JPS62119480A - 音源探査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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探査・測定する音
源探査装置に関するものである。

【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っ
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
なものとして音響ポログラフィ法がある。この音響ホロ
グラフィ法を士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番と多大
の時間を要する等の難点があった。 そこで、マイクロホンをマトリックス状に配言費するこ
とによってマイクアレイを形成し、このマイクアレイに
音源からの音を受音させて、各マイクロホンの音圧レベ
ルを発光ダイオード等の表示装置で表示させることによ
って、その音源の位置を探査する方式が本発明者等によ
って提案されている。 ］発明が解決しようとする問題点】 ところで、音源物体において、音源が複数あり、この複
数音源のうちの−の音源を探査・測定する場合には、前
述した音源探査方式のように単にマイクロホンを配設し
てマイクアレイを形成し、このマイクアレイに受音させ
ただけでｔ±力＼力する複合音源物体のうちの特定の音
の音源位置及びその音圧分布を他の音と分離して取出す
ことはできない０例えば、複数の音源から騒音を発生し
ている機械、装置に対して音源種類毎に音圧分布をサン
プリングし、騒音対策の資料とする場合にはかかる音源
探査方式を使用することはできないことになる。 本発明は叙上の点に鑑みてなされたもので、複合音が発
生する音源物体における各音源位置とその音源位置にお
ける音圧分布を正確に認識することができる音源探査装
置を提供することを目的とするものである。

【問題点を解決するための手段１ 前述の課題を解決するために１本発明は複数のマイクロ
ホンをマトリックス状に並設してなり、音源物体から発
生する音をそれぞれマイクロホンで受けてその音圧に対
応した電気信号に変換するマイクアレイと、該マイクア
レイの各マイクロホンからの電気信号がそれぞれ入力さ
れる増幅器と、所望の正弦波電気信号を発生する関数発
生器を備え、該関数発生器からの電気信号を位相調整し
て増幅度制御信号として前記各増幅器に入力する増幅度
制御信号発生装置と、該増幅度制御信号発生装置からの
増幅度制御信号により増幅された前記各増幅器の出力信
号に基づいて前記関数発生器において発生した周波数と
相関のある音像を表示する表示装置とから構成したこと
そのを特徴とするものである。 【作　用】 而して、例えば多数の作動部材を有し、該冬作動部材か
ら騒音を発生している機械装置等のように複合音を発生
する音源物体の特定音源の位置及び音圧分布をサンプリ
ングするには、マイクアレイを直接音源物体に対面させ
るか、またはこの音源物体が大型のものである場合には
それからの音を反射させる凹曲面形状の反射面を有する
集音器を音源に向けて配設し、この集音器に向けてマイ
クアレイを配設し、該マイクアレイによって音源物体か
らの音を受音させる。 一方、増幅度制御信号発生装置における関数発生器を作
動させて、該関数発生器から正弦波電気信号を発生させ
て、この信号の位相を調整することにより増幅度制御信
号として前記各増幅器における制御端子に入力すること
によって、この増幅度制御信号によるバイアスによって
各マイクロホンで受音した信号を増幅し、この増幅信号
に基づいて一定の音圧分布情報を得ることができ、この
音圧分布情報を適宜の表示装置によって音像として表示
する。そして、関数発生器で発生させる正弦波信号を変
化させ、またその位相も変化させることによって、当該
の増幅度制御信号に相関のある音の発生位置とその大き
さを他の音の成分から分離し７て表示することができる
。換言すると、この関数発生器を備えた単一の増幅度制
御信号発生装置により多数配設した増幅器のフィルタを
行うことができるようになり、簡単な構成で複合音を発
生する音源物体から所望の周波数の音の音圧分布情報の
作成を行うことができる。

