JPH01500456A - 完全組立音響裏張の流体抵抗の決定方法及び装置 - 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】 完全組立音響裏張の流体抵抗の決定方法及び装置波　術　分　野 本発明は、音響吸収材料の流体抵抗を決定する方法及び装置に関する。特に、本 発明は裏張面に平行にかすめて通る空気流の不存在下で正弦波音圧を使用して完 全組立の音響吸収ダクト裏張の流体抵抗を決定する方法及び装置に関する。

背　景　技　術 飛行機のエンジンに現在使用された自由音響吸収ダクト裏張の単一度は、それ自 身中実の背後板に接合されるハネカムのような多細胞材料に接合される面シート からなっている。この面シートは、穴明きスキン或は穴明きスキンに接合された ワイヤ製の織布からなっている。この織布は、現在飛行機の製造業界において「 線形裏張」と称している。線形裏張の流体抵抗は、裏張の面シート面に沿った空 気流の存在に高度の不感体を示している。このような空気流が飛行操作中にエン ジンのダクト内に存在している。

裏張の音響特性は面シート抵抗に非常に影響している。線形裏張の面シートの抵 抗は、ＤＣ（即ち直接流或は定常状態）流の抵抗計測を形成した従来の方法及び 装置を使用して測定される。面シートの織布ワイヤ側は、その表面に直交した定 常空気流を受ける。多くの例において、面シート及び多細胞ハ不カム間の接合に よる多孔阻止の影響は、背後板の未取付時の面シート及びハネカム構造での測定 を形成することによって協働される。面シートの上流で測定された定常空気流速 に対する面シートを交差する圧力差の比率がそのＤＣ流の抵抗を決定する。

同様の型の測定は、ワイヤ製の織布の未取付時の多孔面シートの非線形型構造で 形成できる。しかし、非線形裏張の抵抗は、掠り抜ける空気流の存在に高度に影 響されることが発見された。

このような構造毎に測定された抵抗は、掠り抜ける空気流の不存在下でのみ本来 の振舞いを示している。

所定の流速及び（非線形で定義されるように）その速度を持つ変動毎のＤＣ流の 抵抗が品質保証基準を持つコンプライアンスを保証するために使用される。

ＤＣ流の抵抗測定は、背後板が空気流とインタフェースするので、背後板構造を 存在させないで面シート自身上にのみ実施できる。部分的に組立られた裏張にお けるＤＣ流の抵抗測定の要求は、製造工程を妨害し、構造に要求された数々の接 合サイクルを課している。このような制限は、完全組立の裏張の流体抵抗を評価 する手順を開発するために高度に有利にさせる。

発　明　の　開　示 方法及び装置を意図する本発明によれば、速度での音響吸収材料音響抵抗は、音 響吸収材料に接触した導波管の開口端を配置することによって決定される。マイ クロフォンのような圧力変換器は、その開口端に最も近接した導波管に沿った第 １点及び第２点の音圧レベルを決定するｔ：めに使用される。計算手段は、これ ら第１点及び第２点で測定された圧力値を基本として音響インピーダンスを計算 して、その抵抗をめている。まＩ；、計算手段は、第１点での圧力値を音響イン ピーダンスで割算して、等価対応速度を決定している。

振幅調整手段は、音響信号の振幅を調整して等価速度を変化させるために使用さ れる。音響抵抗は、非直線因子を決定するために少なくとも２種の速度毎に測定 される。周波数調整手段は、音響信号の周波数を裏張の共振周波数に調整させる 。これら方法及び装置は、面シート、ハネカム層及び背後板を含む完全組立の裏 張の音響抵抗を測定するために使用される。

方法及び装置用の絶対音圧レベル校正ファクタ（因子）は、両者のマイクロフォ ンを公知の音圧レベルに露出させ、例えば両者のマイクロフォン及び完全に校正 済みの基準マイクロフォンを同じ音圧領域に配置して確立される。２個の変換器 は、その間の絶対振！（大きさ）及び位相差がコヒーレントな音場、例えば導波 管の開口端が音響的に密封された音響反射材において開口内に肩を並べて変換器 を配置して決定されている。音響駆動器は、検査周波数及び圧力レベルで活性化 され、応答特性を示すデータが記憶される。

その後、公知の音響特性が変化しない検査校正サンプルが導波管の開口端に結合 される。このサンプルの音響特性がシステムで測定される。その後、周波数応答 測定複素データが記憶されＩ；変換器の振幅及び位相データで割り算されて、各 サンプル毎に周波数及び音圧レベルで修正された周波数応答関数を形成している 。この応答関数がシステム内に記憶される。

修正された周波数応答関数は、現場校正用に後程使用される。

サンプルは導波管の開口端の上に配置されている。明白な周波数応答関数が各音 圧レベルで測定される。このデータは、研究段階で検査サンプルで決定された実 際の周波数応答で割算される。結果は、変換器間の振幅及び位相差を示した複素 数であって、温度或は湿度のような環境状態の変化毎に修正されている。

