JP5375445B2

JP5375445B2 - 受波アレイ装置

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Publication number: JP5375445B2
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Inventors: 浩一郎田中
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Description

本発明は、騒音源等の音源の位置の探査や、所要の音源の発する音を背景雑音より分離して計測するために用いる受波アレイ装置に関するものである。

供試体における騒音源の位置等、所要の音源の位置を特定する場合に、ある特定の方向からのみの音波を捉えるための指向性を備えた装置として、受波アレイ装置が用いられている。

又、周りに雑音（背景雑音）が多い環境で、音源となる供試体の発する音を背景雑音より分離して計測を行うための指向性を得るためにも受波アレイ装置が用いられている。

この種の受波アレイ装置は、無指向性マイクのような受波素子を所定の間隔で多数配列してなる構成を備えるようにしてある。かかる構成としてある受波アレイ装置によれば、上記各受波素子の配列間隔に比して十分離れた位置に設けてある所要の音源より音の入射する方向が、各受波素子の配列方向に直交する方向に一致しているときには、該各受波素子に、上記音源が或る時点での発した音波が同時に同位相で到達するようになる。これに対し、ある音源より音の入射する方向が、各受波素子の配列方向に直交する方向からずれていると、そのずれ角度に応じて、上記音源が或る時点で発した音波が個々の受波素子に到達するまでの時間に差が生じ、この到達時間の差に伴い、上記音源が発した音波を個々の受波素子で検出するときには位相差が生じるため、該各受波素子の信号を重ね合わせることにより、音波の検出に関して指向性を持たせることができるようにしてある。

又、各受波素子の信号を重ね合わせるときに、信号の位相を適宜調整することで、特定方向からの音波を高感度で拾うことができるようにしてある。

ところで、上記受波アレイ装置の指向性の幅（指向幅）は、複数の受波素子を所要の間隔で配列してなる列全体のサイズと、計測すべき音波の周波数との関係によって決まる。

又、一般に、受波アレイ装置における各受波素子の配列間隔は、計測すべき音波の半波長にほぼ等しい距離に設定することが好ましいとされている（たとえば、特許文献１参照）。

そのために、たとえば、受波アレイ装置を用いて或る大きさの騒音源からの音波の計測を行なう場合は、図４に示す如く、受波素子２を、騒音源３より発せられる計測対象となる音波の半波長にほぼ等しい配列間隔で複数個配列してなる受波アレイ装置１を構成するときに、該各受波素子２が配列されてなる列全体のサイズと、上記計測対象となる音波の周波数との関係によって定まる図４に一点鎖線で概要を示す如き指向性４の幅が、上記騒音源３の幅寸法に対応するように、上記所定の配列間隔で配列する受波素子２の個数を定めて、受波アレイ装置１にて配列された受波素子２の列全体のサイズを設定するようにすることが広く一般的に行われている。

特開平１０−２８３５号公報

ところが、受波アレイ装置１における受波素子２の列全体のサイズを一定にした場合、その指向性の幅（指向幅）は、計測対象となる音波の周波数が低い（波長が長い）場合は指向幅が広く（低周波に対しては指向性が低く）、一方、計測対象となる音波の周波数が高い（波長が短い）場合は指向幅が狭く（高周波に対しては指向性が高く）なるという特性を有している。

ところで、たとえば、騒音源がエンジン、過給機、モータ等の回転部を備えてなる騒音源である場合は、その回転数の変化に伴って発生する騒音の周波数が変化することがある。

そのために、上記図４に示した受波アレイ装置１により、エンジン、過給機、モータ等の回転部を備えた騒音源３の発する騒音の計測を、背景雑音を分離した状態で行なおうとすると、該騒音源３の回転数が低いときに発生する低周波の騒音の音波を計測対象として、図４に一点鎖線で示したように、受波アレイ装置１の指向性４の幅が、上記騒音源３の幅寸法と対応するよう該受波アレイ装置１における受波素子２の列全体のサイズを設定したとしても、上記騒音源３の回転数が上昇し、それに伴って発生する騒音が高周波になると、高周波の音波に対しては上記受波アレイ装置１の指向性が高くなることに起因して、図４に二点鎖線で示すように、該受波アレイ装置１の指向性４ａの幅が狭くなる。

