JPH01138427A - 音響測定装置 - 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〕 本発明は、吸音材の吸音率や音響インピーダンス等の吸
音特性を測定する装置に関する。

〔従来技術〕

騒音を防止する上で音源の騒音レベルを下げることの他
に、騒音を吸収する吸音材の開発が極めて重要である。

吸音材は一般に音源の周波数に応じて変化する吸音特性
（吸音率、音響インピーダンス等）を有しており、音源
の種類に応じて選択されねばならない。

このような吸音材の吸音特性を測定する装置として、既
に本発明者等によって公表されたものが知られいる６例
えば「日本騒音制御工学会技術発表会講演論文集、昭和
６１年９月、第１３２６号Ｐ１８９〜１９２」を参照さ
れたい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし上記従来の音響測定装置を用いて測定した場合、
周波数によっては大きい誤差を含む測定値を得ることが
あり、吸音特性の測定装置としていまだ未完成の部分を
含むものであった。

本発明は、上記の問題点を解決するために、測定誤差の
出る原因を理論面及び実験面から種々解明した結果、得
られたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、上記問題解決のために本発明が採用する主たる手
段は、筒状体と、上記筒状体の一端部に設けられるホワ
イトノイズ発生用スピーカと、上記筒状体の他端部に、
上記ホワイトノイズ発生用スピーカに対向して設けられ
る吸音材取付部と、上記吸音材取付部とホワイトノイズ
発生用スピーカとの間の筒状体壁部に取り付けられる第
１マイクロフォン及び第２マイクロフォンと、を具備し
、上記ホワイトノイズ発生用スピーカによるホワイトノ
イズの各周波数毎の音量を上記第１マイクロフォンと第
２マイクロフォンとにより測定することにより、上記吸
音材取付部に取り付けた吸音材の吸音特性を検出する音
響測定装置において、上記吸音材表面から第１マイクロ
フォン及び第２マイクロフォンの各中心までの距離をそ
れぞれ１１及びＩｔ２としく１２＞１．）、上記ホワイ
トノイズ発生用スピーカにより発生されるホワイトノイ
ズ中の所定周波数領域における最高周波数のノイズの波
長をλｌｌ１ｎとした場合、 Ａ＋＜０．２５λｌｌｌ１ｎ Ｉｔ、−Ｉ＋≦０．４２５λｓｉｎ とした点を要旨する音響測定装置である。

〔作用〕

ｌ、≦０．２５λｗｉｎとすることにより、第１マイク
ロフォンが筒状体内の音圧の谷部に設置されることが回
避され、上記最高周波数に関連した誤差を含む特異なデ
ータの発生が排除される。

また１２−１！、≦０．４２５λＩｎ＋ｎとすることに
より、音響インピーダンスの計算結果と測定値との関連
がなくなる特殊な測定不能状態に陥る欠点が排除される
。

〔実施例〕

続いて添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した
実施例に付き説明し、本発明の理解に供する。ここに第
１図は本発明の一実施例に係る音響測定装置全体の縦断
面図、第２図は同測定装置におけるマイクロフォン取付
部の拡大縦断面図、第３図は　音圧の谷が出来る原理の
説明図、第４図及び第５図はそれぞれ最高周波数２００
０　Ｈｚで１１を２００　ｍ及び３０鶴にした場合の周
波数に対する吸音率の一実験例を示すグラフ、第６図及
び第７図はそれぞれ最高周波数２０００　Ｈｚでｌ。

−２，を４００■−及び３００８ｍとした場合の周波数
に対する吸音率の一実験例を示すグラフ、第８図は吸音
材及び実験条件を変化させた場合の第５図相当図、第９
図は吸音率Ｏの材質の一例について得られた音響インピ
ーダンスを示すグラフである。

