JPS6288926A

JPS6288926A - 残響計測装置

Info

Publication number: JPS6288926A
Application number: JP23078985A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Tawara; 田原　靖彦; Hidemaro Shimoda; 霜田　英麿
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1985-10-16
Filing date: 1985-10-16
Publication date: 1987-04-23

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〕この発明は、帯域雑音を用いて測定対象となる空間の筏
＊ｔＦ！ｆ性を自動的に計測する残響計測装置に関する
。

〔従来技術〕

建築物等の設計に際しては、叱染物内の空間すなわち呈
等の残響特性を知る必要がしばしばある。

従来、このような残響特性を測定する装置としては、帯
域雑音を用いた定常音法による装置が知られている。こ
の装置は大エネルギを用いるため外乱に強（またＪＩＳ
に準拠した測定を行なうことができるが、自動測定化が
遅れていた。すなわち、従来のこの稙の装置においては
、帯域雑音の発生を停止させた直後の室内残響のレベル
減衰波形を記録紙上に記録し、この記録波形の減衰過程
を目視で直線近似すると共に、この波形の勾配（すなわ
ち残響時間）を特殊な円形定規を用いて読み取っていた
。このため、従来の残響計測装置には、計測に多くの時
間が必要であるばかりか目視判断の要素が入るため２ｉ
１測結果に計測者の個人差が生じて再現性に乏しい等の
ＩＬＩｊｍがあった。

そこで、上述した処理を全て自動化した装置が開発され
た（先に本出願人が出願した特願昭５９−６２５６８号
参照）。この装置によって計測時間の短縮され、また極
めて信頼性の高い高梢朋なデータが得られるようになっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の装置においてもなお、周波数との
関係における残響特性の計測は自動化されておらず、従
来は、人手による発信、受信周波数の調聚を交じえなが
ら、複数の異なる帯域の雑音について、個別に計測を繰
り返えしていた。

他方、全周波数について残響時間を同時計測する装置は
現存する。しかしながら、この種の装置Ｗは極めて特種
な装置であり、大型で可搬性がなく、また１周波数帯域
あたりの発生パワーが小さいため暗騒音の影響を受は易
く、実實上実験室での夏用に限られていた。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複数の
異なる帯域の雑音について連続的に計測を行い、計測時
間をさらに短縮すると共に、一般の計測現場において使
用できる残響計測装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、従来の個々の帯域についての計測処理を自
動化した装＋ｉ　ｖこ改良を施したもので、上記目的を
４成するために、従来装置において複数の異なる帯域の
雑音を所定の間隔を酋いてスピーカへ供給する雑音発生
手段と、マイクロフォンの検出音から、所定の帯域の残
響信号を濾過する帯域濾過手段とを具備することを、τ
′≠徴とする。

〔作　用〕

従来装置に改良を施すことにより、従来装置の可搬性、
計測精度の高さを生かす。

また、上記雑音発生手段および帯域濾過手段により、複
数の異なる帯域の雑音について連続的に計測を行い、計
測時間をさらに短縮する。

〔実施例〕

以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

第１図は、この発明の第１実施例による残響計測装置の
構成を示すブロック図である。この図において、符号１
は残響時間の１３１１１定対象となる室を示し、この室
ｌ内には例えばその隅部に壁間に向けてスピーカ２が設
置され、またこの室１円の所定の測定位置にはマイクロ
ホン３が設置されている。次に、符号４で示すものは、
ピンクノイズ発生器であり、ピンクノイズを断続的に発
生する。

この場合、ピンクノイズの発生時間（Ｔａ）および休止
時間（ＴＲ）が、予め設定された計測レンジに対して適
性値に制御される。すなわち、室ＩＫ音が満たされるま
での時間、また残響が消失するまでの時間は、周波数に
よって若干異なり、各周波数帯域について連続的に計測
を行なうためには、雑音の発生時間（Ｔｄ　）および休
止時間（ＴＲ）を測定周波数帯域に応じて適性値に制御
する必要がある。前記ピンクノイズの発生時間ｒＴａ）
および休止時間（ＴＲ）は測定周波数帯域に応じて、長
くされ、あるいは短かくされる。