よって、上記受波アレイ装置１では、該騒音源３の騒音が高周波に変化すると、上記図４に一点鎖線で示した低周波を計測対象とするときの指向幅が、図４に二点鎖線で示した高周波を計測対象とするときの指向幅に変化することに伴い、騒音源３における計測している範囲が狭まるようになるため、上記騒音源３の発する高周波の騒音のレベルが正確に測れなくなってしまうというのが実状である。

なお、上記のように騒音源３の発する騒音の周波数が変化する場合の対応策としては、配列された受波素子２の列全体のサイズが異なる何種類かの受波アレイ装置１を予め準備しておき、上記騒音源３の発生する騒音の周波数が変化するときに、その周波数の変化に応じて受波素子２の列全体のサイズが異なる受波アレイ装置１を適宜選択して用いることで、受波アレイ装置１の指向性の幅を、上記騒音源３の幅寸法に対応させるようにすることが考えられる。

しかし、この場合は、各受波アレイ装置１ごとに、配列された受波素子２の列全体のサイズが不連続に変化するため、該各受波アレイ装置１ごとの指向性の幅も段階的に変化することになる。よって、使用する受波アレイ装置１の指向性の幅を、騒音源３の幅に一致させることが難しいため、背景雑音の分離が困難になるという問題が生じる。

又、騒音源３の発する騒音の周波数の変化に応じてサイズの異なる受波アレイ装置１に取り替える作業が必要になることから、手間が煩雑になってしまう。更に、受波素子２の個数が多数必要になる。

そこで、本発明は、計測対象となる音波の周波数が変化しても、指向幅の変化を未然に防止して、計測対象となる音波の周波数によらず一定の指向幅を保持することができ、これにより、音源がエンジンや過給機やモータ等の回転部を備えた騒音源の場合に、回転数の変化により該騒音源が発する音波の周波数が変化しても、騒音のレベルを正確に計測することができ、更には、計測時の手間を簡便なものとすることができると共に、受波素子の使用個数が多大になる虞を防止することが可能な受波アレイ装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、複数の受波素子をその配列間隔を変更可能に配列して設けてなるアレイ本体と、計測対象となる音波の周波数に応じて、上記受波素子間の配列間隔を変化させることで該受波素子が配列された列全体のサイズを変更させるための指令をアレイ本体に与えるアレイ制御器と、を備え、上記アレイ本体を、上記複数の受波素子を配列して取り付けた弾性体ベルトと、上記弾性体ベルトの全長を伸縮させるための伸縮可動機構とを備えてなる構成として、上記伸縮可動機構による上記弾性体ベルトの全長の伸縮に伴って、上記各受波素子の配列間隔を変化させて、該受波素子が配列された列全体のサイズを変更できるようにした構成とする。

更に、上記各構成において、計測対象となる音波を、回転部を備えた音源より発せられる音波とし、且つ上記音源の回転数を検出する回転数センサと、該回転数センサにより検出された上記音源の回転数を基に該音源が発する音波の周波数を算出する回転数分析器とを備えて、該回転数分析器により上記音源の回転数を基に算出した該音源が発する音波の周波数を、アレイ制御器へ計測対象となる音波の周波数として入力させるようにした構成とする。