尚、以下の実施例は本発明を具体化した一例に過ぎず、
本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

第１図に示すように、この実施例にかかる音響測定装置
Ａは、外部からのノイズの侵入を遮断するに十分な遮音
性を有する筒状体１を装置本体として備えている。

上記筒状体１の一端１゜はホワイトノイズ発生用スピー
カ（以下スピーカ）２により閉塞されている。また他の
一端ｌトには吸音材取付筒３が接続されている。

上記吸音材取付筒３の内部には、吸音材取付部４に着脱
自在に取り付けられる吸音材５が摺動自在に装着されて
いる。実験状態では、吸音材取付部４と吸音材５とが破
線で示す位置にセットされ、吸音材５の表面５１が筒状
体１の一端１ｂを閉塞する。

上記筒状体１のスピーカ２と吸音材取付部４との間の壁
面には、吸音材取付部４に近い側から順に垂直入射の音
圧を測る第１マイクロフォン６ａと第２マイクロフォン
６にとがその測定部を筒状体１の内面に一致させて取り
付けるための装着孔８．８が形成されている。

上記第１マイクロフォン６１及び第２マイクロフォン６
トの各中心から筒状体１の一端１ｂ　　（即ち吸音材５
の表面５１）までの距離をそれぞれ１１．１２とする。

実際に測定する吸音材５の吸音率は、吸音材５の厚さに
依存する。従って吸音材５の表面５．を実験に適するよ
うに筒状体１の一端ｌしに一致させるために、吸音材取
付部４を筒状体１の軸方向に摺動させる吸音材移動装置
７が吸音材取付筒３に付加されている。吸音材移動装置
７の詳細については後述する。

また第１及び第２マイクロフォン６□及び６ｔ。

は、同一音圧に対して同一測定値を検出するように実験
に先立って較正されねばならない。そのため上記第１マ
イクロフォン６１取り付は用の装着孔８に隣接して一端
１ｂからｇ、の距離の位置に第２マイクロフォン６＆、
を装着することのできる装置孔８１が余分に形成されて
いる。但しこの装置孔８は、実験中は遮蔽される。上記
第１．第２マイクロフォン６、．６．の取付部の構造に
ついても後述する。

通常、スピーカ２や第１．第２マイクロフォン６、．６
．は発生させうるホワイトノイズの周波数や、検出しう
る周波数に主として機械的な面から限界がある。そのた
め測定したい波数が広い場合には、例えば３０）１ｚ〜
２Ｋ）Ｉｚ用と、５００１１ｚ〜５ＫＨｚ用のように、
区切って測定する。

今、使用するスピーカ２が発生させることのできるホワ
イトノイズ中の予め定められた所定範囲（領域）内の最
高周波数（上記２ＫＨｚや５ＫＨｚ）のノイズの波長を
λｍｉｎとすると、上記ｌ、はλｍｉｎによって制限を
受け、 ＩＩ＜　（１／４）λ１ｌｌｉｎ に設定されねばならない、その理由は以下の通りである
。

第２マイクロフォンの出力をＷ２とし、第１マイクロフ
ォンの出力をＷｌとした場合、本発明に係る音響測定装
置Ａにおいて吸音率を測定するには、 Ｗ２／ＷＩ の計算を行う。従って分母である第１マイクロフォン６
ａの出力値Ｗ、が零に近づくと測定誤差が激増する。第
１マイクロフォン６８の出力Ｗ、が零に近づくのは、第
１マイクロフォン６、が音圧の谷に位置する時である。

即ち、スピーカ２がらホワイトノイズを発生させると、
筒状体ｌ内には広帯域な周波数（例えばｒ、＜ｒ２＜ｒ
、）特性を持つ音が存在することになるが、各音は第３
図に示すように、各周波数に応じて定在波（ｃｏｓ（２
π／λ）ｘ）を形成する。

図中矢印の部分は音圧の谷と呼ばれ、入射波と反射波が
干渉し合って音圧が非常に小さくなる位置□である。こ
の位置は周波数が高くなるにつれて次第に吸音材５の表
面５８に漸近する。この音圧の谷がちょうど第１マイク
ロフォン６ａに重なる位ｌｘは上記定在波の式より、 Ｘ＝λ／４ 即ち１７４波長の位置であり、その時の周波数ｆ　＝　
ｃ　／　４　ｘ となる。

