JPS62254084A - 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１ 本発明は、騒音発生源等の音源位置を探査・測定するＦ
ｆ源探査装置に関するものである。

Ｊ従来の技術Ｊ 機械装置や−Ｌ場等における騒音低減対策は、まずその
騒音発生源をＩＥ確に検出することが糸目となるもので
あって、この騒７１源の位置を探査する方式として種々
のものか開発され、実用化されているか、このうち最も
代表的なものとして音πホロクラフィ法がある。このｓ
、Ｙ　Ｗホログラフィ法は高精度で音源位置の探査・測
定を行うことかできるが、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
理に多大の時間を要する等の難点かあった。

ｒ発ＩＴＪか解決しようとする問題点ｌそこで、マイク
ロホンをマトリックス状に配設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響信
号を受信させて、これを電圧制御型増幅器等からなる一
ＬｙｔＩ幅器て増幅し、これを各マイクロホンに対応す
るようにマトリックス状に配列した発光ダイオ−１ヘア
レイ笠からなる表示装置によっ°Ｃ各マイクロホンの受
音１°？圧レベルを１１ｆ視化表示し、この表示に基づ
いて）￥源の位置及びその分布を探査する方式か本発引
者等によって提案され°Ｃいる。そして、例えば複数の
音源から騒音を発生している機械、装置に対して音諒種
類毎に７ｇ圧分４１をサンプリングし、騒ｊ′ｆ対策の
資料とする場合のように、探査すべき音源が複数ある場
合において、そのうちの１．″ｊ定音源のγを源位；δ
及びその音に相関関係にある音圧の分布を他の音から分
離して認識するような音源探査を行うために、マイクア
レイを構成する各マイクロホンのうちの任意のマイクロ
ホンからの電気０壮を選択的に取り出すマイクアレイ信
り選択器な設け、このマイクアレイ信−）選択器で選択
されたマイクロホンの受音０時を前述の−Ｉミ増幅器に
おける増幅度を制御する制御信号として入力するように
構成したものも提案されている。

このように構成することにより、マイクアレイ信す選択
器て選択したｒ？源と相関のある１″？像を他の１゛？
像から分離して取出すことかできるので、複合音源を精
度良く探査・分析することかできるようになる。

ところて、前述のように、マイクアレイ信−′ｊ選択器
からの信号を直接１増幅器に入力すると、特定音源から
直接受音される音像の形成はＣきるものの、例えば音源
物体からその周辺部に伝達され、この伝達過程で他のｔ
キによって周波数か合成される等して、周波数分布か変
化した音を含めた音像を得ることができないことになる
。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、Ｂｙ源物体
から発生するｔキについて、特定の周波数成分を含む音
像な正確に探査・測定することかてきるようにしたａ源
探査′！装置を提供することを［１的とするものである
。

［問題点を解決するだめの−Ｌ段］ 前述の課題を解決するために、本発明は、複数のマイク
ロボ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て受けてそのけ饗信
号に対応した電気０時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りかそれぞれ
入力される主増幅器と、前記各マイクロホンのうちの任
意のマイクロホンからの電気信号を選択的に取り出すマ
イクアレイ信り選択器と、該マイクアレイ信す−選択塁
で得られた０壮を瀘波して特定の周波数成分のみを通過
させる瀘波器と、該瀘波器からの信号な増幅して前記各
り増幅器に制御信号として入力するＩ可変増幅器と、該
可変増幅器からの制御信号に基づいて増幅された前記各
主増幅器からの出力信号な表示する表示装置とから構成
したことをその特徴とするものである。

［作用１ 而して、例えば複数の駆動部分を有し、該６駆動部から
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
る音源物体のうちの特定音源から直接発生するＦ？と、
この音源から周囲に伝達されて異なる周波数成分と合成
された音を含めた音像、即ち音源位置及び音圧分布を探
査・測定するには、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ｅ源に向け゛Ｃ配設し、この集ｉ″？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
ｆｆ源物体からのｉ７を受音させる。

−・方、マイクアレイ信１；−選択器により手動でまた
は自動的に特定の位置のマイクロホンを選択する。そし
て、該マイクアレイ信ｔ；−選択器に接続した瀘波器に
よってこのマイクロホンの入力音響０吋のうちの特定の
周波数成分だけを取出して、この０壮をｎｆ変増幅器を
介して各マイクロホンに接続した主増幅器のＭＩ御端ｆ
−に制御０吟としてハーイアスし、この制す１信号に基
づいてマイクアレイにおける各マイクロホンてそれぞれ
受音したｒＪ　響ｔ１りを増幅する。これによって２マ
イクアレイ信号選択器で選択したマイクロホンに対応す
る位置における汗そのものたけなく、異なる成分と合成
されることによって、基本成分としては′Ｊ！３該音源
の周波数成分を有するが、これ以外の周波数成分を含ん
だ（キを含めた音像を表示装置に表示させることかでき
るようになる。

