JPH068749B2

JPH068749B2 - 音響インテンシテイワツトメ−タ

Info

Publication number: JPH068749B2
Application number: JP27324585A
Authority: JP
Inventors: 良次佐藤; 新一下出
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-12-06
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPS62133324A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は音波を感知するためにセンサ部，インテンシテ
ィ演算部及び表示部を有する音響インテンシティワット
メータに係り、高効率，構成度音源探査に音響インテン
シティワットメータに関する。

〔従来の技術〕

機器の騒音対策を短時間で経済的に行うためには騒音源
の高精度探索技術が不可欠であり、このための測定機器
として音響インテンシティワットメータが最近注目され
ている。従来、この種のワットメータには、対向に配置
された１対の音波センサ部とこれの支持部，インテンシ
ティ演算部及びその結果のインテンシティの大きさと向
きを示す表示部から構成されているものが知られてい
る。この種のワットメータは例えば特開昭58−28631号
公報，東京大学生産技術研究所生研リーフレットNo.１
２４における“簡易型音響インテンシティワットメー
タ”と題する文献に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のワットメータは原理的に１対のセンサを結ぶ
延長軸方向でのインテンシティの向きと大きさを計測す
るものであり、音源位置方向を探知する場合、１対のセ
ンサの中央を中心として、センサを９０゜回転させる必
要がある。短時間で探知するためには、１対のマイクを
回転させるための駆動機構たとえばモータとギヤまたは
ベルタが必要不可欠であり、しかもこの機構をセンサ近
傍に位置する必要からモータ，ギヤから発生する音がノ
イズとなり探索精度を大幅に低下することは容易に推定
できる。さらに駆動機械を設けると回転半径が大きくな
り、せまい空間で音源を探査する場合や時間的に音響の
大きさ，音源位置が変化するような機器を対象とする場
合には適用が不可能か適用しても精度が非常に悪化する
という問題があった。

本発明の目的は、短時間で高精度に音響インテンシティ
の方向と大きさを計測し、音源の位置を探知可能な音響
インテンシティワットメータを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、基本的には音源の方向を探知可能
とするように、第１の１対のセンサとこれらの第１の１
対のセンサの感知部を結ぶ直線にほぼ直交するように、
第２の１対のセンサを設け、さらにこれら第１および第
２お１対のセンサのほぼ中央を通り、かつ垂直に交わる
ように第３の１対のセンサを設け、これらの３対のセン
サ出力信号をもとにインテンシティを解析する演算部と
この３対の演算出力結果を組みあわせて、音波の伝播方
向と大きさを示す表示部を備えることにより達成され
る。

〔作用〕

３経路の例えばマイクロホン出力を用いて得られる各対
の方向のインテンシティの大きさと方向を合成し、音波
の伝播方向とその大きさ即座にしかも実時間を探知でき
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図により説明す
る。第１図はインテンシティワットメータの外観図の一
例である。ワットメータは、センサ部１とこのセンサ部
を支持するためのサポート２，サポート２の片端を支持
し、表示部４を有する手元ボックス部５および表示切り
換え用スイッチ３，インテンシティ演算回路部７と電源
部８を収容するための演算部ボックス９及び手元ボック
ス５と演算ボックス９間の通信ケーブル６から構成され
ている。第２図にセンサ部を切り離してインテンシティ
の解析装置として演算部及び表示部を使用する場合の構
成を示す。テーパレコーダ等に録音された電気信号１０
とこの信号入力用のコネクタ２′を有する手元ボックス
部５と演算ボックス部９から構成されている。第３図に
センサ部の構成を示す。センサ部は、サポート２の軸方
向Ｘ成分のインテンシティ計測用センサ１１，１２とこ
れらのセンサと直交する方向Ｙ成分の計測用センサ１
３，１４およびこれら２つのセンサの軸と垂直に交わる
方向Ｚ成分の計測用センサ１５，１６からなり、センサ
１１，１２とセンサ１３，１４およびセンサ１５，１６
は対向し、かつ直交および交差するように設けている。
センサ１１〜１６は、小型のエレクトレットマイクロホ
ンであり、さらにこれらのマイク間の間隔を一定に保つ
ためのスペーサ１７が配設されている。第４図は手元ボ
ックス５に収容された表示部４の拡大図であり、音の流
れ方向の２次元成分（Ｘ，Ｙ方向）を矢印（ベクトル）
で示すためのＬＥＤ１９が同心円上に複数個配列されて
いる。一方Ｚ方向の音の流れ（上下方向）を識別するた
めのＬＥＤ２０がＬＥＤ１９の上部に２個設置されてい
る。第５図は第４図に示した表示部４の他の実施例であ
る。ここでは音の上下方向の流れを示すＺ成分の表示を
行うためのＬＥＤ２０がＬＥＤ１９の近傍に複数個配列
されている。第６図は、インテンシティ演算ブロック及
び表示部ブロック図を示したものである。第１のマイク
１１，１２の出力Ａ，と第２の対のマイク１３，１４
の出力Ｂ，および第３の対のマイク１５，１６の出力
Ｃ，の増幅及びインピーダンス整合用バッファ部２
１、このＡ，とＢ，及びＣ，の信号からＸ，Ｙ及
びＺ方向のインテンシティ成分Ｉ_X，Ｉ_Y，Ｉ_Ｚを演算す
る回路２２、この値Ｉ_X，Ｉ_Y，Ｉ_Zから方向（矢印）と
その大きさを演算する掛算部３１、各各の方向成分を求
める割算部２５〜２７および方向成分切換え用の切換器
２８からなる回路２３、この結果をＬＥＤで表示するた
めの回路２９，３０からなる。Ｘ，Ｙ方向及びＺ方向の
インテンシティＩ_X，Ｉ_Y，Ｉ_Ｚは、それぞれ対向するマ
イク信号を音圧Ｐ（ｔ）と粒子速度（ｔ）の積で表わ
すことができる。ここで粒子速度（ｔ）は、２個のマ
イク信号の音圧の空間的な勾配に比例するので、次式に
示す演算を電気回路を実現している。

