JPS601639B2 - 訓練用音響シミュレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、各種プラントにおける運転員訓練用等に使
用される音響模擬装置に関し、音響再生装置から出力さ
れる所定レベルの音響信号を振幅調整装置に入力し、電
子計算機のプログラムに従って順次設定される振幅値と
なるよう所定振幅の音響信号を振幅調整装置で調整して
、音響出力装置より模擬音を出力させるようにしたもの
である。

各種プラントとして火力発電プラントを例にあげて以下
説明する。

一般的に、火力発電プラントを運転するためには、予め
運転員を訓練する必要があり、運転員は火力発電プラン
トで実際に起るであろう事態にいかに対処すべきかを火
力発電プラント模擬装置で訓練する。この訓練時におい
て、火力発電プラント模擬装置は訓練運転員の操作に従
って実際の火力発電プラントが稼動状態にある場合と全
く同様に各種指示計、警報ランプ等プラントの状態を訓
練運転員に知らせる。また、これと平行して訓練運転員
に実際の火力発電プラント中央線作室で感知されるであ
ろう音響を聴かせることは、訓練運転員に臨場感を与え
るとともに、訓練運転員が操作した結果、発生する音響
を直ちに聴かせることが出来、運転員の訓練には好まし
い結果をもたらすものである。この発明はこの様な訓練
運転員に火力発電プラントの状態に応じて発生するであ
ろう音響を聴かせるための音響模擬装置に関するもので
ある。従来の火力発電プラント模擬装置に使用される音
響模擬装置第１図に示し説明する。

第１図において、音響再生装置１は訓練運転員に聴かせ
るために、予め模擬したい模擬音を、実際の火力発電プ
ラントの各種状態に応じてプラント中央操作室にて感知
される音響をその種類に従って各磁気録音テープ等の再
生装置ｌａ〜ｌｖに録音セットしてあり、その録音され
た模擬音を再生信号に再生するためのものである。再生
装置ｌａは実際の火力発電プラント中央操作室で感知さ
れる階騒音が録音セットされたもので、階騒音の音響信
号は第２図Ａで示されるように、火力発電プラントで発
生する各種の音響が混合されたホワイトノイズ（ｗｈ正
ｅｎｏｓｅ）的な一定レベルのものである。再生装置ｌ
ｂは同様に手動操作により、または自動的にボィラの安
全弁が開かれた時に発生する安全弁蒸気噴出音が録音セ
ットされたもので、安全弁蒸気噴出音の音響信号は第２
図Ｂで示されるように、安全弁が開かれた瞬間に最大レ
ベルに立ち上り、その後一定レベルになるものである。
再生装置ｌｖは同様に発電機投入時に系統との同期が一
致しない場合に発生する発電機異同期投入音が録音セッ
トされたもので、発電機異同期投入音の音響信号は第２
図Ｃで示されるように、発電機投入時に最大レベルに立
ち上り、その後しだいに系統との同期がとられるにつれ
て消えるものである。電子計算機２は、複数の再生装置
ｌａ〜ｌｖのうちから、外部の指令により模擬すべき模
擬音が録音されている再生装置ｌａ〜ｌｖを選択するた
めのものである。ここで、外部の指令は、訓練運転員が
火力発電プラント模擬装置１０を操作して進行する火力
発電プラント模擬装置の各種状態量に従って発生される
ものである。音響出力装置３は、電子計算機２で選択さ
れた音響再生装置１からの再生音を所定音量となる様に
電力増幅し、スピーカーより音響を発生させるためのも
のである。

