JP6420014B1 - 音響校正器 - Google Patents

Abstract

【課題】被校正マイクロホンに対して高い周波数領域の音響校正を行うことができる音響校正器を提供する。
【解決手段】本発明の音響校正器は、基準マイクロホン２０の先端面を第１の位置で保持する第１装着部１２と、基準マイクロホン２０の先端面に対向させた被校正マイクロホン５０の先端面を第２の位置で保持する第２装着部１３と、第１装着部１２及び第２装着部１３を取り囲む音導部１４と、音導部１４に音を発する音源３０とを備え、基準マイクロホン２０及び被校正マイクロホン５０がそれぞれ第１装着部１２及び第２装着部１３に保持された状態において、第１の位置と第２の位置とは所定の距離を隔てており、基準マイクロホン２０の先端周辺と被校正マイクロホン５０の先端周辺とには互いに連通する空間Ｋが形成され、空間Ｋは音導部１４に連通する、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば騒音計等に使用されるマイクロホンの感度を校正するための音響校正器に関する。

例えば騒音計等の音響測定器の精度を維持するためには、音響測定器に使用されているマイクロホンの音響校正を定期的に行う必要があり、一般には音響校正器が用いられる。例えば特許文献１の図４には、基準マイクロホンと校正を行う被校正マイクロホンとを小空間内で対向させ、この小空間に音を発した際に両マイクロホンで測定される音圧の特性差を基にして校正を行う音響校正器が示されている。

ところで最近は、マイクロホンの音響校正を高い周波数（例えば１０ｋＨｚ以上、好ましくは２０ｋＨｚ以上）で行いたいとする要望がある。しかし上述した音響校正器は、同文献の図６に示されているように、５ｋＨｚ付近を超えると音圧レベルが大きく低下し、９ｋＨｚに深い谷があり、音圧の谷の周波数においてはマイクロホンへ十分な音圧が供給されず、両マイクロホンの特性差を十分な精度で測定できない。このように高い周波数領域での音響校正が難しい、という問題を抱えている。

特開平１−２１７２１６号公報 実開昭６２−７７９９９号公報

このような問題に対して特許文献１では、同文献の図１に示される如き、小空間の共振周波数よりも高い共振周波数を有する二次的小空間を小空間に連通させた音響校正器を開示している。しかしこのような音響校正器においても、同文献の図２に示されているように、１０ｋＨｚを超えると音圧レベルが低下していき、更に約２０ｋＨｚの手前で急激に低下する。このため、このような音響校正機器でも２０ｋＨｚ以上での校正は非常に困難である。一方、特許文献２に示される如き、基準マイクロホンと被校正マイクロホンをともに振動板に指向させておき、振動板の振動によってカプラの内部内圧を平面波状に変動させることによって、カプラの内部に定在波を生じさせずに音響校正ができるとする機器も知られている。しかし特許文献２は、使用可能な周波数範囲について具体的に開示していない。また同文献に図示されている音響校正器は、マイクロホンと振動板が大きく離れていて、高い周波数領域での音響校正には不向きであると想定される。

本発明は、このような従来の音響校正器に鑑みてなされたものであり、被校正マイクロホンに対して高い周波数領域の音響校正を行うことができる音響校正器を提供することを目的とする。

本発明における音響校正器は、内蔵する基準マイクロホンに基づき、被校正マイクロホンを校正するものであって、前記基準マイクロホンの先端面を第１の位置で保持する第１装着部と、前記基準マイクロホンの先端面に対向させた前記被校正マイクロホンの先端面を、第２の位置で保持する第２装着部と、前記第１装着部及び前記第２装着部を取り囲む音導部と、前記音導部に音を発する音源と、を備え、前記基準マイクロホン及び前記被校正マイクロホンがそれぞれ前記第１装着部及び前記第２装着部に保持された状態において、前記第１の位置と前記第２の位置とは所定の距離を隔てており、前記基準マイクロホンの先端周辺と前記被校正マイクロホンの先端周辺とには互いに連通する空間が形成され、該空間は前記音導部に連通する、ことを特徴とする。

このような音響校正器において、前記第１装着部及び前記第２装着部は、前記基準マイクロホンの先端面から前記被校正マイクロホンの先端面に至る前記所定の距離を０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とした状態で該基準マイクロホンと該被校正マイクロホンを保持することが好ましい。