最終修正手順として、完全組立の裏張構造に同一である構造の裏張サンプルのＤ Ｃ流及び非直線性が背後板なしでその場で測定される。その後、背後板は、余尺 製造裏張に使用されたそれらと同一の組立手順及び材料を使用して取付られる。

音響導波管の開口端がサンプル背後板に対して配置されて、応答関数測定が実施 される。この応答関数は、先程の校正手順から得られた結果を使用して、変換器 間の振幅及び位相差を考慮して調整される。この修正された周波数応答関数がそ の後各音圧レベルでの音響抵抗を決定するために使用される。これらデータ点を 通して引かれた直線カーブは、数値的に修正されてＤＣ流データに匹敵（一致） させられる。

図面の簡単な説明 本発明を容易に実行できるようにするためには、添付図面を参照して以下に記載 する。

第１図は本発明による装置のブロック図、第２Ａ図は第１図の装置に使用された 検査ヘッドの正面図、第２Ｂ図は第２Ａ図の検査ヘッドの底面図、第３図は第１ 図の装置の実験室校正に使用された配列の正面図、第４図は第１図の装置に使用 された現場校正基準の一部切断斜視図、第５Ａ図は従来のＤＣ流音響抵抗測定シ ステムの概略図、第５Ｂ図は第５Ａ図のシステムから得られたデータで形成され た流速の関数としてのＤＣ流の抵抗の従来のプロット図、第６図はデータが第１ 図及び第５Ａ図のシステムを使用して形成された結果を修正するために得られる 方法を示す図、第７図は第１図の装置によゆ獲得データの方法を示す概略図、第 ８図は第１図の装置を使用し或はＤＣ流抵抗測定で得られたデータの一致を示す 図、第９図は第１図の装置の操作の７０チヤ一ト図である。

発明を実施するＩ；めの最良の形態 第１図は、裏張の抵抗を決定するために使用された本発明による装置の種々の成 分を示すブロック図である。測定が実施される裏張１０は、面シー１−Ａ、ハネ カム内部Ｂ及び背後板Ｃからなっている。この裏張１０は、音響信号発生器１３ に結合された導波管１２を含む検査ヘッド１１に対して配置されている。

音響信号発生器１３への電力は、２チヤンネル・スペクトル分析器１６内のプロ グラムできる発振器１５の電気発振出力を増幅する増幅器１４によって供給され 、従って導波管１２内に音圧域を形成する。

この導波管１２には、後述する２個のマイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂが取付ら れている。これらマイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂの信号出力か２チャンネル信 号調節器１８に接続されている。この信号調節器１８は、各マイクロフォン１７ Ａ及び１７Ｂに偏向電圧を供給し、マイクロフォンからの出力信号を前段増幅し ている。信号調節器１８の出力は、ヒユーレット・パラカード社のモデル３５６ ２Ａでよい２チャンネルスペクトル分析器１６の信号入力に接続される。

この２チャンネルスペクトル分析器１６には、一連のＩＥＥＥ型４８８インタフ ェース・ケーブル或はバス２１を経由して、制御器即ちマイクロコンピュータ２ ０、ディスク駆動器２２、印刷器２３及びプロッタ２４が接続されている。ディ スク駆動器２２、印刷器２３及びプロッタ２４は、各々データ貯蔵用、検査結果 の印刷用及び検査結果の図形表示用に使用されている。

このマイクロコンピュータ２０は、表示器２０Ａ及び内部メモリ２０Ｂを含み、 キーボード２０Ｃにインタフェースされたヒユーレット・パラカード社の２００ シリーズの９８１６型でよい。

第１図のシステム（装置）は、自動生成検査用の仕様でよい。

このコンピュータ２０は、システム操作を制御し、数学的操作を形成して、表示 器２ＯＡの手段によって操作者にデータの入力を要請し、手順命令を形成する。

キーボード２０Ｃは、スライド式の取付部に取付られて、必要な情報の入力を容 易にしている。同様にスライド式の取付部に取付られた印刷器２３は、管状の様 式における検査結果を出力し、一方プロッタ２４が図形の様式で使用される。最 適な能力を持つ印刷器の使用は印刷器２３及びプロッタ２４の機能を共用できる ことを許容する。

