JPH0321873B2 - - Google Patents
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- JPH0321873B2 JPH0321873B2 JP22113984A JP22113984A JPH0321873B2 JP H0321873 B2 JPH0321873 B2 JP H0321873B2 JP 22113984 A JP22113984 A JP 22113984A JP 22113984 A JP22113984 A JP 22113984A JP H0321873 B2 JPH0321873 B2 JP H0321873B2
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- Japan
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- sound
- image
- sound source
- object image
- microphone array
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、騒音発生源等の音源位置を集音器を
用いて可視化表示することによつて、その音源位
置を探査・測定する音源探査装置に関するもので
ある。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is a sound source search method that searches for and measures the position of a sound source, such as a noise source, by visually displaying the position of the sound source using a sound collector. It is related to the device.
[従来の技術]
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口と
なるものであつて、この騒音源の位置を探査する
方式として種々のものが開発され、実用化されて
いるが、このうち最も代表的なものとして音響ホ
ログラフイ法がある。この音響ホログラフイ法は
高精度で音源位置の探査・測定を行うことができ
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
大の時間を要するため、瞬間的騒音、変動する騒
音の音源位置の探査・測定が困難になる等の難点
があつた。[Prior Art] The first step in noise reduction measures in machinery, factories, etc. is to accurately detect the source of the noise, and there are various methods for detecting the location of the noise source. Among the methods that have been developed and put into practical use, the most representative method is acoustic holography. This acoustic holography method can detect and measure the location of sound sources with high precision, but it requires a large-scale microphone sweep device and complicated processing equipment, and the processing requires a large amount of time. There were some difficulties, such as difficulty in detecting and measuring the source location of static noise and fluctuating noise.
そこで、集音器を用いることによつて簡易に音
源位置を探査する方式が本発明者によつて提案さ
れており、この音源探査方式は原理的には第10
図に示したようになつている。即ち、同図に示し
た如く、位置Pに音源Sを設け、この位置Pから
距離Lだ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Dを音源Sに
向けて配設すると、音源Sからの音はこの集音器
Dの反射面rで反射してP′の位置で音像S′が結像
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ツクス状に並設した
マイクアレイを反射面rに対向配設すれば、この
音像を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、この音圧分布を適宜の手段で可視
化表示することによつて、音源の位置を探査・測
定することができるようになる。 Therefore, the present inventor has proposed a method for easily detecting the sound source location by using a sound collector, and this sound source location method is theoretically based on the 10th method.
It is as shown in the figure. That is, as shown in the figure, a sound source S is provided at a position P, and a reflective sound collector D having a concave curved surface shape such as a paraboloid of revolution or a concave spherical surface is placed at a distance L from this position P as the sound source. When the sound collector D is placed facing toward S, the sound from the sound source S is reflected by the reflective surface r of the sound collector D, and a sound image S' is formed at the position P'. Therefore, by arranging a microphone array in which a large number of microphones are arranged side by side in a matrix at this sound image forming position P' facing the reflecting surface r, this sound image can be extracted as a sound pressure distribution in the microphone array, and this sound By visualizing and displaying the pressure distribution using an appropriate means, the position of the sound source can be detected and measured.
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、前述の原理に基づく音源探査方
式を実用化するに際しては、以下に示すような
種々の問題点を解決する必要がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, in order to put into practical use the sound source detection method based on the above-described principle, it is necessary to solve various problems as shown below.
まず第1に、第10図に示したように、集音器
Dの鏡軸X−X上の反射面rから焦点Fまでの距
離、即ち焦点距離をfとし、焦点Fから音像結像
位置P′までの距離ΔXとしたときに、
ΔX=f2/L−f
となり、音源Sの位置と集音器Dの位置との間
の距離Lに応じてΔXが変化し、音像結像装置が
異つてくる。従つて、測定時にはマイクアレイを
この音像結像位置に位置決めする必要があるが、
集音器に入射する音が複合音や反射音等を含む場
合等においては、マイクアレイを正確に音像結像
位置に位置決めすることが極めて困難となる。 First, as shown in FIG. 10, let f be the distance from the reflective surface r on the mirror axis XX of the sound collector D to the focal point F, that is, the focal length, and from the focal point F to the sound image forming position. When the distance to P' is ΔX, ΔX=f 2 /L−f, and ΔX changes according to the distance L between the position of the sound source S and the position of the sound collector D, and the sound image forming device becomes different. Therefore, it is necessary to position the microphone array at this sound image formation position during measurement.
In cases where the sound incident on the sound collector includes complex sounds, reflected sounds, etc., it becomes extremely difficult to accurately position the microphone array at the sound image formation position.
また第2に、マイクアレイにおける音圧分布を
可視化表示しても、この表示と被測定物とを対比
させることができないため、音源位置を正確に特
定できない場合がある。 Second, even if the sound pressure distribution in the microphone array is visually displayed, it is not possible to compare this display with the object to be measured, so the position of the sound source may not be accurately identified.
さらに第3に、マイクアレイによつては音源物
体が集音器からどの程度離れた位置にあるかを識
別することができないから、音源の平面的な位置
だけでなく、それと集音器との間の距離の測定を
必要とする音源探査、例えば三次元的に位置を違
えて配置した複数の物体のうちいずれの物体が音
源となつているかの検出を行うことができない場
合がある。 Third, with some microphone arrays, it is not possible to identify how far the sound source object is from the sound collector, so it is not only possible to determine the two-dimensional position of the sound source, but also the distance between it and the sound collector. In some cases, it may not be possible to perform a sound source search that requires measuring the distance between objects, such as detecting which object is the sound source among a plurality of objects arranged three-dimensionally at different positions.
