JPS6150014A - 音響ホログラフイによる音源探査法 - 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〕 音響ホログラフィによる音源探査法に関する。

〔従来の技術〕

機械装置が運転される際、同装置から発生する騒音のど
の周波数が、装置のどの部分からどの程度の強さで発生
しているかを知る技術として音響ホログラフィ法が知ら
れている。

これは例えばエンジン等の騒音を発している供試体から
一定距離隔たった計測面内で周波数にパラメータとする
音圧の複素振幅分布をホログラフィ法により得て計算機
にょシ騒音の発生源を探査する方法である。

上記過程を第３図及び第４図により具体的に説明する。

騒音を発している供試体Ｏノはほぼｕ−ｖ面内にある。

供試体０１から距Ｉｗｚ隔てた位置の平面ｘ−ｙ内に記
録面０２がある。記録面０２内の走査用マイクロフォン
（以下、走査用マイクと略称する）ｏ３は縦横に移動す
ることが可能である。さらに、記録面０２内又は外の任
意点に固定マイクロフォン（以下、固定マイクと略称す
る）０４が設置されている。走査用マイク０３、固定マ
イク０４信号は、ＦＦ、Ｔ−（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅ
ｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）０６により、フーリエスペク
トルに変換され、クロス／千ワスベクトル０７°全演算
することにより記録面０２での周波数別の音圧の複素振
幅分布が得られる。これをホログラム０８と称し、いま
、 Ｑ（ｘｍ−）’ｎ）ｍｅ＋１　ｔ　２　＊・・’ａＭｉ
１ａｌ　ｌ　Ｑ　　＋　　”’　ｒＮと表わす。（”ｍ
　’　）’ｎ　）は記録面でのサンプル点の座標である
。ホログラＪ・情報Ｑ（χｍ、ｙｎ）ヲ用いて、記録面
０２から任意の距離ＺＫおる面（、、、）の音場情報１
　ｏ　ｋ（ｕ、ｖ）ｆ得るには次式のへルムホルツ／キ
ルヒホフの積分定理を用い計算機０９により演算する。

ことで、ｒ＝＝　　Ｚ２＋（ｘ　　ｕ）２＋（ｙ　　ｖ
）”　＋に＝２π／λ、λ：波長 式（１）はたたみ込み積分であるので、Ｑ（ｘ、ｙ）＝
ｋ（ｕａｖ）■Ｔ（ｕ、ｖ）　　　　　　　　　（２）
と表わせる。

式（１）において、右辺のｋ（ｕ、ｖ）を除いた項、つ
まり、 但し、Ｒ＝＝（ｕ２＋ｖ２＋Ｚ２）１′２従ってフーリ
エ変換定理を用いると、式（２）は次の如くなる。

ＦＣＱ（ｘ、ｙ）：１＝ＦＣ：Ｋ（ｕ、ｖ））Ｆ（Ｔ（
ｕ、ｖ））　　　　　　　　　（３ン式（３）より、Ｘ
（Ｕ、Ｖ）は次の処理により求められる。

Ｋ（ｕ、ｖ）−Ｆ−’［Ｆ〔、）］　　　（４）Ｑ（：
に、ｙ））／Ｆ〔Ｔ（・・〕 但し、Ｆ、Ｆ−’：フーリエ変換・逆フーリエ変換記号 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のような従来技術にあっては、ホログラム０８は記
録面０２内を走査用マイク０３が従横に移動して作成さ
れるので、ホログラム寸法は有限にならざるを得ない。

従って式（４）により音源を再生する為には有限寸法ホ
ログラム０８のフーリエ変換を行なわねばならない。

有限寸法のホログラム０．８　ｆフーリエ変換するため
に、ホログラムが無限の場合に比べて高波数領域で誤差
が犬きくなシ、再生像の雑音レベルの増大につながり、
Ｓ−Ｎ比あ低下の要因となる。

ホログラム寸法が有限であるために生じるフーリエ変換
誤差の例を第５図に示す。この第５図よυ高波数領域で
誤差の割合が大きいことが判る。

従って本発明においては、Ｓ−Ｎ比の高い供試体の音源
再生結果が得られる音響ホログラフィによる音源探査法
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は、騒音を発している供試体から所定の距離を隔
てて設置された記録面と、この記録面内に縦横又はアレ
イ状に配置された走査用マイク品７オンと、上記記録面
内又は外の任意の場所に固定配置される固定マイクロフ
ォンと、上記走査用マイクロフォン及び固定マイクロフ
ォンにより集音した信号を基に供試体から発生する騒音
の位相情報を周波数成分別に上記記録面にホログラム記
録する手段と、この手段により作成したホログラムによ
り供試体の周波数成分をパラメータとする音源情報を再
生する手段と、上記音源情報を再生する際、ウィンド関
数処理する手段と、上記ホログラムをフーリエ変換し波
数空間面に変換する手段と、上記波数空間面に変換した
ホログラムにウィンド関数を乗じると共に、伝達関数で
波数空間面において割算処理し、更にこの割算処理した
結果を逆フーリエ変換して音源情報として出力する手段
とを具備したこと全特徴とする音響ホログラフィによる
音源探査法である。

