JPH02300635A - 騒音測定方法 - 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〕 本発明は騒音レベル測定方法に関し、特に受音点におい
て雑音の影響を軽減し得るようにしたものである。

〔発明の概要〕

本発明は、騒音測定方法において、音響信号をフーリエ
変換信号に変換して演算処理することにより雑音音響信
号の成分を除去できるようにしたことにより、一段と高
い精度で騒音を測定することができる。

〔従来の技術〕

騒音発生源すなわち騒音音響源から発生される騒音に対
する対策手段として従来、第１に騒音発生源に防音対策
を施すことにより騒音の発生を減少させるものと、第２
に騒音発生源とは離れた位置にある受音点において防音
対策を施して到来する騒音と一波少、さ−）４るｔ）の
とがあるが、い寸゛れの方法６．＝おい゛（二も、掩覇
び）騒音発４１′源かｆ′ｌ：、）介ニアｔ−Ｌ人・！
怪音゛が受音点１５．ニオ几）てどの稈；会゛の影響タ
ーりえ°ているかを知るごとは、騒６対策１重要な事項
−（′あり１、これを実Ｉ３１．する方法とｊ′と７１
〕λ１・のツノ法が、ちえｆｉ、＋１゜るが、イーれ−
（゛れ実用上７束）５：不（−５１−ｃ　＆＞る。

〔発明が解決１、ようと！１−る問題点〕ｉ−なわち２
、複数の騒音発イー１−源から発７ｔ：、　、、ｊ５れ
た騒音イ、−受音点１，１−おいでそれぞれ測定−１４
方法、）：　ｆ−１丁、第１　！、：、名聞ｔキｔ４牛
源か＋ｌｙ　ｌ　−、ｉ、ｌ＝−、騒音を発生さｑ！、
−（受台点く、こおいて測定夕る、二とが占えられるが
、実際Ｊ　、”のＪ、うな′を法によつ−（゛測定Ｃき
る対象！、；Ｉ：極く限Ｃ゛、１れたものし、かなく、
実用性の魚において末だ不−１分である。

；Ｖた第２ｔ、、−３複数の騒音発生源から到来上る騒
音を名騒音発生源別６．二分離ｒ、、−ｃ測定するＪ′
とがｅきイｌｌ）のと１．−ζ、単・指向？／１をもつ
受音手段“、すなわら中−指向性−・・・イクｔ：ｒ　
ｙ３＜ン（いわゆるガンマ−ｆり）、音響的反射鏡を自
火るて・・イタ１１ボンシ゛人テノ１、ア１／イトイ・
′／１ゴオ木ン、・号・リッド（：、、／　）゛ンパ／
・す・イ法、同視１加°痒法・φ、−用いるフｌ法智が
ネ２えられる。

と、二ろが申・’ｊＦｉ向性−（”イク１：１）、／、
又；６１、音１伊的反４１１鏡をｆｉするマイクＬ叫−
ンパ／ステノ、を用いる１５合、イーの１６１波数特性
が子のＡ：ま測定値Ｑｍ倫魯Ｖれイ）結＊ｒ１ｔ、ｌ　
ノ、’ｌ、るシトめ（７，二、測定結宋の精度が不−１
分な問題がある。

またアレ・イー・イクロ、Ｉクンを用いる方法は、ν′
１・・１′−ｌ・イク【」ホンの指向性が双指向ｒｔ′
Ｔ′あるため、背後の条件ｌ。：Ｚ　、Ｊ、つでは使用
できない欠点があり、（２２、かも周波数特性の影響゛
復除去ｔｙ得ない問題かある４、 またり用′ノットイン−）ンシ）・・イ法を用いる場合
仁′は、その周波数特性が゛）人世である利点があるの
乙、一対して、指向性が双指向性であるため背後の条件
６１″：　、ｌ’；　’７：）　’？−は使用できない
欠点があると川に、指向性を余り鋭くする、′＝とが−
できｔ（い問題がある。