本発明の受波アレイ装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）複数の受波素子をその配列間隔を変更可能に配列して設けてなるアレイ本体と、計測対象となる音波の周波数に応じて、上記受波素子間の配列間隔を変化させることで該受波素子が配列された列全体のサイズを変更させるための指令をアレイ本体に与えるアレイ制御器と、を備え、上記アレイ本体を、上記複数の受波素子を配列して取り付けた弾性体ベルトと、該弾性体ベルトの全長を伸縮させるための伸縮可動機構とを備えてなる構成として、上記伸縮可動機構による上記弾性体ベルトの全長の伸縮に伴って、上記各受波素子の配列間隔を変化させて、上記受波素子が配列された列全体のサイズを変更できるようにした構成としてあるので、計測対象となる音波の周波数が低い（波長が長い）ときには、アレイ本体における受波素子の配列間隔を広くして該受波素子が配列された列全体のサイズを大きくし、一方、計測対象となる音波の周波数が高い（波長が短い）ときには、アレイ本体における受波素子の配列間隔を狭めて該受波素子の列全体のサイズを小さくすることで、計測対象となる音波の周波数が低いときと高いときで、アレイ本体の指向性の幅の変化を未然に防止することができる。
（２）よって、アレイ本体の指向性の幅を、音源の幅寸法に対応した状態に保持するようにすれば、音源の発する音の周波数変化にかかわることなく、該音源の発する音のレベルを、背景雑音を除去した状態で正確に計測することができ、このアレイ本体による計測結果を基に、上記音源の音のレベルの変化の解析を正確に行うことが可能になる。
（３）更に、アレイ本体の指向幅の保持は、計測対象となる音波の周波数に応じて上記アレイ制御器より与えられる指令に応じて自動的に行わせることが可能なため、上記音源の音のレベルの計測時に要する手間を簡便なものとすることができる。
（４）しかも、計測対象となる音波の周波数の変化に対応するために複数の受波アレイ装置を準備する必要はないため、受波素子の使用個数が多大になる虞を解消できる。
（５）計測対象となる音波を、回転部を備えた音源より発せられる音波とし、且つ上記音源の回転数を検出する回転数センサと、該回転数センサにより検出された上記音源の回転数を基に該音源が発する音波の周波数を算出する回転数分析器とを備えて、該回転数分析器により上記音源の回転数を基に算出した該音源が発する音波の周波数を、アレイ制御器へ計測対象となる音波の周波数として入力させるようにした構成とすることにより、回転部を備えた音源の回転数の変化に伴って該音源の発する音の周波数が変化しても、該周波数変化に追従して、アレイ制御器よりアレイ本体へ受波素子が配列された列全体のサイズを変更させるための指令を与えることで、上記回転部を備えた音源の発する音を計測するアレイ本体の指向性の幅の変化を未然に防止することができる。

本発明の受波アレイ装置の実施の一形態を示す概要図である。図１の装置におけるアレイ本体を拡大して示すもので、（イ）は受波素子の配列間隔を広げて、受波素子の列全体のサイズを大きくした状態を、（ロ）は受波素子の配列間隔を狭めて、受波素子の列全体のサイズを小さくした状態をそれぞれ示す図である。本発明の実施の他の形態として、アレイ本体の別の例を示すもので、（イ）は受波素子の配列間隔を広げて、受波素子の列全体のサイズを大きくした状態を、（ロ）は受波素子の配列間隔を狭めて、受波素子の列全体のサイズを小さくした状態をそれぞれ示す図である。従来の受波アレイ装置を用いて或る大きさの騒音源からの音波の計測を行なう場合の概要を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

図１及び図２（イ）（ロ）は本発明の受波アレイ装置の実施の一形態として、音源としてエンジンや過給機やモータ等の回転部を有する或る大きさの騒音源３を対象として、その騒音のレベルを、背景雑音を分離した状態で計測する場合の適用例を示すもので、以下のようにしてある。

すなわち、本発明の受波アレイ装置は、複数個の受波素子２を一直線上に配列すると共に、且つ該各受波素子２の配列間隔を拡縮するため機構を備えてなるアレイ本体５を備える。

更に、上記騒音源３の所要の回転軸３ａの回転数を計測するための回転数センサ６と、該回転数センサ６より入力される騒音源３の回転数の検出信号を基に、該騒音源３の発する騒音として計測対象となる音波の周波数を算出するための回転数分析器７と、該回転数分析器７により算出された計測対象となる音波の周波数の変化に応じて、上記アレイ本体５における指向幅が変化しないようにするために上記アレイ本体５にて配列された受波素子２の列全体に所望されるサイズを算出し、該算出されたサイズとなるよう上記アレイ本体５へ各受波素子２の配列間隔を制御するための制御指令を与えるアレイ制御器８を備えた構成とする。

詳述すると、上記アレイ本体５は、図２（イ）（ロ）に示す如く、長手方向の全長に亘り均等に伸縮可能な弾性体ベルト９の表面に、所要数の受波素子２を、該弾性体ベルト９の長手方向に所要間隔で配列して取り付ける。更に、上記弾性体ベルト９の長手方向の両端部に、該弾性体ベルト９を長手方向に伸縮させるための伸縮可動機構１０を取り付けてなる構成としてある。

