JP7431686B2 - 音響カプラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロホンの校正に用いられる音響カプラ装置に関する。

一般に、計測用のマイクロホンや騒音計を校正する手法として、複数周波数音響校正器や比較カプラを用いた校正方法の他に、静電駆動器、無響室（無響箱）、音響チャンバ等を用いた校正方法が知られている。中でも、比較カプラ（以下では「音響カプラ」と呼称）を用いる場合は、無響室のような大空間や設備を必要とすることなく、精度良く校正作業を実施可能である。このため試験機関等では、音響カプラを用いた校正方法も採り入れられている（例えば、非特許文献１の解説参照。）。

また、音響カプラに関する先行技術として、基準マイクロホンと校正対象となる被校正マイクロホンとを小空間内で対向させて支持する構造の音響校正器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この先行技術では、音響校正器内の小空間にスピーカで信号音場を発生させた際に、両マイクロホンで測定される音圧の特性差に基づいて、被校正マイクロホンの校正を行なうことができる。

特開平１－２１７２１６号公報（図４）

ＩＥＣ６１０９４－５：２０１６

近年、超低周波音の数Ｈｚから、人間の聴力限界である２０ｋＨｚまでの広帯域にわたって測定・分析が可能なマイクロホンや騒音計の需要が高まってきている。このため広帯域での測定や分析に対応する機器については、マイクロホンの校正作業を広帯域で行う必要性が生じている。

しかしながら、先行技術の音響カプラを用いた校正方法に限らず、一般の校正方法では、１回の校正で発生可能な音の周波数帯に限度があるため、限度を超えた広い帯域での校正を１回で完了させることができないという問題がある。このため、試験機関等での校正作業に際しては、低域・高域で音を発生させる複数の音響カプラを用意し、低域・高域別に２回以上の測定を行うことで広帯域をカバーする必要がある。このような状況にあっては、始業前点検や試験機体の設置に多くの工数を要したり、大型の設備やそのための設置場所をわざわざ用意したりしなければならないという問題がある。

また一般的には、騒音計や計測用マイクロホンとして、自由音場型マイクロホンが広く使用されている。自由音場型マイクロホンは、振動膜裏側と絶縁物で囲まれた空間を外界に連通する静圧調整孔を有しており、振動膜前面と静圧調整孔に音圧が暴露される状態で、高域から低域まで平坦な周波数特性が得られる設計を採用している。ただし、自由音場型マイクロホンの型式によって静圧調整孔を設ける位置が異なるため、全ての型式のマイクロホンに対して一律に校正を行うと、型式によっては音響カプラの密閉構造で静圧調整孔に音圧が暴露されなくなり、低域で本来の自由音場感度レベルを得られなくなる場合がある。また、基準音場作成等の用途とした音圧音場型マイクロホンの校正を行う場合も同様に、目的に応じた低域の自由音場感度レベルを得られなくなる可能性がある。これらの不具合を避けるには、校正を行うマイクロホンの型式（静圧調整孔の位置）に応じて、構造の異なる複数の音響カプラや治具を使い分けたり、その都度、低域補正量を算出して補正したりしなければならなくなるといった多大な手間が生じる。

そこで本発明は、広帯域での校正作業に適した技術を提供するものである。

本発明は、音響カプラ装置を提供する。音響カプラ装置は、第１音源及び第２音源を備え、各音源から周波数帯域の異なる校正音を発生させることで、全体として広帯域（例えば、１Ｈｚ～２０ｋＨｚ）をカバーすることができる。校正に関わる第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンは、支持部材の内部に収容可能である。支持部材は複数のマイクロホン（第１のマイクロホン及び第２のマイクロホン）を収容し、互いの保護グリッド前端面同士の間に校正用の空間を形成する。校正用の空間内には、支持部材の外側と連通した第１音導通路から第１音源の第１校正音を導入可能である。さらに、第１音導通路には第２音導通路が連通しており、校正用の空間内には、第１音導通路を通じて第２音導通路から第２音源の第２校正音を導入可能である。これにより、複数の校正装置を必要とせずに広帯域での校正作業が可能となる。

さらに本発明では、第１校正音及び第２校正音のいずれを発生させる場合についても、校正用の空間を含む第１音源及び第２音源周囲の音場の静圧調整が可能である。第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンは、校正用の空間で保護グリッド前端面同士が対向しており、校正用の空間に連通する第１音導通路が第２音導通路にも連通している。さらに、第２音導通路は第２音源の振動板で区画される前側の空間と連通しており、振動板で区画される前側の空間及び後側の空間がいずれも連通路によって外気に連通している。これにより、第１音源で第１校正音を発生させる場合の静圧調整、及び第２音源で第２校正音を発生させる場合の静圧調整がいずれも可能となることから、広帯域での校正が可能となる。

この点、仮に静圧調整が積極的になされないとすると、第１音源又は第２音源の駆動が不安定になり、安定した校正音が出力できなくなる。これでは計測用マイクロホン等の広帯域での校正作業に充分適応しているとは言えず、技術的に不十分となる。

これに対し、本発明の音響カプラ装置は、低域及び高域いずれの帯域についても（つまり広帯域で）積極的に静圧調整が行われるため、広帯域にわたり安定した校正が可能である点で有用である。

本発明は、校正に関わるマイクロホン（例えば第２のマイクロホン）の静圧調整にも対応する。すなわち、第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンは支持部材の内部に収容されるが、この際、各マイクロホンの側面は支持部材本体の内壁面に取り囲まれており、この内壁面と各マイクロホンの保護グリッド側面との隙間は、第１のシール部材によって気密に区画されている。これにより、校正用の空間に気密性が確保されるとともに、各マイクロホンの保護グリッド前端面側の静圧調整孔への校正音暴露が可能となっている。