また同期加算法を用いる方法ｉ−；Ｉ：：、騒音発４ト
漉からぞの発ノド乙４テ゛同鼎１．た信号ろ：得る必要
があるの（，１゛二対し−Ｃ１当該同期した信−号を得
る、−一４とは実際！困難な問題がある。。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、比較的簡
易な構成によって受音点に到来彰る雑音成分を有効に除
去できるようにすることにより、騒音測定精度を高める
、′−とができるようにしまた騒音測定方法を捉案ｊ、
７ようとするものである５、〔問題点を解決するだめの
手段〕 かかる問題点を解決するため本発明においては、単一指
向性マイクロホン１５によって測定し７よ・）とする騒
音音響源におい′（発生する騒音音響信号を第１の測定
信号Ｓ３に変換し２１．無指向性マイクロホン］　２４
；”よって当該騒音音響イバー号を含む音響信号を第２
の測定信Ｓ３５１に変換し１、第１及び第２の測定信号
Ｓ３及びＳｌをツー　リエ変換して第１及び第２の測定
フーリエ変換信号Ｓ４及びＳ２を得、第１のツー　リエ
変換信号Ｓ４を共役化して第２の測定フーリエ変換信号
Ｓ２に乗算すると共に、第１のフーリエ変換信号Ｓ４の
２乗演算結犀によって除算し７、当該除算演算結果Ｓ８
を平均化１、ｙ−ｃｌ騒音測定信−’７３１０を得るよ
・うする。

〔作用〕

単一指向性フイクｌ」ホン１５及び無指向性マイクＩ’
１ホン１２によ・つて得た第１及び第２の測定ｆ３ηＳ
３及びＳｌをフ・−リＪ、変換ｊ〜た後クロススペクト
ルを求めた後アンザンブル平均を求めるようにすること
により、測定しようとする騒音音響源においこ発生慣る
騒音音響信号以外の騒音音響信号を除フクシ、でなる騒
音測定信号ＳＩＯを得ることができる。

かくしＣ簡易な構成によって高い精度で騒音の測定をな
し得るような騒音測定装置を容易に実現し７得る。

〔実施例〕

以下図面について、本発明の−・実施例を詳述する。

〔１〕騒音測定原理 第１図において、騒音音響源を構成する騒音発−６＝ 生涯１において発生された音響信号、すなわち騒音音響
信号をフーリエ変換して表してなる騒音音響フーリエ変
換信号Ｓ　（ｆ）が第１の伝達経路２を通って無指向性
マイクロホン３に到来し、この無指向性マイクロホン３
から得られる出力信号をフーリエ変換して表してなる出
力フーリエ変換信号Ｙ（ｆ）を得る。

また騒音発生源１において発生された騒音音響フーリエ
変換信号Ｓ　（ｆ）を第２の伝達経路４を通って単一指
向性マイクロホン５において受音し、当該単一指向性マ
イクロホン５の出力信号をフーリエ変換して表す出力フ
ーリエ変換信号Ｚ（ｆ）を得る。

ここで無指向性マイクロホン３は、その指向性に基づい
て受音点の周囲から到来する雑音音響信号Ｎ　（ｆ、ｌ
　（フーリエ変換信号として表されている）を出力信号
の一部として音響電気変換するのに対して、単一指向性
マイクロホン５はその指向性によって当該雑音音響信号
Ｎ　（ｆ）を音響電気変換することはなく、従って単一
指向性マイクロホン５の出力フーリエ変換信号Ｚ　（ｆ
）は、Ｚ　（ｆ）　＝Ｂ　（ｆ）　　・５（ｆ）　　・
・・・・・（１）のように、騒音音響フーリエ変換信号
５（ｆ）に対して、伝達経路４の伝達特性及び単一指向
性マイクロホン５の音響電気変換特性とを合わせた複合
伝達特性をフーリエ変換して表す伝達特性フーリエ変換
係数Ｂ（ｆ）を乗算した式によって表すことができる。

これに対して無指向性マイクロホン３の出力フーリエ変
換信号Ｙ（ｆ）は、次式 ％式％） のように、騒音発生源１から伝達経路２を通って無指向
性マイクロホン３に到達した騒音音響信号をフーリエ変
換して表してなる騒音音響フーリエ変換信号Ｘ（ｆ）と
、雑音音響信号をフーリエ変換して表してなる雑音音響
フーリエ変換信号Ｎ（ｆ）との和によって表すことがで
きる。

