JPH01245121A - 音響インピーダンス測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複雑な表面形状をもつ音響材料の音’ｌ［イ
ンピーダンス測定に適している音響インピーダンス測定
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、第３図に示すように均一断面の音響管１
０、同音響管１０の一端に設けられスピーカ箱５に包ま
れ電線によシ増幅器６を介して発振器７に接続されたス
ピーカ４、上記音響管１０の他端に設けられ内側に測定
試料３が取付けられる測定試料固定端板２、および上記
音響管１０の中間に挿入され電線によシそれぞれ増幅器
１２ａ、１２ｂを介して計算機１３に接続されたマイク
ロホンｌｌａ、ｌｌｂを備えている。

上記において、スピーカ４Ｆｉ発撮器７より送られ増幅
器６によって増幅された電気信号が印加され、音響管１
０の内部に音波を発生する。

上記スピーカ４が発生し測定試料３に向って伝播する音
波は、第４図に示す座標ｚ１．−の位置における音圧が
それぞれマイクロホン１１ａ。

１１ｂによって検出され、その音圧信号が増幅器１２ａ
、１２ｂを経て計算機１３に送られる。

上記音響管１０内を伝わる音波は、音響管１０の直径を
り、音響管１０内の媒質の音速をＣ１周波数をｆとする
とｆ（０，５８６Ｃ／Ｄの場合、波面が管軸に垂直な平
面波を形成し、座標ｘ、。

Ｘ、の断面に均一な音圧を生じ、マイクロホン１１ａ、
ｌｌｂによる座標Ｚ、、！、においての適切な音圧の検
出が可能となる。

上記マイクロホンｌｌａ、ｌｌｂを設置した座標Ｚ、　
、　Ｚ、と試料３表面の座標Ｘ、における周波数スペク
トルで表わした音圧Ｐ、、Ｐ、、Ｐ、と体積速度Ｖ＋　
、Ｖ＊　、　Ｖ４ノ関係は、次式（１）　、　（２）４
’Ｃ！　ツテ示される。

Ｐｌ＝Ａ、、Ｐ４＋Ｂ１．Ｖ、、　　Ｖ、＝Ｃｌ４Ｐ、
＋Ｄ、、Ｖ、　　（１）Ｐ＊　＝　Ａ＊、Ｐ、＋　Ｂｔ
、Ｖ、　、　　ＶＩ＝　Ｃｔ＊Ｐａ＋　Ｄｌ、　Ｖ、　
　（２１こ＼で、Ａｉｊ　、Ｂｉｊ　、Ｃｉｊ、Ｄｉｊ
（ｆ　”１．２、ｊ＝４）は座標Ｚｉ、Ｚｊ間の伝達関
係を表わす４端子定数であり、次式（３）によって得ら
れる。

こ＼に、ρ；媒質の密度、Ｃ；媒質の音速。

ｆ：周波数＋　　Ａ　’　ｊ　＝”Ｊ　　”１ｒＫ＝２
πｆ／Ｃｊ＝〆：ゴ Ｓ；管の断面積 また、試料の表面からみた音響インピーダンスを２とす
ると、Ｚは次式（４）で示されるＺ＝Ｐ、　Ｓ／Ｖ、　
　　　　　　　　　　　（４）上記式（４）を式（１）
　、　＋２１に代入すると、次式（５）となる。

ＰＩＳ＝（Ａ１．Ｚ＋Ｂ、、Ｓ　）Ｖ、　、　Ｐ、５＝
（Ａ、、Ｚ＋＆、Ｓ）Ｖ。

上記式（５）のＶ、を消去して試料３の音響インピーダ
ンス２を求めると次式（６）が得られる。

Ｚ　＝（Ｐ、Ｒ，−Ｐ、Ｂｔ、）Ｓ／（Ｐ、Ａ、、　−
Ｐ、Ａ１．）上記計算機１３では、上記マイクロホン１
１ａ、ｌｌｂが検出した音圧信号ｐ、　、　ｐ、より上
記の演痺処理が行われ、周波数スペクトルで表わされる
音響インピーダンス２が求められる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の装置において、高い周波数ｆに対する音響インピ
ーダンス２を測定しようとする場合、音響管１０内の音
波の波面が平面波でなくなるため、音響管１０の直径を
小さくする必要がある。

