JP7127448B2 - 音響特性計測装置、音響特性計測方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
まず、本発明の第1の実施形態に係る音響特性計測装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の音響特性計測システムは、生産現場などにおいて、測定対象物である製品から発生する測定対象音によって、その製品の良否判定する用途などに用いられる。
図1は、本実施形態の音響特性計測システム1の構成の一例を示す概念図である。音響特性計測システム1は、測定対象物100から発生する測定対象音を測定する。音響特性計測システム1は、音響特性計測装置10、マイクロホン110、および移動ステージ120を備える。図1のように、音響特性計測システム1の設置環境には雑音源があるものとする。なお、図1に図示した雑音源は一例であって、音響特性計測システム1の設置環境に存在する雑音源を一つに限定するものではない。
次に、音響特性計測装置10の詳細構成について図面を参照しながら説明する。図2は、音響特性計測装置10の詳細構成の一例を示すブロック図である。図2のように、音響特性計測装置10は、計測制御部11、集音信号受信部13、フーリエ変換処理部14、雑音成分除去部15、および信号送信部16を備える。
次に、音響特性計測装置10による雑音除去方法について図面を参照しながら説明する。図3~図5は、マイクロホン110によって集音される音波から生成される集音信号STに基づいて生成される周波数スペクトルSfについて説明するための概念図である。移動ステージ120は、レール125の上に移動可能に設置されているものとする。図3~図5の音響特性計測装置10を示す枠内には、周波数スペクトルSfの一例を図示している。図3~図5に図示した周波数スペクトルSfは、横軸が周波数fであり、縦軸が音声レベルLである。なお、図3~図5に示す周波数スペクトルSfは概念的なものであり、実際に取得されるスペクトルを正確に示すものではない。
f1=V/(V-|v|)×f0・・・(1)
図5は、移動ステージ120がマイクロホン110から遠ざかるときに、マイクロホン110によって集音される測定対象音TMおよび雑音TNから生成される第2集音信号ST2に基づいて生成される第2周波数スペクトルSf2について説明するための図である。
f2=V/(V+|v|)×f0・・・(2)
図6は、図3~図5の場面で生成される周波数スペクトルSfを比較するための図である。測定対象物100が移動していても、マイクロホン110と雑音源との位置関係は変動しないので、雑音源から発生する雑音TNの周波数は変動しない。そのため、測定対象物100がマイクロホン110に近づくときの第1周波数スペクトルSf1と、測定対象物がマイクから遠ざかるときの第2周波数スペクトルSf2とを比較し、周波数が変動していない成分を雑音TNとみなして除去すればよい。
f0=(V-|v|)/V×f1・・・(3)
以上が、本実施形態の音響特性計測装置10による雑音除去方法に関する説明である。なお、上記の雑音除去方法は一例であって、音響特性計測装置10による雑音除去方法を限定するものではない。
次に、雑音成分除去部15の回路構成について図面を参照しながら説明する。図10は、雑音成分除去部15の回路構成を示すブロック図である。図10のように、雑音成分除去部15は、減算回路151、負成分除去回路152、および乗算回路153を有する。
次に、本実施形態の音響特性計測システム1が備える音響特性計測装置10の動作について図面を参照しながら説明する。図11は、音響特性計測装置10の動作の概要について説明するためのフローチャートである。以下の図11のフローチャートに沿った説明においては、音響特性計測装置10を動作の主体として説明する。
次に、音響特性計測装置10の雑音成分除去部15の動作の一例について図面を参照しながら説明する。図12は、音響特性計測装置10の雑音成分除去部15の動作の一例について説明するためのフローチャートである。図12のフローチャートの処理は、図11のフローチャートのステップS17の処理の詳細を示す。
ここで、本発明の第1の実施形態の変形例の音響特性計測システムについて図面を参照しながら説明する。本変形例の音響特性計測システムは、軌道上に移動可能に支持されるステージではなく、軌道上ではなくても移動可能な車輪によって支持されたステージを有する点で、第1の実施形態の音響特性計測システム1(図1)の構成とは異なる。
