JP2020041978A - 計測装置、計測方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】騒音環境下において、可聴領域の周波数帯の音波を用いた距離測定を可能とする距離計測装置を提供する。【解決手段】一定時間サンプリングした可聴周波数帯域の音波を高速フーリエ変換処理で分析する分析部１３と、分析部による分析結果を用いて各周波数の音圧レベルの代表値を計算し、算出した代表値の値に基づいて計測周波数を抽出する周波数抽出部１４と、周波数抽出部によって抽出される計測周波数の音波の音波情報を生成し、生成した計測周波数の音波の音波情報をスピーカ１７に出力する波形生成部１５と、波形生成部によって生成される計測周波数の音波の音波情報を取得するとともに、スピーカから出力された計測周波数の音波の反射波の音波情報を取得し、取得した計測周波数の音波の反射波の音波情報と計測周波数の音波の音波情報とを用いて測定対象物との距離を算出する距離算出部１６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象物との距離を計測する計測装置、計測方法、およびプログラムに関する。

送水ポンプや排気ファンなどのファシリティ設備の点検においては、点検員が設置場所を巡回し、稼働音を聴覚で聞き分けて異音の有無を検出し、設備における劣化の有無を判断する。しかしながら、点検員の聴覚に依存する点検作業は、点検員のスキルや体調により判断結果が異なる可能性があった。

設備の稼働音を定量的に捉える方法としては、音源から発せられた音の音圧レベルを測定し、測定された音圧レベルを数値化する方法がある。

特許文献１には、暗騒音の影響を除いて、騒音源による騒音の音圧レベルを測定する技術について開示されている。特許文献１の手法では、騒音の周波数スペクトルの各周波数成分のうち暗騒音の音圧レベルの低い周波数成分を検出し、測定対象となる騒音源による騒音のうち検出した周波数の成分を測定する。

騒音を測定する際には、騒音源と騒音計との距離が変わると、計測される騒音値に影響が及ぶ。そのため、騒音源と騒音計との距離を一定に保って音圧レベルを測定したり、騒音源と騒音計との距離を測定しながら音圧レベルを測定したりすることが求められる。一般的な測距方法では、マイクロ波やミリ波などの電磁波や、超音波を対象物に向けて出力し、戻ってきた音波の減衰具合や遅延時間から距離を算出する。そのような測距方法では、電磁波や超音波の発生源が必要となるため、装置の持ち運びなどの利便性の低下や、コスト増加といった問題点があった。

特許文献２には、可聴音と超音波を出力することができるスピーカと、可聴音と超音波を収音することができるマイクとを用いて、スピーカとマイクとの間の距離を測定する距離測定装置について開示されている。

特許文献３には、被測定対象物を画像として撮像し、被測定対象物までの距離を光学的に測距し、付近の音を集音するセンサ部を備える騒音・距離測定装置について開示されている。特許文献３の装置は、外部からの操作に応じてセンサ部の姿勢を制御し、被測定対象物を画像として捕らえることができる位置にセンサ部の姿勢を調整する。

特開２００１−１５９５５９号公報 特許第４９６０８３８号公報 特開平０７−１９０８４８号公報

特許文献１の技術によれば、暗騒音に影響されないで測定対象となる騒音源による騒音の音圧レベルを測定することができる。しかしながら、特許文献１の技術には、可聴領域の周波数の音波では環境ノイズと干渉して音波の変化の検出が困難になるという問題点があった。

特許文献２の装置によれば、送信信号と受信信号からインパルス応答を求め、その結果からスピーカとマイクの距離を求めるので、一般的なスピーカとマイクでも高精度に距離を測定できる。しかしながら、特許文献２の手法では、環境ノイズの周波数よりも高い周波数領域の超音波を利用するため、超音波を扱うための特別な機構を追加する必要があるという問題点があった。

特許文献３の装置によれば、被測定対象物までの距離を非接触で計測することができ、その計測距離の測距点付近の騒音レベルを計測することができる。しかしながら、特許文献３の手法では、撮像手段が必要であるため、装置の持ち運びなどの利便性の低下や、コスト増加といった問題点があった。

本発明の目的は、上述した課題を解決し、騒音環境下において、可聴領域の周波数帯の音波を用いた距離測定を可能とする距離計測装置を提供することにある。

本発明の一態様の計測装置は、測定対象物に向けてスピーカから出力される音波の反射波をマイクロホンで集音して測定対象物との距離を計測する距離計測装置であって、マイクロホンによって集音される可聴周波数帯域の音波を一定時間サンプリングし、サンプリングした音波を高速フーリエ変換処理を用いて分析することによって周波数スペクトルの時系列データを生成する分析部と、分析部によって生成される周波数スペクトルの時系列データを用いて各周波数の音圧レベルの代表値を計算し、算出した代表値の値に基づいて計測周波数を抽出する周波数抽出部と、周波数抽出部によって抽出される計測周波数の音波の音波情報を生成し、生成した計測周波数の音波の音波情報をスピーカに出力する波形生成部と、波形生成部によって生成される計測周波数の音波の音波情報を取得するとともに、スピーカから出力された計測周波数の音波の反射波の音波情報を取得し、取得した計測周波数の音波の反射波の音波情報と計測周波数の音波の音波情報とを用いて測定対象物との距離を算出する距離算出部とを備える。

本発明の一態様の計測方法は、測定対象物に向けてスピーカから出力される音波の反射波をマイクロホンで集音して測定対象物との距離を計測する計測方法であって、情報処理装置が、マイクロホンによって集音される可聴周波数帯域の音波を一定時間サンプリングし、サンプリングした音波を高速フーリエ変換処理を用いて分析することによって周波数スペクトルの時系列データを生成し、生成した周波数スペクトルの時系列データを用いて各周波数の音圧レベルの代表値を計算し、算出した代表値の値に基づいて計測周波数を抽出し、抽出した計測周波数の音波の音波情報を生成し、生成した計測周波数の音波の音波情報をスピーカに出力し、スピーカから出力された計測周波数の音波の反射波の音波情報を取得し、取得した計測周波数の音波の反射波の音波情報と計測周波数の音波の音波情報とを用いて測定対象物との距離を算出する。