次に、ピンクノイズ発生器４から出力されたピンクノイ
ズは、バンドパスフィルタ（以下ＢＰＦと略称する）５
に供給される。ＢｒＦ５は、供給されたピンクノイズの
うち、中心周波数がＦｃ（Ｊ）である所定帯域幅の雑音
を選択通過させ、パワーアンプ６に供給する。この場合
、中心周波数は低いものから順にＦａｉｌ〜Ｆ　Ｑ　１
２１・・・・・・ＦＣ（、ＴλＦｃ（恥のＭ種類あり、
ＢｒＦ５は、中心；、１１波数Ｆｃ（Ｊ）の低いものか
ら順次切替えて通過させ、かつ１つの中心周波数Ｆ　ｏ
　（Ｊ）については、Ｎ回繰り返して通過させる。この
結果、１回の測定回数はＭＸＮ回となる。前記パワーア
ンプ６は上記帯域雑音を電力増幅して前記スピーカ２へ
供給し、スピーカ２から室１内に帯域雑音が放射される
。この帯域雑音は、前記マイクロホン３によって検出さ
れ、マイクロホンアングアによって増幅された後ＢＰＦ
８へ供給される。このＢｒＦ３は、上記ＢＰＦ５と同様
に中心周波数がＦｃ（Ｊ）である所定帯域幅の雑音を選
択通過させる。ここで、第２図を用いて上記ＢＰＦ５お
よびＢｒＦ３についてさらに説明する。

これらＢｒＦ５およびＢｒＦ３は、同一のオクターブ（
もしくは月オクターブ）フィルタであり（ｎ＝１０ｒ５
　）、一般に６３　ｆｉｚ　〜８　Ｋ　Ｈｚの帯域を８
（＝Ｍ）つの帯域に分けて（ｙ′ｓオクターブフィルタ
の場合は、５０　Ｈｚ〜１．０　Ｋ　Ｈｚの帯域を２４
の帯域に分ける）選択通過させろ。すなわち、こｈうＢ
Ｐ　Ｆ　５．　８はピンクノイズ発生器４から、ピンク
ノイズが出力される都度、低い周波数の帯域から高い周
波数の帯域に向かって、順次帯域を切替える。この場合
、前述したように、同一帯域については、Ｎ回又覆され
る。こうして室１内には順次、中心周波数Ｆ　ａ　（Ｊ
）が高（なる帯域の雑音が断続的に放射され、そして、
放射された雑音の帯域と同一の帯域の残響信号のみが濾
過されて受信される。

さて、第１図に戻り、ＢｒＦ３を通過した帯域雑音は、
Ａ／ｒ）変換器９へ供給される。このｐつ変換器９は、
一定周期のサンプリング信号で動作し、前記ｎＰＦ３の
出力をデジタル信号に変換して２乗器ｌＯへ供給する。