ただし、校正に関わるマイクロホン（例えば第２のマイクロホン）が保護グリッド前端面以外の箇所で静圧調整を行う構造であった場合、上記の第１のシール部材により気密を確保されていることがかえってマイクロホンの静圧調整にとっては障害となる。

そこで本発明では、例えば一方の第２のマイクロホンの側面と支持部材本体の内壁面との隙間を、保護グリッド前端面から第１のシール部材までの間の位置と第１シール部材から第２のシール部材までの間の位置で、それぞれ支持部材本体の外側に連通させている。また、計測用マイクロホンを校正する場合は、マイクロホン結合部の周方向の一部にスリットが形成されたプリアンプを用いることで、第２のマイクロホンの筐体裏側の空間と支持部材本体の外側を連通させている。これにより、校正に関わるマイクロホン（例えば第２のマイクロホン）が保護グリッド前端面以外の箇所（例えば保護グリッド側面又は筐体裏側）で静圧調整を行う構造であったとしても静圧調整孔に校正音が暴露されるため、マイクロホン型式に応じて音響カプラ装置を変更することなく、また治具や低域補正量を設ける必要がなく、低域で自由音場と同様な校正を実現する。

本発明の音響カプラ装置は、以下の好ましいいくつかの態様を備える。
（１）第１音源は、例えば圧電振動子を有する。圧電振動子は円筒形状のものとし、支持部材を取り囲むようにして配置する。圧電振動子が径方向に振動することで、例えば高域の第１校正音を発生させることができる。また、圧電振動子は防振材で保持されることにより、第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンを含む支持部材への圧電振動子の振動の伝達が抑制される。

（２）上記（１）の態様において、圧電振動子が円筒形状をなすことから、防振材は、圧電振動子の両端縁でこれを保持する円環形状をなすものとなる。これにより、圧電振動子の径方向への振動に対し、周方向全体で支持部材等への振動の伝達が抑制される。その上で、円筒形状をなす圧電振動子によって支持部材が取り囲まれていることから、第１音導通路と第２音導通路との連通には、圧電振動子の一端縁を保持する防振材の周方向の一部に形成されたスリットが好適に活用される。このスリットは通気性を確保し、圧電振動子の外側と内側とを連通する。これにより、圧電振動子の内側にある第１音導通路と第２音導通路との連通及び静圧調整がなされるとともに、第２音源で発生させた第２校正音を校正用の空間内に導入することが可能となる。

（３）支持部材は収容体の内側に収容されている。このような収容体は、支持部材とともに第１音源（圧電振動子の態様である場合を含む）を外側で取り囲むことで、音響カプラ装置の内部において１つの独立したカプラを構成する。これにより、第１音源を用いた校正のための環境が好適に構築されている。その上で、第１校正音は第１音源の外側でも発生するため、これが収容体に反射すると干渉の原因となる。このため、収容体には、第１音源の外側で第１校正音を吸収する吸音材が配置される。これにより、反射による干渉を防止して校正のための環境を好適に維持することができる。

（４）第１音源と第２音源との間には、振動抑制部材が配置されている。上記（３）の態様のように、独立した１つのカプラが音響カプラ装置の内部に構成される場合、第２音源から第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンを収容する支持部材への振動が伝達されることは校正に悪影響を及ぼし、好ましくない。そこで、振動抑制部材によって第２音源から支持部材への振動伝達を抑制し、校正精度を維持することができる。また、振動抑制部材は、音響カプラ装置内部で独立した１つのカプラを固定すると同時に、例えば第２のマイクロホンを挿入した際の支持部材を含むカプラへの衝撃を吸収・緩和・分散する役割も果たす。

（５）音響カプラ装置は筐体を備えており、筐体には、少なくとも支持部材、第１音源及び第２音源が内部に収容されている。これに付随して、第１音導通路や第２音導通路もまた筐体の内部に収容されることになる。筐体の下面には脚部を備えており、脚部は、筐体を所定の姿勢（例えば立姿勢）に保持した状態で載置可能とする。このような構造は、音響カプラ装置を安定的に据え置き、校正作業を行う上での利便性や確実性を担保する。その上で、静圧調整に関わる連通路は、筐体の内部から脚部の非載置面を通って外気に連通した構造としている。これは、例えば筐体の下面に連通路が開口していた場合、載置の条件によって連通路の開口が塞がれてしまったり、あるいは筐体の下面に何らかのラベルが貼付されて連通路の開口が塞がれてしまったりすることを構造的に解決するものである。脚部の非載置面を通じて外気に開放する構造であれば、筐体を載置した状態でも連通路が塞がれることはなく、確実な内部の静圧調整を可能にすることができる。

以上のように本発明によれば、広帯域での校正作業に適した技術を提供することができる。

一実施形態の音響カプラ装置１００の外部形態を示す斜視図である。 音響カプラ装置１００の縦断面図（図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図）である。 図２中の一点鎖線の円で示される範囲の拡大図である。 マイクロホン支持部１２４及び圧電振動子１２８の外部形態を示した分解斜視図である。 スペーサ１２４ｂ及び音口１２４ｃの位置におけるマイクロホン支持部１２４の水平断面図（図４中のＶ－Ｖ線に沿う断面図）である。 音響カプラ装置１００を用いた校正手法の手順例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態で示す音響カプラ装置の構成は好ましい例示であり、本発明はこの例示に限定されるものではない。また、「音響カプラ装置」の呼称には限られず、「音響カプラ」や「比較カプラ」等の呼称を用いてもよい。