制御システム・インタフェース２５は、第２Ｂ図を参照して詳述されるように、 検査へラド１１に配置された制御パネルに測定手順の制御を伝送している。

第２Ａ図を参照すると、検査へラド１１は、１．２インチの内径と、６インチの 長さを持つチューブである円筒形の導波管１２を含んでいる。これら寸法は、８ ｏｏ〜６０００Ｈｘの目的周波数範囲において波形伝搬が平面波であることを確 保しながら、導波管１２の開口端１２Ａで最高の可能な音圧レベルになるように 選択される。柔軟な硬質ゴム製ガスケット２６は、裏張１０の表面が適度に湾曲 して約２１インチ或はそれ以上の湾曲半径を持っていても、裏張１０に対して導 波管１２の端部を密封している。このガスケット２６は、導波管１２の直径より 大きい外径を持っている。これは、導波管１２の内径で網羅される検査領域回り の細胞（セル）の穴明き開口を密封して、細胞の壁を通る横断伝搬に関連する音 響エネルギの損失を最小化する役割をしている。

２個の圧力変換器即ちマイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂは、導波管１２の壁の開 口において内壁と一致して取付られている。

これらマイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂは、導波管１２に対する密封を形成する に十分な柔軟性を持って、音響エネルギの漏洩を防止し、従ってマイクロフォン １７Ａ及び１７Ｂへの未相関信号が存在しないようにするＲＴＶゴム製の薄い環 状層１９によって各開口に固定される。更に、各層１９は、雑音信号及び導波管 １２の壁に沿って伝播する振動がマイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂの出力に重大 に現れないように、隔離器として作用することによって、音或は振動の横断伝搬 を防止している。

最終的に、層１９の使用は、より堅い或は強い材料よりもむしろ、マイクロフォ ンが故障しｔ；時に、マイクロフォンの交換をより容易にしている。

マイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂは、マイクロフォンの前面の径が最小になって 、この前面を交差する圧力勾配に起因する測定誤差の可能性を減少させている。

これらの要求に合うマイクロフォンはクライト・モデル（Ｋｕｌｉｔｒ　Ｍｏｄ ｅｌ）　Ｘ　ＣＳ　−０９３である。これは、２　ｐｓｉｇまでの範囲を持つ変 換器であり、公称の感度が３００μＶ　／　Ｐ　！である。マイクロフォン１７ Ａは、導波管１２の開口端１２Ａの近傍、従って第１図の裏張面シートＡの近傍 に配置されている。マイクロフォン１７Ａは、裏張面シートからマイクロフォン の中心まで測定すると、裏張面シートから０．２１インチの距離で配置されてい る。この配置は、測定が面シートの穴の近距離領域効果による裏張面の直接領域 空気質量の発振に起因する局所抗圧から解放されることを確保しながら、面シー トでの音圧の正確な読みを形成している。拡大実験室検査は、局所抗圧が面シー トの開口の寸法の４倍の距離ではもはや存在しないことを実証した。面シートの 内の空気質量のイナーシャによって、定常波模様の最大値が実際、面シートから 後ろにシフトして、この点での測定が有利である。

サンプル面から最も遠く配置されｌ二マイクロフォン１７Ｂは、検査される裏張 の共振周波数の知識から構成される装置に配置される。このマイクロフォン１７ Ｂは、中心がマイクロフォン１７Ａの中心から０．４〜１．２インチに配置され るが、変換器間の中心距離に対する検査周波数波長の１／４の比率が整数になる ような位置には配置されない。この基準は２個の圧力測定間に良好なコヒーレン スを保証している。

音圧駆動器１３は、導波管１２の内径によってカバーされた検査領域の口金で図 示路の螺子継手によって導波管１２に締め付けられる。音波は、駆動器１３から 対数（放物）中継器を通って導波管１２に伝搬する。音響駆動器１３は、励起周 波数で高強度音圧を発生できる。勿論、音響駆動器１３の周波数応答が８００〜 ６０００Ｈ！の周波数範囲に互って中実に一定であることが望ましい。このよう な駆動器の１つはＰｈｏｊｏｃｏｎ　Ｐ　Ｓ−１４０であり、例外的応答特性を 持つ１６オーム、１００ワツトの高強度駆動器である。

第２Ｂ図を参照して、第１図の検査へラド１１での制御パネル２７は、検査領域 を離れないで操作者がシステムを活性及び制御できる２個の親指スイッチ２８Ａ 及び２８Ｂを含んでいる。

制御パネル２７上のＬＥＤ表示器２９は、操作者に検査手順に適切な情報を提供 している。ケーブル出口或はコネクタ３ｏは、第２図に図示路の単一の中継ケー ブルを経由して、制御システムインタフェース２５の対応の出口に接続される。

マイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂからのケーブルは、導波管１２の下側にあるコ ネクタ３０のビンに電気的に接続されて、信号が第１図の信号調整器１８に中継 ケーブルによって送られる。図示路の迅速に着脱できるコネクタは、マイクロフ ォンの交換時に接続を容易にするために、ケーブルの幾つかの点に設けてもよい 。