また前記第１装着部は、前記基準マイクロホンの先端面外周部の一部に当接する第１止め部と、該第１止め部に連結する第１先端周壁とを有し、前記第２装着部は、前記被校正マイクロホンの先端面外側部に当接するとともに前記第１止め部に対向する第２止め部と、該第２止め部に連結する第２先端周壁とを有することが好ましい。

そして前記第１止め部及び前記第１先端周壁は、前記第１装着部の先端外周部分を切り欠く第１スリットにより形成され、前記第２止め部及び前記第２先端周壁は、前記第２装着部の先端外周部分を切り欠く第２スリットにより形成されることが好ましい。

また前記第１装着部及び前記第２装着部のいずれか一方が、前記基準マイクロホンの先端面外周部の一部及び前記被校正マイクロホンの先端面外周部の一部にそれぞれ当接する止め部を有するものでもよい。

そして前記空間及び前記音導部は、ともに前記基準マイクロホンの中心軸に対して軸対称の形状をなすことが好ましい。

このような構成になる本発明の音響校正器は、高い周波数領域においても音圧レベルの低下が抑制でき、基準マイクロホンと被校正マイクロホンとの特性差を小さくすることが可能である。よって高い周波数領域でも被校正マイクロホンの音響校正を行うことができる。また、基準マイクロホンと被校正マイクロホンは、第１装着部と第２装着部によってそれぞれの先端面が所定の位置で安定的に保持されているため、再現性よく且つ精度よく音響校正を行うことができる。

本発明に従う音響校正器の一実施形態に関し、内部構造を模式的に示した図である。 図１の音響校正器に用いた音響校正器用カプラに関し、（ａ）は第１装着部を示した図であり、（ｂ）は第２装着部を示した図である。 図１に示す音響校正器による周波数特性の一例を示した図である。 図１に示す音響校正器の変形例に関し、（ａ）は内部構造を模式的に示した図であり、（ｂ）は第２装着部の変形例を示した図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に従う音響校正器の一実施形態について説明する。

図１に示すように本実施形態の音響校正器は、音響校正器用カプラ１０（以下、単にカプラ１０と称する）、基準マイクロホン２０、音源３０、吸音材４０で構成されていて、被校正マイクロホン５０の音響校正を行うものである。

まず、基準マイクロホン２０と被校正マイクロホン５０について説明する。基準マイクロホン２０は、予め音響特性を測定されたものであり、被校正マイクロホン５０は、基準マイクロホン２０に基づいてこれから音響特性を校正するものである。また基準マイクロホン２０と被校正マイクロホン５０は、同サイズのものを使用することとする。なお、本実施形態の基準マイクロホン２０と被校正マイクロホン５０は、何れも１／２インチマイクロホンであるが、１／４インチマイクロホンなどにも適応した構成にすることもできる。

本実施形態の基準マイクロホン２０と被校正マイクロホン５０は、所謂コンデンサマイクロホンであって、円筒状をなすハウジング２１、５１の内部には、図示は省略するが、音圧によって振動する振動膜と、僅かな隙間を挟んで振動膜に対向する固定電極が設けられている。またハウジング２１、５１の先端にはそれぞれ、有蓋円筒状となる保護グリッド２２、５２が取り付けられている。保護グリッド２２、５２には、保護グリッド２２、５２を貫通する貫通孔２３、５３が設けられていて、ハウジング２１、５１の内部に収められた振動膜は、貫通孔２３、５３を通過して伝わる音圧によって振動する。本実施形態の貫通孔２３、５３は、保護グリッド２２、５２における先端側に位置する円板状の端壁、及びこの端壁につながる円筒状の周壁の両方を切り欠くスリットであって、このスリットは、周方向に所定の間隔で複数設けられている。なお、図示した貫通孔２３，５３は、形状及び配置が同一であるが、本発明に従う音響校正器で使用する基準マイクロホン２０と被校正マイクロホン５０は、貫通孔２３、５３の形状や配置が互いに異なるものであってもよい。また貫通孔２３、５３の形状及び配置も、図示した実施形態に限られるものではない。

