、音源方向を知ることができるものの、「音の強さ」を計測しているために、前記暗騒音がある場合には、該暗騒音に埋もれた異音を抽出することが難しい。また、上記特許文献２に開示されている音色評価方法及びその装置は、人間の聴感に与える変動感あるいは心地よさの感覚を評価するものであり、人間の聴感上の特性に着眼し、音の振幅変調波の特徴量に対して極値を持つような聴感特性係数を用いることにより、人間の聴感にあった評価を行なうことができる。しかし、前記特許文献１のものと同様に前記暗騒音がある場合には、該暗騒音に埋もれた異音を抽出することが難しい。また、抽出された評価値から車輛の内部で発生する振動による異音であるか、否かを判定できなかった。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解決して、暗騒音に埋もれた異音を抽出できると共に、車輛の内部で発生する異音の発生源の方向も知ることができる異音検出方法及びその装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００７】
【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請求項１記載の異音検出方法は、指向性を有するマイクロホンを用いて異音を検出する方法であって、加振台に載せられた対象物を加振装置により所定の加振力及び加振周波数・位相条件で加振し、該加振により発せられた音を前記マイクロホンにより電気信号に変換し、該電気信号を高域通過フィルタでフィルタリング処理し、該フィルタリング処理された電気信号から臨界帯域毎にラウドネスレベルを算出し、前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルを前記加振により発せられた音に含まれる変動周波数の所定の範囲毎に可視化表示して、該可視化表示されたラウドネスレベルと前記加振周波数の情報とから異音を検出することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、マイクロホンは指向性を有することから、観測したい異音の検出力（感度）が向上するように作用する。また、前記マイクロホンにより電気信号に変換された音は、前記暗騒音が含まれる帯域の信号を除去する高域通過フィルタでフィルタリング処理されるので、前記暗騒音が除去されると共に後述する処理におけるダイナミックレンジが拡大される。更にフィルタリング処理された電気信号から臨界帯域毎にラウドネスレベルを算出するので、人間の聴覚にあった音として異音が抽出される。前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルは、加振により発せられた音に含まれる異音が共振して大きく得られるので、所定の変動周波数範囲毎に例えばカラーマッピングで可視化表示したラウドネスレベルから、観測者は視覚的に異音を捉えることが容易になる。また、加振装置に印加する情報に対応した変動周波数における異音から加振による異音であることが分ると共に、そのラウドネスレベルも知ることができる。
【０００９】
請求項２記載の異音検出方法は、指向性を有するマイクロホンを用いて異音を検出する方法であって、加振台に載せられた対象物を加振装置により所定の加振力及び加振周波数・位相条件で加振し、該加振により発せられた音を複数個のマイクロホンにより電気信号にそれぞれ変換し、該電気信号を高域通過フィルタでフィルタリング処理し、該フィルタリング処理された電気信号から臨界帯域毎にラウドネスレベルをそれぞれ算出し、前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルを前記加振により発せられた音に含まれる変動周波数の所定の範囲毎に可視化表示して、該可視化表示されたラウドネスレベルと前記加振周波数の情報で定められるラウドネスレベルの大小を比較し、異音が発生している方向を検出することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、複数個のマイクロホンは指向性を有することから、観測したい異音の検出力（感度）が向上するように作用する。また、前記マイクロホンにより電気信号に変換された音は、前記暗騒音が含まれる帯域の信号を除去する高域通過フィルタでフィルタリング処理されるので、前記暗騒音が除去されると共に後述する処理におけるダイナミックレンジが拡大される。更にフィルタリング処理された電気信号から臨界帯域毎にラウドネスレベルを算出するので、人間の聴覚にあった音として異音が抽出される。前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルは、加振により発せられた音に含まれる異音が共振して大きく得られるので、所定の変動周波数範囲毎に例えばカラーマッピングで可視化表示したラウドネスレベルから、観測者は視覚的に異音を捉えることが容易になる。また、加振装置に印加する情報に対応した変動周波数における異音から加振による異音であることが分ると共に、そのラウドネスレベルも知ることができる。更に、複数個のマイクロホンから得られた前記異音の同一帯域毎に算出されたラウドネスレベルの大小を比較して異音が発生している方向を検出することができる。
