JPH0515972B2 - - Google Patents
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- JPH0515972B2 JPH0515972B2 JP4338488A JP4338488A JPH0515972B2 JP H0515972 B2 JPH0515972 B2 JP H0515972B2 JP 4338488 A JP4338488 A JP 4338488A JP 4338488 A JP4338488 A JP 4338488A JP H0515972 B2 JPH0515972 B2 JP H0515972B2
- Authority
- JP
- Japan
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- small space
- calibrator
- microphone
- microphones
- speaker
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
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- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、騒音制御、建築音響、音響機器等
の計測で使用される音響強度計測装置に使われる
マイクロホンの特性を補正する校正器に関するも
のである。
の計測で使用される音響強度計測装置に使われる
マイクロホンの特性を補正する校正器に関するも
のである。
従来の技術
時間平均の音響強度Ｉは、例えば「音響インテ
ンシテイ法による騒音源の同定」（日本音響学会
説39巻10号1983年）に開示されるごとく Ｉ＝(t)(t) (1) で表わされる。ここでｐ(t)は音圧、ｕ(t)は注目す
る方向の粒子速度である。現在のところ粒子速度
を精度良く直接測定できる変換器がないために第
３図に示すように計測しようとする方向にマイク
ロホン６ａ，６ｂを２つ並べて、それらの音圧信
号p1(t)，p2(t)から Ｕ(t)＝−１／ρ∫t∽p2（t′）−p1（t′）／△ｒdt′
(2) として近以的に求められる値を用いている。ここ
でρは空気の密度である。音圧は２つのマイクロ
ホンの出力の平均値をとり、 Ｐ(t)＝p1(t)＋p2(t)／２ (3) で近以される。(2)、(3)式を(1)式に代入することに
より、時間平均の音響強度が求められる。
ンシテイ法による騒音源の同定」（日本音響学会
説39巻10号1983年）に開示されるごとく Ｉ＝(t)(t) (1) で表わされる。ここでｐ(t)は音圧、ｕ(t)は注目す
る方向の粒子速度である。現在のところ粒子速度
を精度良く直接測定できる変換器がないために第
３図に示すように計測しようとする方向にマイク
ロホン６ａ，６ｂを２つ並べて、それらの音圧信
号p1(t)，p2(t)から Ｕ(t)＝−１／ρ∫t∽p2（t′）−p1（t′）／△ｒdt′
(2) として近以的に求められる値を用いている。ここ
でρは空気の密度である。音圧は２つのマイクロ
ホンの出力の平均値をとり、 Ｐ(t)＝p1(t)＋p2(t)／２ (3) で近以される。(2)、(3)式を(1)式に代入することに
より、時間平均の音響強度が求められる。
ここで、(2)、(3)式が示すように、２つのマイク
ロホンの特性を含めた２チヤンネル間の特性が同
一で、しかも絶対感度が等しくないと(2)、(3)式に
誤差が含まれる。例えば第３図のマイクロホンの
軸方向に平面波が到来する時の、マイクロホンを
含めた２チヤンネルの測定系の位相差を△θと
し、振幅感度を同一とした時の測定誤差は、 Ie／Ｉ＝sin（ｋ・△ｒ−△θ）／
ｋ・△ｒ、ｋ＝2πf／ｃ(4) で与えられる。ここでIeは誤差を含んだ音響強
度、Ｉは真の音響強度、ｆは平面波の周波数、ｃ
は音速である。一例をあげると、△ｒ＝0.05ｍ、
△θ＝1°、ｆ＝50HzのときIe／I0.63となり、4dB
の測定誤差なる。このように２チヤンネル間の特
性差、特に位相差を補正することは音響強度の測
定精度を高める上で非常に重要である。
ロホンの特性を含めた２チヤンネル間の特性が同
一で、しかも絶対感度が等しくないと(2)、(3)式に
誤差が含まれる。例えば第３図のマイクロホンの
軸方向に平面波が到来する時の、マイクロホンを
含めた２チヤンネルの測定系の位相差を△θと
し、振幅感度を同一とした時の測定誤差は、 Ie／Ｉ＝sin（ｋ・△ｒ−△θ）／
ｋ・△ｒ、ｋ＝2πf／ｃ(4) で与えられる。ここでIeは誤差を含んだ音響強
度、Ｉは真の音響強度、ｆは平面波の周波数、ｃ
は音速である。一例をあげると、△ｒ＝0.05ｍ、
△θ＝1°、ｆ＝50HzのときIe／I0.63となり、4dB
の測定誤差なる。このように２チヤンネル間の特
性差、特に位相差を補正することは音響強度の測
定精度を高める上で非常に重要である。
