(57)【要約】【課題】  管の下流端部での共鳴周波数特性を上流において推定できる推定装置を提供する。【解決手段】  実施形態の推定装置は、励振源と機器本体とを連結する管の下流端部での共鳴周波数特性を推定する。推定装置は、前記管の途中に着脱可能な挿入管と、前記励振源が収納された励振源空間の出口から距離Ｌの位置で、前記挿入管の内部に設けられた第１圧力センサと、前記第１圧力センサから距離ΔＬの位置で、前記挿入管の内部に設けられた第２圧力センサと、前記第１圧力センサで得られた信号にフィルタ処理をするフィルタ処理部と、前記第１圧力センサで得られ前記フィルタ処理部でフィルタ処理された信号と、前記第２圧力センサで得られた信号と、を足し合わせる加算部と、前記加算部で足し合わされた信号の周波数を分析する分析部と、を備える。【選択図】図１
2020153693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励振源と機器本体とを連結する管の下流端部での共鳴周波数特性を推定する推定装置であって、
前記管の途中に着脱可能な挿入管と、
前記励振源が収納された励振源空間の出口から距離Ｌの位置で、前記挿入管の内部に設けられた第１圧力センサと、
前記第１圧力センサから距離ΔＬの位置で、前記挿入管の内部に設けられた第２圧力センサと、
前記第１圧力センサで得られた信号に、
【数１】
2020153693.tif 000034
のフィルタ処理をするフィルタ処理部と、
前記第１圧力センサで得られ前記フィルタ処理部でフィルタ処理された信号と、前記第２圧力センサで得られた信号と、を足し合わせる加算部と、
前記加算部で足し合わされた信号の周波数を分析する分析部と、
を備える推定装置。
【請求項２】
前記距離Ｌは、
【数２】
2020153693.tif 000035
の関係を満たし、式中、ｃは音速であり、ｆは観測周波数であり、
前記距離ΔＬは、
【数３】
2020153693.tif 000036
の関係を満たし、式中、ｃは音速であり、Δｆはサンプリング周波数である請求項１に記載の推定装置。
【請求項３】
前記第２圧力センサは、前記第１圧力センサに比して、前記管の軸線回りに所定角度位置ずれしている請求項１又は請求項２に記載の推定装置。
【請求項４】
励振源と機器本体とを連結する管の下流端部での共鳴周波数特性を推定する推定装置であって、
装着管部と、前記装着管部よりも上流に設けられた筐体部と、前記筐体部の内部に収納された疑似励振源と、を有するとともに、前記装着管部の下流端部を介して、前記励振源と代替するように前記管の上流端部に着脱可能な疑似励振源ユニットと、
前記筐体部の出口から距離Ｌの位置で、前記装着管部の途中の位置に設けられた第１圧力センサと、
前記第１圧力センサから距離ΔＬの位置で、前記装着管部の途中の位置に設けられた第２圧力センサと、
前記疑似励振源に入力される信号と前記第１圧力センサで得られた信号とから第１インパルス応答信号を算出する第１インパルス応答算出部と、
前記疑似励振源に入力される信号と前記第２圧力センサで得られた信号とから第２インパルス応答信号を算出する第２インパルス応答算出部と、
前記第１インパルス応答信号に、
【数４】
2020153693.tif 000037
のフィルタ処理をするフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部でフィルタ処理された前記第１インパルス応答信号と、前記第２インパルス応答信号と、を足し合わせる加算部と、
前記加算部で足し合わされた信号の周波数を分析する分析部と、
を備える推定装置。
【請求項５】
前記距離Ｌは、
【数５】
2020153693.tif 000038
の関係を満たし、式中、ｃは音速であり、ｆは観測周波数であり、
前記距離ΔＬは、
【数６】
2020153693.tif 000039
の関係を満たし、式中、ｃは音速であり、Δｆはサンプリング周波数である請求項４に記載の推定装置。
【請求項６】
前記疑似励振源は、スピーカである請求項４又は請求項５に記載の推定装置。
【請求項７】
前記第２圧力センサは、前記第１圧力センサに比して、前記管の軸線回りに所定角度位置ずれしている請求項４〜６のいずれか１項に記載の推定装置。
【請求項８】
管の途中に着脱可能な挿入管と、
励振源が収納された励振源空間の出口から距離Ｌの位置で、前記挿入管の内部に設けられた第１圧力センサと、
前記第１圧力センサから距離ΔＬの位置で、前記挿入管の内部に設けられた第２圧力センサと、
を備える推定装置であって、励振源と機器本体とを連結する前記管の下流端部での共鳴周波数特性を推定する推定装置に用いられる推定方法であって、
前記第１圧力センサで得られた信号に、
【数７】
2020153693.tif 000040
のフィルタ処理をし、
前記第１圧力センサで得られ前記フィルタ処理された信号と、前記第２圧力センサで得られた信号と、を足し合わせ、
足し合わされた信号の周波数を分析する推定方法。
【請求項９】
装着管部と、前記装着管部よりも上流に設けられた筐体部と、前記筐体部の内部に収納された疑似励振源と、を有するとともに、前記装着管部の下流端部を介して、励振源と代替するように管の上流端部に着脱可能な疑似励振源ユニットと、
前記筐体部の出口から距離Ｌの位置で、前記装着管部の途中の位置に設けられた第１圧力センサと、
前記第１圧力センサから距離ΔＬの位置で、前記装着管部の途中の位置に設けられた第２圧力センサと、を備える推定装置であって、前記励振源と機器本体とを連結する前記管の下流端部での共鳴周波数特性を推定する推定装置に用いられる推定方法であって、
前記疑似励振源に入力される信号と前記第１圧力センサで得られた信号とから第１インパルス応答信号を算出し、
前記疑似励振源に入力される信号と前記第２圧力センサで得られた信号とから第２インパルス応答信号を算出し、
前記第１インパルス応答信号に、
【数８】
2020153693.tif 000041
のフィルタ処理をし、
前記フィルタ処理された前記第１インパルス応答信号と、前記第２インパルス応答信号と、を足し合わせ、