図１は、一実施形態の音響カプラ装置１００の外部形態を示す斜視図である。音響カプラ装置１００は、全体として略円柱形状をなす筐体１０２を備えており、この筐体１０２は、円筒形状をなす側板１０４、円形フランジ形状をなす底板１０６及び円盤形状をなす天板１０８を組み合わせて構成されている。また、筐体１０２の下面（底板１０６の下面）には、パッド状の脚部１１０が取り付けられており、本実施形態では周方向に等間隔で例えば３つの脚部１１０が配置されている。音響カプラ装置１００の筐体１０２は、脚部１１０によって例えば図示しない載置台の載置面上に据え置かれ、例えば図１に示される立姿勢に保持されている。脚部１１０の材質は、例えば防振材（防振ゴム、樹脂等）とすることができるが、これに限るものではない。

音響カプラ装置１００は、天板１０８の中央位置から突出したローレットノブ１１２を有しており、このローレットノブ１１２の中心部には、例えば円形の挿入口１１２ａが形成されている。挿入口１１２ａはローレットノブ１１２の上面から奥方向（下方向）に向かって漏斗状に窄まり、一定の内径を維持した状態で筐体１０２の内部に通じている。

音響カプラ装置１００には、上記の挿入口１１２ａを通じて基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐが外部から挿入される。基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐは、例えばプリアンプＰＡ２に装着されており、また、プリアンプＰＡ２は、図示のように計測器ＭＩや騒音計等に装着される場合もあれば、図示しない外部装置に接続される場合もある。基準マイクロホンＭｓ、被校正マイクロホンＭｐ、及び後述のモニターマイクロホンＭｍの先端には、マイクロホンの振動膜を保護するための保護グリッドＧｒがそれぞれ装着されている。保護グリッドＧｒにはスリット等が設けられており、音圧はこのスリット等を通って振動膜に伝わる。本実施形態では、挿入電圧法（ＩＥＣ ６１０９４－２規定）に対応したプリアンプに１／２インチ計測用マイクロホン（ＩＥＣ ６１０９４－４規定に準拠した形状・寸法のコンデンサマイクロホン）を接続して校正する例を説明するものとする。また、基準マイクロホンＭｓは、音圧感度レベルが校正済みのワーキングスタンダード（特定標準器から連鎖して校正された、ＩＥＣ ６１０９４－４規定に適合したコンデンサマイクロホン）であるとする。

筐体１０２（側板１０４）の側面にはコネクタ１１３が設置されており、このコネクタ１１３は、筐体１０２の内部で各種の電気系統（図１には示されていない）に繋がっている。音響カプラ装置１００は、校正に際して外部装置（図１には示されていない）との接続をコネクタ１１３を通じて行うことができる。

〔内部構造〕
図２は、音響カプラ装置１００の縦断面図（図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図）である。また、図３は、図２中の一点鎖線の円で示される範囲の拡大図である。以下、適宜に図２及び図３を参照しつつ説明する。

音響カプラ装置１００は、第１カプラ１２０及び第２カプラ１４０を備えており、筐体１０２の内部には、これら２つの第１カプラ１２０、第２カプラ１４０を収容可能な容積が確保されている。このうち、第１カプラ１２０は筐体１０２の内部で上方に位置しており、第２カプラ１４０はその下方に位置している。

上方の第１カプラ１２０は、天板１０８の下面側に取り付けられている。第１カプラ１２０にはモニターマイクロホンＭｍ及びプリアンプＰＡ１が装備されており、第１カプラ１２０は、これらモニターマイクロホンＭｍ及びプリアンプＰＡ１とともに筐体１０２の内部に収容されている。モニターマイクロホンＭｍは、第１カプラ１２０の内部の音圧を測定し、プリアンプＰＡ１は、モニターマイクロホンＭｍ出力のインピーダンス変換を行う。プリアンプＰＡ１には、コネクタ１１３から電気系統の接続線１１３ｂが延びており、コネクタ１１３に接続された外部装置によりプリアンプＰＡ１及びモニターマイクロホンＭｍの駆動・制御が可能である。

〔第１カプラの構成〕
第１カプラ１２０は、主に収容体１２２、マイクロホン支持部１２４及び圧電振動子１２８を備えており、このうち収容体１２２は、マイクロホン支持部１２４及び圧電振動子１２８を内部に収容した状態で、それぞれの位置関係を保持している。

〔支持部材〕
マイクロホン支持部１２４は、筐体１０２（ローレットノブ１１２）の上面に開口した挿入口１１２ａに連なった略円筒形状をなしており、上記のモニターマイクロホンＭｍは、マイクロホン支持部１２４の内部に収容されている。また、マイクロホン支持部１２４は、筐体１０２の外部から挿入された基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐを内部に収容可能である。

また、図３に拡大して示されているように、マイクロホン支持部１２４は、円筒形状をなす本体を有しており、その内壁面１２４ａに沿ってモニターマイクロホンＭｍと基準マイクロホンＭｓ、あるいは被校正マイクロホンＭｐを内部に収容する。この状態で、マイクロホン支持部１２４は、モニターマイクロホンＭｍと基準マイクロホンＭｓ、あるいは被校正マイクロホンＭｐの保護グリッド前端面（保護グリッドＧｒの前端面の意味。以下同じ。）同士を対向させ、間に校正用空間Ｓｐを形成した状態に保持することが可能である。このため、マイクロホン支持部１２４の内部には、内壁面１２４ａから中心方向に突出した複数のスペーサ１２４ｂが形成されており、モニターマイクロホンＭｍの保護グリッド前端面と他の基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐの保護グリッド前端面との間には、スペーサ１２４ｂの高さ（厚み）分の間隔で校正用空間Ｓｐが確保されている。なお、校正用空間Ｓｐの間隔は、例えば１．５ｍｍとすることができるが、これに限るものではない。

