JPH036426A - 騒音源から放出される音響パワーを自動的に測定する装置及び方法 - 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、音響測定技術に関し、特に、音響源から放出
される総音響パワーを自動的に判定する技術に関する。

（従来技術とその問題点） 建設設備、高速道路上の車両、又は、エンジン、変速装
置又は油圧ポンプなどのシステム構成要素から放出され
る騒音は、永い間、これらの商品の設計及び製造に関与
する人々の関心事であった。

音響パワーは、伝統的に騒音レベル測定の焦点である。

この１０年間における音響強度測定技術の進歩は、典型
的製造設備などの様に、周囲の騒音環境を制御すること
が出来ない時でも音響パワーの測定を可能にした。

技術者、製造作業に従事する人、及び品質管理をする人
は、全く異なる音響レベル試験を行う。

品質管理者は、製品の総体的音響放出が許容限界値より
低いか否か試験する。製品が品質基準を満たさないとき
には、製造者は、どの製造面が過剰な騒音レー・ルに寄
与したかを判定する必要がある。

これを査定するために、製造者は、製品の音響放出量を
総体的に定量化するだけでは足りず、各部分の音響放出
への寄与を判定しなければならない。

統計的プロセス制御の出現により、製造者は、品質管理
者との煩わしい会話を避けることを期待して局所的音響
放出を統計的に解析してプロセス制御を改善し始めてい
る。技術者は、その設計の、どの面が、そしてどれだけ
多様な面が相対的音響レベル放出に寄与しているかを知
りたいので、先の２グループより多くのデータを求める
。従って、技術者の音響試験は、製造者のセツティング
で許容できるよりはるかに長い時間を要する。製造者の
音響測定に対する要求は、品質管理者及び技術者のそれ
とは著しく異なっており、以下の記述についての焦点で
ある。

建設設備製造者は、最近の欧州経済会議の指令、即ち、
８６／６６２／ＥＥＣｒ油圧式掘削機、ロープ操作式掘
削機、ドーザ、ローダ、及び掘削ローダから放出される
騒音の制限について」が、地均し装置製造者に、機械が
放出する騒音を示すラベルを装置に付することを要求し
ているので、騒音放出要件及び測定技術について高度の
認識を持っている。製造者は、機械が放出する騒音レベ
ルがラベルに示されている騒音レベル以下であることを
探征を工「適合証明書」を出さなければならない。上記
の指令は、組立ラインからでてゆく機械から放出される
騒音に関する正確な証拠書類の提出を要求しているので
、製造者に対する衝撃は深刻である。

音響パワーは、与えられた騒音源について一つの値が与
えられるスカラー量であるので、音響測定の優れた尺度
である。２個の音源から放出される騒音の比較は、それ
ぞれの音響パワー放出値が知られれば、簡単な仕事であ
る。音響パワーのスカラー性は、確かに、自動車技術者
協会（ＳＡＥ）や国際標準機構（ＩＳＯ）等の様々な標
準機構が音響パワーを騒音測定標準として採用するのに
寄与する要因である。

音響強度測定について要約する。強度測定方法論が基礎
を与えたのち、背景の部が、音響測定に関する歴史を与
える。

音響強度という用語とアクーズティソクバワーという用
語とは同義語であり、相互に置き換えることが出来る。

音響強度はベクトルであり、その大きさは空間内の特定
の点における音響エネルギーの流量である。音響強度の
垂直成分（ｎｏｒｍａｌｃｏｍｐｏｎｅｎ　ｔ）を、目
的の領域にわたって積分すると、その領域を通して伝播
する音響パワーとなる。音響エネルギーの垂直成分は、
目的の領域に対して垂直な成分を意味す・る。システム
は、音響源を完全に囲む面にわたって音響強度を積分す
ることにより、騒音源が発する総音響パワーを測定する
ことが出来る。

ニージンＭ、スウィーニーは、音響強度測定における最
近の発展に関する国際会議、ＣＥＴＩＭ、における１９
８１年１０月２日の自らの論文「音響強度を使う地均し
機の音響パワーの測定」において、応用できる数学理論
を以下のとおりに要約している。即ち、 ０ ここで、 ■＝音響強度スペクトル、 １ｍ−虚数成分、 ＧＩ２−マイクロホン１及び２がらの音圧信号のクロス
スペクトル密度（ｃｒｏｓｓ ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｄｅｎｓｉｔｙ）　　、α＝空気の
密度、 β＝角速度、 ｄｒ−マイクロホン対間隔、 Ｗ−騒音源から放出される総音響パワーをワット単位で
表した値、 Ａ−測定面積（騒音源を完全に囲む面積）。

最も初期の音響測定方法は、音響パワー又は音圧を直接
測定することに基づいていた。ｌ５Ｏ６３９３やＳＡＥ
　　Ｊ８８等の、公認され採用されている音響測定標準
は、音響パワー又は音圧を直接測定するように設計され
ていたその当時の測定装置に合わせられていた。

音圧又は音響パワーの直接測定には著しい制約がある。

音圧測定は、結果が騒音源からの距離に依存するので、
不十分である。音響パワー測定には、音圧測定と共通の
大きな欠点がある。即ち、その両方の技術が、周囲の条
件を慎重に管理することを必要とする。適切な環境条件
を得るには、非常に高価な設備か、或いは戸外で忍耐強
く適切な気象条件を待つか、このいずれかが必要となる
。