この２乗：ａｌｏの出力は、積分器１１へ供給されて平
滑される。したがって、この積分器１１から出力される
信号ｙ１は、前記ＢＰＦ５かも出力された帯域雑音の平
滑エネルギ波形に対応した信号となる。この平滑エネル
ギ波形信号ｙ１は、メモリ１２へ供給され、このメモリ
１２に一定周１切で順次書き込まれる。この場合、この
メモリ１２は、例えば２５６ポイント分の記憶容量を有
しており、帯域雑音の放射が休止する・１１ノの平滑エ
ネルギ波形信号ｙ１を６４ポイント分の波形データとし
、また帯域雑音の放射が休止した直後の平滑エネルギ波
形ｙ１を１９２ポイント分の波形データとし、さらに各
ポイントについて、Ｎ回の反覆計測（同一帯域において
）により得られた上記波形データの算術平均値を求め、
この平均値を各ポイントの波形データとして記憶する〇一方、前記メモ＋Ｊ　１２内の波形データは同一帯域に
ついてのＮ回の反覆放射が終了する都度読み出されて対
数変俣器１３へ供給され、ここで対数圧縮された後、対
数波形Ｌ　（ｙ）としてメモリ１４に記憶されろ。ここ
で、第３図にメモリ１４に記憶される対数波形Ｌ　（ｙ
）の−例を示す。この図において、横軸の数値は、メモ
リ１２のポイントを示し、この横軸は時間ｔ＆Ｃ柑当す
る。また、縦・咄は波形のレベルを示す。６４ポイント
目すなわち、帯域雑音休止時点１．）から波形が減衰し
ていくことがわかる。このメモリ１４に記憶された対数
波形Ｌ　（、Ｔ）は、演算装置１５によって読み出され
、演算装置１５は、この７↑数波形Ｌ　（、Ｔ）に基づ
いて、最小２乗法を用いて波７１．の減衰過程を直線近
似し、この近似された直線の勾配に基づいて残響時間Ｒ
Ｔ（Ｊ）およびレベル変動σ（力を算出して、対数波形
Ｌ（、ｒ）とともにマルチプレクサ（以下Ｍ　Ｐ　Ｘと
略称する）１６へ供給する。ＭＰＸ１６は、上記対数波
形Ｌ　（Ｊ）、残ン謹時間ＲＴ　（１）およびレベル変
動σ（Ｊ）を、各帯域Ｊ（１，２・・・Ｍ）に対応して
設けられているメモリ１７，１７・・・へ供給し、記ｔ
ホさせる。

こうして、各帯域における上記データＣＪ）、ＲＴ　（
、Ｔ）およびσ５Ｊ）が、各々、各帯域に対応するメモ
ＩＪ１７にｇ記憶される。

また、各メモリ１７，１７・・・は、ＭＰＸ１８によっ
て選択され、各メモリ１７，１７・・・に記憶されてい
るデータｖ、；ｒ＞ｓ　　ＲＴ（、Ｔン、σ（Ｊ）が選
択的に演算装置Ｊ９によって読み取られる。演算装置１
９は、これらデータＲＴ（、Ｔ）、　　σ（、Ｔ）に基
づいて周波数特目グラフデータｒｇ（、Ｔ）を作成し、
このグラフ０−タｆｇ（Ｊ）を上記データＬ（Ｊ）ｔ　
　ＲＴ　Ｃａｒ−）、　　σ（Ｊ）とともにメモリ２０
および外部記憶装置ｄ２１へ供給し、これらをＪ記憶さ
せる。

メモリ２０に記憶されている各データは、賢示装礎２２
に表′示され、出力装置２３に印字される。

また、外部記憶装置２１に記憶されて−・る各データは
必要に応じて、演算装置１９により、再処理される。な
お、第１図中一点鎖線で囲まれた部分は同−冴体内に収
められている。

以上の構成を有する残響１°測装置の動作を説明する。

なお、便宜上、ＢｒＦ３．および８は１／１オクターブ
フイルタとして説明する。ピンクノイズ発生器４から、
発生時間Ｔａおよび休止時間ＴＲで断続的にピンクノイ
ズが出力され、このピンクノイズはＢｒＦ３によって、
所定の帯域毎に濾過されパワーアンプ６を介してスピー
カ２へ供給される。この鳩舎、６３Ｈｚ〜８ＫＨｚの間
が８（＝Ｍ）つの帯域１，２・・・Ｊ・・・８しζ分け
られ、かつ、各帯域についてはＮ回反覆される。なお反
覆回数Ｎは実用的には低周波と高周波で変化させること
になるが、ここでは説明を簡便化する意味で各帯域間−
としている。スピーカ２から室１に：ｘ’！射された雑
音は、マイクロホン３に訳って険出すれ、マイクロホン
アンプ７およびＢ　Ｐ　Ｆ　８を介してＡ／Ｄ實侠器９
へ供給され、この人／Ｄ父侠器９によってテイジメルデ
ータに変換された後２乗器１０へ供給さ几る。この２乗
器ｌＯの出力は、積分器１１へ９ｃ鮒されて平滑化され
た後彼形イｊ号としてメモリ１２に供給される。このメ
モリ１２では、同−帯域につし・て、Ｎ回の反覆により
得られた波形信号のＩＤＪ　ａ加算平均すなわちエネル
ギ平均波形が討算され、この干物波形が叔形データとし
て記憶さｎる。