本発明の一態様のプログラムは、測定対象物に向けてスピーカから出力される音波の反射波をマイクロホンで集音して測定対象物との距離を計測するプログラムであって、マイクロホンによって集音される可聴周波数帯域の音波を一定時間サンプリングする処理と、サンプリングした音波を高速フーリエ変換処理を用いて分析することによって周波数スペクトルの時系列データを生成する処理と、生成した周波数スペクトルの時系列データを用いて各周波数の音圧レベルの代表値を計算する処理と、算出した代表値の値に基づいて計測周波数を抽出する処理と、抽出した計測周波数の音波の音波情報を生成する処理と、生成した計測周波数の音波の音波情報をスピーカに出力する処理と、スピーカから出力された計測周波数の音波の反射波の音波情報を取得する処理と、取得した計測周波数の音波の反射波の音波情報と計測周波数の音波の音波情報とを用いて測定対象物との距離を算出する処理とをコンピュータに実行させる。

本発明によれば、騒音環境下において、可聴領域の周波数帯の音波を用いた距離測定を可能とする距離計測装置を提供することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る計測装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る計測装置が収集するサンプリングデータの一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る計測装置が抽出する第１周波数ｆ₁について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る計測装置が距離計測に用いる相関表の一例である。 本発明の第１の実施形態に係る計測装置が表示する表示情報の一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る計測装置の動作の概要について説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る計測装置の波形生成処理について説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る計測装置の距離計測処理について説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る計測装置の騒音値計測処理について説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る計測装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る計測装置の波形生成処理について説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る計測装置の距離計測処理について説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る距離計測装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の各実施形態に係る計測装置の距離計測装置を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る計測装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の計測装置は、騒音測定対象物（測定対象物とも呼ぶ）の方向から集音される音波をサンプリングし、サンプリングしたデータの分析結果に基づいて特定周波数の音波を生成する（波形生成段階とも呼ぶ）。本実施形態の計測装置は、生成した特定周波数の音波を測定対象物に向けて出力し、測定対象物の方向から集音される特定周波数の音波を集音し、特定周波数の音波の減衰率に基づいて測定対象物との距離を計測する（距離計算段階とも呼ぶ）。

（構成）
図１は、本実施形態の計測装置１の構成の一例を示すブロック図である。図１のように、計測装置１は、マイクロホン１１、音量計測部１２、ＦＦＴ分析部１３、第１周波数抽出部１４、波形生成部１５、距離算出部１６、スピーカ１７、および表示部１８を備える。ＦＦＴ分析部１３、第１周波数抽出部１４、波形生成部１５、および距離算出部１６は、距離計測装置１０（計測装置とも呼ぶ）を構成する。距離計測装置１０は、マイクロホン１１、音量計測部１２、スピーカ１７、および表示部１８と接続されてさえいれば、それらの構成とは独立した構成としてもよい。

マイクロホン１１は、可聴周波数帯域の音波を集音する。マイクロホン１１は、指向性を有することが好ましい。マイクロホン１１は、集音した可聴周波数帯域の音波を音量計測部１２およびＦＦＴ分析部１３に出力する。

音量計測部１２は、可聴周波数帯域の音波をマイクロホン１１から取得する。音量計測部１２は、マイクロホン１１から取得した音波の音量を計算する。例えば、音量計測部１２は、集音した音波の音圧レベルを計算する。音量計測部１２は、算出した音量を表示部１８に出力する。

具体的には、音量計測部１２は、マイクロホン１１が集音した音波の音圧レベルＬ_pを音量として算出する。音圧レベルＬ_pは、音圧ｐを用いて以下の式１のように定義される。ただし、式１において、基準値ｐ₀（＝２０マイクロパスカル）は、健康な人間の最小可聴音圧である。
Ｌ_p＝１０×ｌｏｇ₁₀（ｐ²／ｐ₀ ²）＝２０×ｌｏｇ₁₀（ｐ／ｐ₀）・・・（１）
ＦＦＴ分析部１３は、可聴周波数帯域の音波をマイクロホン１１から一定時間サンプリングする。ＦＦＴ分析部１３は、サンプリングした音波を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier transform）分析する。ＦＦＴ分析部１３は、サンプリングした音波をＦＦＴ分析することによって周波数スペクトルの時系列データを生成する。ＦＦＴ分析部１３は、生成した周波数スペクトルの時系列データをＦＦＴ分析結果として第１周波数抽出部１４に出力する。

図２は、ＦＦＴ分析部１３がＦＦＴ分析によって生成する時系列スペクトルの一例を示す図である。図２の時系列スペクトルは、時刻ｔと周波数ｆと音圧レベルＬ_pとの関係を３次元的に表現したものである。例えば、ＦＦＴ分析部１３は、マイクロホン１１から音波を一定時間サンプリングし、サンプリングしたデータを等間隔で分割し、分割したデータごとにＦＦＴ処理を行って図２のような周波数スペクトルの時系列データを生成する。

第１周波数抽出部１４は、ＦＦＴ分析部１３からＦＦＴ分析結果を取得する。第１周波数抽出部１４は、ＦＦＴ分析部１３から取得したＦＦＴ分析結果に基づいて、各周波数の音圧レベルの分散を計算する。第１周波数抽出部１４は、各周波数の音圧レベルの分散が所定値よりも小さい周波数（以下、第１周波数ｆ₁）を抽出する。音波の減衰率から距離を求める場合は、分散が小さいほど精度がよくなる。そのため、本実施形態において、第１周波数抽出部１４は、分散の一番小さい周波数を抽出する。

分散に対する所定値は、求める距離の測定精度とスピーカの出力値とによって決まる。例えば、１０％の測定精度を求める場合は、スピーカの出力値で分散を除算した値が測定精度以下になればよい。そのため、所定値は、以下の式２によって計算できる。
（所定値）＝０．１０×（出力値）・・・（２）
図３は、第１周波数抽出部１４が抽出する第１周波数ｆ₁について説明するための概念図である。図３の例では、第１周波数抽出部１４は、周波数ｆと分散Ｖ_Lとの相関関係を用いて、分散Ｖ_Lが最小となる第１周波数ｆ₁を抽出する。

第１周波数抽出部１４は、少なくとも波形生成段階において、抽出した第１周波数ｆ₁を波形生成部１５に出力する。なお、第１周波数抽出部１４は、必要であれば、距離計算段階において第１周波数ｆ₁を波形生成部１５に出力してもよい。