音響管１０の直径を小さくし試料３の表面の一部より音
響インピーダンスを求める場合、試料３の表面が第３図
に示すように平坦であれば試料３の音響インピーダンス
は適切な値が得られるが、試料３０表面に第１図に示す
ように著しい凹凸がある場合には、従来の装置によって
測定した試料３の一部の音響インピーダンスは試料３全
体の平均音響インピーダンスを表わすものとはならなか
つ友。

本発明は上記の課題を解決しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、均一断面の音ｗｉの一端にスピーカを投は他
端に測定試料固定端板金設け中間に２本のマイクロホン
が挿入される音響インピーダンス測定装置において、上
記音響管の他端にホーン型音響管の小径端を結合し上記
ホーン警音Ｑ管の大径端に測定試料固定端板金設けたこ
とを特徴としている。

〔作用〕

上記において、スピーカより発生した音波は、均一断面
の音響管内とホーン型音響管内を経て測定試料固定端板
の内側に取付けられた測定試料の表面に伝播する。

上記１つのマイクロホンと他のマイクロホンの設、ρさ
れた座標ｚ、、ｒ、と均一断面の音響管とホーン型音響
管の１結合部の座標Ｘ、におけるそれぞれの音圧Ｐ、　
、　Ｐ、　、　Ｐ、と体積速度ｖ、　、　ｖ、　、　ｖ
、ノ間には、均一断面の音＊Ｗの場合の座ｇ　、　、　
。

間の伝達間係を表わす４端子定数ａｉ　Ｊ　＃　Ｂｔ　
ｊ　＋Ｃｉｊ、Ｄｉｊ　　を用いて、次式（７）　、　
＋８１で示される。

Ｐ、＝Ａ、、Ｐ、＋Ｂ、ｓＶ、、ＶＩ＝Ｃ１，Ｐ＠＋Ｄ
、ａＶＩ　　　（７）Ｐ、＝Ａ、　Ｐ、＋　Ｂ、、Ｖ、
　、　　Ｖ、＝　Ｃ，、Ｐ、＋　ＤｔｌＶ、　　　　　
　（８）また、上記座標Ｚ、と測定試料の表面の座標Ｘ
。

におけるそれぞれの音圧ｐ、、ｐ、と体積速度ｖ、。

■の間には、ホーン型音響管の場合の座標ｚ、。

２、間の伝達関係を表わす４端子定数Ａお、Ｂ１０゜Ｃ
，、、Ｄ□を用いて次式（９）で表わされる。

Ｐ、＝Ａ、、Ｐ、＋Ｂ、、Ｖ、、Ｖ、＝Ｃ，、Ｐ、＋Ｄ
、、Ｖ、　　　（９）上記式（９）を式（７）　、　＋
８１に代入して次式（１１）が得られる。

Ｐ、　＝　Ａ、、Ｐ、　＋　ｆｆ、、Ｖ、　、　Ｐ、　
＝に、、　Ｐ、　＋　８’、、　Ｖ、　　　αηこ＼で
、Ａ、　＝　Ａ、、Ａ、、　＋　Ｂ、、　Ｃ，、、ｗ、
、＝ん、Ｂ、、　＋　Ｂ、、Ｄ。