更に、図示略の部分的に円筒の鞘が導波管１２に取付られて、検査手順中のマイ クロフォン１７Ａ及び１７Ｂ及びケーブルを機械的外乱から遮蔽してもよい。

第１図を参照して、コンピュータ２０のメモリ２０Ｂは、後処理用の捕捉検査デ ータを記憶し、更なる分析用にディスク駆動器２２内の取り外しできる７０ツピ デイスクに計算済みのデータを転送することを許容する。スペクトル分析器１６ は、各変換器からの音圧スペクトルを測定し、音響抵抗を計算するために必要な 周波数応答関数を計算している。このシステムは、完全に自動化され、操作者に 最小の訓練のみが要求される。

第２Ａ図を参照して、制御パネル２７は、駆動器１３を囲むハウジング３１の下 側の壁として作用する。一連のポルト３２は、制御パネル２７をハウジング３１ に取付けている。金属板３４は、駆動器１３の下部円錐部３６を収容するために 円形に切り欠かれた平坦部３５を持っている。この金属板３４は、平坦部３５か ら下方に曲げられた２個の延長部３７Ａ及び３７Ｂを持ち、これら延長部３７Ａ 及び３７Ｂが検査ヘッドｌｌ用のハンドルの役割を果たして、ガスケット２６が 検査裏張に対して密封を形成するように操作者が検査へラド１１を操作できるよ うに切り欠けられている。４個のポルト３９は、金属板３４の平坦部３５を駆動 器１３に固定して、ポルト３９及びナツト４０の作用で駆動器１３の表面に対し て保持されたハウジング３１の一体上部カバー４０の穴から駆動器１３が突き出 させている。

第１図を参照すると、完全組立の裏張の測定用のシステムの用意は一連の校正段 階が要求される。最初、両者の圧力変換器（マイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂ） は公知の音圧レベルに校正される。これは、国家基準局で校正されるビストフオ ンで発生しｔ；領域のような同じ音圧領域において、各変換器と校正済みの基準 マイクロフォンとを配置して達成される。音圧変換器の出力に対するシステムの 感度は、スペクトル分析器１６内で基準マイクロフォンと同じ音圧の読みが得ら れるように調整される。

毎日の現場校正を適応させるためには、２個の変換器間の感度及び位相差が計測 されねばならない。これを達成する配列は第３図に示している。２個の変換器即 ちマイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂは、音響的に反射金属板４２に肩を並べて取 付られる。マイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂが通常適合した導波管１２の壁の開 口には、一時的にマイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂの直径と同径のに鋼鉄製のロ ッドが充填される。金属板４２は、導波管１２の頂上でガスケット２６に対して 導波管１２の中央で変換器で密封される。駆動器１３は、裏張の共振周波数に対 応する検査周波数で音響発振圧力を発生させるために使用される。低音圧レベル で、マイクロフォンの周波数応答機能がスペクトル分析器１６で測定される。応 答を示す複素数の実数部及び虚数部がコンピュータ２０のメモリ２０Ｂに記憶さ れる。この測定は、組立裏張１０を検査するに使用されたレベルに対応する１／ ベルでマイクロフォン間の振幅及び位相差を連続的により高いレベルで繰り返さ れる。これは、使用された組のマイクロフォンに唯一の振幅及び位相特性間する 絶対データを確立している。

第３図の配列に要求されているように、変換器を導波管１２から取り外さないで システムをその場で校正するためには、変化しない音響特性を持つサンプルが要 求される。第４図のサンプル４７がこれらの要求を満たしている。このサンプル ４７は、多孔板面シート４９と、この面シート４９から直角に延びて図示略の対 応のスロットに差し込まれることで導波管１２に繰り返し回転及び長手方向に位 置合わせするために直角に延長しｔ；案内ピン４８と、導波管１２の内径と同じ 内径を持つ円筒空所４７と、高反射率面を形成する中実の背後スキン４６とから なっている。

第３図の配列を使用して、実験室で確立されたマイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂ 間の振幅及び位相差によって、サンプル４７の実際の音響特性が測定される。導 波管１２の開口端１２Ａにサンプル４７を配置後、音圧源１３が活性化される。

再度、低レベル正弦表面波圧力場が導波管１２を通してサンプル４７に対して伝 搬される。周波数応答関数はその後マイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂ及びスペク トル分析器１６で測定される。複素周波数応答測定データがその後類似のレベル で測定された変換器の振幅及び位相修正因子で割算される。この結果は、そのレ ベル及び周波数でのサンプル毎の修正された周波数応答関数である。これら複素 数は、コンピュータ２０のメモリ２０Ｂに記憶されて、径径現場校正手順に使用 される。この測定は、測定手順に使用された各レベルで繰り返される。