カプラ１０は、基準マイクロホン２０を内蔵する一方、校正を行う被校正マイクロホン５０は着脱できるように構成されている。本実施形態では、カプラ１０に設けた取付け穴１１に被校正マイクロホン５０を挿入することでこれを取り付け、また引き抜くことでこれが取り外されるように構成している。なお、基準マイクロホン２０についても、取り付け及び取り外しできるように構成してもよい。ここでカプラ１０は、基準マイクロホン２０の先端部を保持する（本実施形態においては、保護グリッド２２を保持する）第１装着部１２と、基準マイクロホン２０に対向する姿勢で被校正マイクロホン５０の先端部（保護グリッド５２）を保持する第２装着部１３とを備えている。本実施形態の第２装着部１３は、基準マイクロホン２０の中心軸Ｃに対して被校正マイクロホン５０の中心軸が一致する状態で被校正マイクロホン５０を保持するものである。また、互いに対向する基準マイクロホン２０の先端部と被校正マイクロホン５０の先端部との周囲には、空間Ｋが設けられている。なお、空間Ｋの詳細な説明は後述する。

第１装着部１２は、基準マイクロホン２０のハウジング２１及び保護グリッド２２を取り囲む第１周壁１２ａと、第１周壁１２ａの先端に設けられる第１先端周壁１２ｂと、第１先端周壁１２ｂと連結して基準マイクロホン２０の先端面中央部を開放した状態で基準マイクロホン２０の先端面外周部の一部に当接する第１止め部１２ｄを備えている。具体的には、図２（ａ）に示すように第１装着部１２は、第１装着部１２の先端外周部分を切り欠くようにして設けられる第１スリット１２ｃを備えている。本実施形態の第１スリット１２ｃは、図示したように、第１装着部１２の先端外周部分（第１装着部１２の先端面外周部から第１周壁１２ａの先端側の部位）を切り欠くようにして、周方向に所定の間隔で複数（図示の例では８つ）設けられていて、第１スリット１２ｃの相互間に、爪状になる第１止め部１２ｄと、第１止め部１２ｄに連結して基準マイクロホン２０の保護グリッド２２の先端周囲を取り囲む第１先端周壁１２ｂとを形成している。

また第２装着部１３は、被校正マイクロホン５０のハウジング５１及び保護グリッド５２を取り囲む第２周壁１３ａと、第２周壁１３ａの先端に設けられる第２先端周壁１３ｂと、第２先端周壁１３ｂと連結して被校正マイクロホン５０の先端面中央部を開放した状態で被校正マイクロホン５０の先端面外周部の一部に当接する第２止め部１３ｄを備えている。ここでは、図２（ｂ）に示すように第２先端周壁１３ｂと第２止め部１３ｄとは、第１先端周壁１２ｂと第１止め部１２ｄとそれぞれ同形状になるものである。また第２装着部１３は、第２装着部１３の先端外周部分を切り欠くようにして設けられる第２スリット１３ｃを備えている。第２スリット１３ｃは、第１スリット１２ｃに対して対向する位置に設けられる。本実施形態における第２スリット１３ｃは、第１スリット１２ｃと同形状且つ同配置で設けられるものであって、第１スリット１２ｃと同様に、第２装着部１３の先端面外周部分（第２装着部１３の先端面外周部から第２周壁１３ａの先端側の部位）を切り欠くようにして設けられている。そして、第２スリット１３ｃの相互間には、第１止め部１２ｄと同形状且つ同配置になる爪状の第２止め部１３ｄと、第２止め部１３ｄに連結して被校正マイクロホン５０の保護グリッド５２の先端周囲を取り囲む第２先端周壁１３ｂとが設けられる。

なお、図示は省略するが、第１装着部１２と第２装着部１３には、取り付けた基準マイクロホン２０（例えば、保護グリッド２２）と被校正マイクロホン５０（例えば、保護グリッド５２）の外周面に当接するＯリングを設けることが好ましい。

更にカプラ１０は、空間Ｋに向けて音源３０からの音を伝える音導部１４を備えている。ここで本実施形態の空間Ｋは、基準マイクロホン２０の先端周辺と被校正マイクロホン５０の先端周辺に位置するものである。具体的には、第１装着部１２の先端面と第２装着部１３の先端面との間に位置する円板状の空間部分と、第１止め部１２ｄ及び第２止め部１３ｄの径方向内側に位置する空間部分と、周方向に所定の間隔で設けられたそれぞれ合計８つの第１スリット１２ｃ及び第２スリット１３ｃによる空間部分が組み合わさったものであり、基準マイクロホン２０の中心軸Ｃに対して軸対称の形状をなしている。また音導部１４は、第１装着部１２、空間Ｋ及び第２装着部１３を取り囲んで円環状をなすとともに、空間Ｋと全周に亘って連通するものであって、その中心軸は、基準マイクロホン２０の中心軸Ｃに一致している。すなわち音導部１４も、基準マイクロホン２０の中心軸Ｃに対して軸対称の形状をなしている。このように、音導部１４と空間Ｋの形状は、ともに基準マイクロホン２０の中心軸Ｃに対して軸対称であって片寄りがないため、音が音導部１４と空間Ｋを伝播する際、音圧分布は一様になる。