次に、第１図に示した従来の音響模擬装置の動作を、第
３図に従って説明する。

第３図は、訓練運転員が時間らでボィラの安全弁を開き
、時間ｔ２で安全弁を閉じ、時間ｔ３で同期がとられて
いないときに発電機を投入した場合に、それぞれプラン
トで発生する音響の音量を示したものである。まず、時
間ｔ。では、模擬すべき火力発電プラントは所定の安定
した状態にあったとすると、電子計算機２は火力発電プ
ラント模擬装置１０からの安定状態にあるので暗騒音を
出力するように要求を受け、音響再生装置１の晴騒音が
録音された再生装置ｌａを選択し、起動を指示する作動
信号を出力する。電子計算機２からの作動信号を受けた
再生装置ｌａは、予め録音されている階騒音（第２図Ａ
）を再生し、音響出力装置３より階騒音を出力する。一
般的に、この時騒音は火力発電プラントの動作状態中、
常に中央線作室で聴えるものであるから、再生装置ｌａ
は模擬すべき火力発電プラントの動作状態中、脂騒音を
出力する。次に、時間ｔ２で訓練運転員の操作により火
力発電プラント模擬装置１０はボィラの安全弁が開かれ
た状態となるので、電子計算機２は第２図Ｂで示される
様な安全弁蒸気噴出音を出力するように要求を受け、再
生装置ｌｂを選択して、作動信号を出力する。計算機２
からの作動信号を受けた再生装置ｌｂは、予め録音され
ている安全弁蒸気噴出音を再生する。再生装置ｌａ，ｌ
ｂより再生される晴騒音信号および安全弁蒸気噴出音信
号は混合され、第３図のち〜ｔ２に示す様な音量Ｌで音
響出力装置３に入力され、暗騒音と安全弁蒸気噴出音と
が混せ合わされた音響を出力する。この混合音響は安全
弁が閉じられるまで出力するもので、時間ｔ３で安全弁
が閉じられると、計算機２により再生装置ｌｂの再生を
停止させるとともに、磁気録音テープの巻き戻し操作を
行ない、再生装置ｌｂを初期状態にセットする。また、
再生装置ｌｂが停止すると、音響出力装置３からは同様
に階騒音が出力される。次に、時間ｔ３で訓練運転員の
操作により火力発電プラント模擬装置１川ま発電機が投
入された状態となるので、電子計算機２は第２図Ｃで示
される様な発電機異同期投入音を出力するよう要求を受
け、再生装置ｌｖを選択して、作動信号を出力する。作
動信号を受けた再生装置ｌｖは上述したものと同様に動
作し、音響出力装置３より階騒音と発電機異同期投入音
との混合音響を出力する。なお、発電機異同期投入音は
、第２図Ｃに示す様に所定時間経過後、階騒音の音量以
下となるので、起動後所定時間経過すると停止し、磁気
録音テープの巻戻し操作して、再生装置ｌｖを初期状態
にセットする。以上の説明は、極〈限られた例について
説明したもので、第１図に示したものの一般的な動作は
、以下の様になる。

外部からの指令信号（図示せず）により音響模擬の要求
を受けた電子計算機２は、摸擬すべき模擬音の記録され
た磁気録音テープをセットしている音響再生装置１を選
択し、起動を指示する作動信号を出力する。

選択された音響再生装置１は、電子計算機２からの作動
信号を受けて、予め記録されている模擬音を再生し、こ
の再生信号は音響出力装置３へ入力されて音に変換され
る。従来の音響装置は以上のように構成されているので
、模擬音は磁気録音テープに録音された音にのみ限られ
、多種類の模擬音を発生するには、磁気録音テープと、
音響再生装置をそれぞれ多種類の模擬音に応じて複数台
必要とするために、大規模な装置になる欠点があった。

また、模擬音の発生、停止の後、磁気録音テープの巻き
戻し操作の必要があった。この発明は、以上の欠点を解
消するためになされたものであり、磁気録音テープの巻
き戻し操作が不要で、多種類の模擬音を１台の磁気録音
テープと音響再生装置で実現できる音響模擬装置を提供
するものである。

この発明の構成は、広義には、種類の異なる音響を連続
してまたは重ねて発生する訓練用音響シミュレータであ
って、一定振幅を有する階騒音が記録された記録媒体を
再生する音響再生装置と、前記日音騒音に、模擬すべき
音響の振幅に近似した関数を合成して発生するプログラ
ムに従ってその音響に特有な振幅制御信号を出力する電
子計算機と、上記振幅制御信号に従って上記音響再生装
置で再生される再生信号の振幅を抵抗分割により調整す
る振幅調整装置と、上記振幅調整装置からの出力信号を
音響に変換出力する音響出力装置と、を備えた訓練用音
響シミュレータ、に在る。