そこで、本発明は、前述の集音式音源探査方式
に光学的手法を組合せることによつて、この音源
探査方式を実用化する際における諸問題を解決
し、簡単な構成により容易で、しかも正確に音源
物体の位置を探査・測定できるようにすることを
本発明の技術的課題とするものである。 Therefore, the present invention solves various problems when putting this sound source detection method into practical use by combining the above-mentioned sound collection type sound source detection method with an optical method. A technical object of the present invention is to enable accurate exploration and measurement of the position of a sound source object.
[問題点を解決するための手段]
前述の課題を解決するために、本発明は音源物
体からの音を反射させる回転放物面、凹球面等の
凹曲面形状をなす反射面をこの音源物体に対向配
設するように構成した集音器と、複数のマイクロ
ホンをマトリツクス状に並設することによつて形
成したマイクアレイをを集音器の反射面に対向さ
せて配設し、このマイクアレイの各マイクロホン
からの電気信号を増幅器によつて増幅し、この増
幅器からの出力信号に基づいて音源物体の音像を
表示器で可視化表示させるように構成した音像可
視化装置と、レンズと焦点板からなり、該焦点板
に音源物体の物体像を結像させる物体像結像装置
とを備え、前記音像可視化装置の鏡軸と前記物体
像結像装置の光軸とをほぼ一致させるように配設
し、前記音像可視化装置により可視化表示した音
像及び物体像結像装置によつて結像させた物体像
の焦点合せを行い、これらの像を対比させること
によつて、音源位置を探査するように構成したこ
とをその特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a reflection surface having a concave curved shape such as a paraboloid of revolution or a concave spherical surface that reflects sound from a sound source object. A sound collector configured to face the reflective surface of the sound collector, and a microphone array formed by arranging a plurality of microphones in parallel in a matrix are arranged facing the reflective surface of the sound collector. A sound image visualization device configured to amplify electrical signals from each microphone in the array using an amplifier, and visually display a sound image of a sound source object on a display based on the output signal from the amplifier, and a lens and focus plate. and an object image forming device for forming an object image of the sound source object on the focus plate, and arranged so that the mirror axis of the sound image visualization device and the optical axis of the object image forming device substantially coincide with each other. The sound image visualized by the sound image visualization device and the object image formed by the object image forming device are focused, and the sound source position is searched by comparing these images. It is characterized by its structure.
[作用]
而して、例えば機械装置等のような音源物体の
一側面において、当該側面のうちのどの位置から
騒音が発生しているかを探査するには、まず集音
器をこの音源物体に対向配設させて物体像結像装
置のレンズを介して焦点板に結像する物体像の焦
点合せを行い、この物体像の焦点合せに応じて音
像可視化装置による音像の焦点が合うようにマイ
クアレイを位置決めする。このようにして得た音
像と物体像とを対比することにより、容易かつ正
確に音源の位置を探査することができる。ここ
で、まず物体像の焦点合せを行い、然る後にこの
焦点合せに応じて音像の焦点合せを行うようにし
ているが、これは音源物体からの音が複合音であ
つたり反射音を含む場合を考慮してのもので、こ
れらの影響があつてもマイクアレイを確実に音像
結像位置に位置決めすることができる場合には、
何れの焦点合せを先に行つてもよい。[Operation] Therefore, in order to find out from which side of the side surface of a sound source object, such as a mechanical device, noise is being generated, first place a sound collector on the side surface of the sound source object. The microphones are arranged opposite to each other and focus the object image formed on the focus plate through the lens of the object image forming device, and the sound image visualized by the sound image visualization device is focused according to the focusing of the object image. Position the array. By comparing the sound image and object image obtained in this way, the position of the sound source can be easily and accurately detected. Here, the object image is first focused, and then the sound image is focused in accordance with this focusing, but this is because the sound from the sound source object is a complex sound or contains reflected sound. If the microphone array can be reliably positioned at the sound image formation position even with these influences,
Either focusing may be performed first.
一方、種々の機器や部材等が三次元的に位置を
違えて多数配置した工場の内部等で騒音発生物を
検出する場合のように、三次元的に位置が特定で
きない音源物体を探査する場合には、まず音像可
視化装置による音像の焦点合せを行い、この音像
の焦点合せに応じて物体像結装置における物体像
の焦点を合せる。そして、この物体像と音像とを
対比させると、焦点板上に結像した物体像のう
ち、その焦点があつた位置であつて、しかも音像
として表示された部分にある機器、部材等が音源
物体として検出されるようになる。 On the other hand, when searching for a sound source object whose position cannot be specified three-dimensionally, such as when detecting a noise-generating object inside a factory where a large number of various devices and parts are arranged in three-dimensionally different positions. First, the sound image is focused by the sound image visualization device, and the object image in the object image forming device is focused in accordance with the focusing of the sound image. Comparing this object image and sound image, we can see that the sound source is a device, member, etc. located at the focused position of the object image formed on the focus plate and also in the part displayed as a sound image. It will be detected as an object.
さらに、三次元的に位置を違えた複数の位置か
らそれぞれ音が発生している場合において、その
うちのいずれかの音源を特定するには、まず、音
像可視化装置を構成するマイクアレイを移動させ
ることにより、この音像可視化装置に捕捉されて
いるいずれかの音の発生位置における焦点合せを
行う。然る後に、この音像の焦点が合つた部位に
物体像結像装置の物体像の焦点を合せ込む。これ
により、ある位置において発生する音源を探査す
ることができる。そして、音像可視化装置によつ
て捕捉されているそれぞれの音の発生位置毎に音
像の焦点合せ及び物体像の焦点合せを順次行うよ
うにすれば、目的とする音源における音像または
複数ある音源のすべての音像を検出することがで
きる。 Furthermore, in the case where sounds are generated from multiple three-dimensionally different positions, in order to identify the source of any of the sounds, first move the microphone array that makes up the sound image visualization device. Focusing is performed at the generation position of any sound captured by the sound image visualization device. Thereafter, the object image of the object image forming device is focused on the area where the sound image is focused. This makes it possible to search for a sound source occurring at a certain position. If the sound image and the object image are sequentially focused for each sound generation position captured by the sound image visualization device, all the sound images of the target sound source or multiple sound sources can be focused. The sound image of can be detected.