足し合わされた信号の周波数を分析する推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、精密機器、産業設備やＯＡ機器などに用いられている冷却用配管はじめとした管の共鳴周波数の推定する推定装置および推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機等の加振源を管を介して機器本体に接続した際に、加振源により励起された振動が管を通じて機器本体に伝播され、機器本体に悪影響を及ぼすことがある。例えば、加振源で発生した振動は、音響加振として管内部の共鳴を励起し、共鳴増幅して伝播する。また、加振源で発生した振動は、固体加振として管表面の共振を励起し、共振増幅として伝播する。その結果、管を介して振動レベルが増大し、下流側の機器本体ではこの管の振動が加振力となって振動を誘発する。特に精密機器等では外乱による振動の抑制は必須であり、このような振動を抑制する技術が望まれている。
【０００３】
管の材質によっては、共振はほとんど影響せず、管の内部を通る流体の流れにより発生する共鳴が強く影響する場合がある。このような場合に、管に発生する共鳴の共鳴周波数を正しく特定できれば、それぞれの周波数に見合った対策を講じることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８４０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、管の外表面から内部共鳴は観測しにくい。また、管を加振する共鳴特性を直接観測できる機械本体近くの管の下流端部は、周辺カバーや他の補器などに覆われる場合も多く、その結果、管の下流端部で共鳴特性を簡単に計測することができない。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、管の下流端部での共鳴周波数特性を上流において推定できる推定装置および推定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の推定装置は、励振源と機器本体とを連結する管の下流端部での共鳴周波数特性を推定する推定装置であって、前記管の途中に着脱可能な挿入管と、前記励振源が収納された励振源空間の出口から距離Ｌの位置で、前記挿入管の内部に設けられた第１圧力センサと、前記第１圧力センサから距離ΔＬの位置で、前記挿入管の内部に設けられた第２圧力センサと、前記第１圧力センサで得られた信号に
【数１】
2020153693.tif 000003
のフィルタ処理をするフィルタ処理部と、前記第１圧力センサで得られ前記フィルタ処理部でフィルタ処理された信号と、前記第２圧力センサで得られた信号と、を足し合わせる加算部と、前記加算部で足し合わされた信号の周波数を分析する分析部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１予備的試験に用いた励振源、機器本体、管を模式的に示した図である。
【図２】図２は、図１に示す管を模擬した管、励振源、励振源空間および機器本体を示した図である。
【図３】図３は、図２に示す管の下流端部での音圧レベルＰＥと、励振源空間出口から距離Ｘ＝３ｍｍの位置での音圧レベルＰＸ＝３と、を示すグラフである。
【図４】図４は、図２に示す管の下流端部での音圧レベルＰＥと、励振源空間出口から距離Ｘ＝６ｍｍの位置での音圧レベルＰＸ＝６と、を示すグラフである。
【図５】図５は、図２に示す管の下流端部での音圧レベルＰＥと、励振源空間出口から距離Ｘ＝１５ｍｍの音圧レベルＰＸ＝１５と、を示すグラフである。
【図６】図６は、第２予備的試験に用いた励振源、機器本体、管を模式的に示した図である。
【図７】図７は、図６に示す管において、α＝１０としたときの、下流端部での音圧レベルを示したグラフである。
【図８】図８は、図６に示す管において、α＝１００としたときの、下流端部での音圧レベルを示したグラフである。
【図９】図９は、図６に示す管において、α＝１０００としたときの、下流端部での音圧レベルを示したグラフである。
【図１０】図１０は、第３予備的試験の管の下流端部での音圧レベル（共鳴周波数特性）を示すグラフである。
【図１１】図１１は、第１実施形態の共鳴周波数特性を推定する推定装置を模式的に示した図である。
【図１２】図１２は、進行波のゲイン＝反射波のゲインとした場合の、図１１に示す推定装置の第１圧力センサおよび第２圧力センサで取得した音圧レベルを示したグラフである。
【図１３】図１３は、進行波のゲイン＝反射波のゲインとした場合の、推定装置のフィルタ処理部（補正フィルタＧ）の伝達関数のゲイン特性を示すグラフである。
【図１４】図１４は、進行波のゲイン＝反射波のゲインとした場合の、推定装置のフィルタ処理部（補正フィルタＧ）の伝達関数の位相特性を示すグラフである。
【図１５】図１５は、進行波のゲイン＝反射波のゲインとした場合の、推定装置の分析部で得られた進行波除去後の反射波の音圧レベルを示すグラフである。
【図１６】図１６は、反射波のゲイン＝進行波のゲインの半分とした場合の、図１１に示す推定装置の第１圧力センサおよび第２圧力センサで取得した音圧レベルを示したグラフである。
【図１７】図１７は、反射波のゲイン＝進行波のゲインの半分とした場合の、推定装置のフィルタ処理部（補正フィルタＧ）の伝達関数のゲイン特性を示すグラフである。
【図１８】図１８は、反射波のゲイン＝進行波のゲインの半分とした場合の、推定装置のフィルタ処理部（補正フィルタＧ）の伝達関数の位相特性を示すグラフである。
【図１９】図１９は、反射波のゲイン＝進行波のゲインの半分とした場合の、図１１に示す推定装置の第１圧力センサおよび第２圧力センサで取得した音圧レベルを示したグラフである。
【図２０】図２０は、第２実施形態の共鳴周波数特性を推定する推定装置を模式的に示した図である。
【図２１】図２１は、図２０に示す推定装置の第１圧力センサおよび第２圧力センサで取得した音圧レベルを示したグラフである。