［実施例１ 以下、図面に）、（づいて末完１１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Ｋを該マ
イクアレイに受音させるように構成したものか示されＣ
いる。このように東γ１蔦を用いると、小型のマイクア
レイで大型のｉ’ｉ′！；ｔ　ｉｋ体の１°？源を探査
することがてきるようになる。

そこて、まずこの集音式のＹＴ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、位；／’ｐに音！＋ｉ　ｓ
を設け、この位置Ｐから距Ｍしたけ離間した位置に回転
放物面、凹球面等の凹曲面形状なイＩ″４る反射型巣ｉ
″Ｙ　’Ａ　Ｄを１′を源Ｓに向け“Ｃ配設すると、該
音源Ｓからの音はこの集１ｆ器りの反射面ｒで反射して
Ｐ′の位ｔで音像Ｓ′か結像することになる。そこで、
このｒ′ｉ像結像位置１）′に多数のマイクロホンをマ
トリックス状に並４．りしたマイクアレ・イな反射面ｒ
に対向配設ずれば、大きな音源物体であっても、このｆ
ｔ像をマイクアレイにおける；°？圧分！１１として取
出すことができ、この音圧分ＩＨｉを適宜の手段で可視
化表示することによって、ｒｆ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右する集音器ｌの内面には反射
面１ａが形成されており、この集ｒｔ器１は架台２−ヒ
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か音源物体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か垂設さ
れており、該支持脚４は接手５を介して三脚６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
ことかできると共に、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−１−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７１−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笠からなる吸ｉ′ｆ材１１〕か介装
され、各マイクロホン８ａや支持板９の反射音の影響か
伝達するのを防ｌ）−シている。そして、支持板９には
移動台９ａか連設され、該移動台９ａの下面に設けたｉ
ｉｆ動レール１１．１１かこれを支持する固定台１２に
に設けた固定レール！］、１３と（電動１゛１在に係合
している。前記可動レール１１のうち一方のＦｉｆ動レ
ーしＩｉａ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Ｉ５の出
力軸に取引”けたビニオンＩ６と１−合し、このラック
−ビニオン機構によってマイクアレイ８は集６−器ｌの
反射面１ａの鏡軸１ニなそれに対して近接・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１
２には支持アーム１７か取付けられ、該支持アーム１７
は略■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≠ル板て形成
されている。

次に、第５　Ｌ４に１示したように、集合？ｊ−には前
記マイクアレイ８の各マイクロホン８ａて受音した音を
それぞれ電気信号に変換し、この電気信ｔ）を増＠：Ｘ
する＋、’ｌｆ、圧制御型の主増幅器１８ａかこれら各
マイクロホン８ａと対応させて設置されている。この主
増幅器１８ａは、各マイクロホン８ａによって電気信号
に変換されたｊ’Ｔ　’！！信シ）を各々同一の増幅度
で増幅することかできるようになっている。そして、該
各−り増幅器１８ａの増幅度を制御するために、いずれ
かのマイクロホン８ａの入力信号のうちの特定の周波数
成分だけを増幅し”Ｃ６主増幅器１１３ａにおける制御
端子に入力するように構成されている。ここで、この増
幅度の制御を行うマイクロホン８ａを選択するために、
マイクアレイ選択窓１８ｂか設置されており、該マイク
アレイ選択窓１８ｂには前記各マイクロホン８ａに接続
した端Ｔ〜ａ、ｂ、ｃ、・・・ｎか設けらねており、こ
れらの端子のいずれかと出力側め端子ｔとの間を−「動
でまたは自動的に接続功科を行うことによって、いずれ
かのマイクロホン８ａの人力信′−）を取出すことかで
きるようになっている。そして、このマイクアレイ信号
選択器１８ｂからの出力計りを特定の帯域の周波数だけ
を通過させる瀘波Ｃ１８Ｃに入力ＪるようになっＣおり
、該漏波器１８ｃによりその人力信号のうち、所定の周
波数範囲の信号を取り出して、この信ｔ′ｙを可変増幅
器１８ｄ、に入力することかできるように構成されてお
り、この１４変増幅器１８ｄには電源′セ圧Ｖｅｅか抵
抗Ｒを介して接続され、この抵抗凡の抵抗値を調整する
ことによっ′Ｃ前記各主増幅器＋８ａに最適なバイアス
信号を得ることかできるようになっ′（いる。

