JPH0133788B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数の音源から特定の音源を検知し、
その位置を指示する音源探査装置であつて、アコ
ーステイツクインテンシテイに関して鋭い指向性
を有するインテンシテイプローブを使用した音源
探査装置に関するものである。

多数の音源を有する内燃機関等の装置の騒音減
少を図るためには、最も高い音圧レベルを示す音
源を探知して処置を講じるのが効果的である。

上記音源探査を正確に行なうためには音に対し
て鋭い指向性を有する検知器を使用する必要があ
るが、この検知器として近年インテンシテイプロ
ーブが注目されている。

インテンシテイプローブ（以下プローブと称す
る）は無指向性のマイクを２個並設したもので、
両マイクより得られた音圧信号を周波数分析し、
さらにそのスペクトラムを合成したクロススペク
トラムの虚数部より音のエネルギーを示すアコー
ステイツクインテンシテイ（以下インテンシテイ
と称する）を計算すると、該インテンシテイに関
して上記プローブは第１図に示す如き指向特性を
有する。すなわち、図において音源がO〓，Oc，
O〓を含む面に近づくとインテンシテイの絶対値
は急激に小さくなる。

そこで例えば図の＋，O〓、−を含む面を利用し
て水平面上でプローブを回動させ、インテンシテ
イが最小となる水平方向を探査し、次にその水平
方向を含む垂直面上でプローブを回動させてイン
テンシテイが最小となる垂直方向を探査すればそ
の方向が音源の方向となる。

従来は上記プローブを手に持つて探査を行なつ
ていた為、測定点数の多い精密な探査には多大の
労力と時間を要していた。

本発明はインテンシテイプローブを任意の水平
面上および垂直面上で回転せしめる駆動手段と、
アコーステイツクインテンシテイの演算手段たる
コンピユータの指令を受けて上記駆動手段への駆
動信号を発する駆動回路と、音源の方向指示手段
とを具備する音源探査装置を提供することにより
音源探査を自動化して精密な音源探査を可能とす
るとともに、探査終了時には音源の方向を指示す
るようにしたものである。

以下図示の実施例により本発明を説明する。

第２図は音源探査装置の構成を示すもので、１
は２本のマイク１１ａ，１１ｂを並設して成るイ
ンテンシテイプローブ、２はインテンシテイプロ
ーブの音圧出力を増幅するアンプ、３は音圧出力
よりクロススペクトラムを計算する高速周波数分
析器、４はクロススペクトラムの虚数部により目
的周波数のアコーステイツクインテンシテイを演
算するコンピユータ、５はコンピユータ４の指令
に基づいて上記プローブを水平方向および垂直方
向に回転せしめるパルスモータの駆動回路を具備
するインターフエース回路、６，７はそれぞれ水
平回転用および垂直回転用パルスモータ、９は音
源の方向を指示する指示針である。

インテンシテイプローブ１のマイク１１ａ，１
１ｂはそれぞれ円筒状ハウジング１２ａ，１２ｂ
の先端に装着してあり、上記ハウジング１２ａ，
１２ｂ内にはマイク１１ａ，１１ｂの微弱な音圧
出力を増幅するプリアンプ回路が内蔵されてい
る。またハウジング１２ａ，１２ｂはマイクホル
ダ１３，１４にて保持され、マイク１１ａ，１１
ｂが所定の間隔を保つようにしてある。上記マイ
クホルダ１３にはマイク１１ａ，１１ｂを結ぶ線
に直交するとともに、その中心点Ocを通るよう
に指示針９が装着してある。

架台８は長尺板を直角に折り曲げたもので、水
平部８１がパルスモータ６に支えられて、該モー
タ６の軸回りに回動するようになつている。垂直
部８２にはパルスモータ７が設けてある。上記イ
ンテンシテイプローブ１のマイクホルダ１４は上
記パルスモータ７の回転軸に装着してあり、プロ
ーブ１の中心点Ocがパルスモータ７の回転軸の
延長線上に位置せしめてある。この中心点Ocは
またパルスモータ６の回転軸の延長線上にも位置
するようにマイク１１ａ，１１ｂの位置が調節し
てある。これによりマイク１１ａ，１１ｂは中心
点Ocを中心に水平面内および垂直面内で回転可
能である。