ここで、本発明の各実施形態に係る音響特性計測装置の処理を実行するハードウェア構成について、図14の情報処理装置90を一例として挙げて説明する。なお、図14の情報処理装置90は、各実施形態の音響特性計測装置の処理を実行するための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
10 音響特性計測装置
11 計測制御部
13 集音信号受信部
14 フーリエ変換処理部
15 雑音成分除去部
16 信号送信部
110 マイクロホン
120 移動ステージ
151 減算回路
152 負成分除去回路
153 乗算回路
Claims (10)
- 測定対象物が設置される移動可能なステージを少なくとも二つの向きに向けて移動させる制御信号を前記ステージに送信する計測制御手段と、
前記測定対象物から発生する測定対象音を集音するマイクロホンから出力される集音信号を受信する集音信号受信手段と、
前記集音信号を周波数スペクトルに変換するフーリエ変換処理手段と、
前記ステージが異なる向きに移動する際に受信される前記集音信号に基づいて生成された二つの前記周波数スペクトルを比較して雑音成分を除去することによって、前記測定対象音に対応する測定対象信号を生成する雑音成分除去手段と、
前記測定対象信号を送信する信号送信手段とを備える音響特性計測装置。 - 前記計測制御手段は、
前記マイクロホンに近づける第1の向きと、前記マイクロホンから遠ざかる第2の向きとを含む二つの向きに前記ステージを移動させる前記制御信号を前記ステージに送信し、
前記雑音成分除去手段は、
前記ステージが前記第1の向きに移動している際に受信される前記集音信号から生成される第1周波数スペクトルと、前記ステージが前記第2の向きに移動している際に受信される前記集音信号から生成される第2周波数スペクトルとを比較して測定対象スペクトルを生成し、
前記信号送信手段は、
前記測定対象スペクトルに相当する信号を前記測定対象信号として送信する請求項1に記載の音響特性計測装置。 - 前記雑音成分除去手段は、
前記第1周波数スペクトルから前記第2周波数スペクトルを減算することによって差スペクトルを生成し、
前記差スペクトルに含まれる負成分を0に変換することによって中間スペクトルを生成し、
前記中間スペクトルに含まれる周波数成分を前記測定対象音の周波数帯にシフトさせて前記測定対象スペクトルを生成する請求項2に記載の音響特性計測装置。 - 前記雑音成分除去手段は、
前記ステージの移動する向きの変更に伴って前記マイクロホンに集音される前記測定対象音の周波数がドップラー効果によって変動した分だけ、前記中間スペクトルに含まれる周波数成分を前記測定対象音の周波数帯にシフトさせる請求項3に記載の音響特性計測装置。 - 前記雑音成分除去手段は、
前記ステージが前記第1の向きに向けて移動する速度の絶対値を音速から減算した値を前記音速で除算した値を前記中間スペクトルに含まれる周波数成分に乗算して前記測定対象スペクトルを生成する請求項4に記載の音響特性計測装置。 - 前記測定対象物が発生する前記測定対象音を集音する位置に配置され、前記測定対象音を集音して前記集音信号を生成する前記マイクロホンと、
前記制御信号に応じて、前記測定対象物が設置された状態で少なくとも二つの向きに移動する前記ステージを備える請求項1乃至5のいずれか一項に記載の音響特性計測装置。 - 前記ステージは、
前記ステージを移動可能に支持する軌道上に設置される請求項6に記載の音響特性計測装置。 - 前記ステージは、
前記ステージを移動可能に支持する車輪を有する請求項6または7に記載の音響特性計測装置。 - 情報処理装置が、
測定対象物が設置される移動可能なステージを少なくとも二つの向きに向けて移動させる制御信号を前記ステージに送信し、
前記測定対象物から発生する測定対象音を集音するマイクロホンから出力される集音信号を受信し、
前記集音信号を周波数スペクトルに変換し、
前記ステージが異なる向きに移動する際に受信される前記集音信号に基づいて生成された二つの前記周波数スペクトルを比較して雑音成分を除去することによって、前記測定対象音に対応する測定対象信号を生成する音響特性計測方法。 - 測定対象物が設置される移動可能なステージを少なくとも二つの向きに向けて移動させる制御信号を前記ステージに送信する処理と、
前記測定対象物から発生する測定対象音を集音するマイクロホンから出力される集音信号を受信する処理と、
前記集音信号を周波数スペクトルに変換する処理と、
前記ステージが異なる向きに移動する際に受信される前記集音信号に基づいて生成された二つの前記周波数スペクトルを比較して雑音成分を除去することによって、前記測定対象音に対応する測定対象信号を生成する処理とをコンピュータに実行させるプログラム。
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