【００１１】
請求項３記載の異音検出装置は、加振装置と、該加振装置の加振力及び加振周波数・位相条件を設定する加振制御手段、指向性を有するマイクロホン、該マイクロホンにより電気信号に変換された音の暗騒音を除去する高域通過フィルタ、該高域通過フィルタから出力された電気信号を複数の臨界帯域の電気信号に分離する複数個の臨界帯域フィルタ、該複数個の臨界帯域フィルタから得られた電気信号からラウドネスレベルを求めるラウドネスレベル算出手段、該ラウドネスレベル算出手段で得られたラウドネスレベルを可視化表示する表示制御手段と表示手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、加振装置は、加振制御手段により車種毎に異なる加振力及び加振周波数・位相条件を設定することができる。マイクロホンは指向性を有することから、観測したい異音の検出力（感度）を向上するように作用する。また、前記マイクロホンにより電気信号に変換された音は、前記暗騒音が含まれる帯域の信号を除去する高域通過フィルタでフィルタリング処理されるので、前記暗騒音が除去される。更に前記高域通過フィルタでフィルタリング処理された電気信号は、複数個の臨界帯域フィルタにより人間の聴覚にあった音として複数の臨界帯域の電気信号に分離される。ラウドネスレベル算出手段により前記複数個の臨界帯域フィルタから得られた電気信号からラウドネスレベルを求め、表示制御手段によって前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルを前記加振により発せられた音に含まれる変動周波数毎に可視化表示可能なデータとし、表示手段で可視化表示する。
【００１３】
前記ラウドネスレベル算出手段、加振制御手段は、パーソナルコンピュータで構成でき、ラウドネスレベルを可視化表示する表示手段は、前記パーソナルコンピュータに接続されたディスプレイ装置で構成できるので装置の低価格化が可能である。又、臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルが変動周波数毎に可視化表示されると共に制御手段から加振周波数・位相条件を知ることができるので、該加振周波数の情報に対応した変動周波数における異音は、加振によって生じた異音であることが分る。更に、そのラウドネスレベルも視覚的に知ることができる。また、前記指向性を有するマイクロホンは複数個備えられているので、複数個のマイクロホンから異音の発生方向を知るデータを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１により異音検出装置について説明する。該異音検出装置は、加振台２、加振装置３、マイクロホン５、高域通過フィルタ６、臨界帯域フィルタ７、表示手段８、加振制御手段４０、ラウドネスレベル算出手段４１、表示制御手段４２により構成される。対象物が加振台２に載せられ、該加振台２は、加振装置３からの信号によって所定の加振力及び加振周波数・位相条件で加振される。前記加振装置３は加振制御手段４０に接続され、該加振装置３の加振力及び加振周波数・位相条件は、加振制御手段４０によって設定される。マイクロホン５は高域通過フィルタ６に接続され、高域通過フィルタ６の出力は臨界帯域フィルタ７に接続され、臨界帯域フィルタ７の出力はラウドネスレベル算出手段４１に接続されている。ラウドネスレベル算出手段４１は、表示制御手段４２に接続され、表示制御手段４２の出力は表示手段８に接続されている。
【００１５】
なお、前記高域通過フィルタ６、臨界帯域フィルタ７は、アナログフィルタとして説明するが、これ以外にディジタルフィルタであってもよく、かかる場合にはマイクロホン５と高域通過フィルタ６との間にアナログ−ディジタル変換器が備えられる。更に、マイクロホン５が複数個ある場合には、その出力を切りかえる切替え手段を備え、前記アナログ−ディジタル変換器、高域通過フィルタ６、臨界帯域フィルタ７を共用してもよい。また、前記高域通過フィルタ６は、振動中に含まれる暗騒音を除去するためのフィルタであって、その遮断周波数ｆｃは、対象とする車種毎に異なる。高域通過フィルタ６がディジタルフィルタの場合には前記遮断周波数ｆｃを図２に示すようなパーソナルコンピュータ４から設定するようにしてもよい。なお、アナログフィルタの場合には前記高域通過フィルタ６は当該車種に適した遮断周波数ｆｃを有する高域通過フィルタ６に交換される。
【００１６】
前記加振制御手段４０は加振装置３の加振力及び加振周波数・位相条件を設定し、ラウドネスレベル算出手段４１はＩＳＯ５３２Ｂに規定されるラウドネス算出式に基づきラウドネスレベルを算出する。又、表示制御手段４２は前記算出されたラウドネスレベルを表示手段８で表示するのに適したデータ形式にして表示手段８に送出する機能をなすものであって、図２に示すようなパーソナルコンピュータ４で構成されていてもよい。
【００１７】