具体的には、上記伸縮可動機構１０は、たとえば、前後方向に所要寸法を備えたセンタフレーム１１の後端部の左右両側位置に、左右方向へそれぞれ所要寸法突出する支持フレーム１２を取り付ける。且つ上記センタフレーム１１の前後方向中間部の左右両側寄り個所に、左右一対の駆動プーリ１３を配置してモータ等の図示しない駆動装置により互いに対向する方向に同期して回転駆動できるようにすると共に、上記左右の各支持フレーム１２の突出端部に、上記各駆動プーリ１３と平行に配置した従動プーリ１４を、ブラケット１５を介して回転自在に取り付ける。更に、上記左右の各駆動プーリ１３と、その左右方向の外側に配置された各従動プーリ１４との間にそれぞれ無端状にベルト１６を掛け回し、該各ベルト１６の所要個所に、上記センタフレーム１１の前端部の側方位置まで前方へ突出するベルト取付部材１７をそれぞれ取り付けた構成としてある。

更に、上記伸縮可動機構１０における上記センタフレーム１１の前端部の左右両側部と、その左右方向の外側にそれぞれ位置する上記左右の各ベルト取付部材１７の前端部との間には、長手方向所要間隔位置に所要数の受波素子２を配列して取り付けてある上記弾性体ベルト９をそれぞれ左右方向に延びるように配置すると共に、該各弾性体ベルト９の内側端部となる長手方向一端部を、上記センタフレーム１１の前端部の左右両側部に、又、外側端部となる長手方向他端部を、その外側に位置する上記左右の各ベルト取付部材１７の前端部にそれぞれ取り付けて、アレイ本体５が構成してある。

以上の構成としてあるアレイ本体５によれば、図２（イ）に示すように、上記伸縮可動機構１０の図示しない駆動装置により左右の駆動プーリ１３を所定の方向へ回転駆動して、各ベルト１６に取り付けてある左右の各ベルト取付部材１７を、上記センタフレーム１１より離反する方向へ移動させることで、上記各弾性体ベルト９を伸長させ、これにより、該各弾性体ベルト９に取り付けてある各受波素子２の配列間隔を拡大させて、該各受波素子２が配列された列全体のサイズを拡大させることができるようにしてある。

一方、図２（ロ）に示すように、上記伸縮可動機構１０の図示しない駆動装置により左右の駆動プーリ１３を上記とは逆の方向へ回転駆動して、各ベルト１６に取り付けてある左右の各ベルト取付部材１７を、上記センタフレーム１１に近接する方向へ移動させることで、上記各弾性体ベルト９を収縮させ、これにより、該各弾性体ベルト９に取り付けてある各受波素子２の配列間隔を縮小させて、該各受波素子２が配列された列全体のサイズを縮小させることができるようにしてある。

上記回転数分析器７は、上記騒音源３の回転数と、該騒音源３の発する騒音の音波の周波数との相関を、予め実測や数値計算で求めて格納したデータベースを備えてなり、上記回転数センサ６より騒音源３の回転数の検出信号が入力されると、上記データベースを基に該騒音源３の発する騒音の音波の周波数を算出する機能を備えた構成としてある。

上記アレイ制御器８は、計測対象とする音波の周波数変化に応じて、上記アレイ本体５における配列された各受波素子２の列全体のサイズと、指向性の幅との相関を、予め実測又は数値計算で求めて格納したデータベースを備えると共に、上記伸縮可動機構１０による弾性体ベルト９の伸縮量と、該弾性体ベルト９に配列して取り付けてある各受波素子２の列全体のサイズとの相関に関するデータベース（図示せず）を備えてなり、上記回転数分析器７により算出された騒音源３の計測対象となる音波の周波数が変化すると、変化後の周波数に対する上記アレイ本体５の指向幅が、変化前の周波数に対する指向幅とほぼ同等に保持されるようにするために必要とされる上記アレイ本体５の配列された受波素子２の列全体のサイズを、上記データベースを基に算出し、更に、実際のアレイ本体５における各受波素子２の列全体のサイズを、上記算出されたサイズに一致させるために必要な上記アレイ本体５の弾性体ベルト９の伸縮量を上記データベースから求めて、この求められた弾性体ベルト９の伸縮量を達成するための制御指令を、伸縮可動機構１０へ与える機能を備えた構成としてある。