に４ａ　”　Ａｓｓん、＋　Ｂｔ、Ｃ，、、Ｉｌｒ、、
＝　Ａｔ５Ｂｓａ＋　Ｂ、、ＤＩ。

更に、測定試料の表面の面積をＳ、とすると、測定試料
の表面よりみ念音響インピーダンス２は、次式（１９で
示される。

Ｚ　＝　Ｐ、　Ｓ、／　Ｖ、　　　　　　　　　　　　
　（６）上記式（社）を式αＤＣ代入しＶ４を消去する
と次式（１４が得られる。

Ｚ＝　（ｐｅｇ、、−Ｐ、ｆｆ、、　）　Ｓ、／（Ｐ、
Ａ’、、−Ｐ、Ａ’、、　”）　　Ｑ４上記２本のマイ
クロホンは均一断面の音響管に挿入されており、上記音
響管の直径りは、音波の周波数をｆ、音速をＣとすると
Ｄ（０，５８６Ｃ／ｆを満足するものとしている。その
ため上記音響管内の音波の波面は平面波を形成しており
、２本のマイクロホンの挿入された音響管の断面には均
一な音圧を生じ、上記２本のマイクロホンはそれぞれ適
切な音圧を検出することができることから、上記式α◆
にそれぞれのマイクロホンによって検出した音圧値を入
れて、音響インピーダンスが求められる。上記により、
高い周波数における音響インピーダンスを測定するため
に均一断面の音ＶＷの直径を小さくしても、測定試料の
取付部分の直径を大きくできるために、表面に著しい凹
凸のある測定試料の平均音響インピーダンスが測定でき
るようになった。

〔実１１例〕 本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図に示す本実施例は、均一断面の音響管１、同音響
管１の一端に設けられスピーカ箱５に包まれ電線により
増幅器６を介して発振器７に接続されたスピーカ４、上
記音響管１の他端に小径端が結合さｎスピーカ４の取付
位置と反対方向に断面積が漸増するホーン型音響管１ａ
。

同ホーン型音響管１ａの大径端に設けられ内側に測定試
料３が取付けられる測定試料固定端板２、および上記音
響管１内に挿入され電線によりそれぞれ増幅器１２ａ、
１２ｂｅ介して計算機１３に接続されたマイクロホンｌ
ｌａ、ｌｌｂを備えている。

上記において、上記スピーカ４は、発掘器７より送られ
増幅器６によって増幅された電気信号が印加され、音響
管１の内部に音波を発生する。上記スピーカ４が発生し
上記の音響管１内とホーン警音響管ｌａ内を経て測定試
料３の表面に伝播する音波は、第４図に示す座標Ｚ、、
Ｚ。

の位置における音圧がそれぞれマイクロ１１ａ。

１１ｂによって検出され、その音圧信号が増幅器１２ａ
、１２ｂを経て計算機１３に送られる。

上記音＃管１の直径りは、試料３の音響インピーダンス
を測定しようとする音波の周波数ｆに対してＤ＜０．５
８６Ｃ／ｆを満足するようにしている。そのため上記音
響管１内で音波の波面は平面波を形成し、第２図に示す
座標ｘ１゜ｈの断面に均一な音圧を生じ、マイクロホン
１１ａ、ｌｌｂによる座標”＋ｒちにおいての適切な音
圧の検出が可能となる。

上記マイクロホンｌｌａ、ｌｌｂを設置した座標”Ｉ　
Ｈ”Ｍと音響管１とホーン警音＃管１ａの結合部の座標
２．における周波数スペクトルで表わした音圧ｐ、　、
　ｐ、　、　ｐ、と体積速度ｖ、　、　ｖ、　、　ｖ、
ノ関係は、従来の装置における式（１）　、　（２１と
同様に、次式＋７１　、　＋８１によって表わされる。

Ｐ１＝　Ａ、ａ　Ｐｇ　＋　Ｂ＋ｓ　Ｖ−、Ｖ＋　＝　
Ｃ＋−Ｐｇ　＋　Ｄ＋ｓ　Ｖ−（力Ｐｔ＝ＡｔｓＰｓ＋
ＢｔｓＶｉ、　　ｖｔ＝ｃ＊ｓｐｓ＋Ｄｔｓｖａ　　　
（８１こ＼で、Ａｉｊ、Ｂ、ｉｊ、Ｃｉｊ、Ｄｉｊ（ｉ
＝１．２、ｊ＝３）は式（３）によって求められる。

上記音響管１とホーン型音響管１ａの結合部の座標Ｘ、
における音圧Ｐｓおよび体積速度Ｖ、と試料３の表面の
座標Ｘ、における音圧Ｐ４および体積速度ｖ４との伝達
関係は、上記と同様次式（９）で表わされるが、 Ｐｓ＝　Ａｌ４Ｐ４　＋Ｂａ４Ｖａ　、　　Ｖｓ＝　Ｃ
ｕＰ−＋　Ｉｌ−ｖ４　　（９）上記座標Ｚ、、Ｚ、間
がホーン型音響管１ａのため、上記４端子定数ん４　＊
　Ｂａ４　＋　Ｃ８４＋　ｎ４は式（３）と異なり、次
式（ＩＯＪより得られる。

