JPS62133324A - 音響インテンシテイワツトメ−タ - 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〕 本発明は音波を感知するためのセンサ部、インテンシテ
イ演算部及び表示部を有する音響インテンシテイワット
メータに係り、高効率、高精度音源探査に好適な音響イ
ンテンシテイワットメータに関する。

〔従来の技術〕

機器の騒音対策を短期間で経済的に行うためには騒音源
の高精度探査技術が不可欠であり、このための測定機器
として音響インテンシテイワットメータが最近注目され
ている。従来、この種のワットメータには、対向に配置
された１対の音波センサ部とこれの支持部、インテンシ
テイ演算部及びその結果のインテンシテイの大きさと向
きを示す表示部から構成されているものが知られている
。

すなわち東京大学生産技術研究所主訴リーフレットＮα
１２４における“簡易型音響インテンシテイ−メータ″
と題する文献において論じられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしこの種のメータでは原理的に１対のセンサを結ぶ
延長軸方向でのインテンシテイの向きと大きさを計測す
るものであり、音源位置方向を探知する場合、１対のセ
ンサの中央を中心として、センサを１８０”回転させる
必要がある。短時間で探知するためには、１対のマイク
を回転させるための駆動機構たとえばモータとギヤまた
はベルトが必要不可欠であり、しかもこの機構をセンサ
近傍に位置する必要からモータ、ギヤから発生する音が
ノイズとなり探査精度を大幅に低下することは容易に推
定できる。さらに駆動機構を設けると回転半径が大きく
なり、せまい空間で音源を探査する場合や時間的に音響
の大きさ、音源位置が変化するような機器を対象とする
場合には適用が不可能か適用しても精度が非常に悪化す
るという問題があった。

本発明の目的は、短時間で高精度に音響インテンシテイ
の方向と大きさを計測し、音源の位置を探知可能な音響
インチシティワットメータを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、基本的には音源の方
向を探知可能とするように、１対のセンサとこれらのセ
ンサの感知部を結ぶ延長方向はほぼ直交するように、さ
らに１対のセンサを設け、その上さらにこれらのセンサ
のほぼ中央を通り、かつ垂直に交わるように１対のセン
サを設け、これらの３対のセンサ出力信号をもとにイン
テンシテイを解析可能とする演算部とこの３対の演算出
力結果を組みあわせて、音波の伝播方向と大きさを示す
表示部から構成したものである。

〔作用〕

３経路の例えばマイクロホン出力を用いて得られる各対
の方向のインテンシテイの大きさと方向を合成し、音波
の伝播方向とその大きさを即座にしかも実時間で探知で
きる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図により説明す
る。第１図はインテンシテイワットメータの外観図を示
す。ワットメータは、センサ部１とこのセンサ部を支持
するためのサポート２．サポート２の片端を支持し１表
示部４を有する手元ボックス部５および表示切り換え用
スイッチ３゜インテンシテイ演算回路部７と電源部８を
収容するための演算部ボックス９及び手元ボックス５と
演算ボックス９間の通信ケーブル６から構成されている
。第２図はセンサ部を切り離してインテンシテイの解析
装置として演算部及び表示部を使用する場合の構成を示
す。テープレコーダ等に録音された電気信号１０とこの
信号入力用のコネクタ２′を有する手元ボックス部５と
演算ボックス部９から構成さ九ている。第３図はセンサ
部の構成を示す。センサ部は、サポート２の軸方向Ｘ成
分のインテンシテイ計測用センサ１１，１２とこれらの
センサと直交する方向Ｙ成分の計測用センサ１３．１４
およびこれらのセンサの軸と垂直に交わる方向２成分の
計測用センサ１５，１６からなり、センサ１１，１２と
センサ１３，１４およびセンサ１５，１６は対向し、か
つ直交および交差するように設けている。センサ１１〜
１６は、小型のエレクトレットマイクロホンであり、さ
らにこれらのマイク間の間隔を一定に保つためのスペー
サ１７が配設されている。第４図は手元ボックス５に収
容された表示部４の拡大図であり、音の流れ方向の２次
元成分（Ｘ、Ｙ方向）を矢印（ベクトル）で示すための
ＬＥＤ１９が同心円上に複数個配列されている。一方Ｚ
方向の音の流れ（上下方向）を識別するためのＬ　Ｅ　
Ｄ　２．０がＬ　Ｅ　Ｄ　ｉ　９の上部に２個設置され
ている。第５図は第４図の表示部４の一実施例である。

ここでは音の上下方向の流れを示すＺ成分の表示を行う
ためのＬＥＤ２０がＬＥＤ１９の近傍に複数個配列され
ている。

第６図は、インテンシテイ演算ブロック及び表示部ブロ
ック図を示したものである。マイク１１゜１２の出力Ａ
、−λ−と他の対のマイク１３．１４の出力Ｂ、Ｂおよ
び１５．１６の出力Ｃ，Ｃ−の増幅及びインピーダンス
整合用バッファ部２１、このＡ、ＡとＢ、Ｂ及びＣ，て
の信号からＸ、Ｙ及び２方向のインテンシテイ成分Ｉｘ
、Ｉｖ＋Ｉｚを演算する回路２２．この値ＩＸ＃　　Ｉ
ＹｔＩＺから方向（矢印）とその大きさを演算する掛算
部３１、各々の方向成分を求める割算部２５〜２７およ
び方向成分切換え用の切換器２８からなる回路２３、こ
の結果をＬＥＤで表示するための回路２９．３０からな
る。Ｘ、Ｙ方向及びＺ方向のインテンシテイＩＸ、Ｉｙ
、Ｉｔは、それぞれ対向するマイク信号の→ 音圧Ｐ　（ｔ）と粒子速度ｖ　（ｔ）の積で表わすこと
→ ができる。ここで粒子速度ｖ　（ｔ）は、２ケのマイク
信号の音圧の空間的な勾配に比例するので、次式に示す
演算を電気回路で実現している。

