JPS62254083A - 音源探査装置 - 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１ 本発明は、騒ａ発生源等の音源位置やその丘圧分４ｊ　
’３を高速に探査・測定する音源探査装置に関するもの
である。

［従来の技術１ 機械装置や工場等における騒音低減対策は、まずその騒
音発生源を正確に検出することが糸［１となるものであ
って、この騒音源の位こ及びその音圧分１Ｈ５を探査す
る方式として種々のものか開発され、実用化されている
か、このうち最も代表的なものとして音響ホログラフィ
法がある。この音響ホログラフィ法は高精度で音源位置
の探査・測定を行うことがてきるが、大規模なマイクロ
ホン掃引装置や複雑な演算処理機器を必要とし、しかも
その演算処理に多大の時間を要する等の難点かあった。

［発明か解決しようとする問題点１ そこて、マイクロホンをマトリックス状に配設すること
によってマイクアレイを形成し、このマイクアレイに！
Ｊ音を発生する音源物体からの音を入力することによっ
て、該マイクアレイてこの受γ′ｆ丁を背信壮に応した
電気０壮に変換し、この信号に基づいて各マイクロホン
に対応するようにマトリックス状に配列した発光タイオ
ーｌルアレイ笠の表示装置により各マイクロホンの受音
ｊキ圧レベルに応した輝度で発光・表示させることによ
って、５該音源物体における騒音の位置及び分７Ｉｊを
丁？像化処理し、これとカメラ等によって撮像した実際
の物体像とを改ね合わせて表示することによって音源探
査を行う方式が本発明者等によって提案されている。

ところで、音像化処理したデータを前述した発光タイオ
ートアレイて表示するような場合には２アナロク値のま
ま゛Ｃ処理することｂ”Ｃきるか、この１゛１゛像形成
川のデータを画像処理し゛Ｃテレヒ士ニタ、ＣＲＴ等の
表示１段におい゛Ｃ，音源物体の物体像を張ね合わせて
可視化表示させるには、マ・イクアレイからのアナログ
信号−をデジタル信ｔ）に変換する方が処理の簡略化笠
の観点からイｊ利である。このようにマイクアレイにお
ける受ｊ：ｆｆ−ＴＪ’　Ｗ信号をデジタル信号に変換
して音像形成するためのデータ化を行い、このデータを
画像処理しで音源物体の物体像と重ね合わせて表示する
方式として、マイクレイから出力される信号をＡＤ変換
器でデジタル信号に変換１．ノ、このデジタル化された
０壮をＦＦＴ処理等を行う周波数分析塁て周波数分析を
行うことによっ゛Ｃ達成するようにしたものか、木発明
者等によって開発され−（いる。

前述のように、マイクアレイがらの信号をデジタル変換
したトでＦＦＴによる演算処理を行うようにすると、ｉ
キ像形成用データの画像処理を筒易に行うことができる
ようになり、テレビモニタやＣＲＴ等の表示手段におい
て物体像と重ね合わせて可視化表示することができるよ
うになる。しかも、ＦＦＴによる周波数分析を行うこと
がＣきるので、音源物体に複数の音源かあり、これら各
音源から同時に騒音を発生している複合音源から、各音
源に相関する騒音を他から分離してデータ化することが
できるようになるので、音源毎の音像形成データを作成
することかできる。

ところで、前述した表示手段における音像の解像度を向
上させて、より精度のよい音像を形成するためには、マ
イクアレイを構成するマイクロホンの数を多くする必要
かある。ここて、各マイクロホンのチャンネルから送ら
れる周波数信りをＦＦＴ処理するには、第７図に示した
ように、それぞれ各マイクロホンにおける１周期の波長
分の信号を取込んで、この信号なＦＦＴ演算処理を行い
、この処理を全チャンネルに渡って行ねなげればならな
い。従って、このＦＦＴ処理蒔間は。

処理時間（ｔ）−ｉ周期の波長・チャンネル数＋ＦＦＴ
処理蒔間・チャンネル数 となり２チヤンネル数に応して処理時間を多く必要とす
るようになり、しか−１）ＦＦＴ処理それ自体かかなり
長い時間を必要とする関係からしても。

１：を像形成データ化を行うには、極めて長い時間の演
算処理を要することになる。

本発明は以上の点に鑑みでなされたもので、マイクアレ
イに入力された音響（ｊ目〜を極め゛Ｃ高速で音像形成
データ化することかできるようにした￥ｆ源探査装置を
提供することを目的とするものζある。