こ＼に、ｚｏ；ホーン頂部の座標ｔ　Ａｓｓ　”　Ｚｓ
　　Ｚｏ　Ｈ１３ｅａ＝　Ｚａ　　Ｚｅ　ｒ−ｅｓａ本
”４”ＳｊＳｍ：座標Ｚｓにおける管の断面積、Ｓ４；
座標Ｘ、における管の断面積。

上記式（９）を式（７）　、　＋８１に代入して次式α
やが得られる。

Ｐ、　＝Ａ’、、Ｐ、＋ｆｆ、、Ｖ、　、　　Ｐｆ＝光
４Ｐ４＋　Ｂ’！４Ｖ、　　　　　（１１）こ＼で、光
ａ　”　Ａ＋ｓん４　＋　Ｂ＋ｓ　Ｃａ４ｐ　［４””
ん、　Ｂ、、　＋　Ｂ、、　Ｄ、。

Ｒ□＝　ＡＪ、ん、＋　Ｂ□Ｃ，、、Ｂ’、、＝Ａ、Ｉ
　Ｂ、、　＋　Ｂ、、　Ｄ、４更に、試料３０表面より
みた音響インピーダンスを２とすると次式αのが成立す
る。

Ｚ　＝　Ｐ、　Ｓ、／　Ｖ、　　　　　　　　　　　　
　（６）上記弐α埴を式αωに代入すると次式０］とな
る。

ｐ、ｓ、＝（λ１．Ｚ＋ＢＩ４Ｓ４　）　Ｖ４　、　Ｐ
＊５４＝（＆、　Ｚ＋ｆｆｔ、Ｓｉ　）　Ｖ。

上記式（至）のＶ４を消去して試料３の音響インピーダ
ンス２を求めると次式（１４が得られる。

Ｚ　＝（ＰＩ　Ｂ’１．−　Ｐ、　Ｂ’、、）　Ｓ、／
　（Ｐ、Ａ’、、−Ｐ、に１４）　　α尋上記計算機１
３では、上記マイクロホン１１ａ。

１１ｂが検出した音圧信号Ｐ、、Ｐ、より上記の演算処
理が行われ、周波数スペクトルで表わされる音響インピ
ーダンス２が求められる。

上記によう、高い周波数における音響インピーダンスを
測定するため音響管の直径全小さくしても、試料の取付
部分の直径を大きくできるために、表面に著しく′凹凸
のある試料の平均音響インピーダンスが測定できるよう
になった。

〔発明の効果〕

本発明は、一端にスピーカの設けられた均一断面の音響
管の他端にホーン型音響管の小径端を結合し上記ホーン
型音響管の大径端に測定試料固定端板を設けたことによ
り、萬い周波数における音響インピーダンスを測定する
ために均一断面の音響管の直径を小さくしても、測定試
料の取付部分の直径を大きくできるために、表面に著し
い凹凸のある測定試料の平均音響インピーダンスが測定
できるようになっ念。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は上記一実
施例による音響インピーダンス測定方法の説明図、第３
図は従来の装置の説明図、第４図は上記従来の装置によ
る音響インピーダンス測定方法の説明図である。 １．１０・・・均一断面の音響管、１ａ・・・ホーン型
音響管、２・・・測定試料固定端板、３・・・測定試料
、４・−・スピーカ、５・・・スピーカ箱、６．１２ａ
。 １２　ｂ−・・増幅器、７・・・発振器、Ｉｌａ、ｌｌ
ｂ・・・マイクロホン、１３・・・計算機。 代理人　弁理士　坂　間　　暁　　外２名覇ｊ民　、？
。 月２Ａ 第３み ２ｂ 躬４悶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　均一断面の音響管の一端にスピーカを設け他端に測定
   試料固定端板を設け中間に２本のマイクロホンが挿入さ
   れる音響インピーダンス測定装置において、上記音響管
   の他端にホーン型音響管の小径端を結合し上記ホーン型
   音響管の大径端に測定試料固定端板を設けたことを特徴
   とする音響インピーダンス測定装置。