この問題に関する従来の解決方法は、特性のそ
ろつた２つのマイクロホンを使用することが一般
的であつた。電気回路は、特性の管理が比較的容
易であるが、機械的構造を含むマイクロホンで
は、特性の管理が難しく、チヤンネル間の特性差
はほぼマイクロホンの特性差によつて決められる
からである。しかしながら、特性のそろつた２つ
のマイクロホンを選択することは生産効率を阻害
するばかりでなく、長期間使用している間にマイ
クロホンの特性が変化することも十分考えられ
る。
ろつた２つのマイクロホンを使用することが一般
的であつた。電気回路は、特性の管理が比較的容
易であるが、機械的構造を含むマイクロホンで
は、特性の管理が難しく、チヤンネル間の特性差
はほぼマイクロホンの特性差によつて決められる
からである。しかしながら、特性のそろつた２つ
のマイクロホンを選択することは生産効率を阻害
するばかりでなく、長期間使用している間にマイ
クロホンの特性が変化することも十分考えられ
る。
これらの問題を解決する方法として、第４図お
よび第５図に示すようなマイクロホン間の特性差
を測定するための校正器が用いられる。
よび第５図に示すようなマイクロホン間の特性差
を測定するための校正器が用いられる。
第４図は、校正しようとする２つのマイクロホ
ンの特性差を直接測定する方法である。１は校正
器、２は校正器内部の小空間、３は小空間に校正
用音圧を発生させるためのスピーカ、４はスピー
カに校正用信号を供給する信号発生器、５はその
増幅器である。６ａ，６ｂは校正される２つのマ
イクロホン、７はそれらの特性差を計測する装置
である。２つのマイクロホン６ａ，６ｂは小空間
内においてスピーカに対して互いに対称な位置に
あるため、同じ音圧を受ける。マイクロホンから
の２つの信号を特性差計測装置７に加えれば、２
つのマイクロホンの特性差を測定できる。それを
音響強度計測装置に供給することにより、音響強
度の計測精度を高めることができる。
ンの特性差を直接測定する方法である。１は校正
器、２は校正器内部の小空間、３は小空間に校正
用音圧を発生させるためのスピーカ、４はスピー
カに校正用信号を供給する信号発生器、５はその
増幅器である。６ａ，６ｂは校正される２つのマ
イクロホン、７はそれらの特性差を計測する装置
である。２つのマイクロホン６ａ，６ｂは小空間
内においてスピーカに対して互いに対称な位置に
あるため、同じ音圧を受ける。マイクロホンから
の２つの信号を特性差計測装置７に加えれば、２
つのマイクロホンの特性差を測定できる。それを
音響強度計測装置に供給することにより、音響強
度の計測精度を高めることができる。
第５図は、校正しようとするマイクロホンを１
個ずつ校正器に挿入することによつて、間接的に
マイクロホン間の特性差を測定する方法であり、
図中、第４図と同一部分には同一番号を付してい
る。図において、まず、マイクロホン６ａを小空
間内に挿入し、スピーカへの入力信号との振幅比
A1および位相差△θ1を測定する。次に、マイク
ロホン６ｂを小空間内において６ａと同じ位置に
挿入してスピーカの入力信号との振幅比A1およ
び位相差△θ2を測定する。
個ずつ校正器に挿入することによつて、間接的に
マイクロホン間の特性差を測定する方法であり、
図中、第４図と同一部分には同一番号を付してい
る。図において、まず、マイクロホン６ａを小空
間内に挿入し、スピーカへの入力信号との振幅比
A1および位相差△θ1を測定する。次に、マイク
ロホン６ｂを小空間内において６ａと同じ位置に
挿入してスピーカの入力信号との振幅比A1およ
び位相差△θ2を測定する。
これらが得られれば、マイクロホン６ａと６ｂ
との振幅比および位相差はそれぞれA2／A1およ
び（θ2−θ＋）として与えられる。これらの特性
差を音響強度計測装置に供給することにより、測
定精度を高めることができる。
との振幅比および位相差はそれぞれA2／A1およ
び（θ2−θ＋）として与えられる。これらの特性
差を音響強度計測装置に供給することにより、測
定精度を高めることができる。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、第３図および第４図の校正器の
問題点は小空間内部においてマイクロホンの受音
面における音圧が周波数によつて大きく変化する
ことである。
問題点は小空間内部においてマイクロホンの受音
面における音圧が周波数によつて大きく変化する
ことである。
第６図は、その一例を示したものである。横軸
は周波数、縦軸は相対音圧（dB）である。
は周波数、縦軸は相対音圧（dB）である。
5kHz付近にピークがあり、9kHzに深い谷が見
られる。音圧の谷の周波数においてはマイクロホ
ンへ十分な音圧が供給されず、特性差を十分な精
度で測定できないことになる。
られる。音圧の谷の周波数においてはマイクロホ
ンへ十分な音圧が供給されず、特性差を十分な精
度で測定できないことになる。
課題を解決するための手段
ところで、第６図において深い谷が見られる理
由は、小空間内にあつては高周波数領域において