そして音導部１４には、音源３０が設けられている。音源３０は、電気信号を音に変換し、音導部１４に対して所定周波数で所定音圧を発するものである。音源３０としては、例えば動電型のスピーカや電磁型のイヤホンなど種々のものが採用可能である。なお、本実施形態の音響校正器は電池で駆動する小型の機器であり、音源３０は、消費電力が少ないものを使用することが好ましい。また、音源３０を、図示したように、音導部１４に対して空間Ｋが連結する部位からずらした位置に設ける。なお、校正に問題ないのであれば、音源３０を音導部１４に対して空間Ｋが連結する部位の位置に設けてもよく、音源３０を設ける位置は限定されるものではない。

また音導部１４には、空間Ｋが連結する部位の周囲を囲むように吸音材４０を配置している。ここで吸音材４０とは、音のエネルギーを減衰させる素材によって形成されるものであって、このようなものとしては、例えば不織布やグラスウール、スポンジ等を挙げることができる。なお、吸音材４０は、例えば空間Ｋや音導部１４の形状、カプラ１０の材質などに応じて設けられるものであり、その種類や形状も、適宜選択される。

このような構成になる音響校正器の周波数特性を測定したところ、従来の音響校正器に比して、高い周波数領域でも出力レベル差が小さいことが認められた。その結果の一例を図３に示す。ここで横軸は、周波数（Ｈｚ）を示し、縦軸は、出力レベル差（音圧レベル差）（ｄＢ）を示している。図３に示した通り、本実施形態の音響校正器では、１０ｋＨｚを超えても出力レベル差は殆ど変化が認められなかった。また２０ｋＨｚ近傍から３０ｋＨｚ近傍にかけて出力レベル差が大きくなっているが、この間の出力レベル差は±０．６ｄＢ程度に収まっている。一般に、基準マイクロホン２０と被校正マイクロホン５０との出力レベル差は±１．５ｄＢ程度に収まっていれば良好であるとされているため、少なくとも３０ｋＨｚ近傍まで十分な出力レベル差であるといえる。すなわち、約３０ｋＨｚまでの高い周波数領域であっても、基準マイクロホン２０と被校正マイクロホン５０との特性差が小さく、被校正マイクロホン５０の音響校正を精度よく行うことが可能である。

また、本実施形態の音響校正器において、基準マイクロホン２０の先端面から被校正マイクロホン５０の先端面に至る距離ｄを変えながら検討を重ねたところ、２０ｋＨｚを超える周波数領域で上述の出力レベル差を得るためには、距離ｄが０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが確認された。更に検討を重ねたところ、３０ｋＨｚ近傍の周波数領域まで帯域を広げるためには、距離ｄは１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であれば、一層好ましいことが確認された。

また本実施形態の音響校正器は、本実施形態の音響校正器用カプラを内蔵し、図示は省略するが、プリアンプや処理回路などを内蔵するとともに、電池駆動にすることで、小型化を可能とし、屋外で使用することも可能である。また、被校正マイクロホン５０をカプラ１０に取り付けるにあたっては、被校正マイクロホン５０を取付け穴１１から挿入して、被校正マイクロホン５０の先端面が第２止め部１３ｄに当接するまで押し込むだけで済むため、簡単に所定の位置にセッティングすることができる。またこのように取り付けられた状態において、基準マイクロホン２０と被校正マイクロホン５０の先端面外周部は十分に音響的に開放され、基準マイクロホン２０の先端面から被校正マイクロホン５０の先端面に至る距離ｄは、意図した通りの状態になっている。すなわち、本実施形態の音響校正器によれば、被校正マイクロホン５０の音響校正を再現性よく且つ精度よく行うことができる。