上記架台８の水平部８１にはまたインテンシテ
イプローブ１およびパルスモータ７と平衡をとる
ための重錘１０が装着してある。

第３図にパルスモータ６，７のインターフエー
ス回路を示す。図中５１は信号デコーダ回路で、
直列一並列変換器（UART）５１Ａ、波形整形
回路５１Ｂ、バイナリカウンタ５１Ｄ，５１Ｆ，
５１Ｇ，５１Ｈ、Ｊ−Ｋフリツプフロツプ５１
Ｊ，５１Ｋ，デコーダ５１Ｅ、発振回路５１Ｌ、
ボーレートの選択スイツチ５１Ｍより成る。５
２，５３はそれぞれ水平回転用パルスモータ６、
垂直回転用パルスモータ７の駆動回路である。上
記両駆動回路５２，５３は同一構成であり、駆動
回路５２はＪ−Ｋフリツプフロツプ５２Ａ，５２
Ｂ，５２Ｄ、ダーリントン接続したトランジスタ
で構成したドライバ５２Ｅ，５２Ｆ，５２Ｇ，５
２Ｈ、排他的論理和ゲート５２Ｊ，５２Ｋより成
る。

上記直列一並列変換器５１Ａとしてはインター
シル社のIM6402が使用でき、その他のデジタル
ICとしてはRCA社CD4000シリーズが使用でき
る。

所定のボーレートでコンピユータ４より直列伝
送されたパルスモータ回転指令信号４ａは波形整
形回路５１Ｂで波形整形され、直列一並列変換器
５１Ａにて８ビツトの並列信号に変換されて、そ
の出力端子RBRに出力される。デコーダ５１Ｅ
では上記変換器５１Ａの出力信号５１ａの下４ビ
ツトの２進数に対応した出力端子Ｑに「１」レベ
ルの出力を発する。この出力信号によりパルスモ
ータ６，７の回転方向を設定するＪ−Ｋフリツプ
フロツプ５１Ｊ，５１Ｋがセツトされるとともに
単安定マルチバイブレータとして作動するバイナ
リカウンタ５１Ｇ，５１Ｈからはパルスモータ
６，７の回転ステツプを決定する所定幅の回転パ
ルスが出力される。上記フリツプフロツプ５１
Ｊ，５１Ｋの出力は正回転方向で「１」レベル、
逆回転方向で「０」レベルにセツトされる。

駆動回路５２ではフリツプフロツプ５１Ｊ，５
２Ａの出力がゲート５２Ｊ，５２Ｋに入力され
る。該ゲート５２Ｊ，５２Ｋの排他的論理和出力
により、カウンタ５１Ｇのパルスを受けるフリツ
プフロツプ５２Ｂ，５２Ｄの出力の反転順序が決
定され、ドライバ５２Ｅ，５２Ｆ，５２Ｇ，５２
Ｈを介してパルスモータ６のコイル６ａ，６ｂお
よびコイル６ｃ，６ｄが交互に励磁されて、パル
スモータ６はコンピユータ４で指定された方向
に、指定されたステツプだけ回転する。

フリツプフロツプ５１Ｋおよびカウンタ５１Ｈ
の出力を受ける駆動回路５３の作動は駆動回路５
２と同様である。

ちなみにパルスモータ６を正方向に３ステツプ
回転せしめる場合には、コンピユータ４のパルス
モータ回転信号４ａとしてアスキーコードによる
文字列「2111」が順次伝送される。文字「２」の
アスキーコードは「0110010」であり、文字「２」
が伝送されると直列一並列変換器５１Ａの端子
RBRにはMSB側たるRBR７よりRBR１へ順次
信号レベルが「0110010」となる７ビツトの並列
信号５１ａが出力される。デコーダ５１Ｅでは上
記信号５１ａの下４ビツト「0010」に対応して端
子Q2の出力が「１」レベルとなる。この状態で
変換器５１Ａの端子DRよりデータレデイ信号が
発せられると、フリツプフロツプ５１Ｊの出力が
「１」レベルとなる。

次に文字「１」が伝送されると、変換器５１Ａ
の出力端子RBRにはRBR７よりRBR１へ順次信
号レベルが「0110001」となる並列信号５１ａが
出力され、これに対応してデコーダ５１Ｅの出力
端子Q1が「１」レベルとなる。この状態で変換
器５１Ａの端子DRよりデータレデイ信号が発せ
られると、カウンタ５１Ｇより所定長のパルス信
号が出力される。このパルス信号によりフリツプ
フロツプ５２Ａの出力が反転すると同時にフリツ
プフロツプ５２Ｂの出力が反転し、コイル６ｂに
替わつてコイル６ａが励磁される。この結果パル
スモータ６は正方向に１ステツプ回転する。

さらに文字「１」が伝送されると、カウンタ５
１Ｇより再びパルス信号が出力され、このパルス
信号によつてフリツプフロツプ５２Ａの出力が再
び反転すると同時にフリツプフロツプ５２Ｄの出
力が反転し、コイル６ｄに替わり、コイル６ｃが
励磁されて、パルスモータ６は正方向にさらに１
ステツプ回転する。