システムを現場で校正するためには、第４図に示す校正済みのサンプルが導波管 １２の開口＠１２Ａに配置される。駆動器１３は、実際の周波数応答データを測 定するに使用された同じ周波数及びレベルで正弦表面波を発生する。各レベルで の明白な周波数応答関数が測定される。このデータが実際の周波数応答データで 割算される。この結果は、変換器間の振幅及び位相差を示しＩ；複素数である。

注意する点は、校正サンプルの目的が変換器を導波管１２内から外さないで、変 換器間の振幅及び位相差を確立することである。この現場校正段階は、システム の精度に悪影響する領域において、温度、湿度等のような環境状態の変化を修正 している。殆どの環境においては１日に１度現場校正している。

最終の修正段階は、細胞（セル）の未整合、細胞内の横断方向製伝搬及び背後板 を貫通するエネルギ透過のような悪影響に起因する測定歪みを考慮して形成され る。これは、現場で測定されるべき完全組立の裏張の構造と同一の構造を持つ裏 張サンプルのＤＣ流抵抗及び非直線性を測定することによって実行される。第５ Ａ図に示す装置は、このＤＣ流抵抗の測定を実施するために使用される。背後ス キンなしの裏張サンプル５０は、空気流のチューブ５１の開口に対抗して固定さ れる。定常速度の空気流によって、速度が層流要素５２を使用して測定される。

このサンプルを交差する圧力差は、サンプル面５３での圧力を測定し、この測定 を大気状態毎に修正して測定される。この検査位置での見本の抵抗は、サンプル 面に衝突する速度に対するサンプルを交差する圧力差の比率から計算される。流 速を増加させ、種々の速度でのこの測定を繰り返すことによって、裏張の非直線 特性が測定される。アルゴリズムに合った最小二乗曲線が検査点を通る線に合わ せるために使用され、第５Ｂ図に示す直線５４用の等式が発生される。速度の関 数としてのサンプルの抵抗の非直線的振る舞いが直線５４から誘導される等式か ら定義される。

定常状態の流れ状態を使用して得られた測定によって音響検査手順を修正するに 使用される手順は、第６図を参照して最良に理解される。ＤＣ流抵抗測定は、２ ．０７４インチの直径を有する円６０で包まれた見本の表面領域に互って形成さ れる。

ＤＣ流抵抗検査が完了すると、背後板が見本に接合される。ハネカムコアの深さ は、完全組立の裏張に使用された深さに等価に維持される。ＤＣ流抵抗測定毎に 使用された検査場内では、３つの別々の検査が第１図の装置を使用して　抵抗及 び抵抗の非直線性を決定するために使用される。１．２インチの直径の円形場６ １Ａ、６１Ｂ及び６１Ｃがこれら検査に使用される。

音響測定検査が第７図に記載されたように形成される。検査は、第７図に示すよ うにサンプル１０の面シートＡに対抗した導波管１２の配置から開始される。音 響正弦波圧力が駆動器１３で発生される。この信号の周波数は、裏張検査サンプ ルｌＯの共振周波数と一致するように調整される。２個の変換器、即ちマイクロ フォン１７Ａ及び１７Ｂの周波数応答関数がシステムの初期校正中に使用された 圧力レベル振幅毎に測定される。この応答関数が前の校正手順から得られた結果 を使用して変換器間の振幅及び圧力差を考慮して調整される。修正された周波数 応答関数が各背圧レベルでの音響抵抗を決定するために使用される。各音圧レベ ルで、サンプル面に最近接の変換器でのｒｍｓ（寅効値）圧力振幅が測定され、 記録される。

裏張の共振周波数で実施された検査では、サンプル面の背後の圧力が前面のそれ より３０ｄｂ以下の次数である。それ故、サンプル面で測定されたｒｍｓ圧力が ＤＣ流システムで測定された静的圧力降下に等しい。従って、ＤＣ流システムで 測定された定常圧力差に等しくされた発振圧力のｒｌｓ速度は、測定済みの音響 抵抗に対する第１変換器でのｒａｍｓ圧力の比率から計算できる。各音圧検査レ ベルからのデータを使用して、アルゴリズムに合った最小二乗曲線がデータ点を 通る直線に合わせるために使用できる。この測定手順は、第６図の円形場６１Ａ 、６１Ｂ及び６１Ｃで示された各位置に配置された導波管１２に形成される。各 音響測定位置毎に非直線性抵抗を記載した線は、ＤＣ流システムで測定済みのそ れと等価な直線式を形成するために平均化される。特に、直線式の勾配及び直線 式のＹ軸との交点が平均化されて、各々平均式の勾配及びＹ軸交点を形成する。