１８は上記アレイ本体５の出力信号を増幅するためのアレイ信号増幅器、１９は該アレイ信号増幅器１８で増幅したアレイ本体５の出力信号を入力して、解析、たとえば、上記騒音源３の回転数の変化に伴う騒音レベルの変化の解析を行うアレイ信号処理器である。

以上の構成としてある本発明の受波アレイ装置を使用する場合、騒音源３の回転を低い回転数で開始させると、その回転軸３ａの回転数が回転数センサ６により検出され、該回転数センサ６によって検出された騒音源３の回転数を基に、回転数分析器７で、上記低い回転数で回転している状態の騒音源３の発する騒音の音波の周波数が算出される。

上記のようにして回転数分析器７で低回転数の騒音源３より発せられている低周波の騒音の音波の周波数が算出されると、アレイ制御器８にて、上記低回転数の騒音源３の発する低周波の騒音の音波を計測対象とする場合に、アレイ本体５の指向幅が上記騒音源３の幅寸法に対応した寸法となるようにするための該アレイ本体５における各受波素子２が配列された列全体のサイズが算出されると共に、該算出された受波素子２の列全体のサイズが達成される各弾性体ベルト９の伸縮量が求められ、該求められた各弾性体ベルト９の伸縮量に応じた制御指令が、アレイ制御器８よりアレイ本体５の伸縮可動機構１０へ与えられるようになる。

よって、上記アレイ本体５では、上記アレイ制御器８より与えられる制御指令に応じて伸縮可動機構１０による各弾性体ベルト９の伸縮量の制御が行われることで、受波素子２の列全体のサイズが調整され、これにより、図１に一点鎖線で示すように、該アレイ本体５における指向性４の幅が、上記騒音源３の幅寸法に対応した幅に調整されるようになることから、該騒音源３が発する低周波の騒音の正確なレベルが、上記アレイ本体５の各受波素子２により計測されるようになる。

その後、騒音源３の回転数が上昇すると、該騒音源３の発生する騒音の音波の周波数が以前より高まるように変化するが、この際、上記回転数センサ６により、上記騒音源３の回転軸３ａの以前より上昇した回転数が検出されることに伴い、回転数分析器７にて、その時点で周波数が以前よりも高まった状態で騒音源３より発せられている騒音の音波の周波数が算出されるようになり、よって、アレイ制御器８では、上記騒音源３より発せられている以前より周波数の高い音波を計測対象とする場合に、アレイ本体５の指向幅が上記騒音源３の幅寸法に対応した寸法となるようにするための各受波素子２が配列された列全体のサイズが、以前より小さいサイズとして算出されるようになると共に、該算出された受波素子２の以前より小さい列全体のサイズが達成される各弾性体ベルト９の伸縮量が求められて、該求められた各弾性体ベルト９の伸縮量に応じた制御指令が、アレイ制御器８よりアレイ本体５の伸縮可動機構１０へ与えられるようになる。

よって、上記アレイ本体５では、上記アレイ制御器８より与えられる制御指令に応じて伸縮可動機構１０により各弾性体ベルト９が所要量収縮するよう制御が行われることで、受波素子２の列全体のサイズが以前より小さくなるよう調整される。これにより、上記騒音源３の以前よりも周波数が高まった騒音の音波を計測対象とする場合であっても、上記アレイ本体５の指向性４の幅が上記騒音源３の幅寸法に対応した幅に調整されることから、該騒音源３が発する以前より周波数が高まった状態の騒音の正確なレベルが、上記アレイ本体５の各受波素子２により計測されるようになる。

騒音源３の回転数が更に上昇し、該騒音源３の発する騒音の音波の周波数が更に高まる場合であっても、上記と同様に、回転数センサ６により検出される上記騒音源３の回転軸３ａの回転数に基づいて、回転数分析器７にて、その時点で周波数が更に高まった状態で騒音源３より発せられている騒音の音波の周波数が算出され、アレイ制御器８にて、上記騒音源３より発せられる更に周波数の高い音波を計測対象とする場合に、アレイ本体５の指向幅が上記騒音源３の幅寸法に対応した寸法となるようにするための受波素子２の列全体のサイズが、より小さいサイズとして算出され、この算出された受波素子２の列全体のサイズを達成するための弾性体ベルト９の伸縮量が求められて、該求められた弾性体ベルト９の伸縮量に応じた制御指令が、アレイ本体５の伸縮可動機構１０へ与えられるようになる。