最後に伝送される文字「１」によりフリツプフ
ロツプ５２Ａ，５２Ｂの出力が反転し、コイル６
ａに替わりコイル６ｂが励磁されてパルスモータ
６が正方向にさらに１ステツプ回転する。

パルスモータ６を逆回転させる場合には文字
「３」に続いて文字「１」を回転ステツプ数だけ
続けた文字列をコンピユータ４より回転指令信号
４ａとして送出する。

パルスモータ７については正回転の場合には文
字「５」に続いて文字「４」を回転ステツプ数だ
け続け、反対に逆回転の場合には文字「６」に続
いて文字「４」を回転ステツプ数だけ続けた文字
列とする。

さて、上記装置にて音源探査をする場合にはあ
らかじめコンピユータ４にアンプレベル、探査す
る音源の周波数、水平および垂直方向の探査ステ
ツプ数を設定し、続いて垂直回転用パルスモータ
７を作動せしめてインテンシテイプローブのマイ
ク１１ａ，１１ｂを水平にする。この時指示針９
は垂直方向を向くようにする。本実施例ではイン
テンシテイプローブ１の指向特性のうち水平面上
の探査には第１図のO〓、＋、−を含む面の特性を
使用し、垂直面上の探査には同図のO〓、＋、−を
含む面の特性を使用する。また最終的に音源方向
を指す指示針９はOcとO〓を結ぶ線上に位置せし
める。

最初にインテンシテイプローブ１を水平面上の
探査開始位置より水平回転用パルスモータ６にて
中心点Oc回りに１ステツプづつ回転せしめ、コ
ンピユータ４より各ステツプにおけるインテンシ
テイ値を算出する。この水平面上の探査において
インテンシテイの絶対値の最小、すなわち、イン
テンシテイの値が正から負または負から正に符号
が変化する点を示すステツプに対応する方向を水
平面上の音源方向とする。コンピユータ４に記憶
した上記最小を示すステツプまでプローブ１を戻
すと、プローブ１の長手方向が水平面上の音源方
向と一致する。

次にこの水平面上の方向を含む垂直面上での音
源探査に移る。このためにインテンシテイプロー
ブ１を水平面内で回転せしめ、第１図中のO〓、
＋、−を含む特性面を上記垂直面と一致せしめる。
続いて上記プローブ１を垂直面内の探査開始位置
より垂直回転用パルスモータ７にて中心点Oc回
りに１ステツプづつ回転せしめ、コンピユータ４
により各ステツプにおけるインテンシテイを算出
する。この垂直面上の探査においてインテンシテ
イの絶対値の最小を示すステツプに対応する垂直
面上の方向が目的とする音源の方向となる。した
がつてコンピユータ４に記憶した上記垂直面上で
の最小を示すステツプまでプローブ１を戻した時
に指示針９の指す方向が音源の方向となる。

上記音源探査手順を示すフローチヤートを第４
図に示す。水平方向探査の初期位置は初回のみマ
ニユアルで設定する。

インテンシテイプローブの指向特性を利用する
については本実施例で使用した面以外の特性面を
使用してももちろん良い。

以上の如く本発明の音源探査装置は演算手段の
指令に基づいてインテンシテイプローブを任意の
水平面および垂直面上で回転せしめる駆動手段お
よびその駆動回路を設けるとともに、音源の方向
指示手段をも併せ設けることにより音源探査を自
動化したもので、スピーデイかつ精密な音源探査
の実現により多大の効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はインテンシテイプローブの指向特性を
示す図、第２図は音源探査装置の構成を示す図、
第３図はパルスモータのインターフエース回路を
示す図、第４図は音源探査手順を示すフローチヤ
ートである。 １……インテンシテイプローブ、２……アン
プ、３……周波数分析器、４……コンピユータ
（演算手段）、５……インターフエース回路、６，
７……パルスモータ（駆動手段）、９……指示針
（音源方向指示手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一対のマイクを並設したインテンシテイプロ
   ーブと、 上記インテンシテイプローブの音圧出力を増幅
   するアンプと、 上記音圧出力よりクロススペクトラムを計算す
   る周波数分析手段と、 上記クロススペクトラムより目的周波数のアコ
   ーステイツクインテンシテイを演算する演算手段
   と、 水平面上および垂直面上でのアコーステイツク
   インテンシテイ変化を検知すべく上記インテンシ
   テイプローブの両マイクの中心点を中心として水
   平面上および垂直面上でそれぞれ回動せしめるプ
   ローブ駆動手段と、 上記演算手段の指令を受けて上記両駆動手段へ
   の駆動信号を発するインターフエース回路と、 アコーステイツクインテンシテイの最小値を示
   す水平面上での方向を含む垂直面上でアコーステ
   イツクインテンシテイの絶対値の最小を示す方向
   を音源の方向として指示する方向指示手段を具備
   する音源探査装置。