【図２２】図２２は、図２０に示す推定装置の第３圧力センサで取得した音圧レベルと、分析部で得られた進行波除去後の反射波の音圧レベルを示すグラフである。
【図２３】図２３は、第２実施形態の変形例の推定装置において、第１圧力センサおよび第２圧力センサで取得した音圧レベルを示したグラフである。
【図２４】図２４は、第２実施形態の変形例の推定装置において、第３圧力センサで取得した音圧レベルと、分析部で得られた進行波除去後の反射波の音圧レベルを示すグラフである。
【図２５】図２５は、第３実施形態の共鳴周波数特性を推定する推定装置を模式的に示した図である。
【図２６】図２６は、第３実施形態および第４実施形態の推定装置の変形例を模式的に示した図である。
【図２７】図２７は、第４実施形態の共鳴周波数特性を推定する推定装置を模式的に示した図である。
【図２８】図２８は、図２７に示す推定装置において、音響信号再生部からの音響信号（入力信号）と、第１圧力センサで取得された音圧信号と、に基づいて得られた第１インパルス応答を示すグラフである。
【図２９】図２９は、図２７に示す推定装置において、音響信号再生部からの音響信号（入力信号）と、第２圧力センサで取得された音圧信号と、に基づいて得られた第２インパルス応答を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、実施形態にかかる管の共鳴周波数特性を推定する推定装置について図面を参照しつつ説明する。例えば、励振源と機器本体とが管、例えば冷却水を送るための管等で連結されている構造では、励振源の振動が管を通して機器本体に伝播され、機器本体での精密な各種の計測に悪影響を及ぼすことがある。本実施形態の推定装置は、機器本体を加振する加振特性である当該管の共鳴周波数特性、特に、管の機器本体との接続部である下流端部での共鳴周波数特性を推定することができる。それによって、それぞれの周波数に見合った適切な対策を施して、機器本体に振動が伝播されることを防止することが可能になる。
【００１０】
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜に省略する。
［第１予備的試験］  
【００１１】
励振源１１と機器本体１２とを接続する管１３は、例えば、図１のように長さや内径が異なる複数の管部と、それらを接続する継手部と、で構成される。この管１３は、機器本体１２につながる継手部である下流端部１３Ａを有する。下流端部１３Ａでは、すべての共鳴周波数の音圧が励起されるが、管１３の途中の位置において、管１３内部の音圧には節も存在している。構造を簡略化するために、図１の管１３を図２に示す管路で模擬して、それに基づき計算した結果を図３に示す。励振源空間１４は、直径Ｄ１かつ長さＬ１の第１管部１５と、直径Ｄ２かつ長さＬ２の第２管部１６と、直径Ｄ３かつ長さＬ３の第３管部１７と、を有する。管１３は、一定の直径Ｄ４かつ長さＬ４の第４管部１８を有するものとする。
【００１２】
ここで、Ｄ１＝１０．５ｍｍ、Ｌ１＝３ｍｍ、Ｄ２＝３ｍｍ、Ｌ２＝４ｍｍ、Ｄ３＝６ｍｍ、Ｌ３＝３ｍｍ、Ｄ４＝７ｍｍ、Ｌ４＝２５ｍｍとする。また、管１３内を通る媒質は空気であり、音速は３４０ｍ／ｓ、媒質の密度１．２にて、計算を行った。図３から図５に結果を示す。図３に示すように、下流端部１３Ａでの管１３内の音圧である下流端部音圧（反射端における音圧）ＰＥは、機器本体１２の加振特性に相当するすべての周波数（共鳴周波数）で励起されている。なお、本予備的試験では、本来、圧力センサ（マイク、音圧センサ）を配置することができない、機器本体１２との接続部の下流端部１３Ａに圧力センサを設置して、下流端部音圧ＰＥを測定した。
【００１３】
一方、励振源空間出口１４Ａから距離Ｘの各観測点では、管内音圧はその距離Ｘによって共鳴周波数ゲインが大きく変化する。すなわち、距離Ｘ＝３ｍｍでの観測点での音圧ＰＸ＝３、距離Ｘ＝６ｍｍでの観測点での音圧ＰＸ＝６、距離Ｘ＝１５ｍｍでの観測点での音圧ＰＸ＝15は、ＰＥに比して、各共鳴周波数でのゲインが大きく低下している。このため、管１３の途中の位置では、下流端部１３Ａでの共鳴周波数を正しく把握することができない。よって、本予備的試験の結果から、管１３の途中の位置（上流側）では、機器本体１２に加えられる正しい加振特性を推定することはできないことが理解できる。
［第２予備的試験］  
【００１４】
特に実機での管１３（配管）には複数の継手部を介して複数の管部が結合される。このため、継手部での音響インピーダンスや反射率の推定は難しい。例えば、図６のように、実機での管１３が、長さがＬ１＝０．７ｍの第１管部１５と、Ｌ２＝１．８ｍの第２管部１６と、第１管部１５と第２管部１６とを接続する第１継手部２１と、第２管部１６の下流側に接続された第２継手部２２（下流端部１３Ａ）と、を有するとする。このとき、下流端部１３Ａでの音圧は、第１継手部２１および第２継手部２２の音響インピーダンスによって変化する。この実機を想定した管１３の下流端部１３Ａに圧力センサを置いて、下流端部１３Ａでの音圧を測定した。
【００１５】
第１継手部２１および第２継手部２２の音響インピーダンスを倍率αで定義すると、αの大きさで共鳴周波数の出方も変化する。
【数２】
2020153693.tif 000004
例えば、α＝１０００の条件である図９の音圧の測定結果のように、αが大きいほど、第１管部１５（Ｌ１＝０．７ｍ）が単独で寄与する共鳴周波数と、第２管部１６（Ｌ２＝１．８ｍ）が単独で寄与する共鳴周波数と、が増加する。図９では、１０７０ｋＨｚ付近に第２管部１６が単独で寄与する共鳴周波数のピーク（基本波、ｎ´＝１）が見られ、４２０ｋＨｚ付近（基本波、ｎ＝１）、８３０ｋＨｚ付近（２倍波、ｎ＝２）、１２５０ｋＨｚ付近（３倍波、ｎ＝３）、１６７０ｋＨｚ付近（４倍波、ｎ＝４）に第１管部１５が単独で寄与する共鳴周波数のピークが見られる。
【００１６】