ここでρは空気の密度、Δｒ１．Δｒｌ＋Δｒ３は各対
のマイク間の距離、ｐ１１〜ｐ１ｅはマイク１１〜１６
の出力音圧を示す。本発明は、上記の構成であり、対向
するマイクロホン１１．１２とこれと直交するようにマ
イクロホン１３．１４を設け、かつこれらのマイクロホ
ンと垂直に交わるマイクロホン１５．１６をあわせ設け
、この３系路のマイク出力信号を用いて得られる各対の
方向のインテンシテイの大きさと向きを合成して、音波
の伝播方向とその大きさを示す表示部を設けた構成を特
徴とするものである。またマイクロホンをとりはずした
場合においても何らかの電気信号を入力することにより
インテンシテイを演算・表示できる解析装置となる特長
をもっている。従来必要としたマイクロホン回転用駆動
機構が不要となり、一度にインテンシテイすなわち音の
流れ方向がわかるので、音源の方向が随時探知できる。

その結果移動する音源や大きさが時間的に変化する音源
に対して高精度探査を実現した。演算部にアナログ回路
特にアナログフィルタたとえばスイッチドキャパシティ
フィルタを用いると周波数帯域毎の音源探知が実時間に
て可能となる。上記の実施例で示すマイクロホンは、エ
レクトレット型コンデンサマイクロホンであり、直流電
圧を常時供給する必要もなく、インピーダンス変換用の
プリアンプを必要としないなど小形化になるが、３対の
マイクロホンが直交および交差するように構成可能な他
機種のマイクロホンであれば１本発明と同等の効果を示
す。さらに実施例では、演算部ボックス内に電気回路駆
動用の内部電源部を用いており、この電源部は乾電池ま
たは充電用乾電池であり、現場向ポータプル仕様のワッ
トメータに好適であるが、外部から駆動可能な電源も本
発明に含まれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のインテンシティ−ワット
メータによれば、音の方向と大きさすなわちベクトルが
定量的に把握できるので、この流れ方向から音源の方向
が即座にしかも実時間で探知できる。しかも大きさや位
置が変化するような音源に対して特に高精度に探知でき
る。演算部は、従来の手法に比べて系統が３倍となるが
、最近のＬＳＩの集積技術等により小形、低消費電力化
が可能となり、従来のワットメータの大きさと重量にほ
とんど影響しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインテンシテイワットメータの外観図
、第２図はインテンシテイワットメータの外観図の他の
実施例、第３図はセンサ部の構成図、第４図は第１図に
示す手元ボックス内表示部の拡大図、第５図は第４図の
他の実施例、第６図はインテンシテイ演算ブロック及び
表示部ブロック図である。 １・・・センサ一部、２・・・サポート、４・・・表示
部、５・・・手元ボックス部、７・・・インテンシテイ
演算回路、９・・・演算部ボックス、１７・・・スペー
サ、１８・・・大きさと方向の演算部、１９・・・ベク
トル表示部（ＬＥＤ）、２０・・・上下方向表示部、２
１・・・バッファ部、２２・・・インテンシテイ演算回
路。　　　　　　　〜・代理人　弁理士　小川勝馬　、
、゛ 不１図 ￥２の 雇３０ ／乙 ′ｆ：、４日 １５凶

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、音波のセンサ部と音響インテンシテイ演算部及び結
   果の表示部からなる音響インテンシテイワツトメータに
   おいて、１対のセンサとこれらのセンサの延長方向とほ
   ぼ直交し、かつ１対のセンサの中央を通るようにさらに
   、１対のセンサを設け、さらにこれらのセンサのほぼ中
   央を通り、かつ垂直に交わるように１対のセンサを設け
   、それぞれの対のセンサ出力信号を用いて得られるイン
   テンシテイの大きさと向きの演算結果から音のインテン
   シテイの方向または方向とその大きさを表わす表示部を
   設けたことを特徴とする音響インテンシテイワツトメー
   タ。 ２、前記音波のセンサ部は、対向して配置された１対の
   センサとこれらのセンサの延長方向とほぼ直交するよう
   に、さらに１対のセンサを設け、さらにこれらのセンサ
   と垂直に交わるような１対のセンサから構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の音響インテンシ
   テイワツトメータ。 ３、前記演算部は、電気信号入力から音のインテンシテ
   イの大きさと向きを解析・表示する機能をもつことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の音響インテンシテ
   イワツトメータ。 ４、前記音波のセンサは、エレクトレツトコンデンサマ
   イクロホンからなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の音響インテンシテイワツトメー
   タ。 ５、前記演算部は、主としてアナログ回路から構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または、第２項
   または第３項または第４項記載の音響インテンシテイワ
   ツトメータ。 ６、前記表示部は、ＬＥＤまたは液晶などのデジタル表
   示機能をもつ構成を特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第５項のいずれかに記載の音響インテンシテイワツ
   トメータ。 ７、前記表示部は、音源方向１次元識別用切換え器およ
   び表示機能をもつことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第２項のいずれかに記載の音響インテンシテイ
   ワツトメータ。 ８、前記インテンシテイワツトメータは、内部電源にて
   給電されることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第７項のいずれかに記載の音響インテンシテイワツト
   メータ。