メモリ１２０波形データは、同−缶域についてのＮ回の
反覆放射が終了する舟に読み出さＴし１対数変換器１３
へ供給されて、対叔圧んされた後、対数波形Ｌ　（Ｊ）
としてメモリ１４にｔ己１点される。

演算装置１５は、メモリ１４に記１、ばさ几ている対数
波形Ｌ　（、Ｔ）に話づいて、最小２呆法を用いて波形
の減衰過程を直線近似し、この近似された直線の勾配に
基づいて残響時間ＲＴ　（ｙ）およびレベル変動σ（、
Ｔ）を算して、これらデータＲＴ　（Ｊ）、　　σ（Ｊ
）を、対数波形Ｌ（Ｊ）と共に、ＭＰＸ１６を介して対
応するメモリ１７に供給して２臆させる。

こうして、各帯域について、上記動作が、操り返えされ
、各帯域についてのデータｌ’ｔ　Ｔ　（ｆ）、　　σ
（Ｊ）およびＬ　（Ｊ）が、各々同帯域に対応するメモ
リ１７に記憶される。このように、各帯域について連続
してｋｔ　ｍｉＪが行なわれるので計測時間を者しく短
縮することができる。

次に、各メモリ１７．１７は、ＭＰＸ１８によって選択
され、選択されたメそ！ｊ　ｌ　７　Ｋ記憶されている
データｉｔ　Ｔ　（Ｊ）、　　σＣＪ）およびＬ　（ｙ
）が演算装置１９によって読み出される。演算装置１９
は、こｎらデータＲＴ　（Ｊ）、　　σ（Ｊ）に基づい
て周波数特性グラフデータｆｇ（Ｊ）を作成し、このグ
ラ７データｆｇ（Ｊ）を、上記データＬ（、Ｔ）、ＲＴ
（、Ｔ）およびσ（、Ｔ）と共に、メそり２０および外
部記憶装置２１へ供給して記憶させる。また、メモリ２
ｏに記ｔはされている各データは、表示装置２２によっ
て表示され、また出力装置２３によって印１りされろ。

なお、この外部、イ己憶装置ｆ２１には例えばフロッピ
ーディスク等を用い、現場で処理された残響データを表
示装置２２で確認後実喉室等に持ち・槽り、後から出力
装置２３を用いてプリントアウトするここができる。

こうして、各問波数帯域についての些７１時間及び残響
波形のレベル変動を極めて短時間て知る二とができる。

次に、第４図は、この発明の第２実施例による残響計測
装置の四部の構成を示すブロック図である。この第２実
施１（・ｕが前述した第１実施例とめ）なる点は、第１
実施例におけるＢＰＦ５および８の代わりにＢＰＦ３０
および３１を用い、またＡ／Ｄ変換器９．２米器１０お
よび積分器１１を各々６つづつ設けた薇にある。すなわ
ち、ＢＰＦ３０は１／１オクターブフイルタであり、ピ
ンクノイズ発生器４から出力されろピンクノイズの６３
　！ｉｚ〜８　Ｋ　ｌｌｚの間の雑音を、中心図波数が
Ｆ　ｃ　Ｃ１１，Ｆｃｔ２＋・・・Ｆ　ａ　（、Ｔ）・
・・Ｆ　ａ　（８１である８つの帯域に分けて順次選択
通過させる。また、ＢＰＦ３１は、６つの５オクターブ
フイルタ３１　ａ、　　３　ｌ　ｂ、　　３１　ｃから
なり、ＢＰＦ３０によって選択通過された雑音を、さら
に３の帯域に分割して通過させる。すなわち、月オクタ
ーブフィルタ３１ａは、中心周波数が０、８０　Ｆ　ｃ
　（ｙ）である帯域を弁別し、月オクターブフィルタ３
１ｂは中心周波数がＦ　ｏ　（Ｊ）である帯域を弁別し
、また曇オクターブフィルタ３１ｃは中心周波数が１．
２５　Ｆ　Ｃ（Ｊ）である帯域を弁別する。