以下、加振制御手段４０、ラウドネスレベル算出手段４１、表示制御手段４２の各機能は、図２に示す構成のパーソナルコンピュータ４により行なわれる加振制御処理、ラウドネスレベル算出処理、表示制御処理で実行されているものとして説明する。ＣＰＵ４８には、入力ポート４６、出力ポート５０の他に、前記加振制御処理、ラウドネスレベル算出処理及び表示制御処理で必要なデータが格納されるＲＡＭ４７及び前記それぞれの処理プログラムが格納されているＲＯＭ４９が接続されている。前記入力ポート４６にはキーボード４４、マウス４５及びアナログ−ディジタル変換器４３が接続されている。ＣＰＵ４８の処理は、前記ＲＡＭ４７に格納されているデータを用い、ＲＯＭ４９に格納されているプログラムにより実行される。
【００１８】
前記アナログ−ディジタル変換器４３は他チャンネルのアナログ−ディジタル変換器であって、臨界帯域フィルタ７の数に対応して設けられている。即ち、図示した１つのアナログ−ディジタル変換器４３は２４個設けられていて、アナログ−ディジタル変換器４３の符号イ、ロ、ハ、ニで示す入力端子は、図１に示した臨界帯域フィルタ７の出力端子（２４個）にそれぞれ接続されている。又、その出力は入力ポート４６にそれぞれ接続されている。出力ポート５０には端子ヘを介して表示手段８が、端子ホを介して加振装置３がそれぞれ接続されている。
【００１９】
前記パーソナルコンピュータ４を備える異音検出装置は、以下のように作用する。対象物が加振台２に載せられ、加振装置３からの信号によって所定の加振力及び加振周波数・位相条件で加振される。加振装置３の加振力及び加振周波数・位相条件は、パーソナルコンピュータ４の出力ポート５０を介して設定される。マイクロホン５は、加振台２で過信されている対象物から発せられる音を電気信号に変換する。マイクロホン５により電気信号に変換された音は、高域通過フィルタ６により暗騒音が除去される。該高域通過フィルタ６から出力された電気信号は、複数個の臨界帯域フィルタ７により臨界帯域の電気信号に分離される。
【００２０】
前記臨界帯域は、周知の臨界帯域フィルタであって、その中心周波数および帯域幅は人間の聴覚系の特性である臨界帯域（E.Zwicker:Subdivision of theaudible frequency range into critical bands",J. Acoust.Soc.Am. 33,248 (1961)）に示されるような、中心周波数５０、１５０、２５０、・・・、１３５００Ｈｚ、帯域幅８０、１００、１０００、・・・・、３５００Ｈｚの２４種類の帯域フィルタである。以下、前記帯域幅を有する周波数帯Ｆを、中心周波数の低い順からｆ１乃至ｆ２４と称する。
【００２１】
前記複数個の臨界帯域フィルタ７によりｆ１乃至ｆ２４の臨界帯域に分離された電気信号は、アナログ−ディジタル変換器４３により、それぞれディジタル信号に変換され、所定時間の信号が、ＲＡＭ４７に格納され、ＣＰＵ４８により以下のようにしてラウドネスレベル算出処理が実行され、ラウドネスレベルが算出される。
【００２２】
例えば、図４に示すような臨界帯域ｆ５、ｆ６におけるラウドネス時系列波形を、例えば、５Ｈｚ毎の帯域に区分し、該区分された帯域内のラウドネスレベルがＣＰＵ４８により臨界帯域毎に求められる。複数個のマイクロホン５がある場合には、臨界帯域フィルタ７毎に変動周波数Ｆｍの範囲における区分された帯域内でのラウドネスレベルが求められる。
【００２３】
表示制御処理は、前記ラウドネスレベル算出処理で求められた、区分された帯域内でのラウドネスレベルを表示処理により、図５に示すように可視化表示するためのデータ処理を行う。即ち、図５に示すように、横軸に変動周波数を、縦軸に臨界帯域をとり、変動周波数Ｆｍの範囲における区分された帯域内でのラウドネスレベルを、臨界帯域毎にカラーマップで表示するためのデータ処理を行う。なお、図５ではカラー表示に替えて、ラウドネスレベルの相違を異なる模様で表示してあり、また模様はカラーマップの一部のみ表示している。又、カラーマップ以外に鳥瞰図により表示してもよい。
【００２４】
なお、高域通過フィルタ６の遮断周波数ｆｃ以下の臨界帯域については、ラウドネスレベル算出処理を省略してもよい。かかる場合には、図５に示したカラーマップの縦軸における臨界帯域の表示範囲を遮断周波数ｆｃ以上としてもよく、ラウドネスレベル算出処理及び表示制御処理が軽減されて、装置の処理速度の向上が図れる。
【００２５】
マイクロホン５が複数個ある場合には、前記カラーマップが複数個、得られる。かかるカラーマップＤは、例えば図６に示すように、車内に配置されたマイクロホン５のある場所に同時に表示するようにしてもよい。車内に配置されたマイクロホン５のある場所に同時に表示することにより、異音の発生している方向を容易に把握できる。即ち、同一臨界帯域毎の変動周波数Ｆｍの範囲における区分された同一帯域内でのラウドネスレベルを見て、最もラウドネスレベルを高く表示したマイクロホン５の向いている方向から異音が生じていることがわかる。
【００２６】