また、第１周波数抽出部１４は、少なくとも距離計算段階において、第１周波数ｆ₁の音波の音圧レベルを距離算出部１６に出力する。

波形生成部１５は、第１周波数抽出部１４から第１周波数ｆ₁を取得する。波形生成部１５は、第１周波数抽出部１４から取得した第１周波数ｆ₁の音波情報を生成する。波形生成部１５が生成する第１周波数ｆ₁の音波情報には、スピーカ１７から出力する音波の音圧レベルを含む。波形生成部１５は、生成した第１周波数ｆ₁の音波情報をスピーカ１７および距離算出部１６に出力する。

距離算出部１６は、波形計算段階において、波形生成部１５から第１周波数ｆ₁の音波情報を取得する。また、距離算出部１６は、距離計算段階において、第１周波数抽出部１４から第１周波数ｆ₁の音波の音波情報を取得する。距離算出部１６は、第１周波数抽出部１４から取得した第１周波数ｆ₁の音波の音波情報に含まれる音圧レベルを、波形生成部１５から取得した第１周波数ｆ₁の音波情報に含まれる音圧レベルで除算することによって、第１周波数ｆ₁の音波の減衰率を計算する。距離算出部１６は、第１周波数ｆ₁の音波の減衰率に基づいて、測定対象物と計測装置１との距離を算出する。距離算出部１６は、算出した測定対象物と計測装置１との距離を表示部１８に出力する。

図４は、音波の減衰率と距離との相関関係をまとめた相関表１６０の一例である。距離算出部１６は、算出した音波の減衰率を相関表１６０に当てはめて距離を算出する。なお、音波の減衰率と距離との相関関係は予め求めておく。また、音波の減衰率と距離との相関関係を示す関数を用いて距離を算出するように構成してもよい。

スピーカ１７は、波形生成部１５から第１周波数ｆ₁の音波情報を取得する。スピーカ１７は、波形生成部１５から取得した音波情報に基づいて、第１周波数ｆ₁の音波を含む可聴周波数帯域の音波を出力する。スピーカ１７は、指向性を有することが好ましい。マイクロホン１１とスピーカ１７とは、指向性の方向が平行になるように設置される。例えば、マイクロホン１１とスピーカ１７とは、計測装置１の筐体の同じ面上に設置される。

表示部１８は、音量計測部１２が計測した音量の測定結果を取得する。また、表示部１８は、距離算出部１６が算出した測定対象物との距離を取得する。表示部１８は、取得した音量の測定結果や、測定対象物との距離を表示する。表示部１８は、一般的なモニタによって実現される。

図５は、表示部１８に表示させる表示情報の一例を示す概念図である。図５の例では、基準測定距離表示部１８１には、騒音値を計測する基準となる基準測定距離を表示させる。実測距離表示部１８２には、距離算出部１６が算出した計測距離を表示させる。また、騒音値表示部１８３には、音量計測部１２が計測した音圧レベルを騒音値（ｄＢ：デシベル）として表示させる。

計測装置１のユーザは、表示部１８を見ることによって、測定対象物と計測装置１との距離を認識し、基準測定距離に合わせて計測装置１の位置を設定できる。また、計測装置１のユーザは、表示部１８を見ることによって、基準測定距離で計測された騒音値を認識できる。

以上が、本実施形態の計測装置１の構成についての説明である。なお、図１に示す計測装置１は一例であって、本実施形態の計測装置１の構成を限定するものではない。

（動作）
次に、計測装置１の動作について図面を参照しながら説明する。以下においては、計測装置１の動作の概略について説明してから、いくつかの動作の詳細について説明する。

図６は、計測装置１の動作の概略について説明するためのフローチャートである。

図６において、まず、計測装置１は、測定対象物との基準測定距離を表示部１８に表示する（ステップＳ１１）。ここで、ユーザは、表示部１８に表示された基準測定距離に合わせて、マイクロホン１１およびスピーカ１７が測定対象物に向くように計測装置１を配置する。

次に、計測装置１は、測定対象物との距離を計測するためのサンプリングデータを収集する（ステップＳ１２）。

次に、計測装置１は、収集したサンプリングデータを用いて測定対象物と自装置との距離を計測する（ステップＳ１３）。

ここで、計測装置１は、計測された距離と基準測定距離とに基づいて、距離合わせが完了したか否かを判定する（ステップＳ１４）。

距離合わせが完了していない場合（ステップＳ１４でＮｏ）、計測装置１は、計測距離を表示部１８に表示する（ステップＳ１５）。ここで、ユーザは、表示部１８に表示された計測距離と基準測定距離と合わせるように計測装置１の位置を調節する。

一方、距離合わせが完了した場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、計測装置１は、騒音値計測を行う（ステップＳ１６）。例えば、計測装置１は、測定距離が測定基準距離の１０％以内になったら、距離合わせが完了したことを表示部１８に表示し、騒音値計測を行う。

以上が、本実施形態の計測装置１の動作の概略についての説明である。なお、図６のフローチャートに沿った処理は一例であって、本実施形態の計測装置１の動作を限定するものではない。

次に、計測装置１の動作の詳細について図面を参照しながら説明する。以下においては、サンプリングデータを収集する処理（図６のステップＳ１２）、測定対象物との距離を計測する処理（図６のステップＳ１３）、および騒音値を計測する処理（図６のステップＳ１６）について順番に説明する。

〔波形生成処理〕
図７は、距離計測に用いる音波を生成する波形生成処理（図６のステップＳ１２）について説明するためのフローチャートである。

図７において、まず、計測装置１は、マイクロホン１１で音波を集音する（ステップＳ１２１）。

次に、計測装置１は、集音した音波をＦＦＴ分析し、周波数ごとの音圧レベルを求める（ステップＳ１２２）。

ここで、全ての周波数帯のサンプリングデータが揃っていない場合（ステップＳ１２３でＮｏ）、ステップＳ１２１に戻る。計測装置１は、各周波数帯のサンプリングデータが揃うまでステップＳ１２１〜Ｓ１２３の処理を繰り返す。

一方、全ての周波数帯のサンプリングデータが揃った場合（ステップＳ１２３でＹｅｓ）、計測装置１は、各周波数帯のサンプリングデータを分析し、分散が最小の周波数（以下、第１周波数ｆ₁と呼ぶ）を抽出する（ステップＳ１２４）。