［問題点を解決するための手段１ １″６）述の課題を解決するために、本発明は、複数の
マイクロホンをマトリックス状に並設してなり、音源物
体から発生する］３゛をそれぞれ′フィクロホン゛Ｃ受
けてその音背信−）に対応した電気信号−に変換するマ
イクアレイと、該マイクアレイにおける前記各マイクロ
ホンに接続したデータ処理手段とからなり、該データ処
理手段を、前記各マイクロボンにおけるそれぞれのチャ
ンネルから送られる信じ−のうち任、・１の周波数成分
のみを通過させる瀘波器と、該各慮波器に接続されて、
その出力０壮の実効値に応した電圧信号を出力する実効
値回路と、該各実効値回路に切換接続して、これら各実
効値回路からの信−５−：を順次読み出す信号切換器と
とて形成し、該データ処理手段によって前記音源物体か
ら発生する汗の音像形成相のデータ化処理するように構
成したことなその特徴とするものである。

［作用］ 前述のように構成した音源探査装置を使用して複合音源
から発生する騒音のうち所定の周波数成分の騒音を他の
汗から分離して音像化するには。

この音源物体に直接マイクアレイを対向配設するか、ま
たはｊ′を原物体からの騒音を一度四曲面形状の反射面
を右する反則器に反射させｃ、　、：’の反射；ｆを該
マイクアレイに受けさせるように配設する。−・方、漏
波器には→ＪンブリンクすべきＨ’５−の周波数帯域の
みを通過させるように濾波帯域を設定しておく。

この状ＩＥ″Ｃ，”’Ｍ源物体から騒音を発生させると
、マイクアレイを構成する各マイク［１ホンによってこ
の音響信号か受信されて、その音圧レベルに応した電気
値５士に変換せしめられる。そして、該各マイクロホン
のチャンネルから出力される信号はそれぞれ瀘波器に人
力されて、ｔ′Ｊ、、に波器に設定された帯域の周波数
のみか通過し、当該設定周波数における音圧レベルに応
じた波形上ｔ−）が得られることになる。そして、各瀘
波器からの信号か実効値回路に入力されるか、該実効値
回路においては、入力波形の実効値に応じた高さの電圧
信号が出力されることになる。

そこで、この実効値回路の出力信号をデータ処理手段て
取出してその電圧信号をデジタル値に変換し、この作業
を順次チャンネル切換を行いながら繰返すことによって
、ピ１該周波数成分を有する騒１ｆを）゛？像形成デー
タ化することができるようになる。この結果、処理時間
は実効値回路への入力０壮の１周期の波長分の取込み時
間とデータ処理１段における信り一切換時間との和とな
り、その処理を高速化することができるようになる。し
かも、マイクロホンから信号が入力されている間は実効
値回路からは常昨実効値に相当する電圧信号が出力され
ており２この信号を読み出すだけで、当該回路中におい
てＦＦＴ演算等の複雑な演算処理を行う必要がないので
、そのデータ化を極めて高速に行うことかできるように
なる。

前述した音像形成データは、特定周波数成分のもので、
設定周波数を適宜変更することによって、周波数毎、即
ち複合音源における音源毎に音像形成データを得ること
かＣきる。そして、このｉ′ｆ像形成データを画像処理
手段によって物体像の信ｔ）と合成すれば、テレビモニ
タやｃ　ＲＴｃの表示１段でその物体像と音像とを重ね
合わせて可視化表示することかできるようになる。この
ように、；″ｆ像形成データをデジタル化処理すること
によって、例えば、マイクアレイの位置に基づく入力音
Ｗ周波数の減衰率の差異の補正、入力周波数に基づく補
正等音像形成用のデータの感度補正を容易かつ微細に行
うこともてきるようになる等の利点もある。

［実施例１ 以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。

而して１本実施例においては、マイクアレイを直接音源
物体に対面させず、集音器からの反射音を該マイクアレ
イに受丁テさせるように構成したものを示す。このよう
に集ｉＹ器を用いると、小型のマイクアレイで大型の音
源物体のｒ１源を探査することかできるようになる。