この結果、第５図に示すようにＢＰＦ３０によって選択
通過させた雑音（第５図（イ））は、Ｂ　Ｐ　Ｆ３１に
よって、各々中心周波数が、０．８０　Ｆ　ａ　（Ｊ）
。

Ｆ　ｏ　（Ｊ）＊　　１−２５　Ｆ　ｃ　（Ｊ）である
３つの帯域に分割される（第５図（ロン）。

ＢＰＦ３１によって分割された雑音は、各々？ｊ応して
設けられたＡ／Ｄ変換器９ａ、　　９ｂ、　　９ａに供
給され、次いで、これらＡ／Ｄ変換器９ａ。

９ｂ、９ｃの出力が各々２乗器１０ａ、１０ｂ。

１００に供給され、次いでこれら２乗器１０ａ。

１０ｂ、１０ｃの出力が、各々積分器１１ａ。

１１ｂ、ｌｌｃに供給されるようになっている。

これら積分器ｉｌａ？　　ｌｌｂ＠　　ｌｌｃの出力は
、各々個別に第１図に示すメモリ１２に供給され、もし
くは加算器３２により加算され、１／１オクターブの波
形データとしてメモリ１２に供給される。一般に残響計
測においては帯域の狭いフィルタ（例えば、％オクター
ブフィルタ）を用いた方がより精度の高い結果が得られ
るが、その反間、帯域を狭めることにより、計測回数が
増加して測定時間が長くなる。本実施列によれば、６棟
類の狭い帯域についての計測結果を同時に得ることがで
き、測定時間を、第１実施例において号オクターブフィ
ルタを用いた場合に比べ、局に短縮することができる。

次に、第６図は、この発明の第３実施例による残響計測
装置の要部の構成を示すブロック図である。この第３実
施例は、いわゆるスプリット帯域方式と呼ばれるもので
、この第６実施例が前述した第２実施例と異なる点は、
ＢＰＦ３０の代わりＫＢＰＦ４０および加算器４１を用
い、またＢＰＦ３１の代わりにＢＰＦ４２を用いた点に
ある。すなわち、ＢＰＦ４０は、６つの尾オクターブフ
ィルタ４０　ａ、　　４０　ｂ、　　４０　ａからなり
、ピンクノイズ発生器４から出力されるピンクノイズか
ら、中心周波数がＦ　Ｏ（Ｊ）ｙ　　Ｆ　ｃ　（Ｊ＋８
　）　＊　　Ｆｃ（、Ｔ＋１６）である３つＣノ）帯域
に分割して同時に通過させ（第７図（イ）参照）、さら
に各帯域について中心周波数を順次Ｆ　ｃ　ｉｌｌ、　
　Ｆ　Ｑ　ｔｚｌ・・・）’　ｃ　ｆ８１、またｐ　ａ
　ｆ９１＊Ｆ　ｏ　Ｏｌ−Ｆ　ｃ　（１１，またＦ　ａ
α７１．　　Ｆ　ｃ　ｌｌ−Ｆ　ｃ　Ｌ２４と切り替え
る。これによってＢＰＦ４０からは、中心周波数がＦ　
ｏｉｌｌ、　　ｌ；”　ｃｆ９１．　　Ｆ　ｏａつであ
る６つの帯域の雑音が同時に通過し、次いで中心周波数
がＦ　ｃ１２１．　　Ｆ　ｃＱＧ、　　Ｆ　ｃａｌであ
る６つの帯域の雑音が同時に通過し、そして同様にして
６つの帯域の雑音が順次周波数を上げながら、同時に通
過し、最後に中心周波数がＦｏｔ８１．Ｆｃ（ｌ［ｉ、
ＦｃＨである６つの帯域の雑音が同時に通過する。この
ＩＪＰＦ４０を通過した６つの帯域の雑音は、加算器４
１によって加算され、第１図に示すパワーアンプ６へ供
給される。