また、音源物体がある程度特定されているよう
な場合には、まず物体像結像装置により目標とす
る物体像に焦点を合せて、この物体像の焦点合せ
に応じて音像可視化装置による音像の焦点合せを
行うようになし、この操作を繰り返し行うことに
より、三次元的に位置を違えて複数の音源物体に
ついて、それぞれの音像情報を得ることができ
る。 In addition, when the sound source object has been specified to some extent, the object image forming device is first focused on the target object image, and the sound image visualization device focuses the sound image according to the focusing of the object image. By repeating this operation, it is possible to obtain sound image information for each of a plurality of sound source objects at different three-dimensional positions.
ここで、物体像の焦点合せは、通常の光学的手
法により物体像結像装置のレンズと焦点板との間
の間隔をレンズと物体との間隔との関係で変化さ
せることにより行うことができ、このために物体
像結像装置を物体像焦点調節機構付きとなすのが
好ましい。 Here, focusing of the object image can be performed by changing the distance between the lens of the object image forming device and the focus plate in relation to the distance between the lens and the object using a normal optical method. For this purpose, it is preferable that the object image forming device is equipped with an object image focusing mechanism.
また、音像の焦点合せは、マイクアレイを第1
0図に示した音像結像位置P′に配置させることに
より行われるが、この位置は集音器と音源物体と
の間の距離に応じて変化する。従つて、音像の焦
点合せは、この集音器と音源物体との間の距離を
検出することにより行うことができるが、またマ
イクアレイを集音器の反射面の鏡軸に沿つて移動
させ、可視化表示される音像が最も鮮明となる位
置を検出することによつても、この音像の焦点合
せを行うことができる。而して、音像可視化装置
にマイクアレイを反射面の鏡軸に沿つて移動可能
とする音像焦点調節機構を持たせるようにする
と、音像の焦点合せに至便である。 In addition, to focus the sound image, the microphone array is
This is done by placing the sound image at the sound image forming position P' shown in FIG. 0, but this position changes depending on the distance between the sound collector and the sound source object. Therefore, focusing of the sound image can be performed by detecting the distance between this sound collector and the sound source object, but also by moving the microphone array along the mirror axis of the reflective surface of the sound collector. The sound image can also be focused by detecting the position where the visually displayed sound image is the clearest. Therefore, if the sound image visualization device is provided with a sound image focusing mechanism that allows the microphone array to be moved along the mirror axis of the reflecting surface, it is convenient to focus the sound image.
前述の如く、物体像と音像の双方につき焦点調
節機構を持たせ、しかもこれら焦点調節機構を相
互に連動させるようにすれば、両者の焦点調節作
用が相互に補完し合い、極めて高精度に焦点合せ
を行うことができる。なお、例えば音源物体と集
音器との間の間隔が一定している場合等において
は、物体像結像装置及び音像可視化装置共に焦点
調節機構を設ける必要はない。 As mentioned above, by providing focus adjustment mechanisms for both the object image and the sound image, and making these focus adjustment mechanisms interlock with each other, the focus adjustment functions of both will complement each other and focus can be achieved with extremely high precision. can be combined. Note that, for example, when the distance between the sound source object and the sound collector is constant, it is not necessary to provide a focus adjustment mechanism for both the object image forming device and the sound image visualization device.
そして、このようにして得た物体像と音像の対
比はこれらの像を並置した状態で行うこともでき
るが、この2つの像を重ね合せて対比すると、よ
り容易に音源位置の探査を行うことができる。そ
して、特に像の重ね合せ対比を行う場合には、物
体像と音像とは等しい倍率とする必要がある。 The object image and sound image obtained in this way can be compared by placing these images side by side, but if these two images are superimposed and compared, the location of the sound source can be more easily detected. Can be done. In particular, when superimposing and contrasting images, it is necessary that the object image and the sound image have the same magnification.
さらに、音像を可視化表示する表示装置として
は、マイクアレイの各マイクロホンに対応させて
発光ダイオードをマトリツクス状に並設するよう
に構成すると、各発光ダイオードは音圧レベルに
応じた光量で点灯するから、音源の位置だけでな
く、その強度も測定することができ、音像の焦点
を合せるのに便宜であり、またこれを物体像と対
比させたときに、複数音源の位置と大きさを同時
に測定することができる。表示装置としては、前
述の発光ダイオードのほか、液晶やCRT等も使
用することができる。 Furthermore, as a display device for visually displaying sound images, if light emitting diodes are arranged in parallel in a matrix to correspond to each microphone in a microphone array, each light emitting diode will light up with an amount of light depending on the sound pressure level. , it is possible to measure not only the position of the sound source but also its intensity, which is convenient for focusing the sound image, and when comparing this with the object image, it is possible to measure the position and size of multiple sound sources simultaneously. can do. As the display device, in addition to the above-mentioned light emitting diode, liquid crystal, CRT, etc. can also be used.
さらにまた、音像可視化装置を構成する増幅器
を可変フイルタ付きとなし、この可変フイルタに
よつて特定周波数の信号を選択的に取出すように
すれば、音源における音の種類も同時に識別する
ことができるようになる。 Furthermore, if the amplifier constituting the sound image visualization device is equipped with a variable filter, and the variable filter selectively extracts signals of specific frequencies, it is possible to identify the type of sound at the sound source at the same time. become.