時間のかかる測定方式、戸外の組立てラインから、充分
な環境条件を保証する特別の設備への製品の輸送、或い
は良好な天候を待つことによる生産の遅れは、全く受は
入れることが出来ない。音響強度測定方法は、外来の騒
音や騒音源からの距離に対して割合に鈍感であるので、
補助的音響パワー技術である。

ＴＳＯ６３９３及びＡＳＥ　　Ｊ８８は、音響パワー放
出評価を正確に行うために慎重な環境条件制御を要求す
る。小さな騒音源には、半無響室又は反響室が所要の環
境条件を提供する。建設装置産業の場合のように測定を
必要とする大きな騒音１ ２ 源には、その様な特別の設備は、（１）非常に高価であ
り、（２）貴重な製造床スペースを占拠するので、実際
的でない。また、（３）それらの特別の設備は余りにも
大きいので、それらを組立てラインから離して設置する
ことが必要となり、従って、移動が必要となるので、取
り扱いにコストがかかり、生産が遅れる。（４）この性
質の試験には時間がかかり、欧州経済会議は、全ての機
械が騒音放出規則に適合することを要求しているので、
組立てのネックは音響試験ステーションにありそうであ
る。これらの理由から、音響パワー測定技術は、製造環
境では実用的でないことが分かる。

大きな音響パワー試験設備を工場に置くのに要する費用
と補給とを克服するために、建設装置製造者は、試験を
戸外へ移動させた。戸外での試験には、特別の音響試験
室は不要であるが、降水や、毎秒８ｍを越える風（時速
１８マイルより僅かに遅い）は正確な音響パワー測定を
妨げる。多くの地域において、天気待ちから１週間単位
の生産遅延が生じる。戸外試験には、組立て区域から試
験場所へ製品を移動させるので、取扱の費用を要する。

また、従来の音響パワー試験方法には余りに長い時間が
かかるので、生産ネックが試験ステーションに生じる。

戸外音響パワー評価方法は、製造環境では実用的でない
ことが分かる。

これらの問題のいくつかを避けるために、工場環境にお
いて音響強度方法が直接音響パワー測定を補完し始めて
いる。

音響パワーに到達するために音響強度測定法を実際に使
用することの要点は、測定の指向性にある。２マイクロ
ホン技術を使って音響強度を測定することは周知されて
いる。スウィーニーは、２マイクロホン音響強度プロー
ブを使って音響パワー放出を測定するが、このプローブ
は、音響源を指向することが出来るとともに、音響強度
はベクトル（即ち、大きさと方向とを持っている）であ
るので、騒音源から発する音響強度ベクトルの大きさを
測定することが出来る。この技術の実用上の利点は、該
プローブを目的の騒音源に向けるこ３ ４ とにより外来の騒音を濾波し除去することが出来るので
、製造環境において物体からの音響放出を正確に測定す
ることが出来る点にある。

１９８２年のＳＡＥ技報８１０４０１の、ホープ（Ｊ、
　Ｐｏｐｅ）、ヒンクリング（Ｒ，Ｈｉｃｋｌｉｎｇ）
、フェルトマイアー（Ｄ、八、　Ｆｅｌｄｍａｉｅｒ）
、ブレーザー［１，Ａ、　Ｂｌａｓｅｒ）による論文「
陸上輸送車両における音響強度測定及び騒音源特定のた
めの音響強度スキャンノ使用」に、ディーゼルエンジン
トラ・ツクから放出される音響の測定が記載されている
。ホープ等は、半無響室にトラックを置き、該トラ・ツ
クを囲む仮想上の「靴箱」上で音響強度データを集めて
いる。多数のパンチ又は「グリッド」が靴箱面を近似す
る。ホープ等は、各グ１ルノドの面積に、そこで測定し
た音響強度を乗じて、各グリ・ノドを通過する音響パワ
ーを得る。トラ・ツクから生じる総音響パワーは、全て
のグリ・ノドを通過する音響パワーの和である。

ホープ等の靴箱形状は、音響強度（２マイクロホン）プ
ローブを支持するブームを頻繁に、しかも時間をかけて
操縦することを必要とする。靴箱の側面に沿って音響強
度を測定するには、いずれか一つの側面に沿っての測定
が始まる前にブームの位置を再調整する必要がある。靴
箱の蓋を通過する音響パワーを測定するには、もう１回
ブームを回転させる必要がある。また、トラックについ
て必要な音響強度データを集めるには、トラックの周囲
にブームを６回完全に通さなければならない。音響源を
囲む仮想面の形状が不都合であり、データの量が膨大で
あるので、この音響放出解析方法は、時間消費の見地か
らだけ製造環境では実際的でない。

更に、ポー１等の方法は、一つの場所で音響強度データ
を集め、それを別の場所で音響パワーに変換する。彼ら
は、音響強度データを記録した（コンピュータ）磁気テ
ープの解析について論じている。この別のデータ還元場
所には三つの特有の問題がある。第１に、誰かがテープ
を装着したり外したりしなければならない。システムは
、オペレータの介在を必要とするだけでなくて、磁気５ ６ テープの寿命を保てる程度に充分に清潔ではない製造環
境においてコンピュータテープを取り扱うことが必要と
なる。第２に、テープを、測定の場所からデータ解析場
所へ運ばなければならず、そこで同様のテープ装着、取
り外しの動作を行わなければならない。第３に、記録は
、コンピュータテープ上のデータを、適切な機械に関連
させなければならない。これらの問題があるので、ホー
プ等の方法は、工場環境には望ましくない。