一方、α＝１０の条件である図７の音圧の測定結果、およびα＝１００の条件である図８の音圧の測定結果では、第１管部１５単独の長さや、第２管部１６単独の長さでは説明しにくい共鳴周波数のピークが見られる。したがって、本予備的試験の結果から、αの値によって、管１３の下流端部１３Ａでの共鳴周波数が変化するために、管１３の上流側或いは管１３の途中の位置から、管１３の下流端部１３Ａでの正しい音圧特性を予測することが難しいことが理解できる。そして、この下流端部１３Ａでの共鳴周波数と同じ周波数の振動が、加振力として管１３内部から機器本体１２へ加えられることとなる。
［第３予備的試験］  
【００１７】
第３予備的試験として、機器本体１２に管１３を接続し、管１３の上流端部１３Ｂに励振源１１（例えば、スピーカ）を設置し、励振源１１（スピーカ）にランダム信号を入力して雑音を鳴らした。管１３の下流端部１３Ａに圧力センサを設置して、下流端部１３Ａでの音圧レベルを測定した。図１０に、第３予備的試験の管１３の下流端部１３Ａでの音圧の共鳴周波数特性を示す。この共鳴周波数に対応する振動が、機械振動として機器本体１２へ伝播し、機器本体１２を加振する加振力となる。管１３に発生する共鳴の共鳴周波数を正しく特定できれば、それぞれの周波数に見合った対策（例えば、管１３内に障害物を置いて共鳴を低減するなど）を講じることができる。
【００１８】
以下の実施形態では、２個の圧力センサ（マイク、センサ、感圧センサ、圧電式の力センサ、その他の音圧（圧力）を測定できるデバイス）を用いて、この機器本体１２を加振する加振特性（管１３の下流端部１３Ａでの共鳴周波数）を推定する手法を提案する。
［第１実施形態］  
【００１９】
図１１に、第１実施形態に係る共鳴周波数特性を推定する推定装置１０を模式的に示す。推定装置１０は、筐体部２３と、筐体部２３の内部に設けられた励振源空間１４と、励振源空間１４内に設けられた励振源１１と、機器本体１２と、励振源空間出口１４Ａと機器本体１２とを接続する金属製の管１３（配管）と、管１３の途中で励振源空間出口１４Ａから距離Ｌの位置に設けられた第１圧力センサ２４と、管１３の途中で第１圧力センサ２４から距離ΔＬの位置に設けられた第２圧力センサ２５と、第１圧力センサ２４からの信号をフィルタリングするフィルタ処理部２６（補正フィルタＧ、フィルタ）と、第１圧力センサ２４からの信号をフィルタ処理部２６で補正した信号と第２圧力センサ２５からの信号とを加算する加算部２７（加算回路）と、加算部２７で得られた信号の周波数を分析する分析部２８（分析回路）と、分析部２８による分析結果を表示する表示部３１（ディスプレイ）と、を備える。なお、後述する第３実施形態のように、挿入管３４を管１３の継手部分等に挿入可能とし、この挿入管３４内に、第１圧力センサ２４と第２圧力センサ２５とを配置してもよい。第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２５は、マイク（マイクロフォン）でそれぞれ構成されていてもよいし、音圧を測定可能なセンサ（感圧センサ）や圧電式の力センサ、その他の音圧（圧力）を測定できるデバイスでそれぞれ構成されていてもよい。
【００２０】
励振源１１は、例えば、ファンやブロワなどの送風機、ポンプ、コンプレッサー等で構成される。励振源１１は、回転等に伴う所定の振動や作動音を発する。管１３内を通される媒質は、任意の流体であり、空気等の気体であってもよいし、水や冷媒等の液体であってもよい。以下では、管１３内を通る媒質は空気であるとして、説明を進める。管１３は、例えば、円筒形をなしていて、例えば鉄等で構成されるが、管１３の材質は問わず、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、樹脂等で構成される。管１３は、断面四角形筒状（ダクト状）をなしていてもよい。フィルタ処理部２６、加算部２７、および分析部２８は、コンピュータおよびそれにインストールされた数値解析ソフトウェア（例えば、ＭＡＴＬＡＢ等）で構成される。フィルタ処理部２６、加算部２７、および分析部２８は、市販のアナライザ等を用いてもよい。
＜補正フィルタＧの導出＞
【００２１】
第１圧力センサ２４の音圧をＰＵ１とし、第２圧力センサ２５の音圧をＰＵ２とし、Ｐｐ：励振源空間出口１４Ａにおける進行波とし、Ｐｒ：励振源空間出口１４Ａにおける反射波と定義すると、２本圧力センサで検出する音圧は、下記式（１）、（２）となる。ここで、Ｌは、励振源空間出口１４Ａから第１圧力センサ２４までの、管１３の軸方向に沿う距離を示し、ΔＬは、第１圧力センサ２４から第２圧力センサ２５までの、管１３の軸方向に沿う距離を示す。以下の各実施形態では、その他の条件は、上記予備的試験と同様とした。
【００２２】
【数３】
2020153693.tif 000005
【数４】
2020153693.tif 000006
ｊは虚数単位、ｋは波数である。励振源空間出口１４Ａからはこの空間での多重反射を含んだ音波が伝播し、管１３内を進行波として２本の圧力センサを通過して下流側に伝わる。従って、この進行波を除去する補正フィルタＧ（２本圧力センサ処理後音圧＝０より）は以下となる。
【００２３】
【数５】
2020153693.tif 000007
【数６】
2020153693.tif 000008
励振源空間出口１４Ａでは直接波の寄与が大きく、下流端部１３Ａからの反射波は微弱とすると、
【数７】
2020153693.tif 000009
フィルタ処理部２６の補正フィルタＧは式（４）となり、第１圧力センサ２４と第２圧力センサ２５の間隔分の時間遅延になる。励振源空間出口１４Ａからの進行波を除去して反射波の音圧を得るためには、第２圧力センサ２５の音圧から（第１圧力センサ２４の音圧）×（補正フィルタＧ）を削除すればよい。
【００２４】
【数８】
2020153693.tif 000010
【数９】
2020153693.tif 000011
一方、励振源空間出口１４Ａで反射波も無視できない状態で、進行波＞＞反射波を仮定して導出した補正フィルタＧを適用した場合は次式になり、進行波は除去でき、反射波だけが残る。
【００２５】
【数１０】
2020153693.tif 000012