そこて、まずこの集音式のｆ７源探査装置の原理につい
て説ＩＪする。

即ち、第６１′Ａに示した如く、位置Ｐにｉキ源Ｓを設
け、この位置Ｐから距Ｍしたけ離間した位置に回転放物
面、凹球面等の凹曲面形状を有する反射型集音器りをｒ
Ｔ源Ｓに向けて配設すると、該音源Ｓからの音はこの集
音器りの反射面ｒ″ご反射してＰ′の位ごて音像Ｓ′か
結像することになる。そこで、この音像結像位置Ｐ′に
多数のマイクロホンをマトリックス状に並設したマイク
アレイを反射面ｒに対向配設ずれば、大きな合−原物体
であっても、この音像なマイクアレイにおける音圧分布
として取出すことができ２この音圧分布を適宜の手段で
可視化表示することによって、音源の位置を探査・“み
一定することかできるようになる。

而して、第１１Ａに示したように回転放物面、凹球面／
、４ｉの凹曲面形状なイＴ　１’−る集１１１゛器ｌの
内面には反射面１ａか形成されＣおり、この集１″１−
器ｌは枠状のフＬ、−ム２に１−、下左右方向に回勅可
壱に取り伺−けられｒいる。該フレーム２は高さ調整可
能２＜支持杆３に支持されてよ７９す、該、☆−１・、
５杆３はノ、Ｃ；’；４Ｊ：に１シＸ、；ジ□されてい
る。また、５は集１″ｆ器１の反ｎ４１ｒｉｉｌａ０）
鏡軸上において、該反射面１ａに対向配設したマイクア
レ・イで、該マイクアレイ５は第２　ｋ”［に示したよ
うに支持板６に多数の゛マイク＋１ホン５ａ、Ｓａ。

・・・をマトリックス状に被設し“（なるもの′テ：、
該名マイクロホン５ａ間には例えばクラスウール等から
なる吸汁材７か介装され１名マイクロホン５ａや支持板
らの反射Ｍ９の影響か伝達゛４るのを１月１．ジＣいる
。そＩ〕て、このマイクアレイ１：からの出力信号は、
前述の各マイクロホン５ａに対応４゛るよ・：）に設け
た電圧制御型の増幅器８に入力され”Ｃ１このマイクア
レイ５における各マイクロホン５ａの受信ミリ・を所望
の増幅度に増幅′４．ることか′ｒきるようになってい
る。さらに、この増幅器８の出力側にはデータ処理り段
を構成するデータ処理装７ｉ９が接続されて、該増幅器
８の出力信号はこのデータ処理装置９によって処理され
て音源の位置や分布等からなる所定の音像な形成するよ
うに音像形成データ化の処理を行うことかてきるように
なっている。

次に、１０は音源物体の物体像を撮像する撮像手段とし
てのテレビカメラを示し、該テレビカメラ１０は集音器
１の反射面１ａの鏡軸−Ｌまたはその近傍における前記
マイクアレイ５の音源物体側に設置されている。このよ
うにしてテレビカメラＨ）によって得た物体像の影像信
号に２前述のデータ処理装置８て音源物体Ｓからの騒音
を音像形成データ化処理した信号を合成することによっ
Ｃ、テレビモニタ１１からなる表示手段において音像を
物体像に改ね合わせ゛Ｃ呵視化表示を行・）ことがＣき
るようになっている。

ここ“Ｃ２前述のデータ処理装置９は、第３図に示した
ように５増幅器８からの電気信号をｖ波し、特定周波数
成分の信号のみを通過さゼる瀘波器１２と、該瀘波器１
２からの出力波形を演算してその実効値に応したＬ〆ベ
ベル電圧信号を出力１−る実効値回路ｌコと、該各実効
値回路１３のうち任意の信号を取出すための信号切換器
１４と、該も一１号切換器１４から人力されるア゛す［
１り信（３をデンタル１叶に変換するＡＤ・変換器＋５
とからなり、このデータ処理装置９によってｒｆ丁源体
からの騒ン゛りを、設定周波数毎にサンプリングするこ
とが゛（き、このよう（二′してイ１）た音像形成デー
タはメ干り１５に格納されるように構成されＣいる。

さらに、前述の信′−）切換器１４の切換えや、メ［：
す１６の格納番地指定等の制御は制御部１７からの制御
信号に）＾づい“ｒ行われるよ−）にな−っＣいる。、
θして、これらデータ処理装置９を構成寸−る前述の各
機能部材はそれぞれ別個０）要素から構成するＪともで
きるか、マイクロコンビＪＬ　””−夕等によっても構
成することかできる。