音響的な共振が生じ、特定の周波数においてマイ
クロホンの受音部における音圧が低下するためで
あることが種々の検討の結果わかつた。
由は、小空間内にあつては高周波数領域において
音響的な共振が生じ、特定の周波数においてマイ
クロホンの受音部における音圧が低下するためで
あることが種々の検討の結果わかつた。
本発明はこの問題を解決し、校正器内部の小空
間における周波数に対する音圧の変化を少なくし
た校正器を提供しようとするものである。すなわ
ち、本発明の第１発明は１個毎のマイクロホンを
それぞれ挿入、または２個のマイクロホンを同時
に挿入する小空間と、その小空間に校正用信号音
場を発生するスピーカとを有するマイクロホン特
性差補正用校正器において、その小空間に連通さ
せて小空間の共振周波数よりも高い共振周波数を
有する高域補償用の二次的小空間を形成したもの
である。また、第２発明は前記第１発明のものの
２つの小空間を結ぶ音響路に音響的制動材を設
け、第１の発明の効果をさらに改善したものであ
る。
間における周波数に対する音圧の変化を少なくし
た校正器を提供しようとするものである。すなわ
ち、本発明の第１発明は１個毎のマイクロホンを
それぞれ挿入、または２個のマイクロホンを同時
に挿入する小空間と、その小空間に校正用信号音
場を発生するスピーカとを有するマイクロホン特
性差補正用校正器において、その小空間に連通さ
せて小空間の共振周波数よりも高い共振周波数を
有する高域補償用の二次的小空間を形成したもの
である。また、第２発明は前記第１発明のものの
２つの小空間を結ぶ音響路に音響的制動材を設
け、第１の発明の効果をさらに改善したものであ
る。
作 用
以下、本発明の音響系を電気回路で等価的に表
わし、その作用を説明する。
わし、その作用を説明する。
まず、従来技術に関する第４図または第５図に
示す校正器の等価電気回路を第７図に示す。校正
器の補正回路のない場合の高域における共振は、
第７図に示すようにL0，C0，およびL1，C1によ
つて決められる。ここでインダクタンスL0はス
ピーカの振動質量に対応し、キヤパシタンスC0
はスピーカの振動系のバネ定数に対応する。ま
た、インダクタンスL1およびキヤパシタンスC1
は小空間の質量とバネ定数に対応する。E0はス
ピーカの駆動力に対応する起電力である。このと
き、キヤパシタンスC1の両端に発生する電圧E1
は小空間内の音圧に対応するものである。電圧
E1は共振周波数 f1＝１／2π√（0＋1）（0＋1）1 0 ≒１／2π√１（0＋1）1（C0≫C1） 以上で急激に低下する。すなわち、容量C1によ
るインピーダンスがインダクタンス（L0＋L1）
によるインピーダンスよりも小さくなるためであ
る。そこで、第８図に示すようにC1のインピー
ダンスの低下を防ぐ目的でそれと並列に新たな共
振系L2，C2を設ける。この第８図の等価回路に
よつて表わされる校正器が第１発明であり、等価
回路におけるインダクタンスL2およびキヤパシ
タンスC2は校正器の二次的小空間の持つ等価質
量および等価バネ定数に対応する。ここで、C1
とL2で決められる共振周波数f2＝1/2π√2 2を
f1より大きく設定することによりf1以上の周波数
でC1の両端のインピーダンスが上昇し、結果的
に、同周波数帯域でE1′がE1よりも大きくなる。
即ち、二次的小空間を形成したことにより小空間
の音圧を上昇させることになつた。
示す校正器の等価電気回路を第７図に示す。校正
器の補正回路のない場合の高域における共振は、
第７図に示すようにL0，C0，およびL1，C1によ
つて決められる。ここでインダクタンスL0はス
ピーカの振動質量に対応し、キヤパシタンスC0
はスピーカの振動系のバネ定数に対応する。ま
た、インダクタンスL1およびキヤパシタンスC1
は小空間の質量とバネ定数に対応する。E0はス
ピーカの駆動力に対応する起電力である。このと
き、キヤパシタンスC1の両端に発生する電圧E1
は小空間内の音圧に対応するものである。電圧
E1は共振周波数 f1＝１／2π√（0＋1）（0＋1）1 0 ≒１／2π√１（0＋1）1（C0≫C1） 以上で急激に低下する。すなわち、容量C1によ
るインピーダンスがインダクタンス（L0＋L1）
によるインピーダンスよりも小さくなるためであ
る。そこで、第８図に示すようにC1のインピー
ダンスの低下を防ぐ目的でそれと並列に新たな共
振系L2，C2を設ける。この第８図の等価回路に
よつて表わされる校正器が第１発明であり、等価
回路におけるインダクタンスL2およびキヤパシ
タンスC2は校正器の二次的小空間の持つ等価質
量および等価バネ定数に対応する。ここで、C1
とL2で決められる共振周波数f2＝1/2π√2 2を
f1より大きく設定することによりf1以上の周波数
でC1の両端のインピーダンスが上昇し、結果的
に、同周波数帯域でE1′がE1よりも大きくなる。
即ち、二次的小空間を形成したことにより小空間
の音圧を上昇させることになつた。
ただし、上記の第８図に示す等価回路では、共