次に、計測装置１は、第１周波数ｆ₁の音波の波形を生成する（ステップＳ１２５）。以上で、図７のフローチャートに沿った処理は終了となる。

以上が、計測装置１の波形生成処理についての説明である。なお、図７の処理は、一例であって、計測装置１による波形生成処理を限定するものではない。

〔距離計測処理〕
図８は、測定対象物との距離を計測する距離計測処理（図６のステップＳ１３）について説明するためのフローチャートである。

図８において、まず、計測装置１は、測定対象物に向けて第１周波数ｆ₁の音波を出力する（ステップＳ１３１）。

次に、計測装置１は、測定対象物の方から戻ってくる第１周波数ｆ₁の音波を集音する（ステップＳ１３２）。

次に、計測装置１は、第１周波数ｆ₁の音波の音圧レベルの減衰率を算出する（ステップＳ１３３）。

次に、計測装置１は、予め求めておいた減衰率と距離との相関関係に基づいて、測定対象物と自装置との距離を算出する（ステップＳ１３４）。例えば、計測装置１は、予め求めておいた減衰率と距離との相関関係を相関表として取得しておく。

そして、計測装置１は、算出した距離を表示する（ステップＳ１３５）。

以上が、本実施形態の計測装置１による距離計測処理についての説明である。なお、図８の処理は、一例であって、本実施形態の計測装置１による距離計測処理を限定するものではない。

〔騒音値計測処理〕
図９は、騒音値を計測する騒音値計測処理（図６のステップＳ１６）について説明するためのフローチャートである。

図９において、まず、計測装置１は、マイクロホン１１で騒音を集音する（ステップＳ１６１）。

次に、計測装置１は、集音した騒音の騒音値を算出する（ステップＳ１６２）。

そして、計測装置１は、算出した騒音値を表示部１８に表示する（ステップＳ１６３）。

以上が、計測装置１の騒音値計測処理についての説明である。なお、図８の処理は、一例であって、計測装置１による騒音値計測処理を限定するものではない。

以上のように、本実施形態の計測装置は、マイクロホン、音量計測部、ＦＦＴ分析部、第１周波数抽出部、波形生成部、スピーカ、および表示部を備える。マイクロホンは、少なくとも可聴周波数帯域の音波を集音する。ＦＦＴ分析部は、マイクロホンが集音した音波をＦＦＴ分析する。第１周波数抽出部は、ＦＦＴ分析部がＦＦＴ分析した結果を用いて各周波数の音圧レベルの分散を計算し、分散が所定値より小さい周波数（第１周波数ｆ₁）を抽出する。波形生成部は、第１周波数抽出部が抽出した第１周波数ｆ₁の音波情報を生成する。スピーカは、少なくとも可聴周波数帯域の音波を出力し、波形生成部が生成した音波情報に基づいて第１周波数ｆ₁の音波を出力する。

音量計測部、ＦＦＴ分析部、第１周波数抽出部、および波形生成部は、距離計測装置を構成する。距離計測装置は、少なくとも可聴周波数帯域の音波を集音するマイクロホンから入力した音波をＦＦＴ分析し、分析結果を用いて各周波数の音圧レベルの分散を計算する。距離計測装置は、分散が所定値より小さい周波数（第１周波数ｆ₁）を抽出し、抽出した第１周波数ｆ₁の音波情報を生成する。距離計測装置は、生成した第１周波数ｆ₁の音波情報をスピーカに出力する。

第１周波数抽出部は、ＦＦＴ分析部によって生成される周波数スペクトルの時系列データを用いて各周波数の音圧レベルの分散を代表値として計算する。第１周波数抽出部は、距離計測の測定精度とスピーカの出力値とによって定まる所定値よりも分散が小さい第１周波数を計測周波数として抽出し、抽出した第１周波数を波形生成部に出力する。

波形生成部は、第１周波数抽出部によって抽出される第１周波数の音波の音圧レベルを含む音波情報を生成し、生成した第１周波数の音波の音波情報をスピーカに出力する。また、波形生成部は、スピーカから出力される第１周波数の音波の音圧レベルを距離算出部に出力する。

距離算出部は、スピーカから出力される第１周波数の音波の音圧レベルを記録し、スピーカから出力された第１周波数の音波の反射波の音圧レベルを取得する。距離算出部は、第１周波数の音波の反射波の音圧レベルを第１周波数の音波の音圧レベルで除算することによって減衰率を計算し、予め求めておいた減衰率と距離との相関関係を用いて測定対象物との距離を算出する。

また、本実施形態の計測装置は、マイクロホンによって集音される音波の音量を計測する音量計測部や、距離算出部によって算出される距離を表示する表示部を備える。例えば、表示部は、音量計測部によって計測される音量を表示する。

また、本実施形態の計測装置は、可聴周波数帯域の音波を集音するマイクロホンと、波形生成手段によって出力される計測周波数の音波の音波情報に基づいた音波を出力するスピーカとを備える。

本実施形態の計測装置は、設備が発する騒音環境下において、一定時間あたりの音圧レベルの分散が所定値より小さい第１周波数を抽出する。本実施形態の計測装置は、抽出した第１周波数の音波を測定対象物に向けて出力し、戻ってきた第１周波数の音波を集音する。本実施形態の計測装置は、出力時の第１周波数の音圧レベルと、集音時の第１周波数の音圧レベルとの差分から減衰率を求め、この減衰率に基づいて自装置と測定対象物との距離を算出する。

本実施形態の計測装置によれば、環境ノイズの中で一定時間あたりの音圧レベルの変化量が所定値よりも小さい第１周波数の音波を抽出することによって、環境ノイズと計測対象の音波との干渉を最小限に抑えることができる。そのため、本実施形態の計測装置によれば、可聴領域の周波数帯の音波の変化を検出可能になる。

本実施形態によれば、超音波を用いなくても、可聴周波数帯域の音波の集音が可能なマイクロホンに、可聴周波数帯域の音波の出力が可能なスピーカを追加することによって、騒音値計測装置に距離計測機能を追加することができる。そのため、本実施形態によれば、騒音値計測装置に距離計測機能を追加しても、持ち運びの利便性を失うことなく、コスト増加も抑えられる。