本実施例は＋ｉｉｉ述のように構成されるものて、以下
に４６いて、第４図を参照しＣ゛その作動にりい′Ｃ説
明する。

まず、瀘波器ｌｚの周波数設定を行う（ステップ〈１）
）。このＪ、’、１波数設定は、１″ｊｊ源物ら発生す
る騒音か弔一種類の騒７７発生源から発生している場合
には、この騒Ｉ″１発生源から発生ずる騒；キの周波数
を設定し、また騒音発生源か複数あり、これら６騒１１
を発生源からのｇ７を他から分離して個別的に′サンプ
リングする場合には、そわぞれ各騒；゛ｆ発生コ；１か
ら発生する騒音の周波数を逐次リンゾリンクすることか
できるように設定し゛（おけばよい。

そこ″（２探査対象音源物体から騒ａを発生させると、
この騒音か集音器ｌの反射面１ａに反射されて２Ｉ該マ
イクアレイ５に受音されるようになる。

そして、該マイクアレイ５を構成する各マイクロホン５
ａに人力された６−背信号は電気（４号に変換い・れＣ
１この電気信号か増幅塁８Ｔｕ増幅されＣ。

デ・−タ処理装置９に人力される。

前述のよ−）にしてデータ処理装置９に人力されたマイ
クアレイ５の臼響周波数信号仁゛おける１号波形は瀘波
器１２によって濾波され′Ｃ５この人力も１号のうノ３
該瀘波器１２で１役定された所定の周波数帯域だけが通
過する（ステップ■）。

このように１ノ′Ｃ瀉波器１２て濾波された信号は実効
値回路■３に入力され、該実効値回路１３によっ゛（そ
の実効値か演算され′Ｃ５この人力周波数信号におりる
音圧レベルに応した高さの電圧（３壮からｆ、ｃる実効
値波形の信１−；が出力されることになる（ステップ■
）。この０壮は、第５図（ａ）に示１．．．．．７’ニ
ー如く、１周期分の波Ｉ（の信号かマイ・′７ア１／イ
５イＪ“構成する各マイクロホン５ａにおけるそねぞれ
のチャンネルから出力されると、この入力波第七りが読
み取られて、第５図（ｂ）に承したようＣ′、各チャン
ネルにおけるそれぞれの実効値回路１２から同時に実効
値波形の信号か出力される。

そこで、制御部１７において、信す切換器１４のチャン
ネル設定が行われると共に、読み込まれたデータを格納
するメモリ１６の番地設定か行われる（ステップ■）。

そして、該制御部１７からの制御信号−によって信ｔ）
切換器１４か作動し、設定されたチャンネルにおける実
効（〆（回路１２から出力されている実効値波形に関す
る１Ｅ圧信号のレベルを読み出し、この信号をデジタル
値に変換ケることによってデータの取り込みを行う（ス
テップ■）６さらに、このようにして取り込まれたデジ
タル信−）は制御部１７から出力される番地指定０叶に
基づいてメモリ１６における所定の番地に格納される（
ステップ■）。

前述のようにしてマイクロホン５ａて受けたｒ？響信１
号のうちの設定周波数帯域における音圧レベルをデジタ
ル化処理したデータか得らねるようになり、このデータ
の取り込みか全チャンネルに渡−２゜て行われたか否か
の判別が行われて（ステツノ“ぐ７））、順次信号−切
４！！！器１４の切換えを行うことによって、実効値回
路１３からの出力０叶を逐次読み出されて、デジタルデ
ータ化され、このデータイセメモリ１６における各指定
番地に格納されることによって２当該周波数４１２域に
おける１″Ｙの発生位置どそのＢ’７圧分面分布らなる
ｒｖ像形成データかスＩＩられることになる。ここ゛Ｃ
２実効値回路１３におい“−Ｃは、■波形外たけ取り込
まれると、唯ちに実効値波形か出力されるようにな、っ
ており、従ってこの実効値の演算処理時間は、 処理時間（”ｒ）−ｉ周期分の波形÷信号切換：Ｃ÷の
切換時間（Δｔ）・チャンネル数 となり、ヂ、＼・ンネル数を多く１ノでも極め゛Ｃ高速
に実効値の演算を行・うごとかできるようになる、。

ざらに、このようにして所定周波数帯域の音像形成デ・
−夕をｒ）だ後に　？）ｊｉ波器１２の設定周波２りを
変えるか否かの判別か行われて（ステップ（中）、複数
の騒音発生源から発生するそれぞれ種類の異なる騒ｒ７
を格別にサンプリングするように設定されている場合に
おいては、該瀘波器１２の設定周波数の切換えか行われ
て、設定周波数毎に前述と回様の手順て当該１没定周波
数帯域の音像形成用のデータのサンプリングを行うこと
かできる。