[実施例]
以下、図面に基づいて本発明の実施例について
説明するに、まず第1図及び第2図において、1
は回転放物面、凹球面等の凹曲面形状を有し、内
面が反射面1aとなつた集音器を示し、該集音器
1は架台2上に固設した取付けブラケツト3に固
着して設けられ、その反射面1aが音源物体Sに
向けて配設されるようになつている。そして、架
台2の下面には支持脚4が垂設されており、該支
持脚4は接手5を介して三脚6に連結され、該接
手5により集音器1を任意の角度に傾斜させるこ
とができると共に、レバー7によつて適宜の位置
でロツクすることができるようになつている。[Example] Hereinafter, examples of the present invention will be described based on the drawings. First, in FIGS. 1 and 2, 1
indicates a sound collector having a concave curved shape such as a paraboloid of revolution or a concave spherical surface, and whose inner surface is a reflective surface 1a, and the sound collector 1 is fixed to a mounting bracket 3 fixed on a pedestal 2. The reflective surface 1a is arranged to face the sound source object S. A support leg 4 is vertically installed on the lower surface of the pedestal 2, and the support leg 4 is connected to a tripod 6 via a joint 5, which allows the sound collector 1 to be tilted at any angle. It can be locked at an appropriate position by means of a lever 7.
次に、8は集音器1の反射面1aの鏡軸上にお
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8は第3図及び第4図に示し
たように支持板9に多数のマイクロホン8a,8
aをマトリツクス状に並設してなるもので、該各
マイクロホン8a間には例えばグラスウール等か
らなる吸音材10が介装され、各マイクロホン8
aや支持板9の反射音の影響が伝達するのを防止
している。そして、支持板9には移動台9aが連
設され、該移動台9aの下面に設けた可動レール
11,11がこれを支持する固定台12上に設け
た固定レール13,13と摺動自在に係合してい
る。前記可動レール11のうち一方の可動レール
11aにはラツク14が形設されており、該ラツ
ク14は固定台12固着して設けた電動モータ1
5の出力軸に取付けたピニオン16と噛合し、こ
のラツク−ピニオン機構によつてマイクアレイ8
は集音器1の反射面1aの鏡軸上にそれに対して
近接・離間する方向に移動せしめられるように構
成されている。固定台12には支持アーム17が
取付けられ、該支持アーム17は略V字状に曲折
せしめられて、集音器1を避けるようにして架台
2の下面に取付けられている。そして、この支持
アーム17は反射面1aに向けて入射する音に対
する干渉とならないようにするために2本の薄板
で形成されている。 Next, reference numeral 8 denotes a microphone array disposed on the mirror axis of the reflective surface 1a of the sound collector 1, facing the reflective surface 1a, and the microphone array 8 is supported as shown in FIGS. 3 and 4. A large number of microphones 8a, 8 are mounted on the board 9.
A sound absorbing material 10 made of, for example, glass wool is interposed between each microphone 8a, and each microphone 8a is arranged in parallel in a matrix.
This prevents the influence of sound reflected from the support plate 9 and the support plate 9 from being transmitted. A movable table 9a is connected to the support plate 9, and movable rails 11, 11 provided on the lower surface of the movable table 9a can freely slide on fixed rails 13, 13 provided on a fixed table 12 that supports the movable rails 11, 11. is engaged in. A rack 14 is formed on one movable rail 11a of the movable rails 11, and the rack 14 is connected to an electric motor 1 fixed to a fixed base 12.
The rack-pinion mechanism engages the pinion 16 attached to the output shaft of the microphone array 8.
is configured to be moved on the mirror axis of the reflective surface 1a of the sound collector 1 in directions toward and away from it. A support arm 17 is attached to the fixed base 12, and the support arm 17 is bent into a substantially V shape and is attached to the lower surface of the pedestal 2 so as to avoid the sound collector 1. The support arm 17 is formed of two thin plates in order to prevent interference with sound incident toward the reflecting surface 1a.
一方、架台2上には前記マイクアレイ8の各マ
イクロホン8aで受音した音を電気信号に変換
し、この電気信号を増幅する電圧制御型増幅器1
8が設置されている。この電圧制御型増幅器18
は、例えば第5図に示した回路構成を有するもの
である。即ち、同図中に示したように、マイクア
レイ8の各マイクロホン8aにそれぞれ増幅器A
を接続し、各増幅器Aに対する電源電圧Vccを共
通にして、この電源電圧Vccに抵抗Rを接続する
と共に、該抵抗Rに接続たゲイン信号線Gに各増
幅器Aを並列に接続し、この抵抗Rの抵抗値を変
化させることによつて、ゲイン量が連続的または
段階的に変化させることができるようになつてい
る。 On the other hand, on the pedestal 2 is a voltage-controlled amplifier 1 that converts the sound received by each microphone 8a of the microphone array 8 into an electrical signal and amplifies this electrical signal.
8 is installed. This voltage controlled amplifier 18
has the circuit configuration shown in FIG. 5, for example. That is, as shown in the figure, each microphone 8a of the microphone array 8 is provided with an amplifier A.
are connected, the power supply voltage Vcc for each amplifier A is common, a resistor R is connected to this power supply voltage Vcc, and each amplifier A is connected in parallel to the gain signal line G connected to the resistor R. By changing the resistance value of R, the gain amount can be changed continuously or stepwise.