従って、この簡素で実利的補正法でも、直接波を除去し、補正に必要な反射波のみを抽出できる。
＜音圧節（ノッチ）の除去＞
【００２６】
フィルタ補正後の音圧Ｐは以下の周波数で音圧節（ノッチ）が現れる。
【数１１】
2020153693.tif 000013
従って、対象周波数範囲に音圧節を入れないためには、例えば対象上限、例えば１０ｋＨｚ以上（ｆ１＝１０ｋＨｚ）、音速Ｃ＝３４０ｍ/ｓとすると、式（８）から圧力センサ間隔ΔＬは１７ｍｍ以下が必要となる。本実施形態ではΔＬ＝１２ｍｍとした。
【００２７】
【数１２】
2020153693.tif 000014
【００２８】
さらに、以下に示す厳しい条件、進行波のゲイン＝反射波のゲイン、として計算すると、
【数１３】
2020153693.tif 000015
第１圧力センサ２４の音圧ＰＵ１、および第２圧力センサ２５の音圧ＰＵ２は、以下の周波数で音圧節（ノッチ）が現れる。図１２がこの特性である。
【００２９】
【数１４】
2020153693.tif 000016
Ｌ＝３ｍｍ、ΔＬ＝９ｍｍでは、式（１０）より、ｆ１＝２８ｋＨｚである。
【００３０】
【数１５】
2020153693.tif 000017
Ｌ＝３ｍｍ、ΔＬ＝９ｍｍでは、式（１１）よりｆ１＝７ｋＨｚである。そして、式（１２）より、対象周波数範囲に音圧節を入れないためには、第２圧力センサ２５は励振源空間出口から８．５ｍｍ以内に置く必要ある。第１圧力センサ２４の位置を励振源空間出口１４Ａから３ｍｍ（Ｌ＝３ｍｍ）とすると、第１圧力センサ２４と第２圧力センサ２５の間隔ΔＬ＝５．５ｍｍ以下であることが必要となる（ｆ＝１０ｋＨｚ）。
【００３１】
【数１６】
2020153693.tif 000018
但し、空間分解能の観点から、以下の条件を満たすことが必要となる。ここで、Δfはサンプリング周波数である。
【００３２】
【数１７】
2020153693.tif 000019
式（１３）より、サンプリング周波数Δf＝４４．１ｋＨｚでは、ΔＬ＞７．７ｍｍが必要となる。そこで、ΔＬ＞７．７ｍｍを前提にすると、励振源空間出口１４Ａから第１圧力センサ２４までの距離Ｌ＝３ｍｍの条件では、式（１４）より、対象周波数の上限は、７．９４ｋＨｚまでとなる。
【００３３】
【数１８】
2020153693.tif 000020
このときの進行波を除去する補正フィルタＧのゲイン特性を図１３に示し、位相特性を図１４に示す。
【００３４】
【数１９】
2020153693.tif 000021
そして、フィルタ補正後（進行波除去後）の音圧Ｐは１次（ｎ＝２）の音圧節（ノッチ）は以下の式（１６）のように、１８．８ｋＨｚに現れる。このときの音圧Ｐの特性は図１５となる。
【００３５】
【数２０】
2020153693.tif 000022
このように条件を設定すれば、図１５から明らかなように、四角の破線で囲まれた対象周波数範囲内にノッチが現れずに、ほぼ平坦な特性にできる。したがって、第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２５を用いた本実施形態の推定方法（２圧力センサ除去法）、すなわち、式（５）、式（６）から、多重反射波を含んだ上流側からの進行波成分を除去することができ、管１３の上流側（管１３の途中の位置）から管１３の下流端部１３Ａの共鳴周波数（すなわち、機器本体１２への加振特性）を推定できる。
【００３６】
なお、反射波のゲイン＝進行波のゲインの半分、として計算した場合の結果を図１６〜図１９に示す。図１６は、第１圧力センサ２４の音圧ＰＵ１および第２圧力センサ２５の音圧ＰＵ２であり、図１７は補正フィルタＧのゲイン特性であり、図１８は補正フィルタＧの位相特性であり、図１９は補正後の音圧Ｐの結果を示す。図１２〜図１５の結果と比較すると、ゲインが不一致のため、音圧干渉が弱くなり、第２圧力センサ２５の音圧節（ノッチ）およびフィルタＧのノッチを軽減させるが、音圧Ｐはあまり変化しない。従って、対象周波数の範囲内にノッチが現れない第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２５の配置が重要となる。
【００３７】
以下の第２〜４実施形態では、主として、上記第１実施形態とは異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については、図示および説明を省略する。
［第２実施形態］  
【００３８】
図２０を参照して、第２実施形態に係る共鳴周波数特性を推定する推定装置１０について説明する。
【００３９】
推定装置１０は、箱状の筐体部２３と、筐体部２３の内部に設けられた励振源空間１４と、励振源空間１４内に設けられた励振源１１と、機器本体１２と、励振源空間出口１４Ａと機器本体１２とを接続するための金属製の管１３（配管）と、管１３の途中で励振源空間出口１４Ａから距離Ｌの位置に設けられた第１圧力センサ２４と、管１３の途中で第１圧力センサ２４から距離ΔＬの位置に設けられた第２圧力センサ２５と、第１圧力センサ２４からの信号をフィルタリングするフィルタ処理部２６（補正フィルタＧ、フィルタ）と、第１圧力センサ２４からの信号をフィルタ処理部２６で補正した信号と第２圧力センサ２５からの信号とを加算する加算部２７（加算回路）と、加算部２７で得られた信号の周波数を分析する分析部２８（分析回路）と、分析部２８による分析結果を表示する表示部３１（ディスプレイ）と、を備える。
【００４０】
ここで、Ｄ１＝１０．５ｍｍ、Ｌ１＝３ｍｍ、Ｄ２＝３ｍｍ、Ｌ２＝４ｍｍ、Ｄ３＝６ｍｍ、Ｌ３＝３ｍｍとした。管１３の直径Ｄ４＝７ｍｍ、管１３の長さＬ４＝１８ｍｍ、励振源空間出口１４Ａからの距離Ｘ＝３ｍｍ、第１圧力センサ２４から第２圧力センサ２５までの距離ΔＬ＝９ｍｍとする。また、管１３内を通る媒質（流体）は空気（気体）であり、音速は３４０ｍ／ｓ、媒質の密度１．２として計算を行った。管１３内を通る媒質は、空気以外の水等の液体であってもよい。
【００４１】
