JPS5837180Y2 - 半導体マイクロホン装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ピエゾ抵抗効果を利用した半導体マイクロホ
ン装置に関し、マイクロホンの感度低下を容易に検知す
ることができる半導体マイクロホン装置を簡単な構造で
提供するものである。

屋外に長期間放置する騒音監視用マイクロホンは道路際
の電柱の上、歩道橋の上、立入禁止となった飛行場など
のように人が近づきにくい場所に設置される例が多く、
ピストンホーンを用いたり、他のマイクロホンとの比較
等による感度の較正が行なえない場合が多い。

本考案は、ピエゾ抵抗効果を利用した半導体素子を用い
たマイクロホンに外部より信号を加えてマイクロホンの
振動系を駆動し、その時のマイクロホン出力を検知する
ことにより、マイクロホン感度の低下を検出し、このマ
イクロホン感度の低下分を較正値とするものである。

以下に本考案の一実施例を図面と共に説明する。

第１図において１は振動板、２はピン、３は片持ばり、
４はピエゾ抵抗効果を利用した半導体素子、５は音孔６
を有する前面板、７は制御板、８は保持板、９はケース
、１０は入出力端子１１を設けた底面板である。

第２図はその電気回路を示したもので、１２はバイアス
用の高周波発振回路、１４は低周波の較正用信号を発生
する較正用信号発生器、１３は高周波発振回路１２で発
生する高周波信号を通し、較正用信号発生器１４で発生
する低周波の較正用信号の高周波発振回路１２への侵入
を防ぐナイパスフィルタ、１５は負荷抵抗、１６はフィ
ルタ１３と同じバイパスフィルタ、１７は検波回路、１
８は出力端子、１９はスイッチ、２０は較正用信号発生
器１４の出力である較正用信号を通し、高周波発振回路
１２で発生する高周波信号の較正用信号発生器１４への
侵入を防ぐローパスフィルタである。

次に上記実施例の動作について説明する。

第１図、第２図において、スイッチ１９がＯＦＦ して
いる状態で音圧が振動板１に加わると、振動板１が振動
し、その振動がピン２を介して片持ばり３に伝わり、半
導体素子４が振動する。

半導体素子４が振動すると、その抵抗値が変化する。

半導体素子４には高周波発振回路１２より発生した高周
波信号が負荷抵抗１５を介して印加されており、この高
周波信号の振幅が半導体素子４の抵抗値変化に伴って変
化する。

この変調された高周波信号がバイパスフィルタ１６を介
して検波回路１７で検波され、出力端子１８よりマイク
ロホン出力として出力されメータで読み取られる。

次に、マイクロホン感度が現在いくらであるがを検知す
る方法について説明する。

第２図において、スイッチ１９をＯＮすると、較正用信
号発生器１４で発生した低周波の較正用信号がスイッチ
１９．ローパスフィルタ２０を介して、高周波発生回路
１２より発生した高周波信号に重畳される。

両信号は負荷抵抗１５を介して半導体素子４に印加され
る。

低周波の較正用信号が半導体素子４に印加されると、半
導体素子４は熱歪を生じ、較正用信号の２倍の周波数で
振動する。

半導体素子４が振動すると、片持ばり３．ピン２．振動
板１の振動系が振動し、この振動に応じて半導体素子４
の抵抗値が変化する。

このため高周波発生回路１２より半導体素子１４に印加
される高周波信号の振幅が変化する。

この変調された高周波信号がバイパスフィルタ１６を介
して検波回路１７で検波され、出力端子１８より出力さ
れメータで゛読み取られる。

この出力は低周波の較正用信号を半導体素子４に印加す
ることにより、振動板１等を含む振動系を振動した結果
得られるものである。

マイクロホンを設置した当初において、低周波の較正用
信号を半導体素子４に印加することにより出力端子１８
より得られた出力に対し、現在同一の低周波の較正用信
号を半導体素子４に印加した場合に出力端子１８より得
られる出力が低下している場合には、経年変化等により
マイクロホンの感度が低下したことになる。

本実施例では、このマイクロホンの感度の低下を検知す
るものである。

このようにマイクロホンの感度の低下分がわがれば、実
際にマイクロホンに音圧が加わった際に出力端子１８よ
り出力される出力値に感度の低下分を較正値として加算
すれば、正確な音圧を検出することができるものである
。

すなわち、まずマイクロホンを設置した時に、マイクロ
ホンに低周波の較正用信号を印加し、出力端子１８より
得られる第１の出力値（設置時のマイクロホン感度）を
メータで読み取っておく。

次に実際にマイクロホンに音圧が加わった際に出力端子
１８より出力される第２の出力値をメータで読み取った
後に、マイクロホンに較正用信号を印加し出力端子１８
より得られる第３の出力値をメータで読み取る。

上記第１の出力値と上記第３の出力値との差が、マイク
ロホン感度の低下分であり、音圧印加時にメータで読み
取った第２の出力値に上記マイクロホン感度低下分を加
算すれば、正確な音圧が得られるものである。