次に、前記図１の異音検出装置を用いた異音検出方法について図１、図３を参照して説明する。本発明の異音検出方法におけるマイクロホン５は自動車１内に設置され、例えば車内の前後左右から発する異音を測定する場合にはハンドル１１の前方、後部座席１０の後方、前部座席９の後方の両サイドに、それぞれ配設される。かかるマイクロホン５の位置は、測定する対象により配設される場所、数が異なり、それに伴なってマイクロホン５、高域通過フィルタ６、臨界帯域フィルタ７の数も異なる。
【００２７】
自動車１を加振台２に載せる。該加振台２は加振装置３により制御されて加振される。該加振装置３は、加振制御手段４０により所定の加振力及び加振周波数が設定される。該加振により発せられた音は前記マイクロホン５により電気信号に変換される。該電気信号を高域通過フィルタ６でフィルタリング処理して暗騒音が除去される。該フィルタリング処理された電気信号からラウドネスレベル算出手段４１により臨界帯域毎のラウドネスレベルが算出される。前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルは、前記加振により発せられた音に含まれる変動周波数の範囲で、所定の帯域に区分されて可視化表示される。該可視化表示されたラウドネスレベルは、前記加振周波数において発生している異音が高いレベルで表示されており、前記加振周波数における臨界帯域とラウドネスレベルとから異音の周波数と大きさが検出される。
【００２８】
異音の発生している方向は、以下のようにして検出される。指向性を有する複数個のマイクロホン５から複数個の可視化表示データが得られる。該複数個の可視化表示データにより、同一臨界帯域毎の変動周波数Ｆｍにおいて区分された同一帯域内のラウドネスレベルの大小が比較される。最もラウドネスレベルを高く表示したマイクロホン５の向いている方向から、異音の発生方向が判定される。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の異音検出方法によれば、人間の聴覚系の特性である臨界帯域毎にラウドネスを求め、加振周波数に一致する変動周波数から異音を検出することができる。また、本発明の異音検出装置によれば、指向性を有するマイクロホンと高域通過フィルタを用いて異音の検出力・感度を向上させ、暗騒音を除去すると共に、異音の方向、ラウドネスレベルを知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における異音検出装置のブロック図である。
【図２】本発明におけるパーソナルコンピュータのブロック図である。
【図３】本発明の異音検出方法におけるマイクロホンの配置の一例を示す図である。
【図４】ラウドネス時系列波形の一例を示す図である。
【図５】可視化表示されたラウドネスレベルの一例を示す図である。
【図６】可視化表示されたラウドネスレベルの表示例を示す図である。
【符号の説明】
１ 自動車
２ 加振台
３ 加振装置
４ パーソナルコンピュータ
５ マイクロホン
６ 高域通過フィルタ
７ 臨界帯域フィルタ
８ 表示手段
４０ 加振制御手段
４１ ラウドネスレベル算出手段
４２ 表示制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、人間の聴感にあった音の大きさ（ラウドネス）により車輛の内部で発生する異音を検出する異音検出方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車などの車内は、運転時やエンジンの振動によって種々の音が発生している。特に、インパネ、グローブボックスなどの内装品は、取りつけ具合の不良などによって共振すると共に音圧振幅が時間的に変動している。こういった音は、その変動の仕方によって、不快感を催したり耳障りな音（以下、異音と称す。）となる場合がある。このような異音は、部品の重量および剛性に起因する周波数で変動すると共に一般に「音の強さ」が小さい。しかし、人間の聴覚で感じる「音の大きさ」は、音の強さと異なり、異音が大きく感じられる場合がある。しかし、前記異音の発生源と、その大きさを特定しようとすると、所謂、「暗騒音」に埋もれてしまい、異音を抽出することが難しい。
【０００３】
前記問題点を解決する手段として、複数のマイクロホンに入力される音量を比較して音源の方向を探知する音源方向検出方法及び装置（例えば特許文献１参照。）がある。また、振幅変動音の人間の聴感に与える変動感あるいは心地よさの感覚を適切に評価する音色評価方法及びその装置もある（例えば特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−９４７３１号公報
【特許文献２】
