JPH0447253B2 - - Google Patents

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JPH0447253B2
JPH0447253B2 JP62297225A JP29722587A JPH0447253B2 JP H0447253 B2 JPH0447253 B2 JP H0447253B2 JP 62297225 A JP62297225 A JP 62297225A JP 29722587 A JP29722587 A JP 29722587A JP H0447253 B2 JPH0447253 B2 JP H0447253B2
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JP
Japan
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sound
absorbing material
cylindrical body
white noise
microphone
Prior art date
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JP62297225A
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English (en)
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JPH01138427A (ja
Inventor
Hideo Utsuno
Toshimitsu Tanaka
Masahiro Tomita
Haruo Oda
Hiroki Koga
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Priority to DK663788A priority patent/DK663788A/da
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Publication of JPH0447253B2 publication Critical patent/JPH0447253B2/ja
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

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つて公表されたものが
知られいる。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、周波数によつ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つた。
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
クロフオン及び第2マイクロフオンと、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
クロフオンと第2マイクロフオンとにより測定す
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マイクロフオン及び
第2マイクロフオンの各中心までの距離をそれぞ
れl1及びl2とし(l2>l1)、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λminとした場合、 l1<0.25λmin l2−l1≦0.425λmin とした点を要旨する音響測定装置である。
〔作用〕
l1<0.25λminとすることにより、第1マイクロ
フオ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l2−l1≦0.425λmin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掛かる
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オ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2000Hzで
l1を200mm及び30mm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2000Hzでl2−l1を400mm及
び300mm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。
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1a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1b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ツトさ
れ、吸音材5の表面5a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マイクロフオン6a
と第2マイクロフオン6b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マイクロフオン6a及び第2マイクロ
フオン6bの各中心から筒状体1の一端1b(即
ち吸音材5の表面5a)までの距離をそれぞれ
l1,l2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。従つて吸音材5の表面5aを
実験に適するように筒状体1の一端1b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マイクロフオン6a及び6b
は、同一音圧に対して同一測定値を検出するよう
に実験に先立つて較正されねばならない。そのた
め上記第1マイクロフオン6a取り付け用の装置
孔8に隣接して一端1bからl1の距離の位置に第
2マイクロフオン6bを装着することのできる装
置孔8a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
イクロフオン6a,6b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マイクロフオン
6a,6b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30Hz〜2KHz用と、500Hzから5K
Hz用のように、区切つて測定する。
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l1はλminに
よつて制限を受け、 l1<(1/4)λmin 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マイクロフオンの出力をW2とし、第1マ
イクロフオンの出力をW1とした場合、本発明に
係かる音響測定装置Aにおいて吸音率を測定する
には、 W2/W1 の計算を行う。従つて分母である第1マイクロフ
オン6aの出力値W1が零に近づくと測定誤差が
激増する。第1マイクロフオン6aの出力W1
零に近づくのは、第1マイクロフオン6aが音圧
の谷に位置する時である。
即ち、スピーカ2からホワイトノイズを発生さ
せると、筒状体1内には広帯域な周波数(例えば
f1<f2<f3)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(2π/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
が干渉し合つ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5aに漸近する。この音圧の谷が
ちようど第1マイクロフオン6aに重なる位置x
は上記定在波の式より、 x=λ/4 即ち1/4波長の位置であり、その時の周波数 f=c/4x となる。
従つてスピーカ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、 l1<1/4λmin の位置に第1マイクロフオン6aを設ければよ
いことになる。
例えば30Hz≦f≦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 l1<c/4f=340/4×2000=42.5mm 500≦f≦5KHzの場合は、 l1<17mm となる。
第4図はfmax=2KHzのホワイトノイズに対し
てl1=200mm(>42.5mm)にセツトした場合、第5
図はl1=30mm(<42.5mm)にセツトした場合の各
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5mmのウレタンフオー