本実施形態では、励振源１１は、スピーカで構成される。また、推定装置１０は、反射端を模擬して管１３の下流端部１３Ａに設けられた透明のテープ３２と、このテープ３２上に設けられた第３圧力センサ３３と、を備える。また本実施形態では、管１３の下流端部１３Ａを実際の機器本体１２には接続せずに、第３圧力センサ３３で得た音圧によって管１３の下流端部１３Ａでの共鳴周波数（加振特性）を実際に測定するようにしている。
第３圧力センサ３３は、マイク（マイクロフォン）で構成されていてもよいし、音圧を測定可能なセンサ（感圧センサ）や圧電式の力センサ、その他の音圧（圧力）を測定できるデバイスで構成されていてもよい。
【００４２】
図２１に第１圧力センサ２４で取得した音圧ＰＵ１と第２圧力センサ２５で取得した音圧ＰＵ２の結果を示す。第２圧力センサ２５の音圧ＰＵ２には音圧節（ノッチ）が現れて、図１２の特性に近いことがわかる。なお、図１２と比較して図２１には３ｋＨｚ、５ｋＨｚ付近に共鳴周波数が現れている理由は、所定形状の励振源空間１４が管１３の上流端部に接続されることで、空間全体の共鳴周波数が現れるためである。
【００４３】
図２２に、第３圧力センサ３３で取得した音圧ＰＵ３（加振特性に相当する目標値）および、２圧力センサ除去法を用いて加算部２７で処理され、分析部２８で分析された音圧Ｐ（進行波除去後の音圧）の特性を示す。
【００４４】
第３圧力センサ３３で取得した音圧ＰＵ３では、３ｋＨｚから１３ｋＨｚまでに４つの共鳴周波数が現れているのに対して、２圧力センサ除去法で得られた音圧Ｐは、音圧ＰＵ３とほぼ近い特性が再現出来ていることがわかる。図２１と比較すると、図２１の第１圧力センサ２４の音圧ＰＵ１では、１３ｋＨｚ付近に共鳴は計測されずに、現れた３つの共鳴周波数においても、ゲイン比は図２２の目標値である下流端部１３Ａでの音圧ＰＵ３とは異なっている。第２圧力センサ２５の音圧ＰＵ２には、１３ｋＨｚ付近の共鳴は現れたが、８ｋＨｚ付近のノッチの特性に引きずられて９ｋＨｚ付近の共鳴は現れていない。また、点線で丸く囲った領域（低域）では２圧力センサ除去法による音圧Ｐが低域ほど急激に低下しているが、これは図１５に示した２圧力センサ法の基本特性である。換言すれば、この特性に影響される３ｋＨｚ付近の１次共鳴ゲインを維持したいならば、第１圧力センサ２４と第２圧力センサ２５の間隔ΔＬなどの調整が必要となる。
【００４５】
このように、管１３の途中に配置した１個の圧力センサで得た音圧では再現できない管１３の下流端部１３Ａでの音圧（加振特性）が本実施形態の２圧力センサ除去法では再現できる。特に励振源空間１４の仕様や、下流端部１３Ａでの音響特性（反射率や吸音率などの音響インピーダンス特性）が未知の場合でも、管１３の途中（上流側）において、下流端部１３Ａの音響特性を再現できることが大きな意味がある。したがって、実際の機器中の管１３においても、例えば上流端部１３Ｂの圧縮機（励振源１１）や機器本体１２に接続された下流端部１３Ａでの音響特性が不明な場合でも本実施形態の推定装置１０および推定方法は有効である。
（第２実施形態の変形例）  
【００４６】
第２実施形態の推定装置１０および推定方法の変形例について説明する。本変形例では、管１３の材質を樹脂に変更した点以外は、すべて第２実施形態と同様である。
【００４７】
図２３に、第１圧力センサ２４の音圧ＰＵ１および第２圧力センサ２５の音圧ＰＵ２、を示す。図２４に、第３圧力センサ３３の音圧ＰＵ３、２圧力センサ除去法を用いて加算部２７、分析部２８で得られた音圧Ｐの結果を示す。
【００４８】
本変形例では、第２実施形態と略同じ傾向を示している。なお、図２４では、図２１と比較して、破線で丸く囲った領域（低域）のゲインが、上記した２圧力センサ除去法の基本特性の影響を受けて、全体に下がっている。しかしながら、管１３内の空間で起こる５ｋＨｚの１次共鳴と、８ｋＨｚの２次共鳴は、本変形例でも再現出来ていることがわかる。
［第３実施形態］  
【００４９】
図２５を参照して、第３実施形態に係る共鳴周波数特性を推定する推定装置１０について説明する。
【００５０】
推定装置１０は、箱状の筐体部２３と、筐体部２３の内部に設けられた励振源空間１４と、励振源空間１４内に設けられた励振源１１と、機器本体１２と、励振源空間出口１４Ａと機器本体１２とを接続する金属製の管１３（配管）と、管１３の途中に着脱可能な挿入管３４と、挿入管３４の途中で励振源空間出口１４Ａから挿入管３４の軸方向に距離Ｌの位置に設けられた第１圧力センサ２４と、挿入管３４の途中で第１圧力センサ２４から挿入管３４の軸方向に距離ΔＬの位置に設けられた第２圧力センサ２５と、第１圧力センサ２４からの音圧の信号をフィルタリングするフィルタ処理部２６（補正フィルタＧ、フィルタ）と、第１圧力センサ２４からの音圧の信号を補正フィルタで補正した信号と第２圧力センサ２５からの音圧の信号とを加算する加算部２７（加算回路）と、加算部２７で得られた信号の周波数を分析する分析部２８（分析回路）と、分析部２８による分析結果を表示する表示部３１（ディスプレイ）と、を備える。
【００５１】
或いは、推定装置１０の概念には、上記のうち、挿入管３４、第１圧力センサ２４、第２圧力センサ２５、フィルタ処理部２６、加算部２７、および分析部２８が含まれ、それら以外が含まれなくてもよい。
【００５２】
挿入管３４は、下流に位置する管１３に接続する第１接続部３４Ａと、上流に位置する管１３に接続する第２接続部３４Ｂと、を有する。挿入管３４は、管１３の継手部分に対して、例えば、ねじ止めや圧入の方法で取り付けたり、管１３から取り外したりすることができる。
【００５３】
第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２５は、挿入管３４の内部に設けられている。フィルタ処理部２６は、上記実施形態の補正フィルタＧ、すなわち式（４）で構成される。
【００５４】
また、長さＬおよび長さΔＬは、下記式をみたすように適宜に設定される。
【数２１】
2020153693.tif 000023
式中、Ｃは音速で、Ｃ＝３４０ｍ/ｓ、ｆは観測対象の周波数である。
【数２２】
2020153693.tif 000024
式中、Δｆはサンプリング周波数である。