次に、19は表示部としての発光ダイオードア
レイを示し、該発光ダイオードアレイ19は第6
図及び第7図に示したように、多数の発光ダイオ
ード19a,19a,…をマトリツクス状に並設
してなるもので、これら発光ダイオード19aは
マイクアレイ8を構成する各マイクロホン8aと
対応する位置関係に配列され、これら各位置のマ
イクロホン8aはそれと対応する位置関係になる
発光ダイオード19aと電圧制御型増幅器18を
介して接続されている。そして、この発光ダイオ
ードアレイ19の上部には各発光ダイオード19
aの配設位置に絞り孔20a,20a,…を穿設
してなる絞り板20が設置されて、点灯した発光
ダイオード19aの位置の鮮明度を目的に応じて
強弱に切換えて表示することができるようになつ
ている。ここで、絞り孔20aは絞り板20の板
厚方向に平行に穿設するか、または各発光ダイオ
ード19aの光束が中央部に集束する方向に向く
ように絞り孔20aに所定の角度を有するような
傾斜孔としてもよい。前述した如く、マイクアレ
イ8、電圧制御型増幅器18、発光ダイオードア
レイ19等で音像可視化装置が構成されている。
そして、マイクアレイ8を移動させるラツク−ピ
ニオン機構により、音像焦点調節機構が形成され
る。 Next, 19 indicates a light emitting diode array as a display section, and this light emitting diode array 19 is the sixth light emitting diode array.
As shown in FIG. 7 and FIG. 7, a large number of light emitting diodes 19a, 19a, . The microphones 8a at each position are connected via a voltage-controlled amplifier 18 to a light emitting diode 19a in a corresponding positional relationship. Each light emitting diode 19 is placed above the light emitting diode array 19.
A diaphragm plate 20 having aperture holes 20a, 20a, . I'm starting to be able to do it. Here, the aperture hole 20a is formed parallel to the thickness direction of the aperture plate 20, or the aperture hole 20a is formed at a predetermined angle so that the light flux of each light emitting diode 19a is directed to the center. It may also be an inclined hole. As described above, the microphone array 8, the voltage-controlled amplifier 18, the light emitting diode array 19, etc. constitute the sound image visualization device.
The rack-and-pinion mechanism that moves the microphone array 8 forms a sound image focusing mechanism.
さらに、21は物体像結像装置としてのカメラ
を示し、該カメラ21は第8図に示したように、
レンズ22を取付けた鏡胴23と、該鏡胴23に
連設したボデイ24とを有し、該レンズ22から
の入射光は絞り25を介してボデイ24内に導か
れ、該ボデイ24内にレンズ22の光軸に対して
45゜の角度を持つように設置したハーフミラー2
6によつてその一部が反射されて焦点板27にお
いて結像し、フアインダ28を介してこの焦点板
27に結像した音源物体の物体像を外部から覗く
ことができるようになつている。一方、ハーフミ
ラー26を通過した光はボデイ24の後部に形成
した暗室29内にシヤツタ30の開放時に導かれ
て、該暗室29内に配設したネガフイルムを露光
させることができるようになつている。また、発
光ダイオードアレイ19はカメラ21の下部に設
けた筐体31内に設置されており、この発光ダイ
オードアレイ19における発光ダイオード19a
の光はフイルタ32を介することにより乱反射さ
せて見やすくなるように調光され、レンズ33、
絞り34を介してボデイ24内に導かれ、ハーフ
ミラー26により焦点板27及びネガフイルム上
の物体像の画像とを重ね合わせることができるよ
うになつている。このために、集音器1及びレン
ズ33により音像の倍率はレンズ22による物体
像の倍率と等しくなつている。しかも、鏡胴23
はテレスコープ状に形成することによりレンズ2
2と焦点板27との間の間隔を調節することがで
きるようになつており、これによつて物体像焦点
調節機構が構成されている。また、カメラ21は
マイクアレイ8がその音源物体Sに対する視界の
妨げとならない範囲でできるだけ反射面1aの鏡
軸に近接した位置に配置されており、そして集音
器1にはカメラ21から音源物体を透視すること
ができるようにするために、透孔35が穿設され
ている。 Further, 21 indicates a camera as an object image forming device, and the camera 21 is, as shown in FIG.
It has a lens barrel 23 to which a lens 22 is attached, and a body 24 connected to the lens barrel 23. Incident light from the lens 22 is guided into the body 24 via a diaphragm 25, and the light enters the body 24. With respect to the optical axis of the lens 22
Half mirror 2 installed at a 45° angle
A portion of the sound is reflected by the focus plate 27 and is imaged on the focus plate 27, and the object image of the sound source object formed on the focus plate 27 can be seen from the outside through the viewfinder 28. On the other hand, the light passing through the half mirror 26 is guided into a dark room 29 formed at the rear of the body 24 when the shutter 30 is opened, and a negative film placed in the dark room 29 can be exposed. There is. Further, the light emitting diode array 19 is installed in a housing 31 provided at the bottom of the camera 21, and the light emitting diode 19a in this light emitting diode array 19 is
The light is diffusely reflected through a filter 32 and is dimmed to make it easier to see.
The light is guided into the body 24 through a diaphragm 34, and a half mirror 26 allows the focusing plate 27 and the image of the object on the negative film to be superimposed. For this reason, the magnification of the sound image by the sound collector 1 and the lens 33 is made equal to the magnification of the object image by the lens 22. Moreover, the lens barrel 23
lens 2 by forming it into a telescope shape.
The distance between the focus plate 27 and the focus plate 27 can be adjusted, thereby forming an object image focus adjustment mechanism. The camera 21 is placed as close to the mirror axis of the reflective surface 1a as possible within the range where the microphone array 8 does not obstruct the view of the sound source object S. A through hole 35 is bored in order to be able to see through.