【実施例】

以下１図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。然るに、本実施例においては、マイクアレイを直接音
源物体に対面させず、集音器からの反射音を該マイクア
レイに受音させるように構成したものが示されている。 このように集音器を用いると、小型のマイクアレイで大
型の音源物体の音源を探査することができるようになる
。 そこで、まずこの集音式の音源探査装置の原理について
説明する。 即ち、第９図に示した如く１位置Ｐに音源Ｓを設け、こ
の位置Ｐから距離り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りを音源Ｓに
向けて配設すると、該音源Ｓからの音はこの集音器りの
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
クロホンをマトリッ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、大きな音源物体であっても、
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
ることによって、音源の位置を探査・測定することがで
きるようになる。 而して、第１図及び第２図に示したように回転放物面、
凹球面等の凹曲面形状を有する集音器ｌの内面には反射
面１ａが形成されており、この集音器ｌは架台２上に固
設した取付はブラケット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って
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８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によって適宜の位置でロック
することができるようになっている。 次に、８は集音器ｌ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、８ａをマトリックス状に並設し
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ｌＯが介装され、各マイクロ
ホン８ａや支持板８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８には移動台８ａ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Ｌｌａにはラック１４が形設され
ており、該ラック１４は固定台１２に固着して設けた電
動モータ１５の出力軸に取付けたピニオン１６と噛合し
、このラー、クーピニオン機構によってマイクアレイ８
は集音器ｌの反射面１ａの鏡軸とをそれに対して近接・
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ｌ゛
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。 次に、第５図（イ）に示したように、架台２上には前記
マイクアレイ８の各マイクロホン８ａで受音した音をそ
れぞれ電気信号に変換し、この電気信号を増幅する電圧
制御型の増幅器１８ａを各マイクロホン８ａと対応させ
て設けた多チャンネルｖＣＡユニツ）１Ｂが設置されて
いる。このＶＣＡユニｙ）１８は、各マイクロホン８ａ
によって電気信号に変換された音圧に関する信号を各々
同一の増幅度で増幅することができるようになっている
。そして、該ＶＣＡユニット１８の増幅度を制御するた
めに、増幅度制御信号発生装置１８０が設けられている
。該増幅度制御信号発生装置１８０は関数発生器１８１
と位相調整器１８２とからなり、関数発生器１８１は所
望の周波数の正弦波電気信号を発生し、この信号を任意
の大きさに増幅することができるように構成されている
。 一方、位相調整器１Ｂ２は第５図（ロ）に示したような
構成となっている。即ち、前記関数発生器１８１からの
信号をＡ−Ｄ変換器１８２ａでデジタル信号に変換し、
そのサンプリングタイミングとシフトタイミングを所定
の時間間隔（１）で刻々クロックパルスを発生するクロ
ックパルス発生器１８２ｂで制御することによって、前
述の入力信号をこのクロックパルスの数（Ｎ）に応じた
遅延時間（ｔｘＮ）をもたせて各メモリａ、ｂ、ｃ、・
・・ｎに順次記憶さるようになっている。そして、これ
らのメモリａ、ｂ、ｃ、・・・ｎにはメモリスイッチ選
定器１Ｂ２ｃが接続されて、メモリスイッチ選定信号発
生器１８２ｄにより該メモリスイッチ選定器１８２ｄを
いずれかのメモリと接続させることによって、関数発生
器１８１からの信号に所定の時間遅れを生じさせること
によって、その位相を調整することができるようになっ
ている。さらに、このようにして位相調整されたデジタ
ル信号はＤ−Ａ変換器１８２ｅでアナログ値に変換する
ことによって、関数発生器１８１の信号の位相を調整し
、これを増幅度制御信号として各ＶＣＡユニツ）１Ｂを
構成する各増幅器１８ａの制御端子１８ａの接続されて
おり、従って各ＶＣＡユニット１８はこの増幅度制御信
号発生装置１８０から出力される増幅度制御信号により
同一増幅度で増幅されるようになっている。 次に、１８は表示装置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
、・・・をマトリックス状に並設してなるもので、これ
ら各発光ダイオード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
係にある発光ダイオード１９ａとＶＣＡユニット１８の
各増幅器１８ａ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１８の上部には各発光ダイオード
１９ａ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っている。 さらに、２１は物体像を結像するためのカメラを示し、
該カメラ２１は第８図に示したように、レンズ２２を取