振回路がインダクタンスおよびキヤパシタンスの
みから構成されているため、大きな共振の山や谷
が発生する。これを防ぐために、第９図において
は第８図のものに、抵抗R2が追加されている。
これによつて共振が制動され、広い帯域にわたつ
て本発明による効果が達成される。
振回路がインダクタンスおよびキヤパシタンスの
みから構成されているため、大きな共振の山や谷
が発生する。これを防ぐために、第９図において
は第８図のものに、抵抗R2が追加されている。
これによつて共振が制動され、広い帯域にわたつ
て本発明による効果が達成される。
すなわち、この制動抵抗は小空間と二次的小空
間とを結ぶ音響路に付加した音響的制動材料に対
応する。なお、音響的制動材料とは、グラスウー
ル、不織布、フエルトなどが本目的に適したもの
としてあげられる。
間とを結ぶ音響路に付加した音響的制動材料に対
応する。なお、音響的制動材料とは、グラスウー
ル、不織布、フエルトなどが本目的に適したもの
としてあげられる。
実施例
第１図は第１発明のものの音響回路に音響的制
動材を介在させてなる第２発明の一実施例を示し
たものであり、第４図のものと同番号を付した要
素は第４図のものと同様であり、同様に動作す
る。そして、第１図においては、高域補償用の二
次的小空間８が小空間２のスピーカ３と対向する
壁面に設けられ、その大きさは約1/10程度であ
り、その中間に吸音性材料９が配置されている。
この二次的小空間８は前記第８図に基づいて説明
したように小空間２の共振を防ぐ。
動材を介在させてなる第２発明の一実施例を示し
たものであり、第４図のものと同番号を付した要
素は第４図のものと同様であり、同様に動作す
る。そして、第１図においては、高域補償用の二
次的小空間８が小空間２のスピーカ３と対向する
壁面に設けられ、その大きさは約1/10程度であ
り、その中間に吸音性材料９が配置されている。
この二次的小空間８は前記第８図に基づいて説明
したように小空間２の共振を防ぐ。
第２図は吸音性材料を音響路９にい設けた二次
的小空間８を有する校正器内部の音圧特性を示し
たもので、第６図に見られるような急激な谷が見
られない。このように小空間内の音圧の周波数変
化が少ない校正器を使用することによつて、精度
の良い特性差の補正ができるようになり、音響強
度の測定精度そのものを高めることができる。
的小空間８を有する校正器内部の音圧特性を示し
たもので、第６図に見られるような急激な谷が見
られない。このように小空間内の音圧の周波数変
化が少ない校正器を使用することによつて、精度
の良い特性差の補正ができるようになり、音響強
度の測定精度そのものを高めることができる。
尚、上記は２つのマイクロホンを直接校正する
校正器に関する実施例であるが、第５図に示すよ
うな間接的にマイクロホンの特性差を計測する場
合においても同様である。さらに、二次的小空間
８はは小空間のどこに配しても良いが、スピーカ
と対向すう壁面に配するのが最も効果的である。
また、第１図では、信号発生器ならびに増幅器を
校正器の外に配しているが、それらを校正器の内
部に配しても同様の結果が得られる。また、特性
差計測装置を特別に用意しなくとも音響強度計測
装置自体にその機能が含まれている場合には、本
発明の校正器を有効に使用することが可能であ
る。
校正器に関する実施例であるが、第５図に示すよ
うな間接的にマイクロホンの特性差を計測する場
合においても同様である。さらに、二次的小空間
８はは小空間のどこに配しても良いが、スピーカ
と対向すう壁面に配するのが最も効果的である。
また、第１図では、信号発生器ならびに増幅器を
校正器の外に配しているが、それらを校正器の内
部に配しても同様の結果が得られる。また、特性
差計測装置を特別に用意しなくとも音響強度計測
装置自体にその機能が含まれている場合には、本
発明の校正器を有効に使用することが可能であ
る。
発明の効果
以上のとおりでおり、本発明は小空間内に併設
された高域補償用の二次的小空間により、小空間
のみでは達成させられない高音域での周波数特性
の改善がなされており、広い周波数範囲にわたつ
て正確な校正を行なうことができる。
された高域補償用の二次的小空間により、小空間
のみでは達成させられない高音域での周波数特性
の改善がなされており、広い周波数範囲にわたつ
て正確な校正を行なうことができる。
第１図は本発明の第２発明の一実施例を示す断
面図、第２図は第１図の校正器の内部における音
圧の周波数特性の一例を示す線図、第３図は、２
つのマイクロホンを用いた音響強度計測用プロー
ブを示す正面図、第４図および第５図は従来のマ
イクロホン特性差補正用校正器を示す断面図、第
６図は第４図または第５図に示す校正器の内部に
おける音圧の周波数特性の一例を示す線図であ
る。第７図は第４図または第５図に対応する等価
電気回路、第８，９図は第１図に対応する等価電
気回路である。 １：校正器、２：校正器内の小空間、３：スピ
ーカ、４：校正信号発生器、５：増幅器、６ａ，