代表的なプロットが第８図の線６２に示されている。線６３が対応のＤＣ流デー タを示している。

これら線６２及び６３間の誤差は、通常１〜３％のオーダである。この誤差は既 に記載したサンプルの特性に起因している。

誤差は、ＤＣ流線等式に合わせた音響測定毎に平均線等式を数値的に修正して補 償される。この修正がその後同−構造の裏張で実施された全測定に使用される。

マイクロフォン１７Ａ及び１７Ｂで得られた圧力測定値を物質の音響特性を示し ｌ；データに変換するに使用される一般式は公知である。これら一般式は、１９ ８０年９月の米国音響学会誌６８巻３号９０７−９２１頁に記載されたＪ、Ｙ、 Ｃｂｕｎｇ及びＩｌ、Ａ。

Ｂ１５ｓｓｒ氏のＴｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｎ＋＋ｃｔｉｅｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ 　ＭｔｓｓｕｒｉｒＨＩｎ−ＤｕｅｔＡｃｏｕｓｔｉｃ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ 　１．　Ｔｈｅｏｒｙ　２．によって開発された。しかし、２個のマイクロフォ ン技術の理論的基礎は１９７７年５月の米国音響学会誌６１巻５号１３６２〜１ ３７０頁に記載されたＡ、Ｆ、５ｅｙｂｅｒｔ及びり、Ｆ、Ｒｏｓｓ氏のＥｘｐ ｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ＤｓｔｅｒｍｉｎｉｔｉｏｎｏＩ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｐ ｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　Ｕｓｉｎｇ　ｓ　Ｔｗｏ−ＭｉｃｒｏｐｂｏｎＣＲａｎｄ ｏｍ−Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ及び１９８１年４月の米国音 響学会誌６９巻４号１１９０−１１９９頁に記載されたＡＪ、５ｅｙｂｅｒｔ及 びＢ、５ｏｅｎａｒｔｏ氏のＥｒｒｏｒ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　５ｐｅｃｉ ａｌ　Ｅｓｔｉｍａｔｅｓ　Ｗｉｔｈ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｂｅ 　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｐｓｒａｒｎｅｔｅｒｓ 　ＩｌｓｉｎｇＲａｎｄｏｍ　５ｏｕｎｄ　Ｆｉｅｌｄｓ　ｉｎ　Ｄｕｓｔｓに よってまず開発された。これら等式は、サンプルでの音圧入射振幅及び反射圧力 波の強さの測定を許容し、従って定常波比率及び、勿論音響抵抗を定義するサン プルの音響インピーダンスを形成することを許容している。コンピュータ２０が 当該分野の技術者によってこれら等式を用いてプログラムされてもよい。

第１図に示すシステムの操作のフローチャートが第９図に示されている。システ ムに電力を供給すると、コンピュータ２０（以後制御器２０と言う）は、一連の 内部診断及び校正手順を実行する。これら手順の完了後、情報が制御器２ｏによ ってバス２１を経由してインタフェース２５に送られて、制御パネル２７の表示 器２９内のＬＥＤを点灯して、システムが準備完了しｔ；ことを指示する。

検査される実際の裏張或は校正サンプルに導波管１２の開口端１２Ａを位置させ た後、親指スイッチ２８Ａ或は２８Ｂのいずれかを押された時に選択手順７４が 操作者によって初期化される。スイッチ２８Ａが校正手順の指示用に、一方スイ ッチ２８Ｂが裏張の検査手順の指示用に使用される。いずれかのスイッチの活性 （押し動作）は、システムインタフェースユニット２５にサービス要求をバス２ １上に発生させる。制御器２０は、バス２１上のどのアドレスが要求を発生した かを決定するために使用される平行処理ポーリングルーチン７３を初期化する。

各スイッチ２８Ａ及び２８Ｂは、操作選択器７４によって最適な操作で初期化さ れられるようにデコードされた異なった識別コードを持っている。

校正手順が形成され、或は測定が実施されると、スペクトル分析器１６の発振器 １５が測定初期ルーチン７５によってオンされる。このルーチン７５がシステム の制御をスペクトル分析器１６ｉ二部分的に転送する。を力増幅器１４は、第１ の最小電力の音響電力測定レベルを駆動器１３に供給する。スペクトル分析器１ ６は、各チャンネル毎に最適な入力電圧範囲を設定して、時間波形データを集積 する。

集積された時間波形データがデジタル化ルーチン７６中にスペクトル分析器１６ によってデジタル化される。このデジタル化データがバス２１を経由して直接デ ィスク駆動器２２に供給される。サービス要求は、その後分析器１６によって発 生して、データ転送の完了を指示する。必須的に計数器である電力レベル漸増ル ーチン７７がその後１増加させて、制御が再度分析器１６に転送された時に、電 力増幅器１４が次の測定レベルの電力を駆動器１３に供給する。しかし、制御が 制御器２０に戻され、平行処理ポーリングルーチン７３が再度実行される。その 後、操作選択器７４が電力レベル漸増ルーチン７７で特定されたより高い電力レ ベルで、測定ルーチン７５を再度実行させられる。