ここで騒音音響フーリエ変換信号Ｘ（ｆ）はＸ　　（ｆ
）　　−Ａ　　（ｆ）　　・Ｓ　　（ｆ）　　　・・・
・・・　（３）のように、騒音音響フーリエ変換信号５
（ｆ）に伝達経路４の伝達特性と無指向性マイクロホン
３の音響電気変換特性とを合わせた総合特性をフーリエ
変換して表してなる伝達特性フーリエ変換係数Ａ（ｆ）
を乗算した式によって表すことができる。

以上の関係のうち（１）弐から のように、騒音音響フーリエ変換信号ｓ　（ｒ）を単一
指向性マイクロホン５の出力フーリエ変換信号Ｚ’　（
ｆ　）と、第２の伝達経路４の伝達特性とに基づいて知
ることができ、これを（３）式に代入することにより、 −リエ変換信号ｘ（ｒ）を第１及び第２の伝達経路２及
び４の伝達特性と、無指向性マイクロホン３及び単一指
向性マイクロホン５の変換特性とによって知ることがで
きる。

これに加えて（５）式を（２）弐〇と代入すれば、次式 ％式％（６） のように、無指向性マイクロホン３の出力フーリエ変換
信号Ｙ（ｆ）を求めることができる。

このようにして無指向性マイクロホン３及び単一指向性
マイクロホン５において観測された２つの観測信号、す
なわち出力フーリエ変換信号Ｙ（ｆ）及びｚ　（ｒ）を
求めることがモきるが、この騒音測定方法においては、
当該２つの観測信号を演算処理することによって雑音音
響フーリエ変換信号Ｎ（ｆ）を含まないような測定結果
を求める。

すなわち出力フーリエ変換信号Ｙ（ｆ）及びＺ（ｆ）の
クロススベクｉ・ルを求めてこれを出力フーリエ変換信
号Ｚ（［）の絶対値の２乗で割ると、次式 ％式％） のよ・うに、第１及び第２の伝達経路２及び４の伝達特
性によって表される第１項と、雑音音響フーリエ変換信
号Ｎ　（ｆ）によって表される第２項との和の式を得る
ことができる。

そこで（７）式の両辺についてアンサンプル平均を求め
ると、 ・・・・・・（８） のように表すことができるが、（８）式の第２項は相関
性をもたない雑音音響フーリエ変換信号Ｎ（ｆ）によっ
て表された信号成分であるので、・・・・・・　（９） のように、そのアンサンプル平均値が０となる。

ここで、アンサンプル平均演算は、所定時間の間の信号
値の平均を求めるものである。

従って（７）式の両辺のアンサンプル平均値は次式、 ・・・・・・（１０） のように、第１及び第２の伝達経路２及び４の伝達特性
に関する項だけが残り、このことは（５）弐の係数Ａ　
（ｆ）／Ｂ　（ｆ）を求めることができたことを意味す
る。

そこでこの（１０）式の結果を（５）式に代入し＝１３
− て無指向性マイクロホン３から得られる出力フーリエ変
換信号Ｙ（ｆ）に含まれる騒音音響フーリエ変換信号Ｘ
（ｆ）を求めると、 Ｘ　（ｆ）　＝に−Ｚ　（ｆ）　　　　　・・・−（１
１）のように、単一指向性マイクロホン５の出力フーリ
エ変換信号ｚ（ｒ）に対して係数Ｋ、すなわち・・・・
・・（１２） を乗算した式によって表すことができることが分かる。

ここで（１２）式の係数には、等価的に、単一指向性マ
イクロホン５から得られる出力フーリエ変換信号ｚ（ｆ
）を入力とし、かつ無指向性マイクロホン３の出力フー
リエ変換信号Ｙ（ｆ）を出力とする伝送系を考えたとき
の当該伝送系の伝達関数を表していると言い得、このよ
うな演算式の演算を実行する手段としては、汎用の２チ
ヤンネル入力型Ｆ　Ｆ　Ｔ　（ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅ
ｒ　ｔｒａｓｆｏｒｍ　、高速フーリエ変換）アナライ
ザによって演算することができるものになっていること
を意味している。

かくして第１図の騒音測定原理に基づいて騒音の測定を
すれば、（１１）式で表される騒音音響フーリエ変換信
号Ｘ（ｆ）を特殊な演算手段を用いずに簡易に演算でき
ることを意味しており、従ってこの方法によれば簡易か
つ確実に雑音の影響を受けずに騒音を測定できる。