ホープ等は第２の応用例も論じており、この場合、半無
響室で音響強度データを集めて乗用車エンジンからの音
響パワー放出を測定する。この場合にも、彼らは騒音源
を囲む方形又は靴箱の形の面を使用し、一つの場所でデ
ータを記録し、それを他の場所で解析する。彼らは、音
響強度プローブを保持する支持体にモータを付加する。

しかし、この方法によると、膨大な量のデータを集め、
該靴箱の他の面を通過する音響強度を測定するために該
支持体を一つのガイドトラックから他のガイドトラック
へ移動させることが明らかに必要であるので、この自動
化の潜在的長所の多くが損なわれることになる。このシ
ステムは、効率的音響パワー測定システムに対する製造
者の需要を殆ど満たさないものである。

１９８４年４月９日の、ミーチ（Ｒｉｃｈａｒｄ　Ｄ。

Ｍｉｅｃｈ）及びトンプソン（Ｋｅｎｎｅｔｈ　Ｌ、　
Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）によるＳＡＥ技報８４０７６８　ｒ
音響強度法を使用する車両音響パワー測定」は、音響強
度を積分して、騒音源が放出する総音響パワーを得る工
場応用例を論じている。彼らは、騒音源を囲む半球を、
該包囲半球を構成する数個のパッチとして近似する。該
システムは、各パンチの図心付近の音響強度を測定し、
各パッチ図心における音響強度に、それぞれのパンチ面
積を乗じることにより、各パッチの増分的音響強度を計
算する。彼らは、個々のパッチを通過する増分的音響強
度を合計することにより、該半球を通過する総音響パワ
ーを計算する。

ミーチとトンプソンとは、確かに、ホープ等の方法から
試験時間を減少させている。ホープ等は、７ ８ 機械を試験するのに費やされる時間の長さに関しデータ
を提示していないが、システムが収集するデータの量と
、強度プローブ支持装置の複雑さと、騒音源を囲む仮想
面の選択された形状とを考慮すると、その時間は長いは
ずである。ミーチとトンプソンとは、試験を実行するの
に３０分ないし４５分の時間を要する。３０分というの
はボー１等に比べると進歩してはいるが、大容積試験よ
りは時間がかかる。音響パワー放出試験システムは、現
在の工場環境の要求に適合するには、５分以内にその課
題を確実に実行しなければならない。

正確な結果を得るために、ミーチ及びトンプソンのシス
テムのオペレータは、厳密な制御方式に従って音響強度
データを記録しなければならず、プログラムされたミニ
コンピユータも、この！ｌｌｉ卸方式に従ってデータを
読まなければならない。単一の音響強度プローブがブー
ム上に滑動可能に取りつけられ、オペレータは該ブーム
を使って該プローブを騒音源の周囲に移動させる。ブー
ムの頂部を工場の天井に結合する自在継手に助けられて
車輪がブームベースを工場の床の上に支持する。

オペレータは、ブームを手で操作し、強度プローブを騒
音源周囲の２４箇所に滑動させ、各箇所で一時停止して
音響強度データを測定する。この制御方式によると、オ
ペレータは正しい順序でステーションからステーション
へ進まなければならず、ミニコンピユータはオペレータ
が該制御方式に従っているか否か判断することが出来ず
、該システムはオペレータの手操作によるプローブ配置
の精度を制御することが出来ないので、オペレータがエ
ラーを起こす可能性が大きくなる。

製造者は、従来の音響測定方法に特有の問題を回避しつ
つ、その長所の多くを遥かに短い時間で提供する音響放
出測定システムを必要としている。

（発明の概要） 本発明は、上記の問題の一つ以上を克服することを目的
としている。

本発明は、−面において、自動化した音響パワー測定装
置を提供するものであって、この装置は、弧状のブーム
と、回転軸を有するとともに該ブー９ ０ ムの上端部に結合された自在継手と、該自在継手の周囲
に回転できるように該ブームの下端部を支持する手段と
、該ブームに結合されて音響強度を感知し、これに関す
る信号を送出する手段とを含む。該装置は、該ブームを
該自在継手軸の周囲に回転させる手段と；該ブームの回
転位置を感知して、これに関する信号を送出する手段と
；該音響強度信号及び位置信号を受信して、これらの信
号から音響パワーを計算し、該位置信号に応じて制御信
号を生成する手段と；前記制御信号を受信して、前記制
御信号受信に応じて該回転運動手段を制御する手段とを
含む。

本発明は、他の面においては、騒音源から放出される音
響パワーを測定する方法を提供するものである。該方法
は、音響強度センサーを該騒音源の周囲に連続的に移動
させて該センサーの位置を監視し；該騒音源から放出さ
れる音響強度を連続的に感知し；前記音響強度及び該セ
ンサーの前記の監視された位置から音響パワーを計算し
；前記音響強度センサーが該騒音源を１回転した後、総
音響パワーを判定し、該総音響パワーを限界値と比較し
、該総音響パワーが前記限界を上回るか否かを示すステ
ップを含む。