【００５５】
本実施形態の推定装置１０を用いた推定方法について説明する。
励振源空間出口１４Ａと機器本体１２とを接続する管１３の途中、例えば、管１３の途中にある接手の位置に、挿入管３４を装着する。このとき、第１接続部３４Ａを上流の管１３に接続し、第２接続部３４Ｂを下流の管１３に接続する。
【００５６】
続いて、第１圧力センサ２４で音圧信号を取得するとともに、第２圧力センサ２５で音圧信号を取得する。フィルタ処理部２６は、第１圧力センサ２４で得られた音圧信号に対して、上記式（４）のフィルタ処理（補正フィルタＧをかける）を行う。
【００５７】
加算部２７は、下記式のように、フィルタ処理部２６でフィルタ処理された第１圧力センサ２４からの音圧信号ＰＵ１と、第２圧力センサ２５からの音圧信号ＰＵ２と、を加算する。
【００５８】
【数２３】
2020153693.tif 000025
加算部２７で加算された音圧信号は、進行波が除去されたものとなり、反射波の音圧のみが反映される。加算部２７で加算された音圧信号を分析部２８に送って周波数分析を行い、その結果を表示部３１に表示させる。これによって、上流側で取得した情報に基づいて、管１３の下流端部１３Ａでの共鳴周波数を推定することができる。
【００５９】
第３実施形態によれば、以下のことがいえる。推定装置１０は、励振源１１と機器本体１２とを連結する管１３の下流端部１３Ａでの共鳴周波数特性を推定する。推定装置１０は、管１３の途中に着脱可能な挿入管３４と、励振源１１が収納された励振源空間出口１４Ａから距離Ｌの位置で、挿入管３４の内部に設けられた第１圧力センサ２４と、第１圧力センサ２４から距離ΔＬの位置で、挿入管３４の内部に設けられた第２圧力センサ２５と、第１圧力センサ２４で得られた信号に、
【数２４】
2020153693.tif 000026
のフィルタ処理をするフィルタ処理部２６と、第１圧力センサ２４で得られフィルタ処理部２６でフィルタ処理された信号と、第２圧力センサ２５で得られた信号と、を足し合わせる加算部２７と、加算部２７で足し合わされた信号の周波数を分析する分析部２８と、を備える。
【００６０】
推定方法は、励振源１１と機器本体１２とを連結する管１３の下流端部１３Ａでの共鳴周波数特性を推定する推定装置１０に用いられる。推定装置１０は、管１３の途中に着脱可能な挿入管３４と、励振源１１が収納された励振源空間１４の出口１４Ａから距離Ｌの位置で、挿入管３４の内部に設けられた第１圧力センサ２４と、第１圧力センサ２４から距離ΔＬの位置で、挿入管３４の内部に設けられた第２圧力センサ２５と、を備える。推定装置１０は、励振源１１と機器本体１２とを連結する管１３の機器本体１２との接続部での共鳴周波数特性を推定する。推定方法は、第１圧力センサ２４で得られた信号に、
【数２５】
2020153693.tif 000027
のフィルタ処理をし、第１圧力センサ２４で得られ前記フィルタ処理された信号と、第２圧力センサ２５で得られた信号と、を足し合わせ、足し合わされた信号の周波数を分析する。
【００６１】
これらの構成によれば、２個の圧力センサを用いた簡単な構造で、管１３の下流端部１３Ａでの共鳴周波数特性（機器本体への加振特性）を上流側で推定することができる。これにより、従来では、推定することが難しかった下流端部１３Ａでの共鳴周波数特性を上流側で把握することができ、これに基づき機器本体１２の加振に対する有効な対策を施すことができる。
【００６２】
この場合、前記距離Ｌは、
【数２６】
2020153693.tif 000028
の関係を満たし、式中、ｃは音速であり、ｆは観測周波数であり、
前記距離ΔＬは、
【数２７】
2020153693.tif 000029
の関係を満たし、式中、ｃは音速であり、Δｆはサンプリング周波数である。
【００６３】
この構成によれば、観測対象の周波数範囲に音圧節を生じないようにできるために、より高精度な共鳴周波数特性の推定を推定装置１０によって実現できる。
（第３実施形態の変形例）  
【００６４】
図２６を参照して、第３実施形態の推定装置１０および推定方法の変形例について説明する。本変形例では、第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２５の位置を変更した点以外は、すべて第３実施形態と同様である。
【００６５】
本変形例では、第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２５のいずれか一方の位置を変更している。第２圧力センサ２５は、第１圧力センサ２４に対して、挿入管３４の軸線Ｃ（中心軸）回りに所定角度位置ずれした位置に設けられる。図２６に示す例では、第２圧力センサ２５は、第１圧力センサ２４に対して、軸線Ｃ回りに例えば、１８０°位置ずれして設けられる。このとき、第２圧力センサ２５を第１圧力センサ２４に対して軸線Ｃ回りに回転させる角度は、１８０°の限らず任意の角度でもよい。
【００６６】
図２６の例では、第１圧力センサ２４に対して第２圧力センサ２５を軸線Ｃ回りに所定角度（例えば１８０°）位置ずれさせているが、第２圧力センサ２５に対して第１圧力センサ２４を軸線Ｃ回りに所定角度（例えば１８０°）位置ずれさせても当然によい。このとき、第１圧力センサ２４を第２圧力センサ２５に対して軸線Ｃ回りに回転させる角度は、１８０°の限らず任意の角度でもよい。
【００６７】
このような配置を取った場合でも、第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２５で測定される音圧に変化はない。したがって、このような第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２５の配置を取った場合でも、管１３の下流端部１３Ａでの共鳴周波数を問題なく推定することができる。
［第４実施形態］  
【００６８】
図２７を参照して、第４実施形態に係る共鳴周波数特性を推定する推定装置１０について説明する。
【００６９】