したがって、上記アレイ本体５では、上記アレイ制御器８より与えられる制御指令に応じて伸縮可動機構１０により各弾性体ベルト９が更に収縮するよう制御が行われて、受波素子２の列全体のサイズが更に小さくなるよう調整され、これにより、上記騒音源３の周波数が更に高まった騒音の音波を計測対象とする場合であっても、上記アレイ本体５の指向性４の幅が上記騒音源３の幅寸法に対応した幅に調整されることから、該騒音源３が発する更に周波数が高まった状態の騒音の正確なレベルが、上記アレイ本体５の各受波素子２により正確に計測されるようになる。

一方、上記騒音源３の回転数が低下するときには、該騒音源３の発する騒音の周波数が徐々に低下するようになるが、この場合であっても、上記回転数センサ６により検出される騒音源３の回転軸３ａの回転数の低下に追従して、回転数分析器７にて騒音源３より発せられている騒音の音波の徐々に低下する周波数が逐次算出され、アレイ制御器８にて、該逐次算出される徐々に低下する周波数の音波を計測対象とする場合に、アレイ本体５の指向幅が上記騒音源３の幅寸法に対応した寸法となるようにするための受波素子２の列全体のサイズが順次大きくなるよう算出され、この算出された受波素子２の列全体のサイズを達成するための各弾性体ベルト９の伸縮量が順次求められて、該求められた各弾性体ベルト９の伸縮量に応じた制御指令が、アレイ本体５の伸縮可動機構１０へ順次与えられるようになる。

よって、上記アレイ本体５では、上記アレイ制御器８より与えられる制御指令に応じて伸縮可動機構１０により各弾性体ベルト９を徐々に伸長させる制御が順次行われて、受波素子２の列全体のサイズが徐々に大きくなるように調整される。これにより、上記騒音源３の周波数が徐々に低下する場合であっても、上記アレイ本体５の指向性４の幅が、上記騒音源３の幅寸法に対応した幅に保持されるようになることから、騒音源３の回転数の低下に伴い該騒音源３より発せられる騒音の周波数が徐々に低下しても、常に該騒音の正確なレベルが、上記アレイ本体５により計測されるようになる。

このように、本発明の受波アレイ装置によれば、騒音源３の回転数の上昇や低下に伴って該騒音源３の発する騒音の音波の周波数が上昇したり、低下しても、この騒音源３の発する騒音の音波を計測対象とするアレイ本体５の指向性４の幅の変化を未然に防止して、該アレイ本体５の指向性４の幅を、上記騒音源３の幅寸法に対応した状態に保持することができる。よって、上記騒音源３の回転数の変化に伴う騒音の周波数変化にかかわることなく、上記アレイ本体５により、常時、上記騒音源３の正確な騒音レベルを計測することができる。

したがって、上記アレイ本体５による計測結果を、図１に示すようにアレイ信号増幅器１８で増幅してから、アレイ信号処理器１９に入力させるようにすると、該アレイ信号処理器１９にて、上記騒音源３の回転数の変化に伴う騒音レベルの変化の解析を正確に行うことが可能になる。

更に、上記アレイ本体５の指向幅の保持は、上記騒音源３の回転数が回転数センサ６で検出されることに伴って、回転数分析器７とアレイ制御器８を介したアレイ本体５の伸縮可動機構１０の制御による受波素子２が配列された各弾性体ベルト９の伸縮により自動的に行わせることができるため、上記騒音源３の騒音レベルの計測時に要する手間を簡便なものとすることができる。