（実施例） 第１図は、自動音響パワー測定装置１４の機械的構成要
素の向きを示す。測定対象は騒音源１であり、これは、
本実施例では、建設装置である。

騒音源１は、高速道路車両や、エンジン、変速装置、或
いはトルク・コンバーク等のシステム構成要素であって
もよい。騒音源１　（、”物理的構造は重要ではないが
、正確な測定を行うためには、音響パワー測定装置１４
の回転対称軸２の位置に騒音源１を置くのが有利である
。

弧状のブーム９は、半径６の弧１０を有する仮想半球の
面上に２個の２マイクロホン型音響強度プローブ３．４
を支持する。該プローブとしては、マサチューセソツ州
マールボローに営業所を有するプルエル＆カール・イン
スツルメンツ社ＣＢｒｕｅｌ＆　Ｋｉａｅｒ　Ｉｎｓｔ
ｒｕｍｅｎｔｓ、　　Ｉｎｃ、）のモデル３５２０強度
プローブが好都合である。仮想半球は、便宜１ ２ 上選択されるものである。他の周知の形状を使うことも
出来る。しかし、音響測定システムの効率を高くするに
は、この仮想形状は回転対称軸を有するべきである。そ
れは、騒音源１の周囲に音響パワー測定装置１４を連続
的に１回転させることで、騒音源１から放出される音響
パワーを測定することを可能にするものであるからであ
る。

ブーム９は、第５図から良く分かるように頭上支持体８
に取りつけられている自在継手７により支持される上端
部１５を有する。ブーム９の形状は、音響強度プローブ
３．４が騒音源１の周囲を、離間した関係で且つ良く画
定された形状の面上を移動することが出来ることとなる
様に選択される。

この目的のために、継手７は、対称軸２と同軸の回転軸
１２を有する。モータを備えた車輪付きブーム支持体１
１は、ブーム９の下端部１６を音響測定床５の上に支持
する。

各プローブが、装置Ｉ４の与えられた回転位置について
唯一の位置を有することが重要である。

この目的のために、それぞれのプローブ３．４の別々の
位置が５．第２図における経路２２の様に、装置１４の
３６０°回転について固定される。後述する方法を実行
するのに利用されるときには、この様な配置によれば、
従来技術の場合のように支持構造を定期的に停止させて
、強度プローブ３．４をこれに対して移動させる必要は
無くなる。

上記したように、ブーム初期位置１８から計った、与え
られた任意の角度θ１９で、強度プローブ３．４は単一
の位置を有する。弧状ブーム下端部１６及び音響パワー
測定システムの回転軸２とは、支持基準面を、即ち、支
持体下端部１６と対称軸２とを通る面を、画定する。音
響強度プローブ３４は、この支持基準面にほぼ平行な他
の面内にある。

好ましくは、音響強度プローブ３．４の、相互に対する
位置は独特である。割合に大きな装置に使用するには、
下側の音響強度プローブ４は、床５から最低で約１．５
　ｍ上に支持される。上側のプローブ３は、測定床５か
ら０．７１Ｒメートルの距離だけ上に支持されるが、こ
こでＲは半径６の長３ ４ さである。この向きは経験的なものであって、いろいろ
な強度プローブ配置による測定値を、従来の方法による
測定値と相関させる多数の実験の結果として得られたも
のである。

本実施例は、マイクロコンピュータ１７に、弧状のブー
ム９の回転位置と移動方向とに関するほぼ連続的な信号
を提供する。従って、モータを備えた車輪付きブーム支
持体１１内のブーム回転位置センサーは、第１及び第２
の歯センサー（図示せず）から成る。支持体１１の車輪
１１ａ　（第３図参照）の半径をＸで表し、回転軸２か
ら支持体１１までの距離をＹで表す。すると、支持体１
１が３６０°測定経路２２に沿って移動する距離は２π
Ｘｎであり、ここでｎは車輪１１ａの回転数である。同
様に、支持体が測定経路２２に沿って移動する際の弧状
ブーム９の回転角は２πＸｎ／Ｙラジアンである。弧状
ブーム９の、音響パワー測定装置の対称軸２の周囲の回
転運動は、３６０Ｘ　ｎ　／　Ｙ度である。マイクロコ
ンピュータ１７は、これらの公式を使ってブーム９の角
度位置を計算することが出来る。

回転位置センサーは、好都合なことに、車輪１１ａと共
に回転するように装置された複数の歯の各々が通過する
のに応じてパルス信号を生成して該信号をマイクロコン
ピュータ１７に送る第１歯センサーを含む。車輪１１ａ
と共に回転する歯の数は分かっているので、マイクロコ
ンピュータ１７が受信するパルスの数に車輪１１ａ１回
転当たりの歯の数を乗じると、車輪１１ａの回転数ｎと
なる。ｎが分かると、マイクロコンピュータは、上記の
３６０Ｘｎ／Ｙからブーム９の回転位置を計算すること
が出来る。

該回転位置センサーは、車輪１１ａと共に回転するよう
に装置された複数の歯の各々が通過する方向に応じた第
２パルス信号を生成してマイクロコンピュータ１７に送
る第２歯センサーを含んでいると好都合である。ブーム
９の１方向の回転により、該歯は第２歯センサーを通過
し、該センサーは、各歯の通過に応じて第２パルス信号
を生成する。ブーム９の反対方向の回転は、第２パルス
５ Ｇ 信号を発生させない。マイクロコンピュータ１７は、第
２パルス信号の存在又は不在を利用して弧状ブーム９の
回転の１血を判定する。