〔第１音導通路〕
マイクロホン支持部１２４には、音口１２４ｃが周方向の複数箇所に等間隔で形成されており、音口１２４ｃは、マイクロホン支持部１２４の内壁面１２４ａから外面までを貫通している。これにより、校正用空間Ｓｐは音口１２４ｃを通じてマイクロホン支持部１２４の外側に連通した状態となっている。そして、マイクロホン支持部１２４には、校正用空間Ｓｐの周囲の外側に縮径部１２４ｄが形成されており、この縮径部１２４ｄでは、マイクロホン支持部１２４の本体が部分的に窄まることで、音口１２４ｃの外側には、圧電振動子１２８との間に音導通路１２２ｄが形成されている。

図４は、マイクロホン支持部１２４及び圧電振動子１２８の外部形態を示した分解斜視図である。また、図５は、スペーサ１２４ｂ及び音口１２４ｃの位置におけるマイクロホン支持部１２４の水平断面図（図４中のＶ－Ｖ線に沿う断面図）である。以下、図２及び図３に加えて適宜、図４及び図５を参照しつつ説明する。

〔第１音源〕
図４に示されているように、上記の圧電振動子１２８もまた円筒形状をなしており、その内径はマイクロホン支持部１２４の外径よりも大きい。圧電振動子１２８は、マイクロホン支持部１２４に収容された２つのマイクロホン（Ｍｍ，Ｍｓ／Ｍｐ）の保護グリッド側面が高さ方向に占める範囲を超える高さ（軸方向の長さ）を有している。高さ方向でみて、校正用空間Ｓｐの高さがちょうど、圧電振動子１２８の円筒形状の高さ方向の中央に一致している。このような圧電振動子１２８は、マイクロホン支持部１２４を取り囲んでその外側に配置されている。圧電振動子１２８には、コネクタ１１３から電気系統の接続線１１３ａが延びており、コネクタ１１３に接続された外部装置により、圧電振動子１２８の駆動・制御が可能である。圧電振動子１２８は、駆動電圧の印加に伴って径方向に振動し、例えば１ｋＨｚ～２０ｋＨｚの音（高周波数帯域の校正音）を出力する。圧電振動子１２８の内径、長さは、一例としてφ２０ｍｍ、２０ｍｍ程度とすることができるが、これに限るものではない。

図２～図５に示されているように、各マイクロホンＭｍ，Ｍｓ，Ｍｐ、マイクロホン支持部１２４、圧電振動子１２８及び吸音材１３４は、これらが全て同軸上に配置されている。これにより、高周波数帯域での校正用空間Ｓｐ内の音圧を均質化し、またＳ／Ｎ比を維持することができる。吸音材１３４の密度、厚さは、一例として０．５ｇ／ｃｍ^３、２ｍｍ程度とすることができるが、これに限るものではない。

〔シール部材〕
また、マイクロホン支持部１２４には、モニターマイクロホンＭｍとその他の基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐにそれぞれ対応して、２つのシール部材１２６（本発明の第１シール部材であるＯリング）が設けられている。マイクロホン支持部１２４には、内壁面１２４ａに沿って円環状をなす２本の溝部１２４ｅが形成されており、２つのシール部材１２６は、それぞれ対応する溝部１２４ｅ内に埋め込むようにして配置されている。このうち、下側のシール部材１２６は、マイクロホン支持部１２４の内壁面１２４ａとモニターマイクロホンＭｍの保護グリッド側面（保護グリッドＧｒの側面の意味。以下同じ。）との隙間を気密に区画（シール）する。また、上側のシール部材１２６は、内壁面１２４ａと挿入された方のマイクロホン（基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐ）の保護グリッド側面との間を気密に区画（シール）する。シール部材１２６は、校正用空間Ｓｐからの音漏れを防止する。ローレットノブ１１２の下側に配置するゴムパッキン１２５（本発明の第２シール部材）については後述する。

〔通気路〕
自由音場と同じ条件となるように低域を校正するには、マイクロホンの振動膜前面だけでなく静圧調整孔にも音圧（校正音）を暴露させなければならない。上記のように、各マイクロホンＭｍ，Ｍｓ，Ｍｐの保護グリッド側面がシール部材１２６（Ｏリング）で気密に区画されているが、このうち音響カプラ装置１００に内蔵のモニターマイクロホンＭｍについては、保護グリッド前端面側で静圧調整が可能な型式のものを採用し、静圧調整孔（図示しない）に積極的に校正音を暴露させている。一方、外部から挿入される基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐについては、保護グリッド前端面以外の保護グリッド側面又は筐体裏側の位置で静圧調整を行う型式であることも想定し、マイクロホン支持部１２４には２本の通気路１２４ｇ，１２４ｈが形成されている。また、プリアンプＰＡ２にも静圧調整孔ＰＡ２ａが形成されている。マイクロホン支持部１２４のうち一方（図３でみて下方）の通気路１２４ｇは、挿入される基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐの保護グリッド前端面からシール部材１２６までの間の位置で内壁面１２４ａに開口し、本体を径方向に貫通して外側に通じている。もう一方（図３でみて上方）の通気路１２４ｈは、シール部材１２６からゴムパッキン１２５までの間の位置で内壁面１２４ａに開口し、本体を径方向に貫通して外側に通じている。プリアンプＰＡ２の静圧調整孔ＰＡ２ａは、シール部材１２６からゴムパッキン１２５までの間の位置で内壁面１２４ａに開口し、通気路１２４ｈを経由し本体外側へ通じている。これらにより、基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐの側面と内壁面１２４ａとの隙間にあるシール部材１２６の下側及び上側の空間、及び基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐの筐体裏側の空間が、マイクロホン支持部１２４の外側に連通した状態となる。これにより、マイクロホンの静圧調整孔の位置によらず、挿入される基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐの静圧調整孔に校正音が暴露され、低域で自由音場と同様な校正結果が得られる。なお、図２及び図３では便宜上、同じ断面内に通気路１２４ｇ，１２４ｈ及び音口１２４ｃの断面が位置するように示しているが、図５に示すように、通気路１２４ｇ，１２４ｈと音口１２４ｃの位置が周方向で違っていてもよい。