しかも、複数の受波アレイ装置を準備する必要がないため、受波素子２の使用個数が多大になる虞を解消できる。

次に、図３（イ）（ロ）は本発明の実施の他の形態として、図１及び図２（イ）（ロ）の実施の形態の応用例を示すもので、図１及び図２（イ）（ロ）に示したと同様の構成において、アレイ本体５における伸縮可動機構１０を、上記各弾性体ベルト９の内側端部となる長手方向一端部をそれぞれ前端部の左右両側部に取り付けたセンタフレーム１１と、上記各弾性体ベルト９の外側端部となる長手方向他端部にそれぞれ取り付けた各ベルト取付部材１７と、該各ベルト取付部材１７を上記センタフレーム１１に対して近接方向と離反方向へ移動させるための各駆動プーリ１３及び各従動プーリ１４の間に無端状に掛け回した各ベルト１６とを備えてなる構成とすることに代えて、センタフレーム１１の左右両側部に、図示しないジャッキにより基端部を拡縮することで左右方向の全長を伸縮できるようにしたラティス構造の伸縮装置２０の基端部をそれぞれ取り付けると共に、該各伸縮装置２０の先端部にそれぞれベルト取付部材１７を設けて伸縮可動機構１０ａを構成したものである。

上記伸縮可動機構１０ａにおける上記センタフレーム１１の前端部の左右両側部と、その左右方向の外側に位置する上記左右の各ベルト取付部材１７の前端部との間には、図２（イ）（ロ）に示した伸縮可動機構１０と同様に、上記所要数の受波素子２が配列して取り付けてある各弾性体ベルト９の長手方向両端部をそれぞれ取り付けて、アレイ本体５が構成してある。

なお、上記左右の各ベルト取付部材１７は、図示しない左右方向のリニアガイドの如きガイド機構によりガイドさせることで、該各ベルト取付部材１７の前端部に上記弾性体ベルト９の弾性力（収縮力）が作用しても、該各ベルト取付部材１７に移動方向のずれや該各ベルト取付部材１７自体の傾きが生じないようにしてあるものとする。

その他の構成は図１及び図２（イ）（ロ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態によれば、上記伸縮可動機構１０ａのラティス構造の各伸縮装置２０を伸長作動させると、それぞれ対応する弾性体ベルト９を伸長させて、該各弾性体ベルト９に長手方向に配列して取り付けてある各受波素子２の配列間隔を拡大させることができて、該各受波素子２が配列された列全体のサイズを大きくすることができる。

一方、上記伸縮可動機構１０ａのラティス構造の各伸縮装置２０を収縮作動させると、それぞれ対応する弾性体ベルト９を収縮させて、該各弾性体ベルト９に長手方向に配列して取り付けてある各受波素子２の配列間隔を縮小させることができて、該各受波素子２が配列された列全体のサイズを小さくすることができる。

よって、本実施の形態によっても、アレイ制御器８からの制御指令に基づいて、上記伸縮可動機構１０ａにより、上記受波素子２の列全体のサイズを図３（イ）に示すように大きくしたり、図３（ロ）に示すように小さくさせることができるため、騒音源３（図１参照）の回転数の変化に起因して該騒音源３の発する騒音の音波の周波数が変化しても、この周波数が変化する騒音の音波を計測対象とするアレイ本体５の指向性４（図１参照）の幅を、常に上記騒音源３の幅寸法に対応させることができる。

したがって、本実施の形態によっても、図１及び図２（イ）（ロ）の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、図３（イ）（ロ）の実施の形態においては、伸縮可動機構１０ａにおけるセンタフレーム１１の左右両側部に設けて左右方向の全長を伸縮できる伸縮装置２０として、ラティス構造の伸縮装置２０を例示したが、長手方向一端部をそれぞれセンタフレーム１１の所定個所に取り付ける各弾性体ベルト９の長手方向他端部を取り付けるための左右の各ベルト取付部材１７を、上記センタフレーム１１に対して近接、離反方向へ移動させることができれば、いかなる形式の伸縮装置２０を採用してもよく、たとえば、各伸縮装置２０を油圧シリンダのような流体圧シリンダとしてもよい。

又、各伸縮装置２０をボールねじ方式として、ねじ軸の回転駆動により該ねじ軸の長手方向に移動する各ナット部材に、上記各ベルト取付部材１７を取り付けるようにしてもよい。