特開平６−１１７９１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１に開示されている音源方向検出方法及び装置は、例えば、コンピュータが話者の位置などを認識するために利用されるものであって、音源又はマイクロホンの近辺に壁面などのような音を反射する物体がある場合であっても、音源方向を知ることができるものの、「音の強さ」を計測しているために、前記暗騒音がある場合には、該暗騒音に埋もれた異音を抽出することが難しい。また、上記特許文献２に開示されている音色評価方法及びその装置は、人間の聴感に与える変動感あるいは心地よさの感覚を評価するものであり、人間の聴感上の特性に着眼し、音の振幅変調波の特徴量に対して極値を持つような聴感特性係数を用いることにより、人間の聴感にあった評価を行なうことができる。しかし、前記特許文献１のものと同様に前記暗騒音がある場合には、該暗騒音に埋もれた異音を抽出することが難しい。また、抽出された評価値から車輛の内部で発生する振動による異音であるか、否かを判定できなかった。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解決して、暗騒音に埋もれた異音を抽出できると共に、車輛の内部で発生する異音の発生源の方向も知ることができる異音検出方法及びその装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００７】
【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請求項１記載の異音検出方法は、指向性を有するマイクロホンを用いて異音を検出する方法であって、加振台に載せられた対象物を加振装置により所定の加振力及び加振周波数・位相条件で加振し、該加振により発せられた音を前記マイクロホンにより電気信号に変換し、該電気信号を高域通過フィルタでフィルタリング処理し、該フィルタリング処理された電気信号から臨界帯域毎にラウドネスレベルを算出し、前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルを前記加振により発せられた音に含まれる変動周波数の所定の範囲毎に可視化表示して、該可視化表示されたラウドネスレベルと前記加振周波数の情報とから異音を検出することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、マイクロホンは指向性を有することから、観測したい異音の検出力（感度）が向上するように作用する。また、前記マイクロホンにより電気信号に変換された音は、前記暗騒音が含まれる帯域の信号を除去する高域通過フィルタでフィルタリング処理されるので、前記暗騒音が除去されると共に後述する処理におけるダイナミックレンジが拡大される。更にフィルタリング処理された電気信号から臨界帯域毎にラウドネスレベルを算出するので、人間の聴覚にあった音として異音が抽出される。前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルは、加振により発せられた音に含まれる異音が共振して大きく得られるので、所定の変動周波数範囲毎に例えばカラーマッピングで可視化表示したラウドネスレベルから、観測者は視覚的に異音を捉えることが容易になる。また、加振装置に印加する情報に対応した変動周波数における異音から加振による異音であることが分ると共に、そのラウドネスレベルも知ることができる。
【０００９】
請求項２記載の異音検出方法は、指向性を有するマイクロホンを用いて異音を検出する方法であって、加振台に載せられた対象物を加振装置により所定の加振力及び加振周波数・位相条件で加振し、該加振により発せられた音を複数個のマイクロホンにより電気信号にそれぞれ変換し、該電気信号を高域通過フィルタでフィルタリング処理し、該フィルタリング処理された電気信号から臨界帯域毎にラウドネスレベルをそれぞれ算出し、前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルを前記加振により発せられた音に含まれる変動周波数の所定の範囲毎に可視化表示して、該可視化表示されたラウドネスレベルと前記加振周波数の情報で定められるラウドネスレベルの大小を比較し、異音が発生している方向を検出することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、複数個のマイクロホンは指向性を有することから、観測したい異音の検出力（感度）が向上するように作用する。また、前記マイクロホンにより電気信号に変換された音は、前記暗騒音が含まれる帯域の信号を除去する高域通過フィルタでフィルタリング処理されるので、前記暗騒音が除去されると共に後述する処理におけるダイナミックレンジが拡大される。更にフィルタリング処理された電気信号から臨界帯域毎にラウドネスレベルを算出するので、人間の聴覚にあった音として異音が抽出される。前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルは、加振により発せられた音に含まれる異音が共振して大きく得られるので、所定の変動周波数範囲毎に例えばカラーマッピングで可視化表示したラウドネスレベルから、観測者は視覚的に異音を捉えることが容易になる。また、加振装置に印加する情報に対応した変動周波数における異音から加振による異音であることが分ると共に、そのラウドネスレベルも知ることができる。更に、複数個のマイクロホンから得られた前記異音の同一帯域毎に算出されたラウドネスレベルの大小を比較して異音が発生している方向を検出することができる。
【００１１】