従ってスピーカ２が発生させるホワイトノイズの所定領
域における最高周波数に対する波長λｍｉｎに対して、 ６＋＜１／４λ翔ｉｎ の位置に第１マイクロフォン６、を設ければよいことに
なる。

例えば３０Ｈｚ≦ｒ≦２ＫＨｚの周波数帯域のノイズを
スピーカにより発生させる場合は １、＜ｃ／４ｆ＝３４０／４Ｘ２０００−４２．５ｍ５
００≦ｒ≦５ＫＩｌｚの場合は、 １１く１７Ｎ となる。

第４図はｆ　ｍａｗ　−２Ｋ１１ｚのホワイトノイズに
対して１　＋　＝　２０００（＞　４２．５請會）にセ
ントした場合、第５図はＪ＋−３０１（＜　４２．５　
ｆｌ＞にセットした場合の各周波数毎の吸音率を示す実
験値のグラフである。但し共通して吸音材は厚さ５ｆｌ
のウレタンフオームとし％　１２　＝７０ａである。

第４図の実験条件では ｆ−３４０／　（４Ｘ０．２）−４２５Ｈｚとその３倍
（１２７５Ｈｚ）の位置に卓越ピークが見られるが、第
３図ではこれらのピークは現れない。

このように理論面と実験面一とで一致して２．＜１／４
λｌ１ａｘとすることにより音圧の谷による実験誤差が
回避できることが立証された。

次に上記第１及び第２マイクロフォン６□及び６ｂの距
離Ｄ＝１．−１．について検討する。

吸音材表面の音響インピーダンスは で計算される。

ここに Ｐｌ　：第１マイクロフォンで測定される音圧Ｐ２　：
第２マイクロフォンで測定される音圧Ｓ：管の断面積 ρ：空気の密度 Ｃ：空気の音速 −ＦＴ ｋ＝２πｆ／Ｃ ｋ　（１，＋Ｄ）にＤ−λ／２を代入してみる。

ｋ　（λ／１　＋Ｄ）　−２ｎｒ　　（ｊ！＋　＋λ／
２）　／Ｃ−２ｇｆ　　（ｚ、＋Ｃ／２ｆ）／Ｃ コ２πｆ　　（ｆｉ、　＋π）／Ｃ ＭｋＩＩ＋π ｓｉｎ　　ｋ　　（！１　　＋Ｄ）　　−５ｉｎ　　（
ｋｌｌ　　＋π）＝ｓｉｎ　　ｋ　１１　ｃｏｓ　　π
＋ｃｏｓ　　ｋ　Ｉｔ　１　　ｓｉｎ　　π＝−ｓｉｎ
ｋ１＋ ｃｏｓ　　ｋ　　（λ／１　　＋Ｄ）　　＝ｃｏｓ　　
（ｋｌｌ　　＋＋ｒ）＝ｃｏｓ　　ｋ　Ｉｔ　１　　ｃ
ｏｓ　　π−５ｉｎ　　ｋ　１１ｓｉｎ　　π＝−ｃｏ
ｓｋ　β！ この結果を（１）式に代入すると よって測定した項Ｐ＋／Ｐ２が約されてしまう。

このため、測定結果が計算に反映されなくなり、正しい
音響インピーダンス２が計算されないことになる。

実例として第６図にＤ＝４００龍（λ＝２Ｄ＝０．８．
ｆ−３４０＋０．８＝４２５Ｈｚ）としＴｆ−５００ｆ
ｉｚ迄を測定した例を示す。また第７図にＤ＝３００ｍ
ｍ（λ−２０−０．６．ｆ−３４０＋０．６＝５６６．
７Ｈｚ）の場合を示す。Ｄ−４００ｗｍとした場合、４
３５Ｈｚで特異な測定データとなっていることが理解さ
れる。尚、この時の１１は３０鶴（一定）であった。