音響パワー測定装置の対称軸２の周囲の弧状ブーム９の
回転位置及び／又は回転方向を感知するために、他の手
段を使用することも出来る。

後述するように、マイクロコンピュータ１７には三つの
主な機能、即ち、（１）音響強度プローブ３．４及びブ
ーム回転位置センサーから信号を受信し、（２）これら
の信号から音響パワーを計算し、（３）弧状ブーム９の
回転を制御する制御信号を生成する機能、がある。

モータを備えた車輪付きブーム支持体１１は、マイクロ
コンピュータ１７が生成した制御信号を受信する。該信
号に応じて、モータを備えたブーム支持体１１は、その
モータに、弧状ブーム９を移動させる（回転させる）動
力を与えるか、或いは、弧状ブーム９の運動を制止する
進動力を該モータに与える。モータを備えたブーム駆動
装置１１は、弧状ブーム９の出発位置１８から計って３
６０°、制御されて弧状ブーム９を移動させる。

自動音響パワー測定装置１４は、音響強度データ収集及
び音響パワー計算の二つのモードを提供するものである
。第１動作モードでは、弧状ブーム９は、一連の離散的
段階で３６０６経路２２の周囲を進む。各段階の終了時
に、弧状ブーム９は停止し、音響強度プローブ３．４は
、音響強度データを収集して、処理のために該データを
マイクロコンピュータ１７に送る。第２図に示されてい
る様に、該装置は騒音？ａ１の放出する総音響パワーを
測定するために２４の離散的段階２３を使う。

第２動作モードでは、支持体１１は、ブーム９を、それ
が初期位置１８に戻るまで、３６０°経路２２の周囲を
連続的に運動させる。このモードでは、音響強度プロー
ブ３．４は連続的にデータを収集して、それをマイクロ
コンピュータ１７に送る。この第２動作モードは、試験
時間が５分より短いので、製造環境で使用するのに有利
である。

騒音源１が、許容レベルを越える音響パワーを放出した
ために適／不適・連続試験に不合格となっ７ ８ たならば、局所音響強度情報を提供するために、放出さ
れる音響パワーを解析する離散的方法を採用する。これ
により、大音響パワー放出に寄与した製造プロセスの問
題を突き止めることが出来る。

音響パワーを計算する離散的段階モードでは、弧状ブー
ム９は、θ−〇０の初期位置１８における静止状態から
開始する。マイクロコンピュータ１７は、この初期位置
１８で音響強度データを収集するように音響パワー測定
袋ｆｆ１１４に指令することからサイクルを開始する。

各音響強度プローブ３．４により測定された音響強度に
関する信号がマイクロコンピュータ１７に送られる。マ
イクロコンピュータ１７ば、該信号及び弧状ブーム９の
位置を記録する。該コンピュータは次に、強度プローブ
３．４が音響強度を測定している仮想半球の区域を通過
している騒音源１の放出する総音響パワーへの寄与を計
算し記録する。データ収集が終わると、マイクロコンピ
ュータ１７は、モータを備えた車輪付きブーム支持体１
１に対して、次の測定ステーション２３へ移動するよう
に指令するが、これは、図示の実施例では、θ＝１５゜
の位置である。この、次の測定ステーションにおいて、
音響強度を測定し、総音響パワーへの寄与を計算し、デ
ータを記録するステップが繰り返される。これらのステ
ップは、ブームが３６０’を通過して初期位置１８に戻
るまで、各測定ステーションで繰り返される。マイクロ
コンピュータ１７は、それから、個々の寄与を総計し、
騒音源１の発する総音響パワーの近似値を求め、合計を
報告する。

離散的測定方法の各測定ステーション２３について、マ
イクロコンピュータ１７は、位置信号と、２個のプロー
ブ３．４により検出された音響強度に関する信号と、該
プローブにより検出された音響強度により表される、該
測定区域を通過する総音響パワーへの寄与とを記録する
。３６０°測定ザイクルの終了時に、マイクロコンピュ
ータ１７は、音響強度値及び音響パワー寄与値とを、過
去の記録された値の全てを表すデータベースに記録する
。マイクロコンピュータ１７は、該データベ９ ０ −スを使って、統計的平均値及び標準偏差等のプロセス
制御変数を計算する。マイクロコンピュータ１７は、測
定された値の、データベースからの偏差を報告する。こ
のデータを使って、放出される総音響パワーに寄与する
製造プロセスの局面を特定することが出来る。

離散的方法は、騒音源の発する総音響パワーを計算する
のに下記の方程式を使用する。

総音響パワー−Ｌｏｇｌ。■ヶ十Ｋ Ｌｏｇ＋ｏｌＡ　＝１０”　　Ｌｏｇ＋ｏ　　［（２／
３”　　ＰＬ）＋　（１／３”　　Ｐｕ）］Ｋ　　＝　
　１０　　”　ＬＯｇ＋ｏ　　［２”　３．１４１６”
　ｒ２］４ ここで、 総音響パワーー騒音源１の発する総音響パワーＬＯｇ＋
ｏＩＡ−平均音響強度の対数、Ｋ−面積及び仮想半球半
径６補正係数、ｒ−仮想半球半径６、 ＰＬ　−下側の音響強度プローブ４により測定サイクル
中に検出された総音響パワー、 Ｐｕ−上側の音響強度プローブ３により測定サイクル中
に検出された総音響パワー、 Ｌｌ、Ｌ２−−−−−−−Ｌ２４　＝　２４個の測定場
所２３の各々で下側の音響強度プローブ４により測定さ
れた音響強度、 旧、Ｕ２−−−−−−０２４　＝　２４個の測定場所２
３の各々で上側の音響強度プローブ３により測定された
音響強度、である。