以上、本発明に従う音響校正器の一実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に従う範疇で種々の変更を加えたものも含む。例えば空間Ｋは、基準マイクロホン２０と被校正マイクロホン５０がそれぞれ第１装着部１２と第２装着部１３に保持された状態において、基準マイクロホン２０の先端周辺と被校正マイクロホン５０の先端周辺が互いに連通しつつ、音導部に連通するものであればよい。例えば図１に示した実施形態では、第１装着部１２の先端面と第２装着部１３の先端面との間に位置する空間部分を設けているが、第１装着部１２の先端面と第２装着部１３の先端面とが接触してこの空間部分を設けないような構造であってもよい。例えば図４に示すように、第１装着部１２と第２装着部１１３において、基準マイクロホン２０の先端面と被校正マイクロホン５０の先端面とが当接する止め部として第１装着部の第１止め部１２ｄを設ければよい。この場合、図４に示すように第２装着部には止め部を設ける必要がなく、第２周壁１１３ａの先端部分となる第２先端周壁１１３ｂの先端面が直接に第１装着部１２の第１止め部１２ｄの先端面と当接するようにし、第２装着部１１３のスリット１１３ｃを第１スリット１２ｃに応じて設ける構造にすればよい。また第１装着部に止め部を設けずに、第２装着部に設ける構造にしてもよい。また音導部１４の形状も、基準マイクロホン２０の中心軸Ｃに対して軸対称になる種々のものが含まれる。また、第１装着部１２における第１スリット１２ｃ（第１止め部１２ｄ）や第２装着部１３における第２スリット１３ｃ（第２止め部１３ｄ）の数、周方向長さ、幅、深さ（つまり、第１周壁１２ａ及び第２周壁１３ａの先端からの長さ）等も、基準マイクロホン（保護グリッド２２）及び被校正マイクロホン５０（保護グリッド５２）の貫通孔２３、５３の大半が塞がれることがないように、任意に選択可能であって、図示したものに限られない。

１０：音響校正器用カプラ（カプラ）
１２：第１装着部
１２ｂ：第１先端周壁
１２ｃ：第１スリット
１３：第２装着部
１３ｂ：第２先端周壁
１３ｃ：第２スリット
１４：音導部
２０：基準マイクロホン
３０：音源
４０：吸音材
５０：被校正マイクロホン
Ｃ：基準マイクロホンの中心軸
Ｋ：空間
ｄ：基準マイクロホンの先端面から被校正マイクロホンの先端面に至る距離

Claims (6)

1. 内蔵する基準マイクロホンに基づき、被校正マイクロホンを校正する音響校正器であって、
   前記基準マイクロホンの先端面を第１の位置で保持する第１装着部と、
   前記基準マイクロホンの先端面に対向させた前記被校正マイクロホンの先端面を、第２の位置で保持する第２装着部と、
   前記第１装着部及び前記第２装着部を取り囲む音導部と、
   前記音導部に音を発する音源と、を備え、
   前記基準マイクロホン及び前記被校正マイクロホンがそれぞれ前記第１装着部及び前記第２装着部に保持された状態において、前記第１の位置と前記第２の位置とは所定の距離を隔てており、前記基準マイクロホンの先端周辺と前記被校正マイクロホンの先端周辺とには互いに連通する空間が形成され、該空間は前記音導部に連通する、ことを特徴とする音響校正器。
2. 前記第１装着部及び前記第２装着部は、前記基準マイクロホンの先端面から前記被校正マイクロホンの先端面に至る前記所定の距離を０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とした状態で該基準マイクロホンと該被校正マイクロホンを保持する、ことを特徴とする請求項１に記載の音響校正器。
3. 前記第１装着部は、前記基準マイクロホンの先端面外周部の一部に当接する第１止め部と、該第１止め部に連結する第１先端周壁とを有し、
   前記第２装着部は、前記被校正マイクロホンの先端面外周部に当接するとともに前記第１止め部に対向する第２止め部と、該第２止め部に連結する第２先端周壁とを有する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音響校正器。
4. 前記第１止め部及び前記第１先端周壁は、前記第１装着部の先端外周部分を切り欠く第１スリットにより形成され、
   前記第２止め部及び前記第２先端周壁は、前記第２装着部の先端外周部分を切り欠く第２スリットにより形成される、ことを特徴とする請求項３に記載の音響校正器。
5. 前記第１装着部及び前記第２装着部のいずれか一方が、前記基準マイクロホンの先端面外周部の一部及び前記被校正マイクロホンの先端面外周部の一部にそれぞれ当接する止め部を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音響校正器。
6. 前記空間及び前記音導部は、ともに前記基準マイクロホンの中心軸に対して軸対称の形状をなす、ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の音響校正器。

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