６ｂ：マイクロホン、７：特性差計測装置、８：
二次的小空間、９：音響制動材料。
面図、第２図は第１図の校正器の内部における音
圧の周波数特性の一例を示す線図、第３図は、２
つのマイクロホンを用いた音響強度計測用プロー
ブを示す正面図、第４図および第５図は従来のマ
イクロホン特性差補正用校正器を示す断面図、第
６図は第４図または第５図に示す校正器の内部に
おける音圧の周波数特性の一例を示す線図であ
る。第７図は第４図または第５図に対応する等価
電気回路、第８，９図は第１図に対応する等価電
気回路である。 １：校正器、２：校正器内の小空間、３：スピ
ーカ、４：校正信号発生器、５：増幅器、６ａ，
６ｂ：マイクロホン、７：特性差計測装置、８：
二次的小空間、９：音響制動材料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ １個毎のマイクロホンをそれぞれ挿入、また
は２個のマイクロホンを同時に挿入する小空間
と、その小空間に校正用信号音場を発生するスピ
ーカとを有するマイクロホン特性差補正用校正器
において、その小空間に連通させて小空間の共振
周波数よりも高い共振周波数を有する二次的小空
間を形成したことを特徴とする特性差補正用校正
器。 ２ １個毎のマイクロホンをそれぞれ挿入、また
は２個のマイクロホンを同時に挿入する小空間
と、その小空間に校正用信号音場を発生するスピ
ーカとを有するマイクロホン特性差補正用校正器
において、その小空間に連通させて小空間の共振
周波数よりも高い共振周波数を有する二次的小空
間を形成し、かつその２つの小空間を結ぶ音響路
に音響的制動材を介在させたことを特徴とする特
性差補正用校正器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4338488A JPH01217216A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 特性差補正用校正器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4338488A JPH01217216A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 特性差補正用校正器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01217216A JPH01217216A (ja) | 1989-08-30 |
| JPH0515972B2 true JPH0515972B2 (ja) | 1993-03-03 |
Family
ID=12662320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4338488A Granted JPH01217216A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 特性差補正用校正器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01217216A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108663114A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-10-16 | 庄明磊 | 一种利用共振原理放大机械振动进行精密检测的设备 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2010026724A1 (ja) * | 2008-09-04 | 2012-01-26 | ダイトロンテクノロジー株式会社 | マイクロフォンの検査装置及び検査方法 |
| JP5388890B2 (ja) * | 2010-02-09 | 2014-01-15 | 株式会社エー・アンド・デイ | 平面進行波音場生成装置、この装置を用いた音響センサ試験装置及び指向性スピーカ |
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| WO2016135868A1 (ja) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 | センサ評価装置、センサ評価システム及びセンサ評価方法 |
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- 1988-02-26 JP JP4338488A patent/JPH01217216A/ja active Granted
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01217216A (ja) | 1989-08-30 |
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