〔２〕騒音測定装置 第２図において、１１は全体として騒音測定装置を示し
、第１図について上述した騒音測定原理を実現する演算
回路を有する。

すなわち第１図の無指向性マイクロホン３に相当する無
指向性マイクロホン１２から得られる測定信号Ｓ１を増
幅回路１３において増幅してＦＦＴ演算回路１４に与え
ることにより、ＦＦＴ演算回路１４から（２）式によっ
て表される出力フーリエ変換信号Ｙ（ｆ）でなる測定フ
ーリエ変換信号Ｓ２を得る。

また第１図の単一指向性マイクロホン５に相当する単一
指向性マイクロホン１５から得られる測定信号Ｓ３を増
幅回路１６において増幅してＦＦＴ演算回路１７に供給
し、これによりＦＦＴ演算回路１７から（１）式によっ
て表される出力フーリエ変換信号３４（Ｚ（ｆ））でな
る測定フーリエ変換信号Ｓ４を送出する。

測定フーリエ変換信号Ｓ４は、共役化回路１８において
共役化され、これにより出力フーリエ変換信号Ｚ（ｆ）
の共役関数Ｚ”（ｆ）を表す共役化信号Ｓ５を形成し、
これを測定フーリエ変換信号Ｓ２と共に乗算回路１９に
与える。

かくして乗算回路１９の出力端には（７）式の左辺のう
ち、分子の演算式Ｚ′″（ｆ）　　・Ｙ（ｆ）で表され
る乗算出力Ｓ６を除算回路２０に被除数として供給する
。

これに対して測定フーリエ変換信号Ｓ４が２東回路２１
において２乗演算されて、これにより２東回路２１の出
力端に（７）式の左辺の分母の式ＩＺ（ｆ）ｌ”を表す
２乗出力Ｓ７を得て除算回路２０に除数として供給され
る。

この結果除算回路２０の出力端に、（７）式の右辺を表
す除算出力Ｓ８が得られ、これが平均回路２２に与えら
れる。

平均回路２２は、（８）式の演算を実行することにより
その出力端に、（８）式の右辺によって表されるように
、（７）式の雑音信号成分を除去することにより伝達経
路の特性のみを表す情報Ａ（ｆ）／Ｂ（ｆ）を有する平
均出力Ｓ９を送出し、これを掛算回路２３に乗算入力と
して供給する。

乗算回路２３には測定フーリエ変換信号Ｓ４が乗算入力
として与えられ、これにより乗算回路２３の出力端に、
（１１）式（従って（３）式）によって表される騒音音
響フーリエ変換信号Ｘ（ｆ）を表す掛算出力ＳＩＯが得
られ、これが騒音測定装置１１の測定出力として送出さ
れる。

以上の構成において、第３図に示すように、騒音発生源
１として複数例えば２個の騒音発生源があり、各騒音発
生源から騒音音響フーリエ変換信号ｓ＋（ｒ）及び５ｚ
（ｒ）で表される騒音音響信号が発生し、これらの騒音
音響フーリエ変換信号５ｌ（ｆ）及びＳｇ（ｆ）が直接
無指向性マイクロホン３に到達すると共に、壁３０にお
いて反射して無指向性マイクロホン１２に到達するよう
に無指向性マイクロホン１２が受音点に設定されている
と共に、単一指向性マイクロホン１５によって測定しよ
うとする１つの騒音発生源において発生する騒音音響信
号例えば騒音音響フーリエ変換信号５ｚ（ｒ）を受音す
るようになされている。

このような測定条件下においては、測定しようとする騒
音音響フーリエ変換信号Ｓ！（ｆ）に対して、その他の
騒音発生源の騒音音響フーリエ変換信号ｓ＋（ｒ）は雑
音音響フーリエ変換信号Ｎ（ｆ）として無指向性マイク
ロホン３に到来したものと考えて演算処理する。

すなわち、無指向性マイクロホン１２には（２）式及び
（６）式について上述したように、騒音音響フーリエ変
換信号５ｚ（ｒ）に基づいて得られ−１８＝ る騒音音響フ　リコー変換信す−Ｘ（ｆ）と、騒音音響
プーリ１−変換伝−号Ｓ／（ｆ）を含んでなる雑音音響
フ・−リエ変換信号Ｎ　（ｆ）との和（７ごよ・−）７
表される測定信月Ｓ１を得るＪ′とができる。