本実施形態の計測装置は、ファシリティ設備の騒音点検時や異音点検時の測定対象物との距離の測定に用いることができる。本実施形態によれば、騒音値を計測する際の基準測定距離を物理的に計測せずに、測定対象物から基準測定距離の位置に計測装置を配置できるため、ファシリティ設備の騒音点検や異音点検のプロセスを簡略化できる。本実施形態の計測装置は、一般的な物体と測定器との距離測定に用いることもできる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る計測装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の計測装置は、設備が発する騒音環境下で一定時間あたりの音圧レベルの最大値が所定値より小さい周波数（第２周波数とも呼ぶ）を抽出する。本実施形態の計測装置は、抽出した第２周波数の音波を騒音測定対象物に向けて出力し、戻ってきた同周波数の音波を集音する。本実施形態の計測装置は、同周波数音波の出力時刻と検出時刻との差分から遅延時間を求め、その遅延時間から測定対象物と計測装置との距離を算出する。

（構成）
図１０は、本実施形態の計測装置２の構成の一例を示すブロック図である。図１０のように、計測装置２は、マイクロホン２１、音量計測部２２、ＦＦＴ分析部２３、第２周波数抽出部２４、波形生成部２５、距離算出部２６、スピーカ２７、および表示部２８を備える。ＦＦＴ分析部２３、第２周波数抽出部２４、波形生成部２５、および距離算出部２６は、距離計測装置２０（計測装置とも呼ぶ）を構成する。距離計測装置２０は、マイクロホン２１、音量計測部２２、スピーカ２７、および表示部２８と接続されてさえいれば、それらの構成とは独立した構成としてもよい。マイクロホン２１、音量計測部２２、ＦＦＴ分析部２３、スピーカ２７、および表示部２８は、第１の実施形態の計測装置１の対応する構成と同様である。そのため、以下においては、第１の実施形態の計測装置１とは異なる第２周波数抽出部２４、波形生成部２５、および距離算出部２６について主に説明する。

第２周波数抽出部２４は、ＦＦＴ分析部２３からＦＦＴ分析結果を取得する。第２周波数抽出部２４は、ＦＦＴ分析部２３から取得したＦＦＴ分析結果に基づいて、音圧レベルの最大値が最小の周波数（以下、第２周波数ｆ₂と呼ぶ）を抽出する。スピーカの出力特性が一定であれば、音圧レベルの最大値が小さいほど安全性が高くなる。そのため、本実施形態では、音圧レベルの最大値が一番小さい周波数（第２周波数ｆ₂）を抽出する。

音圧レベルの最大値に対する所定値は、スピーカ２７の出力値と、マイクロホン２１で検出する音圧レベルと、安全率とによって決まる。例えば、スピーカ２７の出力値の１／２をマイクロホン２１の検出レベルとし、安全率を３倍とすると、以下の式３が成り立つ。
（最大値）≦（検出レベル）／（安全率）＝（出力値）／６・・・（３）
第２周波数抽出部２４は、少なくとも波形生成段階において、抽出した第２周波数ｆ₂を波形生成部２５に出力する。なお、第２周波数抽出部２４は、必要であれば、距離計算段階において第２周波数ｆ₂を波形生成部２５に出力してもよい。

また、第２周波数抽出部２４は、距離計算段階において、第２周波数ｆ₂の音波がマイクロホン２１で検出された検出時刻Ｔ₂を距離算出部２６に出力する。

波形生成部２５は、第２周波数抽出部２４から第２周波数ｆ₂を取得する。波形生成部２５は、第２周波数抽出部２４から取得した第２周波数ｆ₂の音波情報を生成する。波形生成部２５が生成する第２周波数ｆ₂の音波情報には、スピーカ２７から出力する音波の音圧レベルや出力時刻Ｔ₁を含む。波形生成部２５は、生成した第２周波数ｆ₂の音波情報をスピーカ２７および距離算出部２６に出力する。なお、波形生成部２５は、第２周波数ｆ₂の音波情報に含まれる出力時刻Ｔ₁のみを距離算出部２６に出力するように構成してもよい。

距離算出部２６は、波形生成段階において、第２周波数ｆ₂の音波がスピーカ２７から出力される出力時刻Ｔ₁を含む音波情報を波形生成部２５から取得し、取得した出力時刻Ｔ₁を記録する。また、距離算出部２６は、距離計算段階において、第２周波数ｆ₂の音波がマイクロホン２１で検出された検出時刻Ｔ₂を第２周波数抽出部２４から取得し、取得した検出時刻Ｔ₂を記録する。

距離算出部２６は、以下の式４のように、第２周波数ｆ₂の音波の検出時刻Ｔ₂から出力時刻Ｔ₁を減算した値と音速ｖとを積算することによって測定対象物と計測装置２との距離Ｌを計測する。距離算出部２６は、算出した測定対象物との距離を表示部２８に出力する。
Ｌ＝（Ｔ₂−Ｔ₁）×ｖ・・・（４）
以上が、本実施形態の計測装置２の構成についての説明である。なお、図１０に示す計測装置２は一例であって、本実施形態の計測装置２の構成を限定するものではない。

（動作）
次に、計測装置２の動作について図面を参照しながら説明する。計測装置２の動作の概略は、第１の実施形態の計測装置１の動作の概略（図６）と同様である。計測装置２の動作は、波形生成処理（図６のステップＳ１２）距離計測処理（図６のステップＳ１３）の内容が第１の実施形態の計測装置１とは異なり、その他の動作については第１の実施形態と同様である。そのため、以下においては、波形生成処理および距離計測処理についての詳細を説明する。

〔波形生成処理〕
図１１は、距離計測に用いる音波を生成する波形生成処理（図６のステップＳ１２）について説明するためのフローチャートである。

図１１において、まず、計測装置２は、マイクロホン２１で音波を集音する（ステップＳ２２１）。

次に、計測装置２は、集音した音波をＦＦＴ分析し、周波数ごとの音圧レベルを求める（ステップＳ２２２）。

ここで、全ての周波数帯のサンプリングデータが揃っていない場合（ステップＳ２２３でＮｏ）、ステップＳ２２１に戻る。計測装置２は、各周波数帯のサンプリングデータが揃うまでステップＳ２２１〜Ｓ２２３の処理を繰り返す。