前述のようにして構成される音源探査装置を用
いて音源物体Sの一側面において発生する騒音の
位置を探査・測定するには、まず集音器1の反射
面1aを音源物体Sに対面させるように配置し、
カメラ21のフアインダ28を覗きながら鏡胴2
3を操作することによつて物体像の焦点合せを行
い、この焦点合せにおいて像距離を調節した分だ
けマイクアレイ8を移動させて、音像の焦点合せ
を行う。この物体像と音像との焦点合せはそれぞ
れ独立に行うか、または相互に連動させて行えば
よい。 To probe and measure the position of noise generated on one side of the sound source object S using the sound source detection device configured as described above, first, the reflective surface 1a of the sound collector 1 is made to face the sound source object S. Place it like this,
While looking through the viewfinder 28 of the camera 21,
3, the object image is focused, and during this focusing, the microphone array 8 is moved by the amount that the image distance is adjusted, and the sound image is focused. The object image and the sound image may be focused independently or in conjunction with each other.
而して、物体像と音像との焦点合せが完了する
と、その位置でマイクアレイ8及びカメラ21を
固定し、音源物体Sから発生する音を集音器1の
反射面1aで反射させてマイクアレイ8を構成す
る各マイクロホン8aに受音させて、これを電気
信号に変換させる。この信号を電圧制御型増幅器
18によつて増幅し、この増幅信号に応じてマイ
クアレイ8と同様に配列た発光ダイオードアレイ
19の各発光ダイオード19aをその音圧レベル
に応じた光量で点灯させることによつて、音像を
可視化表示させる。このようにして可視化表示た
音像は、レンズ33及び絞り34を介してボデイ
24内に導かれ、ハーフミラー26により一部が
透過して焦点板27に結像し、また一部は反射し
てシヤツタ30に向けて進行する。一方、音源物
体Sの物体像はレンズ22を介してハーフミラー
26を介してその一部が反射して焦点板27に結
像すると共に、一部は該ハーフミラー26を透過
してシヤツタ30に向けて進行する。これにより
焦点板27上には物体像と音像とが重ね合せら
れ、音源物体Sにおける音源の位置、範囲、強さ
等を正確で、しかも容易に探査・測定することが
できる。また、この状態でシヤツタ30を開放し
てネガフイルムを露光すれば、物体像と音像との
重ね合せ像を撮影することができる。 When the focusing of the object image and the sound image is completed, the microphone array 8 and the camera 21 are fixed at that position, and the sound generated from the sound source object S is reflected by the reflective surface 1a of the sound collector 1, and the microphone array 8 and the camera 21 are fixed at that position. Each microphone 8a constituting the array 8 receives sound and converts it into an electrical signal. This signal is amplified by a voltage-controlled amplifier 18, and each light-emitting diode 19a of a light-emitting diode array 19 arranged in the same manner as the microphone array 8 is turned on in accordance with this amplified signal with an amount of light corresponding to its sound pressure level. The sound image is visualized and displayed. The sound image visualized in this way is guided into the body 24 via the lens 33 and the diaphragm 34, a part of it is transmitted by the half mirror 26 and is imaged on the focus plate 27, and a part of it is reflected. Proceed toward shutter 30. On the other hand, a part of the object image of the sound source object S is reflected through the lens 22 and the half mirror 26 to form an image on the focus plate 27, and a part is transmitted through the half mirror 26 and is directed to the shutter 30. proceed towards. As a result, the object image and the sound image are superimposed on the focus plate 27, and the position, range, intensity, etc. of the sound source in the sound source object S can be accurately and easily probed and measured. Furthermore, if the shutter 30 is opened in this state and the negative film is exposed, a superimposed image of the object image and the sound image can be photographed.
さらに、三次元的に位置を違えて複数の音源物
体がある場合には、集音器1を音源方向に向け
て、マイクアレイ8により受音させる。これによ
り、発光ダイオードアレイ19には複数の位置に
おける発光ダイオードが発光する。そこで、マイ
クアレイ8を反射面1aの鏡軸に沿つて移動させ
ると、いずれかの発光ダイオードが最大光量で発
光する位置となる。この位置が一の音源物体に焦
点が合つた状態である。そこで、カメラ21をこ
の発光ダイオードが最大光量で発光する位置にお
ける物体に焦点を合せる。これによつて、一の音
源物体の音像を得ることができる。然る後に、マ
イクアレイ8を移動させて、他の発光ダイオード
が発光する部分の光量が最大となる位置に焦点を
合せ、然る後にカメラ21の焦点をこの発光ダイ
オードの位置に合せると、当該他の音源物体の音
像を得ることができる。この操作を順次繰り返す
ことにより、複数ある音源物体のそれぞれの音像
情報を得ることができる。 Furthermore, when there are multiple sound source objects at different three-dimensional positions, the sound collector 1 is directed toward the sound source and the microphone array 8 receives the sound. As a result, the light emitting diodes at a plurality of positions in the light emitting diode array 19 emit light. Therefore, when the microphone array 8 is moved along the mirror axis of the reflective surface 1a, a position is reached where one of the light emitting diodes emits light with the maximum amount of light. At this position, the sound source object is in focus. Then, the camera 21 is focused on the object at the position where the light emitting diode emits the maximum amount of light. As a result, a sound image of one sound source object can be obtained. After that, the microphone array 8 is moved to focus on the position where the light intensity of the part where the other light emitting diodes emit light is maximum, and then the camera 21 is focused on the position of this light emitting diode. Sound images of other sound source objects can be obtained. By sequentially repeating this operation, sound image information for each of a plurality of sound source objects can be obtained.