以下この発明の実施例による音響模擬装置を第４図に示
し説明する。実際の火力発電プラントの各種状態に応じ
て中央操作室にて感知される音響を訓練運転員に聴かせ
ることは好ましい。ここで、模擬すべき音響、例えば安
全弁蒸気噴出音、発電機異同期投入音に着目すると、こ
れらの音響は周波数成分と第２図Ｂ、第２図Ｃに示され
る様な振幅（音量）成分から構成されており、より忠実
にこれらの音響を模擬するには周波数成分と振幅成分と
により模擬することが望ましい。しかしながら、ホワイ
トノイズ的なあらゆる可聴周波数成分を含んだものと第
２図Ｂ、第２図Ｃに示される様な模擬すべき音響の振幅
成分とを合成した音響は、聴く者にとって何の音響であ
るかを充分理解できるものであり、この様な音響を訓練
運転員に騒かせることで充分な訓練効果が得られること
がわかつた。音響再生装置４は実際の火力発電プラント
の中央操作室で感知される時騒音、即ち、ホワイトノイ
ズ（ｗｈｋｅｎｏｉｓｅ）的なあらゆる可聴周波数成分
を含んだ音がエンドレスの磁気録音テープに一定レベル
で録音セットしてあり、録音された階騒音を一定レベル
の階騒音信号に再生するものである。

電子計算機５は一定レベルで録音された階騒音の振幅を
、模擬すべき模擬音響の振幅となるように指示する振幅
制御信号を出力するためのプログラムが内蔵されている
。振幅調整装置６は、電子計算機５からの振幅制御信号
に基づき、音響再生装置４からの階騒音再生信号の振幅
を、模擬すべき音響にほぼ等しい振幅に制御し、模擬音
響信号として音響出力装置に出力する。模擬音響信号を
入力した音響出力装置３は、従来のものと同様に、一定
増幅率で電力増幅し、スピーカーより模擬音響を出力す
るものである。振幅調整装置６の具体的な回路構成を第
５図に示し説明する。

抵抗群６０は出力抵抗Ｒｏと振幅を設定するための分割
抵抗Ｒ，〜Ｒ８とで構成されており、分割抵抗値Ｒｎの
値はＲｎ＝Ｒｏ・２ｎ−１（但しＩＳｎミ８）となるよ
う設定されたものである。スイッチ群６１は分割抵抗Ｒ
，〜Ｒ８に対応して設けられたスイッチＳＷ，〜ＳＷ８
で構成されており、計算器５からの２進デジタル出力に
対応して、「１」であればスイッチがＯＮ状態となり対
応する分割抵抗を短絡し、「０」であればスイッチがＯ
ＦＦ状態となり対応する分割抵抗を開放するものである
。振幅調整装置６の具体的な振幅調整の動作について説
明する。

なお、入力端子６２の入力電圧Ｖｉは一定とし、その出
力端子６３の出力電圧Ｖｏとする計算機５からＩＧ隼数
でＮ＝１に対応するデジタル出力「０００００００１」
がスイッチ群６１に設定されると、スイッチＳＷ，はＯ
ＦＦ、ＳＷ２〜ＳＷ８はＯＮ状態になり、分割抵抗Ｒ２
〜Ｒ８が有効となる。このため、出力電圧ＶｏはＲｏＶ
ｏ＝（Ｒ２十Ｒ３十Ｒ４十Ｒ５十Ｒ６十Ｒ７十Ｒ８）十
Ｒ。

Ｖｉ〇（ ぞＲｏ＋多Ｒｏ十がＲｏ＋〆Ｒｏ＋〆Ｒ。

十〆Ｒ。十２７Ｒ。）十Ｒ。Ｖｉ＝表ｖｉとなる。

計算機５からＩＧ隼数でＮ＝１０に対応するデジタル出
力「００００１０１０」がスイッチ群６１に設定される
と、同様に出力電圧ＶｏはＲｏ Ｖｏ＝（ ぞＲ。

十をＲ。十才Ｒ。十がＲ。十〆Ｒ。十２７Ｒ。）十Ｒ。
Ｖｉ−１２４６ となる。

一般的に計算機５からの１坊隼数をＮとすれば、その出
力電圧ＶｏはＶｏをＩＮＶｉ （但しＮは１〜２５５までの整数） で示される。

この様にして、振幅調整装置６は計算機５から出力され
る振幅制御デジタル信号により、音響再生装置４から出
力される振幅が一定の階騒音信号を、模擬すべき音響の
振幅となるように調整する。