一方、全ての周波数帯のサンプリングデータが揃った場合（ステップＳ２２３でＹｅｓ）、計測装置２は、各周波数帯のサンプリングデータを分析し、音圧レベルの最大値が最小となる周波数（以下、第２周波数ｆ₂と呼ぶ）を抽出する（ステップＳ２２４）。

次に、計測装置２は、第２周波数ｆ₂の音波の波形を生成する（ステップＳ２２５）。以上で、図１１のフローチャートに沿った処理は終了となる。

以上が、計測装置２の波形生成処理についての説明である。なお、図１１の処理は、一例であって、計測装置２による波形生成処理を限定するものではない。

〔距離計測処理〕
図１２は、測定対象物との距離を計測する処理（図６のステップＳ１３に対応）について説明するためのフローチャートである。

図１２において、まず、計測装置２は、生成した矩形音波を測定対象物に向けて出力し、出力時刻Ｔ₁を記録する（ステップＳ２３１）。

次に、計測装置２は、測定対象物の方向から戻ってくる第２周波数ｆ₂の音波を集音する（ステップＳ２３２）。

次に、計測装置２は、第２周波数ｆ₂の音波の音圧レベルが検出レベルを超える検出時刻Ｔ₂を検出する（ステップＳ２３３）。

次に、計測装置２は、音波の遅延時間（Ｔ₂−Ｔ₁）を音速ｖで除算し、測定対象物と自装置との距離を算出する（ステップＳ２３４）。

そして、計測装置２は、算出した距離を表示する（ステップＳ２３５）。

以上が、本実施形態の計測装置２による距離計測処理についての説明である。なお、図１２の処理は、一例であって、本実施形態の計測装置２による距離計測処理を限定するものではない。

以上のように、本実施形態の計測装置は、マイクロホン、音量計測部、ＦＦＴ分析部、第２周波数抽出部、波形生成部、スピーカ、および表示部を備える。マイクロホンは、少なくとも可聴周波数帯域の音波を集音する。ＦＦＴ分析部は、マイクロホンが集音した音波をＦＦＴ分析する。第２周波数抽出部は、ＦＦＴ分析部がＦＦＴ分析した結果を用いて各周波数の音圧レベルの最大値を計算し、最大値が所定値より小さい周波数（第２周波数ｆ₂）を抽出する。波形生成部は、第２周波数抽出部が抽出した第２周波数ｆ₂の音波情報を生成する。スピーカは、少なくとも可聴周波数帯域の音波を出力し、波形生成部が生成した音波情報に基づいて第２周波数ｆ₂の音波を出力する。

音量計測部、ＦＦＴ分析部、第２周波数抽出部、および波形生成部は、距離計測装置を構成する。距離計測装置は、少なくとも可聴周波数帯域の音波を集音するマイクロホンから入力した音波をＦＦＴ分析し、分析結果を用いて各周波数の音圧レベルの分散を計算する。距離計測装置は、分散が所定値より小さい周波数（第２周波数ｆ₂）を抽出し、抽出した第２周波数ｆ₂の音波情報を生成する。距離計測装置は、生成した第２周波数ｆ₂の音波情報をスピーカに出力する。

第２周波数抽出部は、ＦＦＴ分析部によって生成される周波数スペクトルの時系列データを用いて各周波数の音圧レベルの最大値を代表値として計算する。第２周波数抽出部は、算出した最大値が所定値よりも小さい第２周波数を計測周波数として抽出し、抽出した第２周波数を波形生成部に出力する。例えば、周波数抽出部は、スピーカの出力値と、マイクロホンが検出する音波の音圧レベルと、安全率とによって定まる値を所定値として用いる。

波形生成部は、周波数抽出部によって抽出される第２周波数の音波の音圧レベルを含む音波情報を生成する。波形生成部は、生成した第２周波数の音波の音波情報をスピーカに出力するとともに、スピーカから第２周波数の音波の音圧レベルが出力された出力時刻を距離算出部に出力する。

距離算出部は、スピーカから第２周波数の音波の音圧レベルが出力された出力時刻を記録し、スピーカから出力された第２周波数の音波の反射波がマイクロホンによって検出された検出時刻を取得する。距離算出部は、検出時刻から出力時刻を減算した値と音速とを積算することによって測定対象物との距離を算出する。

本実施形態の計測装置は、設備が発する騒音環境下において、一定時間あたりの音圧レベルの最大値が所定値より小さい第２周波数を抽出する。計測装置は、抽出した第２周波数の音波を測定対象物に向けて出力し、戻ってきた第２周波数の音波を集音する。計測装置は、第２周波数の音波の検出時刻と、第２周波数の音波の出力時刻との差分から遅延時間を算出し、この算出時間を音速で除算することによって計測装置と測定対象物との距離を算出する。

本実施形態の計測装置によれば、環境ノイズの中で一定時間あたりの音圧レベルの最大値が所定値よりも小さい第２周波数の音波を抽出することによって、環境ノイズと計測対象の音波との干渉を最小限に抑えることができる。そのため、本実施形態の計測装置によれば、可聴領域の周波数帯の音波の変化を検出可能になる。

本実施形態によれば、超音波を用いなくても、可聴周波数帯域の音波の集音が可能なマイクロホンに、可聴周波数帯域の音波の出力が可能なスピーカを追加することによって、騒音値計測装置に距離計測機能を追加することができる。そのため、本実施形態によれば、騒音値計測装置に距離計測機能を追加しても、持ち運びの利便性を失うことなく、コスト増加も抑えられる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る距離計測装置（計測装置とも呼ぶ）について図面を参照しながら説明する。本実施形態の距離計測装置は、第１および第２の実施形態の計測装置が有する距離計測装置を上位概念化したものである。

図１３のように、本実施形態の距離計測装置３０は、分析部３３、周波数抽出部３４、波形生成部３５は、および距離算出部３６を備える。距離計測装置３０は、マイクロホン３１、スピーカ３７、および表示部３８に接続される。マイクロホン３１、スピーカ３７、および表示部３８は、第１の実施形態の対応する構成と同様である。

分析部３３は、可聴周波数帯域の音波をマイクロホン３１から一定時間サンプリングする。分析部３３は、サンプリングした音波をＦＦＴ分析することによって周波数スペクトルの時系列データを生成する。分析部３３は、生成した周波数スペクトルの時系列データをＦＦＴ分析結果として周波数抽出部３４に出力する。