〔収容体〕
図２及び図３には断面のみ示されているが、収容体１２２は、全体として円柱状の外形をなしており、その上面及び下面が円形に開口している。また、上面の開口部分の周囲はボス形状に突出しており、この突出部分の上端は、中心に向かって下り傾斜となるテーパー面１２２ｅに形成されている。そして、収容体１２２は、上端のテーパー面１２２ｅとローレットノブ１１２との間にゴムパッキン１２５を挟み込むようにして保持しており、収容体１２２の上面における開口は、ゴムパッキン１２５によりシールされている。また、マイクロホン支持部１２４の上端についても、同様なテーパー面１２４ｆに形成されており、マイクロホン支持部１２４のテーパー面１２４ｆと収容体１２２のテーパー面１２２ｅとが面一に連なって配置されている。これにより、マイクロホン支持部１２４もまた、上端のテーパー面１２４ｆとローレットノブ１１２との間にゴムパッキン１２５を挟み込むようにして保持し、マイクロホン支持部１２４の上端における開口は、円環形状をなすゴムパッキン１２５によりシールされている。なお、ゴムパッキン１２５の内径は、プリアンプＰＡ２や基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐを挿通可能な大きさとなっている。

一方、筐体１０２は、天板１０８の中央部がボス形状に上方へ突出して形成されており、さらにその中央部に雌ねじが形成されている。上記のローレットノブ１１２には、この中央部の雌ねじに対応した雄ねじ１１２ｂが形成されており、雄ねじ１１２ｂを天板１０８側の雌ねじにねじ込んだ状態で取り付けられている。

挿入口１１２ａ内にプリアンプＰＡ２（基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐを装着した状態）を挿入した状態でローレットノブ１１２が締め込まれると、テーパー面１２２ｅ，１２４ｆの下り傾斜に沿ってゴムパッキン１２５が押しつぶされ、プリアンプＰＡ２の外面に強く密着する。これにより、挿入したプリアンプＰＡ２とともに基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐを締め付けて固定することで、逐次校正（ＩＥＣ ６１０９４－５：２０１６ Ａｎｎｅｘ Ｂ Ｂ．２参照）を行うことができる。

また、収容体１２２の下面の開口部分には、上記のプリアンプＰＡ１が挿入されており、これにより、モニターマイクロホンＭｍとプリアンプＰＡ１との接続が行われている。また、収容体１２２とプリアンプＰＡ１とは、連結部材１３６を介して連結されている。

さらに、収容体１２２は、収容する対象物の形状や配置に応じた複数の収容部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃを有しており、これら収容部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃは、収容体１２２の中心から外側に向かって同心円状に形成されている。このうち最も内側の収容部１２２ａは、上記のマイクロホン支持部１２４を収容している。中間の収容部１２２ｂは、上記の圧電振動子１２８を収容している。そして、最も外側の収容部１２２ｃには、吸音材１３４が収容されている。この吸音材１３４は、圧電振動子１２８から発生した音を吸収し、収容体１２２の壁面からの音の反射を抑制する。

〔防振材〕
ここで、圧電振動子１２８は、上下の両端縁がそれぞれゴムパッキン１３０，１３２により保持された状態で、収容部１２２ｂ内に収容されている。ゴムパッキン１３０，１３２は、圧電振動子１２８の上下端縁の形状に合わせて円環形状をなし、かつ、上下端縁部を包み込むような溝型（チャネル型）の断面形状をなしている。このようなゴムパッキン１３０，１３２は、圧電振動子１２８の振動が直接に収容体１２２やマイクロホン支持部１２４（モニターマイクロホンＭｍ、基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐ）に伝わることを抑制している。ゴムパッキン１３０と１３２の溝深さ、厚みは、一例として１ｍｍ、０．５ｍｍ程度とすることができるが、これに限るものではない。また、ゴムパッキン１３０，１３２と圧電振動子１２８、マイクロホン支持部１２４（モニターマイクロホンＭｍ、基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐ）で囲まれた空間（音導通路１２２ｄ及び校正用空間Ｓｐ）の容積は一例として１ｃｃ程度とすることができるが、これに限るものではない。

〔スリット〕
圧電振動子１２８の下端縁を保持するゴムパッキン１３２には、周方向の一部にスリット１３２ａが形成されている。図２及び図３は、ちょうど下側のゴムパッキン１３２をスリット１３２ａの断面の位置で示したものである。このスリット１３２ａは、収容体１２２の内部で圧電振動子１２８の内側と外側とを連通する。これにより、圧電振動子１２８の外側とその内側にある音導通路１２２ｄとが連通した状態となっている。

〔第２音導通路〕
ここで、音響カプラ装置１００はシリコンチューブ１５０を備えており、このシリコンチューブ１５０は、第１カプラ１２０と第２カプラ１４０との間を連通している。具体的には、シリコンチューブ１５０の一端部は第１カプラ１２０の収容体１２２を貫通して外側から内側の収容部１２２ｂにまで延びており、その開口端がゴムパッキン１３２のスリット１３２ａに対して空隙をもって位置している。また、シリコンチューブ１５０の他端部は、第２カプラ１４０の内部に延びている。これにより、圧電振動子１２８の外側とその内側にある音導通路１２２ｄとが第２カプラ１４０の内部に連通した状態となっている。以下、第２カプラ１４０について説明する。