付けた焦点調整機構付きの鏡胴２３と、該鏡胴２３に連
設したボディ２４とを有し、該レンズ２２からの入射光
は絞り２５を介してボディ２４内に導かれ、該ボディ２
４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−２６によってその一部が反射
されて焦点板２７において結像し、ファインダ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っている。一方、ハーフ
ミラ−２６を通過した光はボディ２４の後部に形成した
暗室２８側に導かれてシャッタ３０の開放時に該暗室２
９内に配設したネガフィルムを露光させることができる
ようになっている。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の光はフィルタ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を介してボディ２４内に導かれ、ハーフミラ−２６
により焦点板２７及びネガフィルムに結像、この音像と
カメラ２１における物体像の画像とを重ね合わせること
ができるようになっている。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
源物体を視透すことができるようにするために、透孔３
５が穿設されている。 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における複合音源から発生する騒音のうち特定周
波数の騒音の音圧分布を探査・測定するには、まず集音
器ｌ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のファインダ２８を覗きなから鏡胴２３
を操作することによっ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。 而して、前述の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してＶＣＡユニッ
ト１８に人力する。そして、増幅度制御信号発生装置１
８０を構成する関数発生器１８１により所定の周波数の
正弦波電気信号を発生させて、この信号を一定の電圧レ
ベルとなるように増幅し、詠関数発生器１８１からの出
方信号を位相調整器１８２に入力してその位相を制御す
る。 ここで、音源物体Ｓから発生する音は直接マイクアレイ
８に入射されるものだけでなく反射音等が含まれるので
、関数発生器１８１からの周波数信号を直接ＶＣＡユニ
ッ［８に入力するようにすると、関数発生器１８の位相
とマイクアレイ８の受音信号の位相とが必ずしも一致す
るとは限らないので、この位相差に基づいて音像に反射
音による影響が表われたり、また直接マイクアレイ８に
入射された音がカットされてしまうことがある。そこで
、前述の位相調整器１８２によって関数発生器１８１か
らの周波数信号の位相を調整し、その出力信号をＶＣＡ
ユニッ）１８に対する増幅度制御信号として該ＶＣＡユ
ニツ）１８における各増幅器１８ａの制御端子に入力す
ることによって、前記関数発生器１８１により発生させ
た信号の周波数及びその位相と相関する音源の音圧分布
信号が他の音源に関する情報から切り離して、マイクア
レイ８と同様に配列した発光ダイオードアレイ１８に表
示させることができる。そして、この位相の調整は発光
ダイオードアレイ１９の光量が最大となるようにするこ
とによって簡単に行うことができる。 このように、マイクアレイ８の各マイクロホン８ａに対
応した位置関係に配列した発光ダイオードアレイ１９の
各発光ダイオード１９ａをＶＣＡ二二ッ）１８からの信
号における音圧レベルに応じた光量で点灯させることに
より、ある周波数の音源の発生位置及びその音圧分布を
音像として可視化表示させることができる。ここで、こ
の音像は音源物体Ｓのうち関数発生器１８１で発生した
信号の周波数と同じ周波数であって、しかも位相調整器
１８２で調整した位相と同位相の音の広がりとその大き
さとを可視化させるようにしたものである。 而して、関数発生器１８１から発生する信号の周波数及
びその大きさを変えると共に、位相調整器１８２による
位相を適宜選定しながら、音源の探査ｅ測定を行うこと
によって、当該音源物体Ｓにおける種々の音圧分布情報
を得ることができる。 このようにして可視化表示した音像は、焦点板２７に結
像すると共に、一部は反射してシャッタ３０に向けて進
行し、また音源物体Ｓの物体像はレンズ２２及びバーン
ミラー２６を介してシャッタ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において特定の周波数の音の音源位置、
範囲、強さ等の音圧分布を容易に探査−測定することが
できる。しかも、位相調整器１８２で調整した関数発生
器１８１からの周波数信号と同一位相の音だけを取出す
ことができるので、位相にずれがある反射音等の影響を
排除でき、前述の音圧分布を正確に探査・測定できる。 また、この状態でシャッタ３０を開放してネガフィルム
を露光すれば、物体像と音像との重ね合せ像を撮影する
こともできる。 なお１本実施例において、マイクアレイ８を集音器１に
対面させて設ける構成としたが、このマイクアレイ８を
直接音源物体Ｓに対面させるようにしてもよいことはい
うまでもない、また、位相調整器１８２では関数発生器
１８１からの入力信号をデジタル信号に変換して位相の
調整を行うようにしたものを示したが、例えば電荷結合
素子等のアナログメモリを使用すれば、Ａ−Ｄ、Ｄ−Ａ
変換を行うことなく位相の調整を行うことができる。 さらに、音像の表示装置は前述の発光ダイオードアレイ
に限らず、液晶、ブラウン管等を用いて音圧レベルを表
示する種々のディスプレイ装置を用いることができる。 さらにまた、この音像は単独で表示させてもよいが、前
述の実施例に示したように、この音像を物体像に重ね合
わせるようにすると、その音圧分布が正確に表示させる
ことになる。そして、この物体像を表示する手段として
は、前述のものの他テレビカメラ等を用いることもでき
る。