次に、１９は表示装置としての発光タイオー１−アレイ
をｉｆ＜　Ｌ／、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・−ド１
ｇａ、！ｇａ、・・・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と電圧ｕ制
御型の主増幅器ｉ８ａ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Ｉ９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か設置されて、点灯した発
光ダイオ−１＜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にを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５　レンズ２２
を取付けた焦点調整機構付きの鏡胴ｚ３と、該鏡胴２３
に連、没したボディ２４とを有し、該レンズ２２かうの
入射光は絞り２５を介してボディ２４内に導かれ、該ボ
ディ２４内にレンズｚ２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
か反射されて焦点板Ｚ７において結像し、ファインダ２
８を介してこのブ、１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か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２９ｇ４に導かれてシャツタコ０の開放
時に該暗室２ｇ内に配設したネガフィルムを露光させる
ことかできるようになっている。また、発光ダイオード
アレイ１ｇはカメラ２１の′）′１に設けた慨体３１内
に設置されており２この発光ダイオードアレイ１９にお
ける発光ダイオード】ｇａ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４かれ、
ハーフミラ−２６により焦点板２７及びネガフィルムに
結像し、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Ｈ’ｓ：　原物体Ｓ
に対する視界の妨げとならないえ囲゛Ｃできるたけ反射
面１ａの鎮軸に近接した位置に配置されており、そして
集音器ｌにはカメラ２１からＨｊｇ源物体を視透すこと
かできるようにするために、透孔３５か穿設されている
。

；ｔＪ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から発生する複合ｒｆ源から発生する騒音の
位置及びｒｆ圧分、／＋４を探査・測定するには、まず
集音器１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敲を調節した分たけマイクア
レイ８を移動さｔトて、音像の焦点合せを行う。

このようにして、物体像と音像との焦点合せか完ｒ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
、ｔＩ源原物Ｓから発生するｎ・を集￥１雰１の反射面
１ａて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（ｊｔ３に変換し、
この偶す−を主増幅器１８ａに人力する。

これと同時に、マイクアレイ信号選択器１８ａによって
、いずれかのマイクロホン８ａを制御用信号として選択
するか、このマイクロホン８ａの選択は、複数ある自゛
源のうちの−の騒γ？発生位置に対応関係にある位置に
おけるマイクロホンを選択Ｊ。

るのか好ましい。そしＣ１この音源位置からの）宿生騒
音の周波数のうち、マイクアｌ、−イルｉ号−選択器１
８ｂ　Ｙｆ選択した特定のマイクロホン８ａからの信号
を瀘波器１８ｅによっ゛Ｃ，特定周波数成分のみを通過
させて、ｉ−、ｊ７変増幅器１８ｄ″Ｃ増幅し、各々の
−ｔＥ’ｆ’：幅２÷１．８ａの制御端子に入力する。

このように、　マイクアレイ８を構成する各マイクアレ
イ８；１に二接ん；された各主増幅器１．８ａに１定の
マイクロホン８；】からの出力信−）を制御信号とし“
Ｃ’ｉｌＥ増幅塁１８ａに１ζ、力させることにより、
その選択されたマイク’Ｃ１１ｉホン８ａか受音したも
のと無関係の音を嬶卸゛ることかてきるようになる。し
かも、該６主増幅器１８ａにおいては、特定のマイクロ
ホン８ａの入力信号を瀘波器１８ｃを通過させることに
よりそのうちの特定周波数成分のみを取出して、制御信
号と１．／てバーイアスされるようになっているので、
この制御信号と同一の周波数成分を有するものであれば
、音源から直接入力されるものたけでなく、音源位置の
周辺部に伝達される等して異なる周波数成分を含んでそ
の周波数特性か変化したものも取出すことかできるよう
になる。

ここで、マイクアレイ信号選択器１８ｂからの信号な瀘
波器１８Ｃを通過させるように構成することによって、
（ｉ−の瀘波器１８ｃてマイクアレイ８を構成する各マ
イクロホン８ａにおい′Ｃ１特定周波数成分の１′ｆを
他の音と分離して取出すことかできるようにしているの
で、その装置構成が筒中゛で、コンパクトに形成するこ
とかできる。

そして、このｒｆに１又Ｉする信ｔ）はマイクアレ・イ
８と同様に配列し／た発光ダイオ−ドアレイ１９に入力
されて、これらの各発光ダイオード１９ａをその音圧レ
ベルに応じた光量で点灯させることにより、探査対象の
騒音と相関を有するすべてのもののｒ′ｉ源位近位置そ
の音圧分布を音像と１ノてｉｊｌ’視化表不化表示。こ
こ゛Ｃ５前述のようにして選択さ４１、たマイクロホン
８ａに関連する以外のマ・イクＶ１；Ｊｉン８ａからの
出力信シ）によっても発光タイオー＝１・＋９ａの点灯
も行われる場合があるが、かかる？、ｕｌは不安定な状
態となるので、この発光タイオー　１＝：の点灯中不安
定なものはノイズとしＴ処理すればよい。