次に、模擬すべき階騒音、安全弁蒸気噴出音、発電機異
同期没入音の振幅調整信号を出力する計算機５のプログ
ラムについて説明する。

模擬すべき日音騒音、安全弁蒸気噴出音、発電機異同期
投入音は第２図にそれぞれ示す様な振幅値に近似した関
数を発生するプログラムにより得るもので、以下第６図
により説明する。第６図Ａは８音騒音を模擬するための
関数曲線を示したもので、初期時間ｔａｏ＝０でセット
され、Ｌ（ｔ）Ｆａ，（但し、ａ，は定数）の関数で示
されるものである。

第６図Ｂ‘ま安全弁蒸気噴出音を模擬するための関数曲
線を示したもので、初期時間ｔｂｏ＝０でセットされ、
Ｌ（ｔ）＝ｂ，ｔ十Ｃ，（ｔｂ。

ミｔ＜ｔＱ）Ｌ（ｔ）＝Ｃ２ （ｔｂ，ミｔ＜ｔ
Ｑ）Ｌ（ｔ）：ｂ２ｔ＋Ｃ３ （ｔｂ２ミｔ＜ｔ広）Ｌ
（ｔ）＝Ｃ４ （ｔｂ３≦ｔ）但し、ｂ，、Ｑ
、Ｃ，〜Ｃ４は定数 の関数で示されるものである。

第６図Ｃは発電機異同期投入音を模擬するための関数曲
線を示したもので、初期時間ｔｖｏ＝０でセットされ、
Ｌ（ｔ）：ｖ，ｔ十Ｃ５ （ｔｖｏミｔ＜ｔｖ，）Ｌ（
ｔ）＝ｖ２ （ｔｖ．Ｓｔ）但し、ｖ，、ｖ．、
ｖ２、Ｃ５は定数 の関数で示されるものである。

模擬音量Ｌ（ｔ）は第６図に示されるように、予め解析
され、得られるので、音量Ｌ（ｔ）は計算機のプログラ
ムにより、計算機出力としての振幅調整信号Ｎ（ｔ）を
得ることが出来る。

第７図はその一般的なフローチャートを示すもので、時
々刻々変化する模擬音量を実時間で模擬するため、プロ
グラムは計算機５に設けられたタイマー割込信号（図示
せず）により起動され、模擬する場合は該当する関数Ｌ
（ｔ）を計算機により発生させ、振幅調整信号Ｎ＝Ｌ（
ｔ）のデジタル信号を出力するものである。次に、訓練
運転員が操作した結果、模擬すべき音響の音量曲線を第
８図に示し、その振幅調整信号Ｎがプログラムにより発
生する動作を、第９図のフローチャート図により説明す
る。

なお、その動作の概要は第３図により説明したものとほ
ぼ同様である。時間ｔ。

≦ｔ＜ｔ，では火力発電プラントが動作状状態で、安全
弁は閉じられ、発電機の異同期投入も行なわれていない
ので、計算機５に設けられた１００のｓｅｃ毎に発生す
るタイマー割込信号により振幅制御信号Ｎは一定な模擬
階騒音振幅制御信号Ｎａを出力する。時間ｔ＝ちでは安
全弁が開かれたので、この時発生するタイマー割込信号
により安全弁蒸気噴出音を模擬するための関数発生プロ
グラムが起動する。これにより得られる模擬安全弁蒸気
噴出振幅制御信号Ｎｂの値は、猪騒音振幅制御信号Ｎａ
の値に加算され、振幅制御信号Ｎ＝Ｎａ十Ｎｂとして計
算機より出力される。全く同様に、時間ｔ４〜ｔ５では
発電機の異同期投入が行なわれたので、振幅制御信号Ｎ
は、階騒音振幅制御信号Ｎａの値と模擬発電機異同期投
入音振幅制御信号Ｎｖとが加算されたデジタル信号出力
となる。この様にして計算機５のプログラムで出力され
る振幅制御デジタル信号Ｎは、上述した振幅調整装置６
に与えられ、音響再生装置４から再生される一定な８音
騒音の振幅をこのデジタル信号Ｎに従って調整し、音響
出力装置３より第８図に示した音量と等価な模擬音響を
発生する。以上要約すると、この発明は、プラント等の
模擬装置の状態に応じ、音響模擬の要求を受けた電子計
算機５は、模擬すべき模擬音の振幅になるよう指示する
振幅制御信号をプログラムにより計算し、この振幅制御
信号を振幅調整装置６が受けて音響再生装置４から入力
する再生信号の振幅を調整して模擬すべき模擬音の振幅
と等しい音響信号を生成し、の音響信号は音響出力装置
３へ入力されて模擬音に変換されるものである。