一方、ＢＰＦ４２は、ＢＰＦ４０と同様に６つの局オク
ターブフィルタ４　’ｌ、　ａ、　　４２　ｂ、　　４
２　ａからなり、これらフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２
Ｇは、各々中心周波数がｌ’　ａ　（Ｊ）ｙ　　Ｆ　ｃ
　（Ｊ＋　８　）　ｅＦｏ（、Ｔ＋１６）である帯域の
雑音に分割する（第７図（ロ）参照）。また、号オクタ
ーブフィルタ４２　ａ、　４２　ｂ、　　４２　ａの出
力は、各々Ａ／Ｄ変撲器９ａ、９ｂ、９ｃに供給される
ようになっている。

この第６実施例によれば、異なる６つの−ｉｆ域の測定
結果が同時に得られるので測定時間が短縮される。また
、この実施例によれば、分割された帯域に間隔が置かれ
ているので、測定精度が向上する。すなわち、第２実施
例においては、第５図（ロ）ンに斜線で示すように１４
接する帯域への音漏れがあり、隣接する帯域において残
響時間が極端に異なると、それが誤差となって現われる
ことがある。

この第６実施例においては、隣接する帯域への音漏れが
全くないので、上述した問題が生じる余地はな（測定精
度が向上する。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、複数の異なる帯
域の雑音を所定の間隔を置いてスピーカへ供給する雑音
発生手段と（マイクロホンの検出音から所定の帯域の残
響音を濾過する帯域濾過手段とを設けたので、異なる帯
域の雑音について連続的に計測を行なうことができ、測
定時間を短縮することができる。また、本発明は、従来
装置を改良することにより容易に得られ、従来装置の利
点である可搬性計測精度の高さが生かされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１実施例による残響計測装置の
構成を示すブロック図、第２図は、同実施例の要部を示
すブロック図、第６図は、同装置によって得られる対数
波形を示すグラフ、第４図はこの発明の第２実施例によ
る残響計測装置の要部の構成を示すブロック図、第５図
は同実施例に用いられるＢＰＦの特性を示すグラフ、第
６図はこの発明の第３実施例による残響計測装置の快部
の構成を示すブロック図、第７図は同実施例に用いられ
るＢＰＦの特性を示すグラフである。１・・・・・・室、２・・・・・・スピーカ、３・・・
・・・マイクロホン、４・・・・・・ピンクノイズ発生
器、５．　３０．　４０・・・・・・ＢＰＦ（以上、４
，５もしくは４，３０、もしくは４，４０は雑音発生手
段）、８．　３１．　４２・・・・・・ＢＰＦ　（残響
信号濾過手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

被測定室内で、所定の帯域の雑音をスピーカから発する
と共に、この雑音をマイクロホンによつて検出し、前記
雑音を停止した直後における前記マイクロホンの検出結
果に基づいて前記被測定室内の残響時間を求め、表示す
る残響計測装置において、複数の異なる帯域の雑音を所
定の間隔を置いて前記スピーカへ供給する雑音発生手段
と、前記マイクロホンの検出音から所定の帯域の残響信
号を濾過する帯域濾過手段とを具備することを特徴とす
る残響計測装置。