また、音源物体がある程度限られている場合に
は、まずカメラ21による物体像の焦点をいずれ
かの物体に合せ、然る後に発光ダイオードアレイ
19におけるこの物体像に対応する位置に音像の
焦点を合せるようにすることもできる。そして、
音源となる可能性のある物体にカメラ21の焦点
合せと、これに対応する音像の焦点合せと順次繰
り返せば、前述と同様複数さる音源物体のそれぞ
れの音像情報を得ることができる。而して、この
場合においては、ある物体像に対応する位置にお
いて音像の焦点が合わない場合には、当該の物体
からは音が発生していないことが確認されること
になる。 If the number of sound source objects is limited to a certain extent, first focus the object image by the camera 21 on one of the objects, and then focus the sound image on the position corresponding to this object image on the light emitting diode array 19. It is also possible to match them. and,
By sequentially repeating the focusing of the camera 21 on an object that may be a sound source and the focusing of the corresponding sound image, sound image information for each of a plurality of sound source objects can be obtained as described above. In this case, if the sound image is out of focus at a position corresponding to a certain object image, it is confirmed that no sound is generated from the object.
一方、工場の内部等種々の機器や部材が三次元
的に位置を違えて多数配設されている中から音源
物体を探査する場合には、音源方向に集音器1を
向けてマイクアレイ8に受音させ、該マイクアレ
イ8の反射面1aの鏡軸に沿つて移動させて音像
の焦点合せを行う。この音像は、発光ダイオード
アレイ19がその発光ダイオード19aの光量が
最大となる位置に配置したときに、その焦点が合
う。そして、この焦点合せに応じてカメラ21に
おける物体像の焦点合せを行い、このようにして
得た物体像と音像とを焦点板27上で重ね合せ
る。この重ね合せ像から、物体像のうち焦点が合
つている機器や部材であつて、音像として発光し
ているものを検出することによつて、容易かつ正
確に音源物体の探査をすることができる。また、
ネガフイルムを露光することによつてこの重ね合
せ像を撮影することができることは勿論である。 On the other hand, when searching for a sound source object in a factory where a large number of various devices and members are arranged at different three-dimensional positions, the microphone array 8 is used with the sound collector 1 facing the direction of the sound source. The microphone array 8 is moved along the mirror axis of the reflecting surface 1a to focus the sound image. This sound image is focused when the light emitting diode array 19 is placed at a position where the amount of light from the light emitting diodes 19a is maximum. Then, the object image in the camera 21 is focused in accordance with this focusing, and the object image and sound image thus obtained are superimposed on the focus plate 27. From this superimposed image, it is possible to easily and accurately search for the sound source object by detecting the focused device or member of the object image that is emitting light as a sound image. . Also,
Of course, this superimposed image can be photographed by exposing the negative film.
さらに、第9図に示したように電圧制御型増幅
器18の出力側に可変フイルタ36を配設すれ
ば、音源物体Sのうちの特定種類の音のみを取出
すことができるようになる。即ち、同図におい
て、各増幅器Aとそれに接続される発光ダイオー
ド19aとの間にフイルタFを介装し、該各フイ
ルタFをハイパス型、ローパス型及びバンドパス
型への切換えおよびカツトオフ周波数あるいは中
心周波数を連続的、段階的に制御する切換装置0
を設け、この切換装置0を適宜切換えれば、特定
範囲の周波数の信号だけが通過することになるか
ら、複合音源のうちの特定の音のみを可視化表示
でき、音源の種類も同時に識別することができ
る。従つて、三次元的に位置を違えてそれぞれ周
波数の異なる複数の音源がある場合には、各音源
毎の情報を得ることができる。 Furthermore, if a variable filter 36 is provided on the output side of the voltage-controlled amplifier 18 as shown in FIG. 9, only a specific type of sound from the sound source object S can be extracted. That is, in the figure, a filter F is interposed between each amplifier A and the light emitting diode 19a connected thereto, and each filter F is switched to a high-pass type, a low-pass type, and a band-pass type, and the cutoff frequency or center Switching device that controls frequency continuously and stepwise0
If this switching device 0 is properly switched, only signals in a specific range of frequencies will pass through, so it is possible to visually display only a specific sound from a complex sound source, and it is also possible to identify the type of sound source at the same time. Can be done. Therefore, when there are a plurality of sound sources three-dimensionally located at different positions and each having a different frequency, information for each sound source can be obtained.
なお、本実施例において、マイクアレイ8の移
動機構をラツク−ピニオンで構成しているが、プ
ーリーベルト(あるいはワイヤ)、ボールネジ−
ナツト(ベアリング)、シリンダで構成しても良
い。また、支持アーム17は2本の薄板で構成し
ているが、集音器1の反射面1aに向けて入射す
る音に対する干渉とならない構成であれば良く、
パイプ(管状部材)等で構成することも可能であ
る。 In this embodiment, the moving mechanism of the microphone array 8 is constructed of a rack-pinion, but a pulley belt (or wire), ball screw, etc.
It may be composed of a nut (bearing) and a cylinder. Furthermore, although the support arm 17 is made up of two thin plates, it may have any structure as long as it does not interfere with the sound that is incident on the reflective surface 1a of the sound collector 1.
It is also possible to configure it with a pipe (tubular member) or the like.
[発明の効果]
以上詳細に説明したように、本発明に係る集音
式音源探査装置は、集音器に、レンズと焦点板と
からなる光学的な物体像結像装置を組合せること
により、簡単な構成で、容易かつ正確に音源の位
置を探査・測定することができる。[Effects of the Invention] As explained in detail above, the sound collection type sound source detection device according to the present invention has a sound collector that combines an optical object image forming device consisting of a lens and a focusing plate. With a simple configuration, it is possible to easily and accurately locate and measure the position of a sound source.