ここで、連続掃引方式に焦点を当てると、マイクロコン
ピュータ１７は、支持体１１に指令して、ブーム９をそ
の初期位置１８から回転させ始める。

マイクロコンピュータ１７は、ブーム９が再びその初期
位置１８に達するまでブーム９を移動させ続けるように
指令する。ブーム９は、騒音源１の周囲を３６０°１回
転する。この方式では、ブー１ ２ ム９は連続的に動き続け、プローブ３．４による音響強
度データの収集は３６０°回転中は決して中断しない。

この連続的な運動及びデータ収集により、音響パワー測
定をわずか１２４秒間で実行することが可能となる。局
所による総音響パワーへの寄与に関するデータは収集さ
れないので、これは厳密に適／不適の試験となる。若し
聴音源１１の発する総音響パワーが許容限界を越えてい
れば、それを脇に退けて、離散的音響パワー測定方式を
使用して問題を一層詳しく解析することが出来る。

離散的方式及び連続的方式の両方において、音響強度プ
ローブ３．４は、音響強度データを収集して、該プロー
ブが検出した音響強度に関する信号をそれぞれの音響強
度解析器２０．２１に送るように指令される。各音響強
度解析器２０．２１は、該信号を受信して、見出された
平均音響強度に関する信号を生成する。連続方式につい
ては、弧状ブーム９がその初期位置１Ｂに戻るとき、マ
イクロコンピュータ１７は、支持体１１に停止するよう
に指令し、プローブ３．４にはその音響強度監視を停止
するように指令し、強度解析器２０．２１には、それぞ
れのプローブがブーム９の３６０６回転中に見出した音
響強度をダウンロードする様に指令する。一方、離散方
式の場合には、各段階で、マイクロコンピュータ１７は
、解析器２０．２１に対して、プローブ３．４が段階間
で静止している間に検出した平均強度をダウンロードす
る様に指令する。解析器２０．２１については、後に一
層詳しく説明をする。

連続方式では、解析器２０．２１からダウンロードされ
る音響強度は、各プローブ３．４が３６０゜測定経路２
２を回転する際に検出した王立査響孜度である。マイク
ロコンピュータ１７は、平均音響強度を使って、騒音源
１の発する総音響パワーを近似する。背景の部で解説し
た音響強度及び音響パワーの間の関係に基づいて、マイ
クロコンピュータ１７は、平均音響強度に、該強度が通
過する面積を乗じる。従来の試験方法と最も良く相関さ
せるために、上側の音響強度プローブ３により３ ４ 測定された強度に対する面積重み係数は１／３であり、
下側の音響強度プローブ４についてのそれは２／３であ
る。離散方式の場合と同様に、騒音源１の発する総音響
パワーを得るために、次に半球半径補正係数が面積重み
付けされた音響強度に適用される。マイクロコンピュー
タ１７は、この総音響パワー値を報告する。

離散方式が採用している方程式と同様に、騒音源の発す
る総音響パワーを計算するために連続方式が採用する方
程式は、以下のとおりである。

総音響パワー−Ｌｏｇ、。ＩＡ＋　Ｋ Ｌｏｇ＋ｏｌＡ　−１０”　　Ｌｏｇ＋ｏ　　［（２／
３”Ｐｔ）＋　（１／３”Ｐｕ）コＫ　　＝　　１０　
”　Ｌｏｇ＋ｏ　　［２”　３．１４１６”　ｒ２Ｆｐ
ｔ＝＋。（０，１”　Ｌ） Ｐａ−＋ｏ（０，１”　Ｕ） ここで、 総音響パワーー騒音源１の発する総音響パワーＬＯｇ＋
ｏｌＡ−平均音響強度の対数、Ｋ−面積及び仮想半球半
径６補正係数、ｒ＝仮想半球半径６、 Ｐ【−下側の音響強度プローブ４により測定サイクル中
に検出された総音響パワー、 Ｐａ−上側の音響強度プローブ３により測定サイクル中
に検出された総音響パワー Ｌ＝３６０°掃引中に下側の音響強度プローブ４により
測定された平均音響強度、 Ｕ＝３６０°掃引中に上側の音響強度プローブ３により
測定された平均音響強度、 である。

前述したように、音響強度プローブ３．４は、音響強度
を測定し、これに関する信号を音響強度解析器２０．２
１を通してマイクロコンピュータ１７に送る。第４図が
示すように、プローブ３．４は、各々、それぞれの解析
器２０．２１へのアナログ通信リンク２４．２５を有す
る。本実施例では、該アナログリンクは同軸ケーブルで
ある。

解析器２０．２１は、プローブ３．４により検出５ ６ されたほぼ瞬時音響強度を表す信号を受信し、それらが
与えられた期間内に見出した平均音響強度を判定する。

解析器２０．２１は、プローブ３．４が見出した音響強
度を表す時間の関数ｒ　　（ｔ）である信号を受信し、
これを、成る開始時刻ｔ。

から最終時刻１．まで積分して時刻差（ｔ＋　　ｔｏ）
で割る。ｆ　　（ｔ）を積分してｆ　　（ｔ）曲線の下
の面積を決定して（ｔ＋ｔｏ）（即ち、平均値を求めよ
うとする期間）で割るこのプロセスにより、目的とする
期間内にプローブ３．４が見出した平均音響強度が得ら
れる。