請求項３記載の異音検出装置は、加振装置と、該加振装置の加振力及び加振周波数・位相条件を設定する加振制御手段、指向性を有するマイクロホン、該マイクロホンにより電気信号に変換された音の暗騒音を除去する高域通過フィルタ、該高域通過フィルタから出力された電気信号を複数の臨界帯域の電気信号に分離する複数個の臨界帯域フィルタ、該複数個の臨界帯域フィルタから得られた電気信号からラウドネスレベルを求めるラウドネスレベル算出手段、該ラウドネスレベル算出手段で得られたラウドネスレベルを可視化表示する表示制御手段と表示手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、加振装置は、加振制御手段により車種毎に異なる加振力及び加振周波数・位相条件を設定することができる。マイクロホンは指向性を有することから、観測したい異音の検出力（感度）を向上するように作用する。また、前記マイクロホンにより電気信号に変換された音は、前記暗騒音が含まれる帯域の信号を除去する高域通過フィルタでフィルタリング処理されるので、前記暗騒音が除去される。更に前記高域通過フィルタでフィルタリング処理された電気信号は、複数個の臨界帯域フィルタにより人間の聴覚にあった音として複数の臨界帯域の電気信号に分離される。ラウドネスレベル算出手段により前記複数個の臨界帯域フィルタから得られた電気信号からラウドネスレベルを求め、表示制御手段によって前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルを前記加振により発せられた音に含まれる変動周波数毎に可視化表示可能なデータとし、表示手段で可視化表示する。
【００１３】
前記ラウドネスレベル算出手段、加振制御手段は、パーソナルコンピュータで構成でき、ラウドネスレベルを可視化表示する表示手段は、前記パーソナルコンピュータに接続されたディスプレイ装置で構成できるので装置の低価格化が可能である。又、臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルが変動周波数毎に可視化表示されると共に制御手段から加振周波数・位相条件を知ることができるので、該加振周波数の情報に対応した変動周波数における異音は、加振によって生じた異音であることが分る。更に、そのラウドネスレベルも視覚的に知ることができる。また、前記指向性を有するマイクロホンは複数個備えられているので、複数個のマイクロホンから異音の発生方向を知るデータを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１により異音検出装置について説明する。該異音検出装置は、加振台２、加振装置３、マイクロホン５、高域通過フィルタ６、臨界帯域フィルタ７、表示手段８、加振制御手段４０、ラウドネスレベル算出手段４１、表示制御手段４２により構成される。対象物が加振台２に載せられ、該加振台２は、加振装置３からの信号によって所定の加振力及び加振周波数・位相条件で加振される。前記加振装置３は加振制御手段４０に接続され、該加振装置３の加振力及び加振周波数・位相条件は、加振制御手段４０によって設定される。マイクロホン５は高域通過フィルタ６に接続され、高域通過フィルタ６の出力は臨界帯域フィルタ７に接続され、臨界帯域フィルタ７の出力はラウドネスレベル算出手段４１に接続されている。ラウドネスレベル算出手段４１は、表示制御手段４２に接続され、表示制御手段４２の出力は表示手段８に接続されている。
【００１５】
なお、前記高域通過フィルタ６、臨界帯域フィルタ７は、アナログフィルタとして説明するが、これ以外にディジタルフィルタであってもよく、かかる場合にはマイクロホン５と高域通過フィルタ６との間にアナログ−ディジタル変換器が備えられる。更に、マイクロホン５が複数個ある場合には、その出力を切りかえる切替え手段を備え、前記アナログ−ディジタル変換器、高域通過フィルタ６、臨界帯域フィルタ７を共用してもよい。また、前記高域通過フィルタ６は、振動中に含まれる暗騒音を除去するためのフィルタであって、その遮断周波数ｆｃは、対象とする車種毎に異なる。高域通過フィルタ６がディジタルフィルタの場合には前記遮断周波数ｆｃを図２に示すようなパーソナルコンピュータ４から設定するようにしてもよい。なお、アナログフィルタの場合には前記高域通過フィルタ６は当該車種に適した遮断周波数ｆｃを有する高域通過フィルタ６に交換される。
【００１６】
前記加振制御手段４０は加振装置３の加振力及び加振周波数・位相条件を設定し、ラウドネスレベル算出手段４１はＩＳＯ５３２Ｂに規定されるラウドネス算出式に基づきラウドネスレベルを算出する。又、表示制御手段４２は前記算出されたラウドネスレベルを表示手段８で表示するのに適したデータ形式にして表示手段８に送出する機能をなすものであって、図２に示すようなパーソナルコンピュータ４で構成されていてもよい。
【００１７】