Ｄ＝λ／２となる周波数は、４００鶴で４２５Ｈｚであ
るが、この場合は第６図からも理解されるように４２５
Ｈｚだけでなく、その近傍にも影響を与えている。

影響の出はじめる周波数を第６図のグラフから推定する
と３６０ｂ程度である。これは理論上特異データとなる
４２５Ｈｚに対して約８５％の位置である。従って Ｄ−（λ／２）　Ｘｏ、８５−０．４２５λとなる周波
数まで測定できることになる。

λの最小値は前記所定周波数領域における最高周波数音
に対応する波長λｍｉｎであるからＤ≦０．４２５λ＋
＊ｉｎ の範囲にＤを設定しておけば上記特異データによる誤差
を回避できることが理解される。

ちなみに ｆｆｉ、＜ｌ／４λｓｉｎ ＤＩｌ＝ｌ、−Ｉｌｌ　≦０．４２５λｓｉｎとした実
験例を第８図に示す、この場合、吸音材は幅４０龍のウ
レタンフオームで、最高周波数２ＫＨｚ、　　ｊ＋　＝
３０ｖａ、　　Ｄ−７０Ｂである。

また第９図に、吸音性のない材質に対して最高周波数５
Ｋｌｌｚ、Ａ、＝１１鶴、Ｄ−２８ｗｍとした場合の音
響インピーダンス（０：理論値の実数部。

＊：理論値の虚数部、破線：実験値の実数部、実線：実
験値の虚数部）を示す。

続いて吸音材移動装置７の構造について説明する。

第１図に示すように吸音材取付筒３の端部壁３゜に設け
た雌ネジ部９に螺合するネジロッドｌＯは、その一端が
ポールジョント１１を介して剛体に近い吸音材取付部４
に揺動自在に接続されている。

上記ネジロッド１０の両端部に回転自在に取り付けた支
持部材１２□、１２ｂに固着された目盛りロッド１３は
、前記端部壁３．に形成した穴１４を貫通している。従
って目盛りロッド１３は穴１４内をその長手方向に摺動
可能であるが、ネジロフト１０のまわりには回転できな
い。

上記構造において、ハンドル１５の把手１６を回すこと
によりネジロッド１０を回転させると、ネジロッド１０
が雌ネジ部９との螺合によりその長手方向に進退駆動さ
れ、ネジロッド１０と共に目盛りロッド１３が進退する
。

従って、目盛りロッド１３に形成された目盛りの進行程
度を見ながら、ネジロッド１０の回転量を加減すること
により、吸音材取付部４の位置調整を行い、吸音材５の
厚さに合わせて、吸音材５の表面５□を筒状体１の一端
ＩＩ、に一致させることができる。

また第１．第２マイクロフォン６ｍ、６ｂの筒状体１に
対する取付構造の一例が第２図に示されている。この場
合、筒状体１に中空筒１５を溶接する。中空円筒１５の
中空部が装着孔８を構成する。

装着孔８にスリーブ１６が密に嵌入され、ナソ）１７に
よりスリーブ１６の抜は防止が図られる。

第１又は第２マイクロフォン６１又は６＋、は、上記ス
リーブ１６の内径部１６１に筒状体ｌの内側から差し込
まれセットされる。上記内径部１６１に形成されたＯリ
ング溝１８に０リング２０１が装着されており、スリー
ブ１６の端部とナツト１９との間にもＯリング２０トが
装着され、これらの０リング２０．．２ｏ、によってマ
イクロフォンとスリーブ１６との間の隙間からの漏音が
防止される。