これと共に単一指向性マイクロホン１５から（１）式に
・ついて−１ｊホし７たよ・）に、騒音音響′ノーリ工
変換信号Ｓ、（ｆ）−ｐなる測定信号Ｓ３を得ることが
できる。

これら２つの測定信号Ｓｌ及び：）３はＦ″Ｆ′Ｆ演算
回路１４及び１７（第２図）！、−オ９いてフーリ〕、
変換信号に変換された後、共役化回路１８及び乗算回路
１９においてクロススペクトルを求める演算がなされ、
当該演算結牙−が２乗回路２１μとび除算回路２０にお
いで２乗演算及び除算演算されること６１″より（７）
式について１述（，７た演算が実行される。

ごの演算結果６．ｒは、Ｈ合音響フーリエ変換悟号Ｎ（
ｆ）の成分が含まれているが、平均化回路２２において
アンザンブル平均を求める演算がされる際に当該雑音音
響ツー　リエ変換信号Ｎ（ｆ）の成分が測定１ｙ　４ｋ
　’Ｊ　？する騒音音響フ−ｊｌ　、７１−変換信号Ｓ
、（ｆ）、ｌ−は相関をも・７）　７いない、二と１７
．′″基づいてアンナンブル平均演算結果に雑音音響フ
　リ工変換信号成分を含ませないよ）なアンＭンブル平
均演算がなされる。

かくして無指向性マイクｒ−１ボン３に到来（−７た音
響信号のうち、雑音音響信号の成分（すなわち、測定し
よ・うとする騒音音響信号成分以夕（の騒音音響信号成
分）を除去してなる騒音測定出力を乗算回路２３の掛算
出力ＳＩＯとして得るＪ二とができる。

以Ｆの構成乙：二よれば、騒音発生源から到来する騒音
音響信号を受音点においζ測定する１・４一つき、音響
電気変換手段を構成するマイクロボンに到来ｔ−る雑音
音響信号を比較的簡易な構成によ−って確実６５丁除去
することができ、これにより一段と高い精度の騒音測定
結果を得る、−Ｉとができる。

〔発明の効果〕

一、、ｉ１ニー、述のように本発明によれば、受音点の
マイク「２ホンに到来する騒音音響信月成分をフ・−リ
゛■、変換信号として演算処理することにより確実に顆
音音響信号成分と分離しＣ測定することができるＪ−と
（１こ上り、簡易な構成（２、−よって高い精度の騒音
測定結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による騒音測定力法の騒音測定原理の説
明に供する路線図、第２図は本発明による騒音測定方法
により構成された騒音測定装置を示すブロック図、第３
図はその動作の説明に供する路線図である。 １・・・・・・騒音発生源、２．４・・・・・・伝達経
路、；３．１２・・・・・・無指向性マイクロホン、５
．１５・・・・・・ｒ）１−指向性マイクロボン、Ｓ　
（ｆ）、ｓ、（ｆ）、５２（ｆ）・・・・・・騒音音響
フ・−リエ変換信−号、Ｙ（ｆ）、Ｚ　（ｆ）・・・・
・・出力フーリエ変換信−号、Ｘ（ｆ）・・・・・・騒
音音響ソーリエ変換信号、Ｎ（ｆ）・・・・・・雑音音
響フーリエ変換信号、Ａ（ｆ）、Ｂ（ｆ）・・・・・・
伝達特性フーリエ変換係数。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 単一指向性マイクロホンによつて測定しようとする騒音
   音響源において発生する騒音音響信号を第１の測定信号
   に変換し、 無指向性マイクロホンによつて上記騒音音響信号を含む
   音響信号を第２の測定信号に変換し、上記第１及び第２
   の測定信号をフーリエ変換して第１及び第２の測定フー
   リエ変換信号を得、上記第１のフーリエ変換信号を共役
   化して上記第２の測定フーリエ変換信号に乗算すると共
   に、上記第１のフーリエ変換信号の２乗演算結果によつ
   て除算し、 当該除算演算結果を平均化して騒音測定信号を得る ことを特徴とする騒音測定方法。