以下、加振制御手段４０、ラウドネスレベル算出手段４１、表示制御手段４２の各機能は、図２に示す構成のパーソナルコンピュータ４により行なわれる加振制御処理、ラウドネスレベル算出処理、表示制御処理で実行されているものとして説明する。ＣＰＵ４８には、入力ポート４６、出力ポート５０の他に、前記加振制御処理、ラウドネスレベル算出処理及び表示制御処理で必要なデータが格納されるＲＡＭ４７及び前記それぞれの処理プログラムが格納されているＲＯＭ４９が接続されている。前記入力ポート４６にはキーボード４４、マウス４５及びアナログ−ディジタル変換器４３が接続されている。ＣＰＵ４８の処理は、前記ＲＡＭ４７に格納されているデータを用い、ＲＯＭ４９に格納されているプログラムにより実行される。
【００１８】
前記アナログ−ディジタル変換器４３は他チャンネルのアナログ−ディジタル変換器であって、臨界帯域フィルタ７の数に対応して設けられている。即ち、図示した１つのアナログ−ディジタル変換器４３は２４個設けられていて、アナログ−ディジタル変換器４３の符号イ、ロ、ハ、ニで示す入力端子は、図１に示した臨界帯域フィルタ７の出力端子（２４個）にそれぞれ接続されている。又、その出力は入力ポート４６にそれぞれ接続されている。出力ポート５０には端子ヘを介して表示手段８が、端子ホを介して加振装置３がそれぞれ接続されている。
【００１９】
前記パーソナルコンピュータ４を備える異音検出装置は、以下のように作用する。対象物が加振台２に載せられ、加振装置３からの信号によって所定の加振力及び加振周波数・位相条件で加振される。加振装置３の加振力及び加振周波数・位相条件は、パーソナルコンピュータ４の出力ポート５０を介して設定される。マイクロホン５は、加振台２で過信されている対象物から発せられる音を電気信号に変換する。マイクロホン５により電気信号に変換された音は、高域通過フィルタ６により暗騒音が除去される。該高域通過フィルタ６から出力された電気信号は、複数個の臨界帯域フィルタ７により臨界帯域の電気信号に分離される。
【００２０】
前記臨界帯域は、周知の臨界帯域フィルタであって、その中心周波数および帯域幅は人間の聴覚系の特性である臨界帯域（E.Zwicker:Subdivision of theaudible frequency range into critical bands",J. Acoust.Soc.Am. 33,248 (1961)）に示されるような、中心周波数５０、１５０、２５０、・・・、１３５００Ｈｚ、帯域幅８０、１００、１０００、・・・・、３５００Ｈｚの２４種類の帯域フィルタである。以下、前記帯域幅を有する周波数帯Ｆを、中心周波数の低い順からｆ１乃至ｆ２４と称する。
【００２１】
前記複数個の臨界帯域フィルタ７によりｆ１乃至ｆ２４の臨界帯域に分離された電気信号は、アナログ−ディジタル変換器４３により、それぞれディジタル信号に変換され、所定時間の信号が、ＲＡＭ４７に格納され、ＣＰＵ４８により以下のようにしてラウドネスレベル算出処理が実行され、ラウドネスレベルが算出される。
【００２２】
例えば、図４に示すような臨界帯域ｆ５、ｆ６におけるラウドネス時系列波形を、例えば、５Ｈｚ毎の帯域に区分し、該区分された帯域内のラウドネスレベルがＣＰＵ４８により臨界帯域毎に求められる。複数個のマイクロホン５がある場合には、臨界帯域フィルタ７毎に変動周波数Ｆｍの範囲における区分された帯域内でのラウドネスレベルが求められる。
【００２３】
表示制御処理は、前記ラウドネスレベル算出処理で求められた、区分された帯域内でのラウドネスレベルを表示処理により、図５に示すように可視化表示するためのデータ処理を行う。即ち、図５に示すように、横軸に変動周波数を、縦軸に臨界帯域をとり、変動周波数Ｆｍの範囲における区分された帯域内でのラウドネスレベルを、臨界帯域毎にカラーマップで表示するためのデータ処理を行う。なお、図５ではカラー表示に替えて、ラウドネスレベルの相違を異なる模様で表示してあり、また模様はカラーマップの一部のみ表示している。又、カラーマップ以外に鳥瞰図により表示してもよい。
【００２４】
なお、高域通過フィルタ６の遮断周波数ｆｃ以下の臨界帯域については、ラウドネスレベル算出処理を省略してもよい。かかる場合には、図５に示したカラーマップの縦軸における臨界帯域の表示範囲を遮断周波数ｆｃ以上としてもよく、ラウドネスレベル算出処理及び表示制御処理が軽減されて、装置の処理速度の向上が図れる。
【００２５】
マイクロホン５が複数個ある場合には、前記カラーマップが複数個、得られる。かかるカラーマップＤは、例えば図６に示すように、車内に配置されたマイクロホン５のある場所に同時に表示するようにしてもよい。車内に配置されたマイクロホン５のある場所に同時に表示することにより、異音の発生している方向を容易に把握できる。即ち、同一臨界帯域毎の変動周波数Ｆｍの範囲における区分された同一帯域内でのラウドネスレベルを見て、最もラウドネスレベルを高く表示したマイクロホン５の向いている方向から異音が生じていることがわかる。
【００２６】
次に、前記図１の異音検出装置を用いた異音検出方法について図１、図３を参照して説明する。本発明の異音検出方法におけるマイクロホン５は自動車１内に設置され、例えば車内の前後左右から発する異音を測定する場合にはハンドル１１の前方、後部座席１０の後方、前部座席９の後方の両サイドに、それぞれ配設される。かかるマイクロホン５の位置は、測定する対象により配設される場所、数が異なり、それに伴なってマイクロホン５、高域通過フィルタ６、臨界帯域フィルタ７の数も異なる。