【発明の効果】

以上詳細に説明したように、本発明に係る音源探査装置
は、音源物体からマイクアレイに入力される信号を関数
発生器を備えた増幅度制御信号発生装置からの出力信号
を増幅度制御信号として増幅するようにしたから、マイ
クアレイを構成する多数のマイクロホンと一致する数の
増幅器の出力信号に同時にフィルタをかけることができ
、簡単な構成で、音源物体から発生する複合音のうちの
ある特定の音に相関関係のある音源の位置、大きさ、広
がり等を他の音と分離して表示することができ、かつ関
数発生器からの周波数信号の位相を調整し得るようにし
たから、反射音の影響の排除等の操作も行うことができ
、複合音の音源物体における各音源の音圧分布を容易か
つ正確に探査拳測定することができる。

【図面の簡単な説明】

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（イ）は増幅器の
回路図、第５図（ロ）は位相調整器の回路図、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
図は集音式音源探査方式の原理説明図である。 ８　目マイクアレ仁９ａ＊＊マイクロホン、１８・Φ多
チャンネルＶＣＡユニット。 １８ａ　・・増幅器、 １３・Φ発光ダイオードアレイ、 １９ａ　　・・発光ダイオード。 ２１・・カメラ。 １８Ｇ−・増幅度制御信号発生装置、 １８１　・・関数発生器、 １８２−・位相調整器、　　Ｓ・・音源物体。 特許出願人　　　林　　　　　＃（外１名）第１図 第３図 ｍ！４図 第５図　（イ） 第６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のマイクロホンをマトリックス状に並設して
   なり、音源物体から発生する音をそれぞれマイクロホン
   で受けてその音圧に対応した電気信号に変換するマイク
   アレイと、該マイクアレイの各マイクロホンからの電気
   信号をそれぞれ入力される増幅器と、所望の正弦波また
   は矩形波のいずれかの電気信号を発生する関数発生器を
   備え、該関数発生器からの電気信号を位相調整して増幅
   度制御信号として前記各増幅器に入力する増幅度制御信
   号発生装置と、該増幅度制御信号発生装置からの増幅度
   制御信号により増幅された前記各増幅器の出力信号に基
   づいて前記関数発生器において発生した周波数と相関の
   ある音像を表示する表示装置とから構成したことを特徴
   とする音源探査装置。
2. （２）前記マイクアレイを音源物体に対面させて設けた
   集音器に対設させたことを特徴とする特許請求範囲第１
   項記載の音源探査装置。
3. （３）前記表示装置を発光ダイオードアレイ、液晶、ブ
   ラウン管によるディスプレイ装置のいずれかで形成した
   ことを特徴とする特許請求範囲第１項記載の音源探査装
   置。