なお以上の説明では、一定振幅音の記録体として磁気録
音テープを用いて説明したが、磁気ディスク、光学フィ
ルム等、一定振幅で記録される記録体であれば何んでも
よいことは明白である。

また、一定振幅音として、火力発電プラントの中央操作
室で感知される階騒音として説明したが、これに限定さ
れるものではなく、実際に模擬すべきプラント等からの
音響を録音せずに、他の音響を利用してもよいし、電気
的に合成したものでもよい。さらに、振幅調整装置とし
て、抵抗分割によるものとして説明したが、回転型可変
抵抗器の抵抗値をモータにより可変するものでもよいし
、増幅器の増幅度を制御して所望の振幅となるように構
成したものでもよい。

また、計算機により振幅制御信号を出力する手段として
は、この発明の実施例に限定されるものでなく、一般的
な計算機処理方法が適応可能であり、例えば模擬すべき
音響の振幅を一次関数で近似したが、高次関数で近似し
て関数発生プログラムを構成する事も出来る。また、音
響再生装置と振幅調整装置とを組合わせたものを、２台
、３台等複数台設けて構成してもよい。さらに、プラン
トの模擬装置に限定されることなく、一般的な模擬装置
、訓練装置等にも利用することができることは明白であ
る。以上説明したようにこの発明によれば、多種類の模
擬信号を少ない音響再生装置を用いて実現することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の音響模擬装置を示すブロック図、第２図
は火力発電プラントの模擬すべき音響の例を示す波形図
であって、第２図Ａは賭騒音を示す波形図、第２図Ｂは
ボィラの安全弁蒸気噴出音を示す波形図、第２図Ｃは発
電機異同期音を示す波形図、第３図は従来の音響模擬装
置の動作を説明するための具体的な模擬音の音量を示す
波形図、第４図はこの発明の音響模擬装置を示すブロッ
ク図、第５図は振幅調整装置の回路図、第６図は第２図
で示した音響の振幅を計算機の関数発生プログラムによ
り得たときの曲線図であって、第６図Ａは階騒音を示す
曲線図、第６図Ｂはボィラの安全弁蒸気噴出音を示す曲
線図、第６図Ｃは発電機異同期音を示す曲線図、第７図
は一般的な関数発生プログラムを説明するためのフロー
チャート図、第８図はこの発明の音響模擬装置の動作を
説明するための具体的な模擬音の音量を示す波形図、第
９図はこの発明の実施例による音響模擬装置の動作を説
明するためのフローチャート図である。 図中、３は音響模擬装置、４は音響再生装置、５は電子
計算機、６は振幅調整装置、１川ま模擬装置である。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 種類の異なる音響を連続してまたは重ねて発生する
   訓練用音響シミユレータであつて、一定振幅を有する暗
   騒音が記録された記録媒体を再生する音響再生装置と、
   前記暗騒音に、模擬すべき音響の振幅に近似した関数を
   合成して発生するプログラムに従つてその音響に特有な
   振幅制御信号を出力する電子計算機と、上記振幅制御信
   号に従つて上記音響再生装置で再生される再生信号の振
   幅を抵抗分割により調整する振幅調整装置と、上記振幅
   調整装置からの出力信号を音響に変換出力する音響出力
   装置と、を備えた訓練用音響シミユレータ。 ２ 音響再生装置から再生される再生信号を、エンドレ
   スで得られるようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の訓練用音響シミユレータ。 ３ 記録媒体を、磁気テープ、または磁気デイスク、ま
   たは光学フイルムで構成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の訓練用音響シミユレータ。