【００２７】
自動車１を加振台２に載せる。該加振台２は加振装置３により制御されて加振される。該加振装置３は、加振制御手段４０により所定の加振力及び加振周波数が設定される。該加振により発せられた音は前記マイクロホン５により電気信号に変換される。該電気信号を高域通過フィルタ６でフィルタリング処理して暗騒音が除去される。該フィルタリング処理された電気信号からラウドネスレベル算出手段４１により臨界帯域毎のラウドネスレベルが算出される。前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルは、前記加振により発せられた音に含まれる変動周波数の範囲で、所定の帯域に区分されて可視化表示される。該可視化表示されたラウドネスレベルは、前記加振周波数において発生している異音が高いレベルで表示されており、前記加振周波数における臨界帯域とラウドネスレベルとから異音の周波数と大きさが検出される。
【００２８】
異音の発生している方向は、以下のようにして検出される。指向性を有する複数個のマイクロホン５から複数個の可視化表示データが得られる。該複数個の可視化表示データにより、同一臨界帯域毎の変動周波数Ｆｍにおいて区分された同一帯域内のラウドネスレベルの大小が比較される。最もラウドネスレベルを高く表示したマイクロホン５の向いている方向から、異音の発生方向が判定される。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の異音検出方法によれば、人間の聴覚系の特性である臨界帯域毎にラウドネスを求め、加振周波数に一致する変動周波数から異音を検出することができる。また、本発明の異音検出装置によれば、指向性を有するマイクロホンと高域通過フィルタを用いて異音の検出力・感度を向上させ、暗騒音を除去すると共に、異音の方向、ラウドネスレベルを知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における異音検出装置のブロック図である。
【図２】本発明におけるパーソナルコンピュータのブロック図である。
【図３】本発明の異音検出方法におけるマイクロホンの配置の一例を示す図である。
【図４】ラウドネス時系列波形の一例を示す図である。
【図５】可視化表示されたラウドネスレベルの一例を示す図である。
【図６】可視化表示されたラウドネスレベルの表示例を示す図である。
【符号の説明】
１ 自動車
２ 加振台
３ 加振装置
４ パーソナルコンピュータ
５ マイクロホン
６ 高域通過フィルタ
７ 臨界帯域フィルタ
８ 表示手段
４０ 加振制御手段
４１ ラウドネスレベル算出手段
４２ 表示制御手段
Claims (3)
- 指向性を有するマイクロホンを用いて異音を検出する方法であって、加振台に載せられた対象物を加振装置により所定の加振力及び加振周波数・位相条件で加振し、該加振により発せられた音を前記マイクロホンにより電気信号に変換し、該電気信号を高域通過フィルタでフィルタリング処理し、該フィルタリング処理された電気信号から臨界帯域毎にラウドネスレベルを算出し、前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルを前記加振により発せられた音に含まれる変動周波数の所定の範囲毎に可視化表示して、該可視化表示されたラウドネスレベルと前記加振周波数の情報とから異音を検出することを特徴とする異音検出方法。
- 指向性を有するマイクロホンを用いて異音を検出する方法であって、加振台に載せられた対象物を加振装置により所定の加振力及び加振周波数・位相条件で加振し、該加振により発せられた音を複数個のマイクロホンにより電気信号にそれぞれ変換し、該電気信号を高域通過フィルタでフィルタリング処理し、該フィルタリング処理された電気信号から臨界帯域毎にラウドネスレベルをそれぞれ算出し、前記臨界帯域毎に算出されたラウドネスレベルを前記加振により発せられた音に含まれる変動周波数の所定の範囲毎に可視化表示して、該可視化表示されたラウドネスレベルと前記加振周波数の情報で定められるラウドネスレベルの大小を比較し、異音が発生している方向を検出することを特徴とする異音検出方法。
- 加振装置と、該加振装置の加振力及び加振周波数・位相条件を設定する加振制御手段と、指向性を有する１つ以上のマイクロホンと、該マイクロホンにより電気信号に変換された音の暗騒音を除去する高域通過フィルタと、該高域通過フィルタから出力された電気信号を複数の臨界帯域の電気信号に分離する複数個の臨界帯域フィルタひ、該複数個の臨界帯域フィルタから得られた電気信号からラウドネスレベルを求めるラウドネスレベル算出手段と、該ラウドネスレベル算出手段で得られたラウドネスレベルを加振により発せられた音に含まれる変動周波数の所定の範囲毎に可視化表示する表示制御手段および表示手段とを備えることを特徴とする異音検出装置。
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