周波数抽出部３４は、分析部３３からＦＦＴ分析結果を取得する。周波数抽出部３４は、分析部３３から取得したＦＦＴ分析結果に基づいて、各周波数の音圧レベルの代表値を計算する。例えば、周波数抽出部３４は、音圧レベルの代表値として、分散や最大値を算出する。なお、周波数抽出部３４が算出する音圧レベルの代表値は、分散や最大値に限定されない。周波数抽出部３４は、各周波数の音圧レベルの代表値が所定値よりも小さい周波数（計測周波数とも呼ぶ）を抽出する。

周波数抽出部３４は、少なくとも波形生成段階において、抽出した計測周波数を波形生成部３５に出力する。なお、周波数抽出部３４は、必要であれば、距離計算段階において計測周波数を波形生成部３５に出力してもよい。また、周波数抽出部３４は、波形生成段階および距離計算段階の少なくとも一方において、計測周波数の音波情報を距離算出部３６に出力する。周波数抽出部３４が距離算出部３６に出力する計測周波数の音波情報には、マイクロホン３１によって計測される計測周波数の音波の音圧レベルおよび検出時刻の少なくとも一方が含まれる。

波形生成部３５は、周波数抽出部３４から計測周波数を取得する。波形生成部３５は、周波数抽出部３４から取得した計測周波数の音波情報を生成する。波形生成部３５が生成する計測周波数の音波情報には、スピーカ３７から出力する計測周波数の音波の音圧レベルおよび出力時刻のうち少なくとも一方が含まれる。波形生成部３５は、生成した計測周波数の音波情報をスピーカ３７および距離算出部３６に出力する。

距離算出部３６は、波形計算段階において、波形生成部３５から計測周波数の音波情報を取得する。また、距離算出部３６は、距離計算段階において、周波数抽出部３４から計測周波数の音波の音波情報を取得する。距離算出部３６は、周波数抽出部３４から取得した計測周波数の音波の音波情報と、波形生成部３５から取得した計測周波数の音波情報とを用いて、測定対象物との距離を算出する。距離算出部３６は、算出した測定対象物との距離を表示部３８に出力する。なお、距離算出部３６が算出する測定対象物との距離は、マイクロホン３１およびスピーカ３７の振動板によって形成される面と測定対象物との距離に相当する。

本実施形態においては、距離計測を主とするため、表示部３８には測定対象物との計測距離のみを表示させればよい。なお、表示部３８に表示させる情報は、測定対象物との計測距離に限定されず、任意に設定できる。

以上が、本実施形態の距離計測装置３０の構成についての説明である。なお、図１３に示す距離計測装置３０は一例であって、本実施形態の距離計測装置３０の構成を限定するものではない。

以上のように、本実施形態の距離計測装置は、測定対象物に向けてスピーカから出力される音波の反射波をマイクロホンで集音して測定対象物との距離を計測する。本実施形態の距離計測装置は、分析部、周波数抽出部、波形生成部、および距離算出部を備える。分析部は、マイクロホンによって集音される可聴周波数帯域の音波を一定時間サンプリングし、サンプリングした音波を高速フーリエ変換処理を用いて分析することによって周波数スペクトルの時系列データを生成する。周波数抽出部は、分析部によって生成される周波数スペクトルの時系列データを用いて各周波数の音圧レベルの代表値を計算し、算出した代表値の値に基づいて計測周波数を抽出する。波形生成部は、周波数抽出部によって抽出される計測周波数の音波の音波情報を生成し、生成した計測周波数の音波の音波情報をスピーカに出力する。距離算出部は、波形生成部によって生成される計測周波数の音波の音波情報を取得するとともに、スピーカから出力された計測周波数の音波の反射波の音波情報を取得する。距離算出部は、取得した計測周波数の音波の反射波の音波情報と計測周波数の音波の音波情報とを用いて測定対象物との距離を算出する。

本実施形態の距離計測装置によれば、騒音環境下において、可聴領域の周波数帯の音波を用いた距離測定が可能となる。

（ハードウェア）
ここで、本発明の各実施形態に係る距離計測装置の処理を実行するハードウェア構成について、図１４の情報処理装置９０を一例として挙げて説明する。なお、図１４の情報処理装置９０は、各実施形態の距離計測装置の処理を実行するための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。

図１４のように、情報処理装置９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６を備える。図１４においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記する。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、バス９９を介して互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。

プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２に展開し、展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、情報処理装置９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、本実施形態に係る距離計測装置による処理を実行する。

主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置９２として構成・追加してもよい。

補助記憶装置９３は、種々のデータを記憶する。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって構成される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。

入出力インターフェース９５は、情報処理装置９０と周辺機器とを接続するためのインターフェースである。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。

情報処理装置９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器を接続するように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成とすればよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ通信は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。

また、情報処理装置９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、情報処理装置９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介して情報処理装置９０に接続すればよい。

また、情報処理装置９０には、必要に応じて、ディスクドライブを備え付けてもよい。ディスクドライブは、バス９９に接続される。ディスクドライブは、プロセッサ９１と図示しない記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体からのデータ・プログラムの読み出し、情報処理装置９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体で実現できる。また、記録媒体は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体や、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、その他の記録媒体によって実現してもよい。

以上が、本発明の各実施形態に係る距離計測装置を可能とするためのハードウェア構成の一例である。なお、図１４のハードウェア構成は、各実施形態に係る距離計測装置の演算処理を実行するためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、各実施形態に係る距離計測装置に関する処理をコンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、各実施形態に係るプログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。

各実施形態の距離計測装置の構成要素は、任意に組み合わせることができる。また、各実施形態の距離計測装置の構成要素は、ソフトウェアによって実現してもよいし、回路によって実現してもよい。

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１、２ 計測装置
１０、２０、３０ 距離計測装置
１１、２１、３１ マイクロホン
１２、２２ 音量計測部
１３、２３ ＦＦＴ分析部
１４ 第１周波数抽出部
１５、２５、３５ 波形生成部
１６、２６、３６ 距離算出部
１７、２７、３７ スピーカ
１８、２８、３８ 表示部
２４ 第２周波数抽出部
３３ 分析部
３４ 周波数抽出部

Claims (10)