〔第２カプラ〕
第２カプラ１４０は、底板１０６の上面側に取り付けられている。第２カプラ１４０は、横向きのカップ形状をなすボックス体１４２の内部にスピーカユニット１４４を収容した構造である。内部の構造については図示を簡略化しているが、スピーカユニット１４４は、電磁コイル（ボイスコイル）により振動板１４４ａを振動させる導電型であり、例として１Ｈｚ～８００Ｈｚの低周波数帯域音を発する音源（第２音源）である。スピーカユニット１４４には、コネクタ１１３から電気系統の接続線１１３ｃが延びており、コネクタ１１３に接続された外部装置により、スピーカユニット１４４の駆動・制御が可能である。

ここで、スピーカユニット１４４は、その周囲をボックス体１４２で気密に保持されており、ボックス体１４２の内部では、振動板１４４ａによって前側（音の出射側）の空間１４６と後側の空間１４８とが区画されている。このうち、前側の空間１４６には、上記のシリコンチューブ１５０が通じている。このため、スピーカユニット１４４が振動板１４４ａの振動に伴って発生させた音（第２校正音）は、シリコンチューブ１５０を通って第１カプラ１２０に伝わり、そこでスリット１３２ａから音導通路１２２ｄを通って校正用空間Ｓｐに導入される。前側の空間１２６の容積は、一例として５ｃｃ程度とすることができるが、これに限るものではない。

〔連通路〕
さらに、音響カプラ装置１００は別のシリコンチューブ１５２，１５４を備えており、これらシリコンチューブ１５２，１５４により、第２カプラ１４０が筐体１０２の外側（外気）に連通している。すなわち、一方のシリコンチューブ１５２は、一端の開口がボックス体１４２の内部で振動板１４４ａの前側の空間１４６に通じており、他端の開口が筐体１０２の底板１０６を貫通して下面よりも下方に突出している。また、他方のシリコンチューブ１５４は、一端の開口がボックス体１４２の内部で振動板１４４ａの後側の空間１４８に通じており、他端の開口が筐体１０２の底板１０６を貫通して下面よりも下方に突出している。これにより、第２カプラ１４０においては、スピーカユニット１４４の振動板１４４ａで区画される前側の空間１４６及び後側の空間１４８がそれぞれ外気に連通している。

〔脚部を通じた通気〕
シリコンチューブ１５２，１５４は、上記のように筐体１０２の底板１０６を貫通して下面よりも下方に突出しているが、このとき、各シリコンチューブ１５２，１５４の下端は、それぞれ対応する位置の脚部１１０内にて開放されている。図２に示されているように、脚部１１０の内部には円環形状をなす通気路１１０ａが形成されるとともに、脚部１１０の非載置面（載置に用いない面）である側面の一部に貫通路状の切欠部１１０ｂが径方向に形成されることで、通気路１１０ａが切欠部１１０ｂを通じて外気に連通している。したがって、各シリコンチューブ１５２，１５４は、脚部１１０内の通気路１１０ａ及び切欠部１１０ｂを通じて外気に連通することができる。

〔静圧調整の構成〕
本実施形態では、シリコンチューブ１５０，１５２，１５４による静圧調整が以下のように行われている。
（１）第１カプラ１２０と第２カプラ１４０とを連通するシリコンチューブ１５０は、振動板１４４ａの前側の空間１４６と圧電振動子１２８の外側及び内側の空間（音導通路１２２ｄ）を連通する。これは、シリコンチューブ１５０の一端がゴムパッキン１３２のスリット１３２ａに接続していることによる。
（２）別のシリコンチューブ１５２は、振動板１４４ａの前側の空間１４６と外気とを連通する。これにより、前側の空間１４６の静圧が維持されるとともに、圧電振動子１２８の外側及び内側の空間（音導通路１２２ｄ）の静圧も維持される。
（３）その他のシリコンチューブ１５４は、振動板１４４ａの後側の空間１４８と外気とを連通する。これにより、後側の空間１４８についても静圧が維持される。
（４）上記（１）～（３）により、第１カプラ１２０における校正用空間Ｓｐから圧電振動子１２８の外側及び内側の空間（音導通路１２２ｄ）、そして、第２カプラ１４０における振動板１４４ａの前側の空間１４６及び後側の空間１４８にわたって静圧調整が可能となる。
なお、シリコンチューブ１５０の内径、長さは、一例としてφ１ｍｍ、２０ｃｍ程度、シリコンチューブ１５２と１５４の内径、長さは、一例としてφ１ｍｍ、１０ｃｍ程度とすることができるが、これに限るものではない。また、スリット１３２ａの幅、奥行、高さは、４ｍｍ、２ｍｍ、０．５ｍｍ程度とすることができるが、これに限るものではない。

〔振動抑制部材〕
第１カプラ１２０と第２カプラ１４０との間には、振動伝達を抑制するため超軟質ウレタン１３８が介挿されている。超軟質ウレタン１３８は、低域での校正時に第２カプラ１４０から第１カプラ１２０への振動伝達を抑制するほか、第1カプラ１２０の位置を固定する。また、外部からの基準マイクロホンＭｓ又は被校正マイクロホンＭｐの挿入時の第１カプラ１２０への衝撃吸収や緩和、分散の役割を果たす。超軟質ウレタン１３８の厚みは、一例として３ｍｍ程度とすることができるが、これに限るものではない。