音響強度解析機は、当該技術分野でありふれたものであ
る。実際のところ、本実施例は、各音響強度プローブに
対して１個の前記プルエル＆カール・インスツルメンツ
社製のモデル４４３３強度解析器を、合計２個、使用す
る。

第４図に示されている残りの通信リンクについても説明
する必要がある。ブーム９の回転位置、方向信号及び支
持体１１駆動モータの状態（即ち、駆動しているか又は
停止しているか）をマイクロコンピュータに伝達すると
共に、マイクロコンピュータ１７から支持体１１にスタ
ート信号及びストップ信号を送るために、モータを備え
た車輪付きブーム支持体１１とマイクロコンピュータ１
７との間にデジタル通信リンク２８．２９が存在する。

本実施例では、該通信リンクはケーブルであるが、他の
手段で代用してもよい。

音響強度解析器２０．２１は、それぞれのデジタル通信
リンク２６．２７を介してマイクロコンピュータ１７と
通信する。マイクロコンピュータ１７は、与えられた時
間にわたって対応する音響強度プローブ３．４が見出し
た平均音響強度のダウンロードを必要とするときに、こ
れらのデジタル通信リンク２６．２７を通して音響強度
解析器２０．２１に信号を送る。マイクロコンピュータ
１７は、音響強度プローブ３．４から音響強度信号を受
は入れる（又は受は入れない）様に解析器２６．２７に
も信号を送る。

該装置は、数個のケーブルを使用しているいろな構成要
素間の通信を行う。ブーム９の回転運動７ ８ は、特別の対策を採らなければ、ケーブルを捩じれさせ
て、結局はケーブルを故障させる可能性を持っている。

本実施例の有利な方式は、騒音源の周囲を１方向に回転
するブーム９の運動を利用して騒音源１の発する音響パ
ワーを測定する。次の騒音源１は、ブーム９の逆方向の
回転で測定される。ブーム９の回転方向を交互に反転さ
せながら騒音源からの音響パワーを順次に測定すること
によって、ケーブルの捩と、その後の損傷とを非常に経
済的に防止することが出来る。

上記の装置によって実行される騒音源から放出される音
響パワーの測定方法について以上に説明をしたが、より
良く理解してもらうために、そのステップを以下に要約
する。

この方法は、ブーム位置センサーでブーム９の位置を監
視しながら騒音源１の周囲に弧状ブーム９を連続的に移
動させるステップを含む。ブーム９は、騒音源１から発
する音響強度を連続的に関知する音響強度プローブ３．
４を支持する。マイクロコンピュータ１７は、ブーム位
置センサーとプローブ３．４とから信号を受信する。ブ
ーム９が騒音源１の周囲を１周したのち、マイクロコー
ンピユータ１７は、騒音源１が発した総音響パワーを判
定し、該総音響パワーを限界値と比較し、該総音響パワ
ーが前記限界を上回るか否かを示す。

騒音源から発する音響パワーを測定する別の方法は、各
段階の間に静止期間のある複数の離散的段階で弧状ブー
ム９を騒音源１の周囲に間欠的に移動させるステップを
含む。この移動中、ブーム９の位置は位置センサーで監
視される。ブーム９は、ブーム９が該離散的段階間で静
止している時に騒音源１から放出される音響強度を関知
する音響強度プローブ３．４を支持する。マイクロコン
ピュータ１７は、プローブ３．４及び該位置センサーか
らの信号を受信し、これらの値から総音響パワーへの寄
与を計算し、監視されたプーム９位置、音響強度、およ
び音響パワー寄与を記録し、該強度信号及び音響パワー
寄与について統計的平均値及び標準偏差を含む統計デー
タを計算し且つ記録する。ブーム９が騒音源１の周囲を
１周した９ ０ のち、マイクロコンピュータは、騒音源１の放出する総
音響パワーを判定し、該総音響パワーを限界値と比較し
、該総音響パワーが該限界を上回るか否かを示し、前述
の統計データを与える。

（産業上の利用可能性） 背景の部では、放出要件に関する高度の認識と測定技術
に関して説明をした。前述の欧州経済会議の指令は、機
械が放出する騒音を指摘するラベルを地均し装置に付す
ることを要求している。この指令は、そのラベルに示さ
れている騒音レベル以下の騒音レベルを該機械が放出す
ることを川を土「適合証明書」を製造者が添付すること
も要求している。本自動音響パワー測定システムは、組
立てラインから出てゆく機械からの騒音放出を製造者が
正確に評価することを可能にするものである。本システ
ムは、騒音源から放出される騒音を測定する如何なる従
来技術よりも製造環境に適していると考えられる。この
システムは、制御不能の周囲騒音環境でも正確な音響放
出測定値を提供し、従って、特別の無音化設備を必要と
しないものである。このシステムは、戸外で作動するも
のであるので、天候による遅れを防止することが出来る
。該システムは、同じ場所で音響測定データを収集し且
つ該データを処理するので、コストがかかる不必要な人
の介在を不要にする。恐らく最も重要なことは、この新
規な音響パワー放出試験システムは、その課題を短時間
で実行することである。よって、該システムは、多くの
コスト縮減をもたらす長所を持っていて、しかも従来の
システムに比べて８０％も騒音測定時間を短縮するもの
である。