〔実斃例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第１
図は本発明の一実施例を示すもので、第４図の従来例と
同一部分には同一符号を付して詳７ｉａな説ＦＡは省略
する。すなわち、本発明は計算機９Ａに特徴を有し、ホ
ログラムｏ８の出力をフーリエ変換した後、ウィンド関
数を乗じるようにしたもので、その他は第４図の従来例
と同様の処理を行なって込る。

しかして、第１図の構成において、従来と同様に、供試
体０１が駆動しているときに発生する騒音のホログラム
記録を記録面ｏ２で行なう。

そして、ホログラム０８ｆ：波数空間面に変換するため
フーリエ変換する。このようにフーリエ変換されたホ・
グラ・を介（α、β）とし、ワ６〜ド関数をＱ（ａ、７
）とするおつ４７）−処理され九オ。

ダラムは次式で示す如くなる。

鉄α、β）玲（α、β）・◇（α、β）（５）ここでウ
ィンド関数は例えばハニングウインドなら次式で示すも
のである。

但し、（α、β）：フーリエ変換面（波数空間）の座標 Ｌｘ、Ｌｙ：ホログラム寸法 Ｎｘ、Ｎｙ：ホログラムサンプル数 伝達関数の波数表示ヲＴ（α、β）とすると、再生面の
波数表示企（α、β）は次の如くなる。

ここでウィンド処理しないときの再生面の波数表示を企
（α、β）とすると、企（α、β）は次式の如く表わせ
る。

侶α、β）峻（α、β）・◇（α、β）（９）但し、令
（α、β）＝介（α、β）／令（。、β）よってウィン
ドを用いたときの再生面 に’（ｕ、ｖ）は次の如く表わせる。

Ｋ’　（ｕ　、Ｖ　）＝Ｋ（ｕ　＊　Ｖ　）■Ｗ（ｕ　
、　ｖ　）　　　　　　　　　ＱＯ■：たたみ込み積分
記号 Ｋ（ｕ、ｖ）：従来法による（ウィンドを用いない）再
生結果 従って、ウィンド処理法として、ホログラムの波数空間
でウィンドを直接かける方法とウィンド処理しないとき
の再生面とウィン１９をたたみ込み積分する方法とがあ
るが、原理的には全く等価である。

〔発明の効果〕

ウィンド処理をしない従来法とウィンド処理した新しい
再生法による音源再生結果を点音源シミュレーション計
算にょシ求め、その比較を示したものが第２図（ａ）（
従来例）、第２図（ｂ）（本実施例）である。

第２図からも明らかなように、ウィンドを使用して音源
を再生することによｌ）、Ｓ−Ｎ比が約２０ｄＢ改善さ
れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図、第２図（
ａ）　（ｂ）は従来例と本発明における音源再生結果の
比較を示す図、第３図及び第４図は従来の音響ホログラ
フィによる音源探査法において、周波数をパラメータと
する音圧の複素振幅分布及び音源探査の回路構成を示す
図、第５図は波数空間面でのホログラム金量す図である
。 ０１・・・供試体、０２・・・記録面、０３・・・走査
用マイク、０４・・・固定マイク、０５，０５’・・・
ロー／やスフィルタ、０６．０６’・・・Ｆ’ＦＴ装置
、０７・・・クロスパワスペクトル、０８・・・ホログ
ラム、０９゜９Ａ・・・計算機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 騒音を発している供試体から所定の距離を隔てて設置さ
   れた記録面と、この記録面内に縦横又はアレイ状に配置
   された走査用マイクロフォンと、上記記録面内又は外の
   任意の場所に固定配置される固定マイクロフォンと、上
   記走査用マイクロフォン及び固定マイクロフォンにより
   集音した信号を基に供試体から発生する騒音の位相情報
   を周波数成分別に上記記録面にホログラム記録する手段
   と、この手段により作成したホログラムにより供試体の
   周波数成分をパラメータとする音源情報を再生する手段
   と、上記音源情報を再生する際、ウィンド関数処理する
   手段と、上記ホログラムをフーリエ変換し波数空間面に
   変換する手段と、上記波数空間面に変換したホログラム
   にウィンド関数を乗じると共に、伝達関数で波数空間面
   において割算処理し、更にこの割算処理した結果を逆に
   フーリエ変換して音源情報として出力する手段とを具備
   したことを特徴とする音響ホログラフィによる音源探査
   法。