〔校正手法の例〕
次に、本実施形態の音響カプラ装置１００を用いた校正手法について、一例を挙げて説明する。なお、校正手法は以下の例示に限られない。

図６は、音響カプラ装置１００を用いた校正手法の手順例を示す図である。校正作業に際しては、所定の外部装置ＯＤが好適に用いられる。外部装置ＯＤは、圧電振動子１２８、スピーカユニット１４４への駆動信号を制御し、校正音を受け各プリアンプＰＡ１，ＰＡ２から出力される信号を取得することができる。また、各マイクロホンＭｍ，Ｍｓ／Ｍｐへの挿入信号を制御し、各プリアンプＰＡ１，ＰＡ２から出力される信号を取得することができる。さらに、各マイクロホンＭｍ，Ｍｓ／Ｍｐへの入力信号、及びプリアンプＰＡ１，ＰＡ２の出力信号を測定、記憶し、適宜補正量を加算することで、被校正マイクロホンＭｐの自由音場感度レベルまたは音圧感度レベルを算出する。

ステップＳ１：先ず、外部装置ＯＤを音響カプラ装置１００に接続する。外部装置ＯＤは、上記のコネクタ１１３を通じて接続することができる。また、挿入されるプリアンプＰＡ２については、直接配線で外部装置ＯＤと接続することができる。

ステップＳ２：音響カプラ装置１００の挿入口１１２ａに基準マイクロホンＭｓを挿入し、基準マイクロホンＭｓの保護グリッド前端をスペーサ１２４ｂに突き当てる。そして、ローレットノブ１１２で締め付けて、基準マイクロホンＭｓをプリアンプＰＡ２ごと固定する。

ステップＳ３：予め、基準マイクロホンＭｓの音圧感度レベルと校正音圧レベル(外部装置ＯＤで周波数毎に設定済みの、音響カプラ装置１００の各音源である圧電振動子１２８及びスピーカユニット１４４から出力する音圧レベル)から求めた電気信号を、外部装置ＯＤからプリアンプＰＡ２を経由して基準マイクロホンＭｓに入力する。その時のプリアンプＰＡ２の出力電圧を測定し、外部装置ＯＤに記憶する。

ステップＳ４：外部装置ＯＤの信号ラインを、プリアンプＰＡ２から圧電振動子１２８またはスピーカユニット１４４に切り替える。プリアンプＰＡ２の出力電圧が先のステップＳ３のときと同じになるよう、校正音源への入力信号を調整し、校正音を出力する。その時の校正音源への入力電圧を測定し、外部装置ＯＤにて記憶する。
なお、このとき測定可能な周波数範囲は、例えば１Ｈｚ～２０ｋＨｚ（１／３オクターブ刻み）であり、実際の周波数下限と上限は、校正に用いる基準マイクロホンＭｍ又は被校正マイクロホンＭｐの周波数特性仕様に応じて設定するものとする。このとき、１ｋＨｚ～２０ｋＨｚは圧電振動子から音を出力し、１Ｈｚ～８００Ｈｚはスピーカユニットから音を出力する。校正音圧レベルは、例えば１Ｈｚ～１００Ｈｚでは１０４ｄＢ、１２５Ｈｚ～２０Ｈｚでは９４ｄＢとするが、これらに限るものではない。

ステップＳ５：ステップＳ４の時のプリアンプＰＡ１からの出力電圧を測定し、外部装置ＯＤにて記憶する。

ステップＳ６：外部装置ＯＤの信号ラインを、圧電振動子１２８又はスピーカユニット１４４からプリアンプＰＡ１に切り替える。プリアンプＰＡ１の出力電圧が先のステップＳ５のときと同じになるよう、プリアンプＰＡ１を経由したモニターマイクロホンＭｍへの入力信号を調整する。その時の入力電圧を測定し、外部装置ＯＤにて記憶する。

ステップＳ７：ここまでのステップＳ３～Ｓ６において、各周波数でのプリアンプＰＡ１の入力電圧と出力電圧との関係から、モニターマイクロホンＭｍの音圧感度レベルを求め、その結果を外部装置ＯＤにて記憶する。

ステップＳ８：基準マイクロホンＭｓを取り外し、被校正マイクロホンＭｐに差し替える。このとき、プリアンプＰＡ２は同じものを使うものとする。

ステップＳ９：ここからは、先のステップＳ３～Ｓ６と同様の測定を行う。ただし、先のステップＳ７で求めたモニターマイクロホンＭｍの音圧感度レベルを基準として測定を行うため、測定順序は図６のＳ６→Ｓ５→Ｓ４→Ｓ３となる。各周波数でのプリアンプＰＡ２の入力電圧と出力電圧との関係から、被校正マイクロホンＭｐの音圧感度レベルを求める。

ステップＳ１０：このとき、被校正マイクロホンＭｐが自由音場型マイクロホンである場合、マイクロホン毎に固有の自由音場感度レベル－音圧感度レベル補正量（自由音場補正量）を加算し、自由音場感度レベルを求める。