〔発明の効果〕

本発明は以上述べた如く、筒状体と、上記筒状体の一端
部に設けられるホワイトノイズ発生用スピーカと、上記
筒状体の他端部に、上記ホワイトノイズ発生用スピーカ
に対向して設けられる吸音材取付部と、上記吸音材取付
部とホワイトノイズ発生用スピーカとの間の筒状体壁部
に取り付けられる第１マイクロフォン及び第２マイクロ
フォンと、を具備し、上記ホワイトノイズ発生用スピー
カによるホワイトノイズの各周波数毎の音量を上記第１
マイクロフォンと第２マイクロフォンとにより測定する
ことにより、上記吸音材取付部に取り付けた吸音材の吸
音特性を検出する音響測定装置において、上記吸音材表
面から第１マイクロフォン及び第２マイクロフォンの各
中心までの距離をそれぞれｌ、及び１２としＣ１ｘ＞１
＋）、上記ホワイトノイズ発生用スピーカにより発生さ
れるホワイトノイズ中の所定周波数領域における最高周
波数のノイズの波長をλ−Ｉｎとした場合、Ｊ、＜０．
２５λ５ｉｎ Ｉｔ、−１，≦０．４２５λｗｉｎ であることを特徴とする音響測定装置であるから、使用
するホワイトノイズ発生用スピーカの発生周波数の範囲
において、音圧の谷による誤差原因や、音響インピーダ
ンスの計算結果が測定値と無縁化することによる誤差原
因を排除することができ、信頼度の高い音響測定装置を
得ることに成功したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る音響測定装置全体の縦
断面図、第２図は同測定装置におけるマイクロフォン取
付部の拡大縦断面図、第３図は音圧の谷が出来る原理の
説明図、第４図及び第５図はそれぞれ最高周波数２００
０ＨｚでＡ、を２０Ｑｍｍ及び３０ｎにした場合の周波
数に対する吸音率の一実験例を示すグラフ、第６図及び
第７図はそれぞれ最高周波数２０００１１ｚで１．−Ａ
’、を４００龍及び３００龍として場合の周波数に対す
る吸音率の一実験例を示すグラフ、第８図は吸音材及び
実験条件を変化させた場合の第５図相当図、第９図は吸
音率０の材質の一例について得られた音響インピーダン
スを示すグラフである。 （符号の説明） １・・・筒状体 ２・・・ホワイトノイズ発生用スピーカ３・・・吸音材
取付筒　　　４・・・吸音材取付部５・・・吸音材 ６ａ、６ｂ・・・第１．第２マイクロフォン７・・・吸
音材移動装置　　８・・・装着孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、筒状体と、 上記筒状体の一端部に設けられるホワイト ノイズ発生用スピーカと、 上記筒状体の他端部に、上記ホワイトノイ ズ発生用スピーカに対向して設けられる吸音材取付部と
   、 上記吸音材取付部とホワイトノイズ発生用 スピーカとの間の筒状体壁部に取り付けられる第１マイ
   クロフォン及び第２マイクロフォンと、 を具備し、上記ホワイトノイズ発生用スピ ーカによるホワイトノイズの各周波数毎の音量を上記第
   １マイクロフォンと第２マイクロフォンとにより測定す
   ることにより、上記吸音材取付部に取り付けた吸音材の
   吸音特性を検出する音響測定装置において、 上記吸音材表面から第１マイクロフォン及 び第２マイクロフォンの各中心までの距離をそれぞれｌ
   ＿１及びｌ＿２とし（ｌ＿２＞ｌ＿１）、上記ホワイト
   ノイズ発生用スピーカにより発生されるホワイトノイズ
   中の所定周波数領域における最高周波数のノイズの波長
   をλ＿ｍ＿ｉ＿ｎとした場合、 ｌ＿１＜０．２５λ＿ｍ＿ｉ＿ｎ ｌ＿２−ｌ＿１≦０．４２５λ＿ｍ＿ｉ＿ｎであること
   を特徴とする音響測定装置。 ２、上記吸音材取付部が筒状体の軸方向に摺動可能であ
   る特許請求の範囲第１項記載の音響測定装置。 ３、上記第１及び第２マイクロフォンが、筒状体の軸に
   直角の穴にスリーブを挿入し、このスリーブの内径部に
   Ｏリングを介して挿入されてなる特許請求の範囲第１項
   若しくは第２項のいずれかに記載の音響測定装置。