ポーリングルーチン７３、操作選択器７４、測定初期ルーチン７５、デジタル化 ルーチン７６及び電力レベル漸増ルーチン７７からなるデータ集積ループの実行 は、最高音響電力レベルを示す計数を設定後、最小音響電力レベルを示す計数に それ自身自動的にリセットされる。スペクトル分析器１６の入力感度は各測定毎 に最適に調整される。その後、信号は、測定完了の指示を操作選択器７４に供給 する。

操作選択器７４は、データ集積の完了時に、後処理ルーチン７８を選択して、第 １の音圧レベルで集積されたデータでの一連の後処理段階を形成する。制御は、 バス２１の方法によって、ディスク駆動器２２内のディスクからデジタル化の時 間データを取り出す分析器１６に移行する。この分析器１６は、高速フーＩＪ工 変換ＣＦＦＴ）を使用して、時間変域からのデータを周波数変域に変換する。こ のスペクトルデータが平均化されて、平均スペクトルレベルを形成する。その後 、処理完了のサービス要求が分析器１６によってバス２１上に発生される。

制御器に再び制御が戻り、後処理ルーチン７８で発生したぁ理データが計算ルー チン８０で使用されて、前述の抵抗及び速度が計算される。計算ルーチン８０の 実行前には、前述の校正手順中に得られｔ；校正データを記憶し、或は回復する 修正因子記憶或は回復ルーチン７９が実行される。もし、選択手順７２が校正の 実行を気付いていｔ；ならば、データが記憶される。もし実際のサンプル検査が 形成されていたならば、記憶値が最呼び出しされて、計算ルーチン８０で使用さ れる。

ポーリングルーチン７３、操作選択器７４、後処理ルーチン７８、修正因子記憶 或は回復ルーチン７９及び計算ルーチン８０からなる処理ループは、測定が実施 された音圧レベルの数に等しい回数繰り返される。各計算で発生したデータがメ モリ２０Ｂに記憶される。

その後、操作選択器７４は、抵抗の非直線特性を示す直線の等式を形成する最小 二乗曲線適合ルーチン８１に分岐する。

最小二乗曲線が発生した後、この曲線を示すデータが記憶及び印刷ルーチン８２ の制御下でディスク駆動器２２内のディスクに記憶され、印刷器２３で印刷され る。もし、印刷器が図形能力を持っていなかったならば、プロッタ２４が使用さ れる。

従って、データは、ハードコピーが印刷されるばかりでなく、径径評価できるよ うにディスクに供給される。

もし、マイクロフォン１７Ａ或は１７Ｂを交換しなければならないならば、前述 の全校正手順が繰り返されて、音響抵抗がシステムによって正確に決定されるこ とを保証する。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５Ａ ＦＩＧ、５Ｂ ＦＩＧ、６ ＤＣＳ糺挑五檄 ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、９