ムとし、l2=70mmである。
第4図の実験条件では f=340/(4×0.2)=425Hzとその3倍(1275
Hz)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とで一致してl1<1/
4λmax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マイクロフオン6a及び
6bの距離D=l2−l1につて検討する。
吸音材表面の音響インピーダンスは Z=jρc/s −P2/P1sin kl1+sin k(l1+D)/P
2/P1cos kl1−cos k(l1+D)…(1) で計算される。
ここに P1:第1マイクロフオンで測定される音圧 P2:第2マイクロフオ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 j=√−1 k=2πf/C k(l1+D)にD=λ/2を代入してみる。
k(l1+D)=2πf(l1+λ/2)/C =2πf(l1+C/2f)/C =2πf(l1+π)/C =kl1+π sin k(l1+D)=sin (kl1+π) =sin kl1cosπ+coskl1sinπ=−sinkl1 cosk(l1+D)=cos(kl1+π) =cos kl1cosπ−sinkl1sinπ =−cos kl1 この結果を(1)式に代入すると Z=jρc/s −P2/P1sin kl1−sin KI1/P2
P1cos kl1+cos kl1=jρc/s −(P2/P1+1)sin
kl1/(P2/P1+1)cos kl1 よつて測定した項P1/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Zが計算されないことに
なる。
実例として第6図にD=400mm(λ=2D=0.8,
f=340÷0.8=425Hz)としてf=500Hz迄を測定
した例を示す。また第7図にD=300mm(λ=2D
=0.6,f=340÷0.6=566.7Hz)の場合を示す。
D=400mmとした場合、435Hzで特異な測定データ
となつていることが理解される。尚、この時のl1
は30mm(一定)であつた。
D=λ/2となる周波数は、400mm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
425Hz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360Hz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。
従つて D=(λ/2)×0.85=0.425λ となる周波数まで測定できることになる。
λの最少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≦0.425λmin 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 l1<1/4λmin D=l2−l1≦0.425λmin とした実験例を第8図に示す。この場合、吸音材
は幅40mmのウレタンフオームで、最高周波数2K
Hz、l1=30mm、D=70mm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5KHz、l1=17mm、D=28mmとした場合の
音響インピーダンス(O: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
aに設けた雌ネジ部9に螺合するネジロツド10
は、その一端がボールジヨイント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。
上記ネジロツト10の両端部に回転自在に取り
付けた支持部材12a,12bに固着された目盛
りロツド13は、前記端部壁3aに形成した穴1
4を貫通している。従つて目盛りロツド13は穴
14内をその長手方向に摺動可能であるが、ネジ
ロツド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ツド10を回転させると、
ネジロツド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、ネジロツド10と共に
目盛りロツド13が進退する。
従つて、目盛りロツド13に形成された目盛り
の進行程度を見ながら、ネジロツド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5aを筒状体1の一端1bに一致させるこ
とができる。
また第1、第2マイクロフオン6a又は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。向上の場合、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、ナツ
ト17によりスリーブ16の抜け防止が図られ
る。
第1又は第2マイクロフオン6a又は6bは、
上記スリーブ16の内径部16aに筒状体1の内
側から差し込まれセツトされる。上記内径部16
aに形成されたOリング溝18にOリング20a
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20bが装着され、これ
らのOリング20a,20bによつてマイクロフ
オンとスリーブ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マイクロフオン及び第2マイクロフオン
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マイクロフオンと第2マイクロフオンとに
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
オン及び第2マイクロフオンの各中心までの距離
をそれぞれl1及びl2とし(l2>l1)、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λminとした場合、 l1<0.25λmin l2−l1≦0.425λmin 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
イクロフオ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2000Hzでl1を200mm及び30
mm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2000Hzでl2−l1を400mm及び300mm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マイクロフオン、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
    イクロフオン及び第2マイクロフオンと、 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マイクロフオンと第2マイクロフオンとにより
    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マイクロフオン及び第
    2マイクロフオンの各中心までの距離をそれぞれ
    l1及びl2とし(l2>l1)、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λminとした場合、 l1<0.25λmin l2−l1≦0.425λmin 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マイクロフオンが、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。
JP62297225A 1987-11-25 1987-11-25 音響測定装置 Granted JPH01138427A (ja)

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DK663788A DK663788A (da) 1987-11-25 1988-11-28 Lydmaaleapparat

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JP62297225A JPH01138427A (ja) 1987-11-25 1987-11-25 音響測定装置

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JPH01138427A JPH01138427A (ja) 1989-05-31
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