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ACOUSTIC MEASURING INSTRUMENT

Patent code P120007005
File No. 2007000109
Posted date Mar 23, 2012
Application number P2008-057260
Publication number P2009-216747A
Patent number P5156934
Date of filing Mar 7, 2008
Date of publication of application Sep 24, 2009
Date of registration Dec 21, 2012
Inventor
  • (In Japanese)羽入 敏樹
Applicant
  • Nihon University
Title ACOUSTIC MEASURING INSTRUMENT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acoustic measuring instrument capable of reducing the number of microphones, while solving frequency dependency of a microphone interval.
SOLUTION: This acoustic measuring instrument includes a sound receiving part 10 and a computing part 20. The sound receiving part 10 has the plurality of microphones of single directivity. The plurality of microphones of the sound receiving part 10 is arranged to bring the sum of unit vectors directed to the maximum sensitivity direction into zero. The computing part 20 multiplies each unit vector with each of respective measured values of the plurality of microphones, and calculates a particle velocity vector and an acoustic intensity, using vector composition thereof.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来から、騒音の評価やコンサートホール等での音の伝搬の解析等を行うために、音響インテンシティを計測することが行われていた。音響インテンシティとは、スカラ量である音圧とは異なりベクトル量であり、音源からの音が有する音の大きさや、周波数、波形といった情報だけでなく、音の方向に関する情報も含まれるものである。即ち、音響インテンシティにより、音の大きさだけでなく、どの方向から音が到達したのかということも計測できる。

音響インテンシティは、音圧と粒子速度の積で表されるものである。ここで、音圧レベルは容易に測定するこができるが、粒子速度は容易に測定できるものではない。そのため、一般的には、位相整合された無指向性のマイクロホンを2つ対向配置や背向配置等し、有限差分近似により粒子速度を決定する方式(P-P方式)が用いられている。しかしながら、P-P方式では、マイクロホンの感度差や位相差に敏感であり、またマイクロホンの間隔も厳密に管理する必要がある等、扱いが難しいものであった。さらに、音源からの音の周波数によってマイクロホンの間隔を変更する必要があるものであった。

これらの問題点を解決するために、本願発明者は、指向性が180度反対向きに配置された単一指向性マイクロホンを複数用い、その指向性情報を用いて音響インテンシティを計測する方式(C-C方式)の音響測定装置を種々開発している。例えば、特許文献1では、180度反対向きに配置されたマイクロホンのレベル差のデータベースを用いて音源方向及び音源レベルを求めることが可能な装置が開示されている。

さらに、本願発明者は、直交座標の各軸上に、指向性を180度反対向きに配置された単一指向性マイクロホンの対からなる受信部を用いて、所定の演算処理を行うことでデータベース等を用いずに音源から発せられた音の方向を検出するC-C方式の音響測定装置も開発していた(特願2007-054909)。

このようなC-C方式による音響測定装置は、マイクロホン相互間に存在する固有の位相特性の不一致やマイクロホン間隔の周波数依存性を解決できるものであった。

【特許文献1】
国際公開第2006/054599号パンフレット

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は音響測定装置に関し、特に、単一指向性マイクロホンを複数用いて音響インテンシティ等の音響情報を算出する音響測定装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
音響測定装置であって、該装置は、
単一指向性の複数のマイクロホンを有する受音部であって、前記複数のマイクロホンは、その感度最大方向を向く単位ベクトルの総和がゼロとなるように配置される、受音部と、
前記受音部の複数のマイクロホンのそれぞれの測定値を各単位ベクトルに乗算し、そのベクトル合成を用いて音響情報を算出する演算部と、
を具備することを特徴とする音響測定装置。

【請求項2】
 
請求項1に記載の音響測定装置において、前記受音部の複数のマイクロホンは、それぞれの単位ベクトルのそれぞれの成分の2乗の総和が等しくなるように配置されることを特徴とする音響測定装置。

【請求項3】
 
請求項1又は請求項2に記載の音響測定装置において、前記受音部の複数のマイクロホンは、その数が、算出する音響情報の空間次元数よりも多いことを特徴とする音響測定装置。

【請求項4】
 
請求項1乃至請求項3の何れかに記載の音響測定装置において、前記受音部の複数のマイクロホンのそれぞれの測定値が音圧であり、前記演算部は、複数のマイクロホンのそれぞれの音圧を各単位ベクトルに乗算し、そのベクトル合成である粒子速度ベクトルを算出することを特徴とする音響測定装置。

【請求項5】
 
請求項1乃至請求項4の何れかに記載の音響測定装置において、前記受音部の複数のマイクロホンのそれぞれの測定値が音圧であり、前記演算部は、さらに、複数のマイクロホンのそれぞれの音圧の総和である無指向性の音圧を算出することを特徴とする音響測定装置。

【請求項6】
 
請求項5に記載の音響測定装置において、前記演算部は、粒子速度ベクトルと無指向性の音圧を乗算して音響インテンシティを算出することを特徴とする音響測定装置。

【請求項7】
 
請求項1乃至請求項3の何れかに記載の音響測定装置において、前記受音部の複数のマイクロホンのそれぞれの測定値が音圧であり、前記演算部は、複数のマイクロホンのそれぞれの音圧の2乗を各単位ベクトルに乗算し、そのベクトル合成である音響インテンシティを算出することを特徴とする音響測定装置。

【請求項8】
 
請求項1乃至請求項7の何れかに記載の音響測定装置において、前記受音部は3つのマイクロホンからなり、各マイクロホンは三角形の重心から各頂点に向かう方向、又は各頂点から重心に向かう方向に、各単位ベクトルが向くようにそれぞれ配置されることを特徴とする音響測定装置。

【請求項9】
 
請求項1乃至請求項7の何れかに記載の音響測定装置において、前記受音部は4つのマイクロホンからなり、各マイクロホンは三角錐の重心から各頂点に向かう方向、又は各頂点から重心に向かう方向に、各単位ベクトルが向くようにそれぞれ配置されることを特徴とする音響測定装置。

【請求項10】
 
請求項1乃至請求項9の何れかに記載の音響測定装置において、前記受音部の複数のマイクロホンは、それぞれカーディオイドマイクロホン、スーパーカーディオイドマイクロホン、ハイパーカーディオイドマイクロホン、ウルトラカーディオイドマイクロホンの何れかであることを特徴とする音響測定装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008057260thum.jpg
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