なお、本実施例において、第２の出力値とマイクロホン
感度低下分との加算は、マイクロホン感度低下分に相当
する交流信号をメータに加えて行なうものではなく、メ
ータの足し算で行うものである。

上記実施例において、高周波発振回路１２に代えて直流
電源を用いることも可能であるが、実際の回路設計は困
難である。

すなわち、直流電源を用いる場合バイパスフィルタ１３
は純抵抗となり、直流電源から半導体素子に直流を供給
するためにはバイパスフィルタ１３の抵抗値は小さい方
が好ましいが、較正用信号の直流電源への侵入を阻止す
るためにはバイパスフィルタ１３の抵抗値は大きい方が
好ましく、両方を満足する回路設計は困難である。

第３図は、半導体素子４へ印加する較正用信号の振幅と
、この較正用信号を半導体素子４へ印加し、振動板等の
振動系を振動させた際に出力端子１８に出力される等値
出力音圧を示している。

例えば、マイクロホンを設置した当初２■の較正用信号
を半導体素子４に印加した結果出力される等値出力音圧
は１１０ ｄＢである。

しかしながら、現在２■の較正用信号を半導体素子４に
印加したところ、等値出力音圧が１０４ ｄＢであった
とすると、マイクロホンの感度は６ｄＢ低下したことに
なる。

そこで、スイッチ１９をＯＦＦ した状態で振動板１に
音圧が印加された際のマイクロホン出力に、マイクロホ
ン感度低下分（６ｄＢ）を加算した値が正確な出力とな
るもので゛ある。

なお、上記実施例において較正を行う場合、周囲騒音レ
ベルは、較正値に対する誤差要因となり得る。

従って較正を行う時、周囲騒音レベルはできるだけ小さ
いことが必要である。

しがし較正時の周囲騒音レベルはＯｄＢである必要はな
い。

仮に較正用信号の振幅を２Ｖとすると、等値出力音圧は
第３図からも明らかなように１１０ ｄＢであり、較正
値の精度として０．５％前後の精度を得るためには、周
囲騒音レベルは９０ ｄＢ以下であれば充分である。

このように、本実施例においては、較正用信号の発生器
１４で発生した低周波信号を、バイアス用の高周波発振
回路１２の出力に重畳して半導体素子４に印加すること
により、マイクロホンの振動系を駆動し、その出力を検
出することにより、感度低下を検知できるものであり、
第２図における半導体素子４のみを、電柱の上等の人が
近づくのに危険な場所、または飛行場等の立入禁止場所
に設置しておけば、必要な時のみスイッチ１９をＯＮし
てマイクロホンの感度低下を安全な遠隔地で検知できる
ものである。

本考案は上記のような構成であり、本考案によれば、以
下に示す効果が得られるものである。

（１）マイクロホンが設置された危険な場所、立入禁止
場所に近づくことなく、安全な地点でマイクロホンの感
度低下を検知できる。

（２）従来のこの種のマイクロホン装置では、マイクロ
ホン用の半導体素子と、マイクロホンの振動系を駆動す
るための駆動用の半導体素子とを用いていたのに対し、
本考案では１つの半導体素子をマイクロホン用として及
び駆動用として兼用でき、構造が簿単になる。

なお上記実施例は電柱等に設置する騒音計の例であるが
、持運び可能なハンディタイプの騒音計にも利用するこ
とができ、また騒音計に限らず、ピエゾ抵抗効果を利用
する他のマイクロホンにも応用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例による半導体マイクロホン装
置の要部の構成図、第２図はその電気回路図、第３図は
較正出力の波形図である。 １・・・・・・振動板、２・・・・・・ピン、３・・・
・・・片持ばす、４・・・・・・半導体素子、５・・・
・・・前面板、６・・・・・・音孔、７・・・・・・制
動板、８・・・・・・保持板、９・・・・・・ケース、
１０・・・・・・底面板、１１・・・・・・入出力端子
、１２・・・・・・高周波発振回路、１３・・・・・・
バイパスフィルタ、１４・・・・・・較正用信号発生器
、１５・・・・・・負荷抵抗、１６・・・・・・バイパ
スフィルタ、１９・・・・・・検波回路、１８・・・・
・・出力端子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 振動板を含む振動系の振動に応じて抵抗値が変化するピ
   エゾ抵抗効果を利用した半導体素子と、上記半導体素子
   に印加する高周波信号を発生する高周波発振回路と、上
   記高周波発振回路で発生する高周波信号を通す第１のフ
   ィルタと、上記半導体素子で変調された上記高周波信号
   を通す第２のフィルタと、上記第２のフィルタを通った
   高周波信号を検波する検波回路と、上記半導体素子を伸
   縮させ上記振動系を振動させる低周波の較正用信号を発
   生させる較正用信号発生器と、上記較正用信号発生器で
   発生する低周波の較正用信号を通す第３のフィルタと、
   上記第３のフィルタを通った低周波の較正用信号を上記
   第１のフィルタを通った高周波信号に重畳する手段とを
   有し、上記半導体素子への上記較正用信号印加時の上記
   検波回路の出力によりマイクロホン感度を検知すること
   を特徴とする半導体マイクロホン装置。