このようにしてメモリ１６に格納されたｉ“を像形成デ
ータは、マイクアレイ５を構成する各マイクロホン５ａ
て受けた音響信号のうち、所定の周波数イ；２域のＰＹ
圧レベルに関するデジタル信号のデ・−タである。そこ
て、このデータを画像処理手段ｃ１′：Ａ示せず）に送
り、該画像処理手段てテレビカメラ１０から送られる物
体像の信すと合成１／てテレビモニタ１１に出力するこ
とによって、該テレビモニタｌ】において物体像と音像
とを重ね合わせ°Ｃ呵視化表示することかできるように
なる。ここで、この音像の表小方法としては、例えば所
定のｉ′Ｓ圧レベし初の等高線の形７ｇの表示や、ｉ［
を圧ビーク値の１・・ツ］−等のマーク表示等によるこ
とか゛（きる。そし“〔５前述のΔＤ変換器１５に感度
補」Ｉを行う演算処理部を接続してお１Ｊば、入力周波
数に基づく感度補１１：、°マイクアレ・イ５を構成す
る名マイクロホン５ａの位置に関する感度補正、温度等
の探査・測定環境の変化による感度補正等を行った状Ｙ
８てデータ化することかてきるのて、８′テ源探査を極
め゛（精度よく行うことかできるようになる。

なお、前述の実施例においては、マイクアレイ５を集１
″ｆ器１に対向配置没するようにしたものを示したか、
マイクアレイを直接ｒ１°源物原物向けて配設し、この
マーイクアレイで騒ｔ′ｔを直接受音させるようにして
もよい。また、物体像を撮像する撮像一手段としてテレ
ビカメラ１０を示したが、これに代えて、カメラ、電子
写真装置１他の撮像手段を用いることもてきる。さらに
、ｒｔ像を物体像に重ね合わせてＩＩＩ′視化表不化表
示示手段としては、前述のテレビモニタＩｔ以外にも、
ＣＲＴを用いたり５発光タイオート、液晶等をマトリッ
クス状に並、没するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以−を詳細に説明したように、本発明に係る音源探査装
置は、音源物体から発生する音響信号をマイクアレイに
おける各マイクロホンで電気信号に変換し２この信号を
瀘波器で濾波すると共に、実効値回路によって入力波形
の実効値を求め、この実効値に基づいて音像形成データ
を得るように構成したから、入力波形の演算処理を迅速
に行い、極めて高速に音像形成データ処理することがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図、第２図は
マイクアレイの正面図、第３図はデータ処理装置の構ｌ
ｊｉ、説明図、第４図はデータ処理装置における音像化
データを得るための１程を示すフローチャート図、第５
ｔＪ（ａ）及び（ｂ）は実効４１１回路の入力波形と出
力波形とを示す線１″４、第６図は集音式ｒ７源探査方
式の原理説ｌＪＩ図、第７　［２はＦＦＴ処理の処理時
間を示す説！ＪＩＪ図である。 ５・・マーイクアレイ、５ａ・・マイクロホン、９・・
データ処理装置 １２・・瀘波器、１３・・実効値回路 １４・・０吟切換器 １５・・ＡＤ変換器、１６・・メモリ。 特許出願人　　　林　　　　　輝（外１名）代理人弁理
上　　影　片　俊　次゛１□″・ｉ：’７−、　：）”
。 １１′−・１ ′、“′、′、 第２図 八 第３１１ ｇ　　　　　　　　　　　　　Ｉ／ 第４図 第５図 （’Ｏ）　　　　　　　　（ｂ’） 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数のマイクロホンをマトリックス状に並設してなり
   、音源物体から発生する音をそれぞれマイクロホンで受
   けてその音響信号に対応した電気信号に変換するマイク
   アレイと、該マイクアレイにおける前記各マイクロホン
   に接続したデータ処理手段とからなり、該データ処理手
   段を、前記各マイクロホンにおけるそれぞれのチャンネ
   ルから送られる信号のうち任意の周波数成分のみを通過
   させる瀘波器と、該各瀘波器に接続されて、その出力信
   号の実効値に応じた電圧信号を出力する実効値回路と、
   該各実効値回路に切換接続して、これら各実効値回路か
   らの信号を順次読み出す信号切換器とで形成し、該デー
   タ処理手段によって前記音源物体から発生する音の音像
   形成用のデータ化処理するように構成したことを特徴と
   する音源探査装置。