1. 測定対象物に向けてスピーカから出力される音波の反射波をマイクロホンで集音して前記測定対象物との距離を計測する距離計測装置であって、
   前記マイクロホンによって集音される可聴周波数帯域の音波を一定時間サンプリングし、サンプリングした音波を高速フーリエ変換処理を用いて分析することによって周波数スペクトルの時系列データを生成する分析手段と、
   前記分析手段によって生成される前記周波数スペクトルの時系列データを用いて各周波数の音圧レベルの代表値を計算し、算出した前記代表値の値に基づいて計測周波数を抽出する周波数抽出手段と、
   前記周波数抽出手段によって抽出される前記計測周波数の音波の音波情報を生成し、生成した前記計測周波数の音波の音波情報を前記スピーカに出力する波形生成手段と、
   前記波形生成手段によって生成される前記計測周波数の音波の音波情報を取得するとともに、前記スピーカから出力された前記計測周波数の音波の反射波の音波情報を取得し、取得した前記計測周波数の音波の反射波の音波情報と前記計測周波数の音波の音波情報とを用いて測定対象物との距離を算出する距離算出手段とを備える計測装置。
2. 前記周波数抽出手段は、
   前記分析手段によって生成される前記周波数スペクトルの時系列データを用いて各周波数の音圧レベルの分散を前記代表値として計算し、距離計測の測定精度と前記スピーカの出力値とによって定まる所定値よりも分散が小さい第１周波数を前記計測周波数として抽出し、抽出した前記第１周波数を前記波形生成手段に出力し、
   前記波形生成手段は、
   前記周波数抽出手段によって抽出される前記第１周波数の音波の音圧レベルを含む音波情報を生成し、生成した前記第１周波数の音波の音波情報を前記スピーカに出力するとともに、前記スピーカから出力される前記第１周波数の音波の音圧レベルを前記距離算出手段に出力し、
   前記距離算出手段は、
   前記スピーカから出力される前記第１周波数の音波の音圧レベルを記録し、前記スピーカから出力された前記第１周波数の音波の反射波の音圧レベルを取得し、前記第１周波数の音波の反射波の音圧レベルを前記第１周波数の音波の音圧レベルで除算することによって減衰率を計算し、予め求めておいた前記減衰率と前記距離との相関関係を用いて前記測定対象物との距離を算出する請求項１に記載の計測装置。
3. 前記周波数抽出手段は、
   前記分析手段によって生成される前記周波数スペクトルの時系列データを用いて各周波数の音圧レベルの最大値を前記代表値として計算し、算出した最大値が所定値よりも小さい第２周波数を前記計測周波数として抽出し、抽出した前記第２周波数を前記波形生成手段に出力し、
   前記波形生成手段は、
   前記周波数抽出手段によって抽出される前記第２周波数の音波の音圧レベルを含む音波情報を生成し、生成した前記第２周波数の音波の音波情報を前記スピーカに出力するとともに、前記スピーカから前記第２周波数の音波の音圧レベルが出力された出力時刻を前記距離算出手段に出力し、
   前記距離算出手段は、
   前記スピーカから前記第２周波数の音波の音圧レベルが出力された前記出力時刻を記録し、前記スピーカから出力された前記第２周波数の音波の反射波が前記マイクロホンによって検出された検出時刻を取得し、前記検出時刻から前記出力時刻を減算した値と音速とを積算することによって前記測定対象物との距離を算出する請求項１に記載の計測装置。
4. 前記周波数抽出手段は、
   前記スピーカの出力値と、前記マイクロホンが検出する音波の音圧レベルと、安全率とによって定まる値を前記所定値として用いる請求項３に記載の計測装置。
5. 前記距離算出手段によって算出される距離を表示する表示手段を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の計測装置。
6. 前記マイクロホンによって集音される音波の音量を計測する音量計測手段を備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の計測装置。
7. 前記マイクロホンによって集音される音波の音量を計測する音量計測手段と、
   前記距離算出手段によって算出される距離と、前記音量計測手段によって計測される音量とを表示する表示手段を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の計測装置。
8. 可聴周波数帯域の音波を集音する前記マイクロホンと、
   前記波形生成手段によって出力される前記計測周波数の音波の音波情報に基づいた音波を出力する前記スピーカとを備える請求項１乃至７のいずれか一項に記載の計測装置。
9. 測定対象物に向けてスピーカから出力される音波の反射波をマイクロホンで集音して前記測定対象物との距離を計測する計測方法であって、
   情報処理装置が、
   前記マイクロホンによって集音される可聴周波数帯域の音波を一定時間サンプリングし、
   サンプリングした音波を高速フーリエ変換処理を用いて分析することによって周波数スペクトルの時系列データを生成し、
   生成した前記周波数スペクトルの時系列データを用いて各周波数の音圧レベルの代表値を計算し、
   算出した前記代表値の値に基づいて計測周波数を抽出し、
   抽出した前記計測周波数の音波の音波情報を生成し、
   生成した前記計測周波数の音波の音波情報を前記スピーカに出力し、
   前記スピーカから出力された前記計測周波数の音波の反射波の音波情報を取得し、
   取得した前記計測周波数の音波の反射波の音波情報と前記計測周波数の音波の音波情報とを用いて測定対象物との距離を算出する計測方法。
10. 測定対象物に向けてスピーカから出力される音波の反射波をマイクロホンで集音して前記測定対象物との距離を計測するプログラムであって、
    前記マイクロホンによって集音される可聴周波数帯域の音波を一定時間サンプリングする処理と、
    サンプリングした音波を高速フーリエ変換処理を用いて分析することによって周波数スペクトルの時系列データを生成する処理と、
    生成した前記周波数スペクトルの時系列データを用いて各周波数の音圧レベルの代表値を計算する処理と、
    算出した前記代表値の値に基づいて計測周波数を抽出する処理と、
    抽出した前記計測周波数の音波の音波情報を生成する処理と、
    生成した前記計測周波数の音波の音波情報を前記スピーカに出力する処理と、
    前記スピーカから出力された前記計測周波数の音波の反射波の音波情報を取得する処理と、
    取得した前記計測周波数の音波の反射波の音波情報と前記計測周波数の音波の音波情報とを用いて測定対象物との距離を算出する処理とをコンピュータに実行させるプログラム。

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