ここでρは空気の密度、△ｒ₁，△ｒ₂，△ｒ_３は各対の
マイク間の距離、ｐ₁₁〜ｐ₁₆はマイク１１〜１６の出力
音圧を示す。本発明は、上記の構成であり、対向するマ
イクロホン１１，１２とこれと直交するようにマイクロ
ホン１３，１４を設け、かつこれらのマイクロホンと垂
直に交わるマイクロホン１５，１６をあわせ設け、この
３系路のマイク出力信号を用いて得られる各対の方向の
インテンシティの大きさと向きを合成して、音波の伝播
方向とその大きさを示す表示部を設けた構成を特徴とす
るものである。またマイクロホンをとりはずした場合に
おいても何らかの電気信号を入力することによりインテ
ンシティを演算・表示できる解析装置となる特徴をもっ
ている。従来必要としたマイクロホン回転用駆動機構が
不要となり、一度にインテンシティすなわち音の流れ方
向がわかるので、音源の方向が随時探知できる。その結
果移動する音源や大きさが時間的に変化する音源に対し
て高精度探索を実現した。演算部にアナログ回路特にア
ナログフィルタたとえばスイッチドキャパシティフィル
タを用いると周波数帯域毎の音源探知が実時間にて可能
となる。上記の実施例で示すマイクロホンは、エレクト
レット型コンデンサマイクロホンであり、直流電圧を常
時供給する必要もなく、インピーダンス変換用のプリア
ンプを必要としないなど小形化になるが、３対のマイク
ロホンが直交および交差するように構成可能な他機種の
マイクロホンであれば、本発明と同等の効果を示す。さ
らに実施例では、演算部ボックス内に電気回路駆動用の
内部電源部を用いており、この電源部は乾電池または充
電用乾電池であり、現場向ポータブル仕様のワットメー
タに好適であるが、外部から駆動可能な電源も本発明に
含まれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のインテンシティワットメ
ータによれば、音の方向と大きさすなわちベクトルが定
量的に把握できるので、この流れ方向から音源の方向が
即座にしかも実時間で探知できる。しかも大きさや位置
が変化するような音源に対して特に高精度に探知でき
る。演算部は、従来の手法に比べて系統が３倍となる
が、最近のＬＳＩの集積技術等により小形，低消費電力
化が可能となり、従来のワットメータの大きさと重量に
ほとんど影響しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のインテンシティワットメー
タの外観図、第２図は他の実施例のインテンシティワッ
トメータの外観図、第３図はセンサ部の構成図、第４図
は第１図に示す手元ボックス内表示部の拡大図、第５図
は第４図の他の実施例、第６図はインテンシティ演算ブ
ロック及び表示部ブロック図である。１…センサ部、２…サポート、４…表示部、５…手元ボ
ックス部、７…インテンシティ演算回路、９…演算部ボ
ックス、１７…スペーサ、１８…大きさと方向の演算
部、１９…ベクトル表示部（ＬＥＤ）、２０…上下方向
表示部、１２…バッファ部、２２…インテンシティ演算
回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音波のセンサ部と音響インテンシティ演算
部及び結果の表示部からの音響インテンシティワットメ
ータにおいて、第１の１対のセンサとこの第１の１対の
センサ間を結ぶ直線とほぼ直交し、かつ前記第１の１対
のセンサ間の中央を通る、第２の１対のセンサを設け、
さらにこれら各対のセンサ間のほぼ中央を通し、かつ各
対毎のセンサが結ぶ同線に直線に交わるように第３の１
対のセンサを設け、前記それぞれの対のセンサの出力信
号を用いて得られるインテンシティの大きさと向きを演
算する演算部と、この演算部の出力信号に基づき音のイ
ンテンシティの方向または方向とその大きさを表わす表
示部とを備えたことを特徴とする音響インテンシティワ
ットメータ。
【請求項２】前記音波のセンサ部は、少なくとも１対の
センサがその受音面を対向して配置構成したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の音響インテンシティ
ワットメータ。
【請求項３】前記音波のセンサは、エレクトレットコン
デンサマイクロホンからなることを特徴とする特許請求
の範囲第１項または第２項記載の音響インテンシティワ
ットメータ。
【請求項４】前記演算部は、アナログ回路から構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
いずれかに記載の音響インテンシティワットメータ。
【請求項５】前記表示部は、デジタル表示機能をもつ構
成を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のい
ずれかに記載の音響インテンシティワットメータ。
【請求項６】前記表示部は、音源方向１次元識別用切換
え器および表示機能をもつことを特徴とする特許請求の
範囲第１項ないし第２項のいずれかに記載の音響インテ
ンシティワットメータ。
【請求項７】前記インテンシティワットメータは、内部
電源にて給電されることを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第６項のいずれかに記載の音響インテンシテ
ィワットメータ。