第1図は本発明の一実施例を示す部分破断正面
図、第2図は第1図の右側面図、第3図及び第4
図はそれぞれマイクアレイの正面図と側面図、第
5図は電圧制御型増幅器の回路図、第6図は絞り
板を取付けた状態で示す発光ダイオードアレイの
部分平面図、第7図は第6図の−断面図、第
8図は音像結像位置検出装置としてのカメラの構
造説明図、第9図は可変フイルタの回路図、第1
0図は集音式音源探査方式の原理説明図である。
1……集音器、1a……反射面、8……マイク
アレイ、8a……マイクロホン、9……支持板、
9a……移動台、11……可動レール、12……
固定台、13……固定レール、14……ラツク、
15……電動モータ、16……ピニオン、18…
…電圧制御型増幅器、19……発光ダイオードア
レイ、19a……発光ダイオード、21……カメ
ラ、22……レンズ、23……鏡胴、24……ボ
デイ、27……焦点板、36……可変フイルタ、
A……増幅器、F……フイルタ、0……切換装
置、S……音源物体。
FIG. 1 is a partially cutaway front view showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a right side view of FIG. 1, and FIGS.
The figures are respectively a front view and a side view of the microphone array, Fig. 5 is a circuit diagram of the voltage-controlled amplifier, Fig. 6 is a partial plan view of the light emitting diode array with the aperture plate attached, and Fig. 7 is the circuit diagram of the voltage-controlled amplifier. Figure 8 is a structural explanatory diagram of a camera as a sound image forming position detection device, Figure 9 is a circuit diagram of a variable filter,
Figure 0 is an explanatory diagram of the principle of the sound collection type sound source detection method. 1... Sound collector, 1a... Reflective surface, 8... Microphone array, 8a... Microphone, 9... Support plate,
9a...Moving table, 11...Movable rail, 12...
Fixed stand, 13...Fixed rail, 14...Rack,
15...Electric motor, 16...Pinion, 18...
... Voltage controlled amplifier, 19 ... Light emitting diode array, 19a ... Light emitting diode, 21 ... Camera, 22 ... Lens, 23 ... Lens barrel, 24 ... Body, 27 ... Focusing plate, 36 ... Variable filter,
A...Amplifier, F...Filter, 0 ...Switching device, S...Sound source object.
Claims (1)
反射面を該音源物体に対向配設するようになした
集音器と、複数のマイクロホンをマトリツクス状
に並設することによつて形成したマイクアレイを
前記集音器の反射面に対向配設し、このマイクア
レイの各マイクロホンからの電気信号を増幅器で
増幅し、該増幅器からの出力信号に基づいて音源
物体の音像を表示器で表示させるように構成した
音像可視化装置と、レンズと焦点板とからなり、
該焦点板に音源物体の物体像を結像させる物体像
結像装置とを備え、前記音像可視化装置の鏡軸と
前記物体像結像装置の光軸とをほぼ一致させるよ
うに配設し、前記音像可視化装置により可視化表
示した音像及び物体像結像装置によつて結像させ
た物体像の焦点合せを行い、これらの像を対比さ
せることによつて音源位置を探査するように構成
したことを特徴とする集音式音源探査装置。 2 前記音像可視化装置は、前記マイクアレイを
前記集音器における反射面の鏡軸に沿つて移動可
能となすことにより音像の焦点合せを行う、音像
焦点調節機構付きとなしたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の集音式音源探査装置。 3 前記物体像結像装置は、そのレンズと焦点板
との間の距離を調節することによつて物体像の焦
点合せを行う、物体像焦点調節機構付きとなした
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の集
音式音源探査装置。 4 前記増幅器は特定周波数の信号のみを取出す
ことができる可変フイルタ付きの増幅器としたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の集音
式音源探査装置。[Scope of Claims] 1. A sound collector having a concave-curved reflecting surface that reflects sound from a sound source object and facing the sound source object, and a plurality of microphones arranged side by side in a matrix. A microphone array formed by the method is arranged opposite to the reflective surface of the sound collector, and an electric signal from each microphone of this microphone array is amplified by an amplifier, and a sound image of the sound source object is generated based on the output signal from the amplifier. It consists of a sound image visualization device configured to display on a display, a lens and a focus plate,
an object image forming device for forming an object image of the sound source object on the focus plate, and arranged so that the mirror axis of the sound image visualization device and the optical axis of the object image forming device substantially coincide; The sound image visualized by the sound image visualization device and the object image formed by the object image forming device are focused, and the sound source position is searched by comparing these images. A sound collection type sound source detection device featuring: 2. The sound image visualization device is characterized by being equipped with a sound image focusing mechanism that focuses the sound image by making the microphone array movable along the mirror axis of the reflective surface of the sound collector. A sound collection type sound source searching device according to claim 1. 3. A patent claim characterized in that the object image forming device is equipped with an object image focusing mechanism that focuses the object image by adjusting the distance between the lens and the focus plate. The sound collection type sound source detection device according to item 2. 4. The sound collection type sound source detection device according to claim 1, wherein the amplifier is an amplifier equipped with a variable filter capable of extracting only a signal of a specific frequency.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22113984A JPS6199880A (en) | 1984-10-23 | 1984-10-23 | Sound collection type sound source survey device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22113984A JPS6199880A (en) | 1984-10-23 | 1984-10-23 | Sound collection type sound source survey device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199880A JPS6199880A (en) | 1986-05-17 |
| JPH0321873B2 true JPH0321873B2 (en) | 1991-03-25 |
Family
ID=16762069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22113984A Granted JPS6199880A (en) | 1984-10-23 | 1984-10-23 | Sound collection type sound source survey device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6199880A (en) |
Families Citing this family (8)
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| JPS6446672A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Nippon Avionics Co Ltd | Searching and displaying device for sound source position |
| JPH01113623A (en) * | 1987-10-27 | 1989-05-02 | Hino Motors Ltd | Noise measuring apparatus |
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| WO2018056214A1 (en) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | Jfeスチール株式会社 | Ultrasound wave source azimuth orienting device, and method of analyzing superimposed image |
-
1984
- 1984-10-23 JP JP22113984A patent/JPS6199880A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6199880A (en) | 1986-05-17 |
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