このように１ノて＋ｉｉ視化表化表示Ｆ７　ｔｏｙは、
焦点板２７に結像すると共に、　一部は反射し°Ｃシャ
・・！シフ２に向けて進行１．ハまた音源物体Ｓの物体
像はし。

ンズ２ｚ及びハーフミラ・２１ｉを介してシヤツク１２
：に向けて進行する。これにより焦点板２７Ｌには物体
像と；）−像とか東ね合せられ、ｉ′１源物原物じおけ
る８−源の位置、範囲、強さ等の音圧分布を正確で、し
かも容易に探査・測定することか′Ｃきる。また、この
状７ｆ、でシャッタ３２を開放してネガフィルムを露光
すれば、物体像とｉ！？像との利ね合せ像を撮影するこ
ともてきる。そして、このときに、露光面間な調整する
ことによって発光ダイオードか点滅する不安定成分を除
去することかでき、音像のＩＦ確な表示が可能となる そこで、マイクアレイ信号選択器１８ｂによる前記各マ
イクロホン８ａの選択を適宜切換太で、これらのマイク
ロホン８ａのうち；キ源物体Ｓにおける各音源と対面す
るものを順次選択すると共に、瀘波器＋８ｃによる通過
帯域を変更してｒｔ源からの騒音に相関のある音の音圧
分ＩＨ３をサンブリンクずれば、音源物体Ｓのうちの各
音源に関する音像、即ち）″？源位置、音の広かり、大
きさ、性質等を可視化表示することかＣきる。

なお、本実施例において、マイクアレイ８を集ｒＴ器１
に対面させて設番′」る構成としたか、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Ｃもよいこ
とはいうまでもない。また、ｒｔ像の表示装置は前述の
発光タイオードアレイに限らず、液晶、ブラウン管等を
用いて■１−圧レベルを表示する種々のディスプレイ装
置を用いることかてき、１ノかも音像の表示は発光ダイ
オードの光−１：、によるものたけてなく、数値化９色
分は等の手段によることもできる。さらに、このン゛を
像は中独で表示させてもよいか、前述の実施例に示した
よ・）に、この音像な物体像に東ね合わせるようにする
と、そのン゛テ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「段としＣは５前述のも
のの他ビデオカメラ富な用いることもできる。

［発明の効果１ 以ｌ−詳細に説明Ｉ）だように１本発明に係るｒｔ源探
査装置は、丁Ｔ　ｉｌ；ｉ物体からマイクアレイに入力
される音響信号〜をこのマイクアレイを構成するマイク
ロホンのうちのいずれかのマイクロホンによる入力イＬ
；時のうち特定の周波数成分の信１）を制御信５）とし
て増幅するようにしたから、この選択されたマイクロホ
ンの入力Ｃｕに相関関係のあるｌ￥を、それか直接マイ
クアレイに受音されたものだけでなく、音源から周辺部
に伝達されたものを含めてその位置、大きさ、広がり２
周波数子からなる音像を他のｉ′テと分離して正確に表
示することができ、８１合音の１”？原物体における各
音源イ装置及び音圧分布を、容易かつ正確に探査・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［：￥１
．第２図は第１図の右側面図、第３１′Ａ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図はＩ増
幅器の回路図、第６図は絞り板を取イ・１けた状ｙムで
示す発光タイオートアレイの部分＋　ｉｒｊ　ＩＡ　、
第７図は第６図の■−■断面図５第８図は１″を像結像
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Ｊ（ｊ理説明図である。 ８・・マイクアレイ、　８ａ−・マイクロホン、１８ａ
　・・主増幅姦、 １８ｂ・・マイクアレイ信号選択器 １．８ｃ　・・瀘波器 １８ｄ　・・１一時変増幅器 １９・・発光ダイオードアレイ、 ］、９ａ　・・発光ダーイオート。 ２！・・カメラ２　　　ｓ・・音源物体。 特誇出願人　　　林　　　　　輝（外１名）代理人弁理
ト　　影　井　俊　次□Ｉ”ｌ　、璽’第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   けてその音響信号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主増幅器と、前記各マイクロ
   ホンのうちの任意のマイクロホンからの電気信号を選択
   的に取り出すマイクアレイ信号選択器と、該マイクアレ
   イ信号選択器で得られた信号を瀘波して特定の周波数成
   分だけを通過させる瀘波器と、該瀘波器からの信号を増
   幅して前記各主増幅器に制御信号として入力する可変増
   幅器と、該可変増幅器からの制御信号に基づいて増幅さ
   れた前記各主増幅器からの出力信号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。