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．音響吸収材料と音響導波管の開口端とを接触させ、この導波管内において、 前記音響吸収材料を通る定常空気流なしに、空気を音響信号で励起し、前記吸収 材料と接触した前記開口端に近接した前記導波管内の第１の点及び第２の点で音 圧レベルを測定し、前記音響吸収材料の音響抵抗を求めるために、これら第１点 及び第２点で測定された圧力値を基本として、該音響吸収材料の音響インピーダ ンスを計算し、前記第１点での圧力値を前記音響インピーダンスで割算して、空 気流速を求める段階を備えた、空気流速で音響吸収材料を通して定常状態の空気 流に対する音響吸収材料の定常状態流体抵抗の決定方法。
2. ２．前記導波管の励起段階は、前記音響吸収材料の共振周波数に対応する周波数 を持つ音響信号によって形成され、この音響信号の大きさが変化されて、速度の 関数として前記流体抵抗を決定する請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．前記流体抵抗は、第１の速度及び第２の速度で決定され、更に、前記第１の 速度での流体抵抗を前記第２の速度での流体抵抗で割算して、非直線因子を確立 する請求の範囲第２項記載の方法。
4. ４．前記音響吸収材料がハネカム層を含み、前記音響吸収材料は、更に前記ハネ カム層の一側に組立られた面シートと、該ハネカム層の他の側に組立られた背後 板とを備え、前記導波管の端部が前記面シートに接触して配置され、前記音響吸 収材料が完全に組立られて、音響裏張に接合される請求の範囲第１項から第３項 までのいずれかに記載の方法。
5. ５．前記導波管の励起段階は、前記音響吸収材料の厚さ方向に該音響吸収材料の 共振周波数に対応する周波数を持つ音響信号を形成し、更に、前記第１の点及び 前記第２の点で決定された圧力値を各々基本にして前記面シートのリアクタンス を計算する段階を備えた請求の範囲第１項から第４項までのいずれかに記載の方 法。
6. ６．前記音響信号は、平面音響波が前記導波管に沿って伝搬するように、前記導 波管の寸法に関連して十分に高い波長である請求の範囲第１項から第５項までの いずれかに記載の方法。
7. ７．前記第２の点は、前記音響吸収材料から離れた前記導波管に沿った方向にお いて、前記第１の点から、前記音響信号の波長の１／４の整数倍以外の距離に配 置される請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに記載の方法。
8. ８．更に、第１の変換器及び第２の変換器の絶対校正を形成する段階を備えて、 前記第１の変換器が前記第１の点での前記音圧レベルを決定するために使用され 、前記第２の変換器が前記第２の点での前記音圧レベルを決定するために使用さ れる請求の範囲第１項から第７項までのいずれかに記載の方法。
9. ９．前記第１の変換器及び前記第２の変換器を測定用に使用された音圧レベル及 び周波数でのコヒーレントな音場における同相の点に配置し、 周波数応答関数の第１の値を測定し、 この測定済みの第１の値を記録する請求の範囲第１項から第８項までのいずれか に記載の方法。
10. １０．前記導波管の開口端上で公知の音響特性の校正サンプルを配置し、 第２の周波数応答関数を測定し、 この第２の周波数応答関数を前記第１の値で割算して、修正された周波数応答関 数値を形成する請求の範囲第１項から第９項までのいずれかに記載の方法。
11. １１．前記導波管の端部に亙って前記校正サンプルを配置し、明白な周波数応答 関数を測定し、 この明白な周波数応答関数を前記修正された周波数応答関数値で割算して、これ ら変換器の応答における絶対振幅及び位相差を形成する段階を更に備えた請求の 範囲第１項から第１０項までのいずれかに記載の方法。
12. １２．背後板なしで、選択された流速で裏張の定常状態の流体抵抗を測定し、こ の裏張が構造において測定される１つに同一であり、 この決定された流体抵抗値を前記対応の測定された定常状態の流体抵抗値で相関 する段階を更に備えた請求の範囲第１項から第１１項までのいずれかに記載の方 法。
13. １３．音響吸収材料を引き寄せるための開口端を持つ音響導波管（１２）と、 この導波管（１２）と協働して、該導波管（１２）内に前記音響吸収材料を通る 定常状態の空気流なしに、音響信号を発生する音響信号発生手段（１３）と、前 記導波管（１２）に沿った第１の点に配置されると共に、この第１の点で前記導 波管（１２）内の音圧を示す第１の信号を測定する第１の音圧感知手段（１７Ａ ）と、前記導波管（１２）に沿った第２の点に配置されると共に、この第２の点 で前記導波管（１２）内の音圧を示す第２の信号を測定する第２の音圧感知手段 （１７Ｂ）と、前記第１及び第２の音圧感知手段（１７Ａ，１７Ｂ）からの前記 信号に各々応答する分析手段（２０）とを備え、この分析手段（２０）は、前記 信号ぼ複素圧力表示に従って前記音響吸収材料の音響インピーダンスを計算して 、前記音響吸収材料の音響抵抗を形成し、前記第１の点での圧力の振幅値を前記 音響抵抗で割算して速度を決定する計算手段を備えた、空気流速度で音響吸収材 料を通して定常状態の空気流に対する音響吸収材料の定常状態流体抵抗の決定装 置。
14. １４．更に、前記音響信号の周波数を前記音響吸収材料の共振周波数と等しくな るように、該音響信号を調整する手段（１５）と、 前記速度を変化させるために、前記導波管（１２）内の前記音響信号の振幅を調 整する振幅調整手段（１４）とを備えた請求の範囲第１３項記載の装置。
15. １５．前記音響吸収材料（１４）と合同して、前記音響吸収材料は、ハネカム層 （Ｂ）と、このハネカム層（Ｂ）の一側に組立られた面シート（Ａ）と、前記一 側の反対側の該ハネカム層（Ｂ）の他の側に組立られた背後板（Ｃ）とを備え、 前記導波管（１２）の端部が前記面シート（Ａ）に接触して配置され、前記面シ ート及び前記背後板が前記ハネカム層の対抗面に接合され、前記音響吸収材料が 完全に組立られて、音響裏張に接合される請求の範囲第１３項或は第１４項記載 の装置。
16. １６．更に、前記面シートの質量音響リアクタンスを計算する追加の計算手段を 備えた請求の範囲第１３項から第１５項までのいずれかに記載の装置。
17. １７．前記音響信号の周波数及び前記導波管の寸法は平面音響波が前記導波管に 沿って伝搬するように関連される請求の範囲第１３項から第１６項までのいずれ かに記載の装置。
18. １８．前記第２の点は、前記音響吸収材料から離れた前記導波管に沿った方向に おいて、前記第１の点から、前記音響信号の波長の１／４の整数倍以外の距離に 配置される請求の範囲第１３項から第１７項までのいずれかに記載の装置。