この発明の他の面、目的及び長所は、図面、詳細説明、
及び特許請求の範囲の欄の記載内容を検討することから
得られるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、システムの機械的構成要素の関係を示す自動
音響パワー測定システムの略側面図である。 第２図は、システムが音響強度データを収集することの
出来る点を示す第１図の自動音響パワー１ ２ 測定システムの路上面図である。 第３図は、該自動音響パワー測定システムにおける機械
的構成要素と電気的構成要素との間の通信経路の略図で
ある。 第４図は、該システムの電気的構成要素間の通信を示す
ブロック図である。 第５図は、該自動音響パワー測定装置のブームを支持す
る自在継手の部分側面図である。 ３

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）上端部（１５）及び下端部（１６）を有する弧状
   ブーム（９）と、回転軸（１２）を有し該ブームの上端
   部（１５）に結合された自在継手（７）と、前記自在継
   手軸（１２）の周囲に回転出来る様に該ブーム（９）の
   下端部（１６）を支持する手段（１１）と、ブーム（９
   ）に結合されて音響強度を感知して前記音響強度に関す
   る信号を送出する手段（３、４）と、を含む自動音響パ
   ワー測定装置（１４）であって、該ブーム（９）に、前
   記自在継手軸（１２）の周囲の連続的回転運動を与える
   手段（１１）と、 前記ブーム（９）の回転中に音響強度を連続的に感知し
   て、前記音響強度に関する信号を生成する手段（３、４
   ）と、 前記ブーム（９）の回転位置を感知して前記ブーム（９
   ）の位置に関する信号を生成する手段と、 前記音響強度信号及び前記回転位置信号を受信して総音
   響パワーを計算する手段（１７）と、前記音響パワーが
   所定限界値を上回るか否かを判定する手段（１７）と、 前記総音響パワーが前記所定限界値を上回っていること
   に応じて限界信号を生成する手段（１７）とを備えたこ
   とを特徴とする自動音響パワー測定装置。
2. （２）前記限界信号を受信し、これに応じて、該ブーム
   が静止する期間によって各々分離された複雑の離散的段
   階で前記ブーム（９）を回転させる手段（１７）と、 前記ブームが静止している時に音響強度を感知して、前
   記音響強度に関する信号を生成する手段（３、４）と、 各静止位置で前記ブーム（１９）の回転位置を感知して
   、前記位置に関する信号を生成する手段と、 前記強度信号及び前記位置信号を受信し、前記信号から
   音響パワーを計算して音響パワー信号を生成し、前記位
   置信号に応じて制御信号を生成する手段（１７）と、 前記制御信号を受信し、これに応じて前記回転運動手段
   を制御する手段（１１）とを含むことを特徴とする請求
   項１に記載の装置（１４）。
3. （３）前記装置（１４）は、各位置信号、強度信号、及
   び音響パワー信号を記録する手段（１７）を含むことを
   特徴とする請求項２に記載の装置（１４）。
4. （４）前記音響パワー信号から、見いだされた総音響パ
   ワーを計算する手段（１７）を含むことを特徴とする請
   求項３に記載の装置（１４）。
5. （５）前記装置（１４）は、前記強度信号及び音響パワ
   ー信号について平均値及び標準偏差を含む統計データを
   計算し記録する手段（１７）を含むことを特徴とする請
   求項３に記載の装置（１４）。
6. （６）前記位置感知手段は、変位変換器を含むことを特
   徴とする請求項２に記載の装置（１４）。
7. （７）前記ブーム（９）の回転の方向を検出して、これ
   に関する信号を生成する手段と、前記方向信号を受信し
   て、前記ブーム（９）の次の方向回転を計算する手段（
   １１）とを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置
   （１４）。
8. （８）騒音源（１）から放出される音響パワーを測定す
   る方法であって、 該騒音源（１）の周囲に音響強度センサー （３、４）を連続的に移動させて該センサーの位置を監
   視し、 該騒音源（１）から放出される音響強度を連続的に感知
   し、 前記音響強度及び該センサー（３、４）の監視されてい
   る前記位置から音響パワーを計算し、前記音響強度セン
   サー（３、４）が該騒音源（１）の周囲を１周した後、
   総音響パワーを判定し、該総音響パワーを限界値と比較
   し、該総音響パワーが前記限界を上回るか否かを示すス
   テップを含むことを特徴とする方法。
9. （９）該総音響パワーが前記限界を上回る時、各段階間
   に静止期間のある複数の離散的段階で音響強度センサー
   （３、４）を該騒音源（１）の周囲に間欠的に移動させ
   て該センサー（３、４）の位置を監視し、 前記センサー（３、４）が前記離散的段階間の静止位置
   にある時に該騒音源（１）から放出される音響強度を感
   知し、 該センサー（３、４）の各静止位置で前記音響強度及び
   前記の監視されている位置から音響パワーを計算し、 前記の監視されている位置、前記音響強度、及び前記音
   響パワーを記録し、 前記音響強度信号及び前記音響パワーについて平均値及
   び標準偏差を含む統計データを計算し記録するステップ
   を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. （１０）前記音響強度センサー（３、４）の回転の方向
    を検出し、これに関する信号を生成し、 前記方向信号を受信して、前記音響強度センサー（３、
    ４）の次の方向回転を計算するステップを含むことを特
    徴とする請求項９に記載の方法。