ステップＳ１１：そして、校正結果（被校正マイクロホンＭｐの自由音場感度レベル又は音圧感度レベル）を保存し、外部装置ＯＤより出力する。

以上のステップＳ１～Ｓ１１を実行することで、被校正マイクロホンＭｐを校正することができる。

上述した実施形態の音響カプラ装置１００によれば、以下の利点が得られる。
（１）１つの測定手段（１台の音響カプラ装置１００）、かつ１回の測定で、１Ｈｚ～２０ｋＨｚの広帯域において１／２インチ計測用マイクロホン及び騒音計の校正を実施することができる。
（２）また、内部構造（図２、図３）により充分な校正精度を有しており、ＩＥＣ ６１６７２－１：２０１３ （ＪＩＳ Ｃ １５０９－１：２０１７）附属書Ｂ「測定の不確かさの最大許容値」での要求事項である「周波数重み付け特性Ａ， 周波数重み付け特性Ｃ及び周波数重み付け特性Ｚ」の測定の不確かさにおける最大許容値を満たすことができる。
（３）全体形状が小型（例として筐体１０２の外寸φ１２０×高さ寸法１２７ｍｍ程度、質量約１．４ｋｇ程度）であり、校正作業者が容易に運搬可能であるため、任意の場所での校正作業を可能とする。
（４）高域対応の第１カプラ１２０及び低域対応の第２カプラ１４０のいずれについても静圧調整が可能な構造であるため、広帯域で安定した校正を可能とする。
（５）シリコンチューブ１５２，１５４の外側開口が脚部１１０内にあり、通気口となる位置が筐体１０２の外面に露出しない。このため、通気口が目立たずに製品の美観を向上することができ、また、底面での何らかの物体の密着や任意のラベル貼付によって通気口が塞がれることを構造的に防止することができるので、常時安定して静圧調整を行うことができる。
（６）挿入する基準マイクロホンＭｓまたは被校正マイクロホンＭｐの型式によらず、あらゆる静圧調整構造に対応しており、低周波数帯域で自由音場と同等の校正が可能である。

本発明は、上述した一実施形態に制約されることなく、種種に変形して実施することができる。一実施形態中で挙げた各種諸元や数値は既に述べたように例示であり、これらに限るものではない。

また、筐体１０２や各部材の形状や構造については、図示のものを一例としつつ、その他の任意な変更が可能である。例えば、筐体１０２は円柱形状ではなく、角柱形状であってもよいし、挿入口１１２ａが上面以外に開口している形態であってもよい。

１００ 音響カプラ装置
１０２ 筐体
１１０ 脚部
１２０ 第１カプラ
１２２ 収容体
１２２ｄ 音導通路
１２４ マイクロホン支持部
１２４ｇ，１２４ｈ 通気路
１２６ シール部材
１２８ 圧電振動子
１３０，１３２ ゴムパッキン
１３２ａ スリット
１３４ 吸音材
１３８ 超軟質ウレタン
１４０ 第２カプラ
１４４ スピーカユニット
１５０，１５２，１５４ シリコンチューブ

Claims (7)

1. 校正に関わる第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンを、互いの保護グリッド前端面同士の間に校正用の空間を形成した状態で内部に収容可能な支持部材と、
   前記支持部材の外側に配置され、第１の周波数帯域で校正に関わる第１校正音を発生させる第１音源と、
   前記第１音源とは異なる位置で前記支持部材の外側に配置され、振動板の駆動に伴い前記第１の周波数帯域とは異なる第２の周波数帯域で校正に関わる第２校正音を発生させる第２音源と、
   前記第２音源の振動板で区画される前側の空間及び後側の空間をそれぞれ外気に連通させる連通路と、
   前記支持部材の外側と前記校正用の空間との間を相互に連通し、前記第１音源からの前記第１校正音を前記校正用の空間内に導入可能とする第１音導通路と、
   前記支持部材の外側で前記第１音導通路と前記第２音源の振動板で区画される前側の空間との間を相互に連通し、前記第１音導通路を通じて前記第２校正音を前記校正用の空間内に導入可能としつつ、前記連通路を通じて前記校正用の空間を外気に連通させる第２音導通路と
   を備えた音響カプラ装置。
2. 請求項１に記載の音響カプラ装置において、
   前記支持部材は、
   前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの各側面を取り囲む内壁面を有した筒形状の本体と、
   前記本体の内壁面と前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの各保護グリッド側面との隙間を、それぞれの保護グリッド前端面と後端との間の位置で気密に区画する第１のシール部材と、
   前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンとそれぞれ接続される一方のプリアンプ側面と前記本体の内壁面との隙間を、前記第１のシール部材と外気との間の位置で気密に区画する第２のシール部材と、
   前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの一方の側面と前記本体の内壁面との隙間を、保護グリッド前端面から前記第１のシール部材までの間の位置及び前記第１のシール部材から前記第２のシール部材までの間の位置でそれぞれ前記本体の外側に連通させる複数の通気路と
   を有することを特徴とする音響カプラ装置。
3. 請求項１又は２に記載の音響カプラ装置において、
   前記第１音源は、
   前記支持部材を取り囲んで配置された円筒形状の圧電振動子を有し、前記圧電振動子の径方向への振動に伴い前記第１校正音を発生可能であり、
   前記圧電振動子は、前記支持部材への振動伝達を抑制する防振材で保持されていることを特徴とする音響カプラ装置。
4. 請求項３に記載の音響カプラ装置において、
   前記防振材は、
   前記圧電振動子の円形状をなす両端縁でそれぞれ前記圧電振動子を保持する円環形状をなしており、
   前記第２音導通路は、
   円環形状をなす前記防振材の周方向の一部に形成されたスリットにより前記圧電振動子の外側と内側とを連通させた状態で、前記第１音導通路と前記振動板で区画される前側の空間との間を相互に連通していることを特徴とする音響カプラ装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の音響カプラ装置において、
   前記支持部材は、
   前記支持部材及び前記第１音源を外側で取り囲む収容体の内側に収容されており、
   前記収容体は、
   前記第１音源の外側で前記第１校正音を吸収する吸音材を有することを特徴とする音響カプラ装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の音響カプラ装置において、
   前記第１音源と前記第２音源との間に配置され、前記第２校正音の発生に伴う前記第２音源から前記支持部材への振動伝達を抑制可能な振動抑制部材をさらに備えたことを特徴とする音響カプラ装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の音響カプラ装置において、
   少なくとも前記支持部材、前記第１音源及び前記第２音源を内部に収容する筐体と、
   前記筐体を所定の姿勢に保持した状態で載置可能とするため前記筐体の下面に設置された脚部とをさらに備え、
   前記連通路は、
   前記筐体の内部から前記脚部の非載置面を通って外気に連通していることを特徴とする音響カプラ装置。

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