更に、上記各実施の形態においては、アレイ本体５に配列させて設けるための各受波素子２を、弾性体ベルト９に取り付けて、該弾性体ベルト９の伸縮に伴って各受波素子２の配列間隔を拡縮できるようにした構成を示したが、各受波素子２を、左右方向のガイドによりガイドさせると共に、該各受波素子２に、ラティス構造の伸縮作動装置における各リンク部分を連結して、該ラティス構造の伸縮作動装置の伸縮作動に伴い上記各受波素子２の配列間隔が直接拡縮されるようにした構成や、各段の筒が均等にスライドする形式の多段式のテレスコピック構造の伸縮装置における格段の筒の先端部に、受波素子２をそれぞれ取り付けて、該テレスコピック構造の伸縮装置の伸縮作動に伴って、上記各受波素子２の配列間隔が直接拡縮されるようにした構成とする等、配列してある各受波素子２の配列間隔を拡縮して受波素子２の列全体のサイズを大小に変化させることができれば、その駆動機構はいかなる形式のものを採用してもよい。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、アレイ本体５に配列して設ける受波素子２の数は、騒音源３の幅寸法に対応した指向性４の幅を得られるように自在に設定してよい。

騒音源３の回転軸３ａの回転数を、回転数センサ６で計測し、該回転数センサ６で計測された騒音源３の回転数を基に、計測対象となる騒音源３の騒音の音波の周波数を回転数分析器７で算出し、該算出された騒音源３の騒音の音波の周波数に応じて、アレイ制御器８よりアレイ本体５へ各受波素子２の配列間隔を制御するための制御指令を与える例を示したが、騒音源３の近傍に配置したマイク等で騒音源３の騒音を背景雑音を含んだ状態で収集し、収集された音のうちの主要な音波の周波数を、上記計測対象となる騒音源３の騒音の音波の周波数として設定し、該設定された音波の周波数に応じてアレイ制御器８よりアレイ本体５へ各受波素子２の配列間隔を制御するための制御指令を与えるようにしてもよい。

本発明の受波アレイ装置を、受波素子を縦横の配列間隔を可変な状態で縦横に所要数並べて配列する形式の受波アレイ装置や、受波素子を周方向の配列間隔を可変な状態で円周上に所要数並べて配列する形式の受波アレイ装置に応用して、これらの形式の受波アレイ装置にて、計測対象とする音波の周波数の変化に応じて受波素子の配列間隔を変化させるようにしてもよい。また、音波の位相を考慮し音波が強くなる点に受波素子を位置させるように受波素子の配列間隔を変化させてもよいし、温度、湿度などによる音速の変化に伴う波長の変化に対応して受波素子の配列間隔を変化させてもよい。

本発明の受波アレイ装置は、計測対象となる音波の周波数が変化する状況で、該計測対象となる音波の計測が必要とされる場合であれば、音源の探査や、各受波素子２の信号の位相を適宜調整して重ね合わせることで特定方向からの音波を高感度で拾う等、騒音源３の騒音レベルを背景雑音より分離して計測する場合以外のいかなる計測にも適用してよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

２受波素子
３音源（騒音源）
５アレイ本体
６回転数センサ
７回転数分析器
８アレイ制御器
９弾性体ベルト
１０，１０ａ伸縮可動機構

Claims

複数の受波素子をその配列間隔を変更可能に配列して設けてなるアレイ本体と、計測対象となる音波の周波数に応じて、上記受波素子間の配列間隔を変化させることで該受波素子が配列された列全体のサイズを変更させるための指令をアレイ本体に与えるアレイ制御器と、を備え、上記アレイ本体を、上記複数の受波素子を配列して取り付けた弾性体ベルトと、該弾性体ベルトの全長を伸縮させるための伸縮可動機構とを備えてなる構成として、上記伸縮可動機構による上記弾性体ベルトの全長の伸縮に伴って、上記各受波素子の配列間隔を変化させて、上記受波素子が配列された列全体のサイズを変更できるようにした構成を有することを特徴とする受波アレイ装置。
計測対象となる音波を、回転部を備えた音源より発せられる音波とし、且つ上記音源の回転数を検出する回転数センサと、該回転数センサにより検出された上記音源の回転数を基に該音源が発する音波の周波数を算出する回転数分析器とを備えて、該回転数分析器により上記音源の回転数を基に算出した該音源が発する音波の周波数を、アレイ制御器へ計測対象となる音波の周波数として入力させるようにした請求項１記載の受波アレイ装置。