推定装置１０は、励振源１１と、機器本体１２と、励振源空間出口１４Ａと機器本体１２とを接続する金属製の管１３（配管）と、励振源１１に対して代替的に管１３の上流端部１３Ｂに着脱可能である疑似励振源ユニット４０（疑似励振源装置）と、を備える。
【００７０】
疑似励振源ユニット４０は、筒状の装着管部４２と、装着管部４２よりも上流に設けられた箱状の筐体部４３と、筐体部４３の内部に収納された疑似励振源４１と、を有する。疑似励振源４１は、スピーカで構成される。疑似励振源４１は、励振源１１を模擬して疑似的に音を発することができ、例えば、ＴＳＰ（Time Stretched Pulse）やホワイトノイズ等の音を出力できる。疑似励振源ユニット４０は、装着管部４２の下流端部にある接続部４２Ａを介して、管１３の上流端部１３Ｂに装着したり、これから取り外したりできる。疑似励振源ユニット４０は、装着管部４２の接続部４２Ａを介して、励振源１１と代替するように管１３の上流端部に着脱可能である。疑似励振源ユニット４０を上流端部１３Ｂに固定する方法は、ねじ止めや圧入等、任意の方法を採用しうる。
【００７１】
推定装置１０は、疑似励振源４１に音響信号を送る音響信号再生部４４と、装着管部４２に設けられた第１圧力センサ２４と、装着管部４２に設けられた第２圧力センサ２５と、音響信号再生部４４および第１圧力センサ２４に接続された第１インパルス応答算出部４５と、音響信号再生部４４および第２圧力センサ２５に接続された第２インパルス応答算出部４６と、第１インパルス応答算出部４５からの信号をフィルタ処理するフィルタ処理部２６（補正フィルタＧ、フィルタ）と、第１インパルス応答算出部４５からの信号を補正フィルタＧで補正した信号と第２インパルス応答算出部４６からの信号と、を加算する加算部２７（加算回路）と、加算部２７で得られた信号の周波数を分析する分析部２８（分析回路）と、分析部２８による分析結果を表示する表示部３１（ディスプレイ）と、を備える。
【００７２】
第１圧力センサ２４は、装着管部４２の途中で励振源空間出口１４Ａから装着管部４２の軸方向に距離Ｌの位置に設けられている。第２圧力センサ２５は、装着管部４２の途中で第１圧力センサ２４から装着管部４２の軸方向に距離ΔＬの位置に設けられている。
【００７３】
フィルタ処理部２６は、上記実施形態の補正フィルタＧ、すなわち式（４）で構成される。また、長さＬおよび長さΔＬは、上記式（１７）、式（１８）をみたすように適宜に設定される。
【００７４】
本実施形態の推定装置を用いた推定方法について説明する。
励振源１１を管１３から取り外し、励振源１１と代替するように疑似励振源ユニット４０を管１３の上流端部１３Ｂに接続する。より具体的には、管１３の上流端部１３Ｂに、疑似励振源ユニット４０の装着管部４２の接続部４２Ａを接続する。
【００７５】
続いて、音響信号再生部４４から疑似励振源４１（スピーカ）に音響信号を送る。この音響信号は、例えば、ＴＳＰ（Time Stretched Pulse）やホワイトノイズに対応する信号であってもよいし、それ以外の音に対応する信号であってもよい。これによって、疑似励振源４１（スピーカ）から機器本体１２に向けてＴＳＰやホワイトノイズ等の音の進行波が生成される。第１圧力センサ２４では、疑似励振源４１で生成された進行波の音圧信号と管１３の下流端部１３Ａで反射された反射波の音圧信号とを取得する。第２圧力センサ２５では、疑似励振源で生成された進行波の音圧信号と管１３の下流端部１３Ａで反射された反射波の音圧信号とを取得する。
【００７６】
第１インパルス応答算出部４５は、音響信号再生部４４から疑似励振源４１に送られる音響信号（入力信号）と、第１圧力センサ２４で取得された音圧信号と、に基づいて第１インパルス応答（疑似励振源４１から第１圧力センサ２４までの伝達経路特性ないし伝達関数）を算出する。その結果を図２８に示す。同様に、第２インパルス応答算出部４６は、音響信号再生部４４から疑似励振源４１に送られる音響信号（入力信号）と、第２圧力センサ２５で取得された音圧信号と、に基づいて第２インパルス応答（疑似励振源４１から第２圧力センサ２５までの伝達経路特性ないし伝達関数）を算出する。その結果を図２９に示す。なお、図２８、図２９では、図２７の最初のインパルスの振幅を１として正規化を行った。また、図２８、図２８では、横軸が時間であるから、測定開始から最初のインパルスまでの時間に音速３４０ｍ／ｓを掛けることで、進行波又は反射波が通る経路の長さを測定できる。
【００７７】
フィルタ処理部２６は、第１インパルス応答算出部４５で得られた第１インパルス応答の信号に対して、上記式（４）のフィルタ処理を行う。具体的には、第１インパルス応答の信号に式（４）のフィルタＧを掛ける（第１インパルス応答の信号とフィルタＧとを畳み込み積分する）。
【００７８】
加算部２７は、フィルタ処理部２６でフィルタ処理された第１インパルス応答信号と、第２インパルス応答信号と、を加算する。
【００７９】
加算部２７で加算されたインパルス応答信号は、進行波による影響が除去されたものとなり、反射波の影響、すなわち、管１３の下流端部１３Ａから圧力センサ（第１圧力センサ２４又は第２圧力センサ２５）までの伝達経路特性ないし伝達関数のみが反映される。加算部２７で加算されたインパルス応答信号を分析部２８に送って周波数分析を行い、その結果を表示部３１に表示させる。これによって、管１３の下流端部１３Ａでの共鳴周波数を推定することができる。
【００８０】
第４実施形態によれば、以下のことがいえる。
【００８１】
推定装置１０は、励振源１１と機器本体１２とを連結する管１３の下流端部１３Ａでの共鳴周波数特性を推定する。推定装置１０は、装着管部４２と、装着管部４２よりも上流に設けられた筐体部４３と、筐体部４３の内部に収納された疑似励振源４１と、を有するとともに、装着管部４２の下流端部１３Ａを介して、励振源１１と代替するように管１３の上流端部１３Ｂに着脱可能な疑似励振源ユニット４０と、筐体部４３の出口１４Ａから距離Ｌの位置で、装着管部４２の途中の位置に設けられた第１圧力センサ２４と、第１圧力センサ２４から距離ΔＬの位置で、装着管部４２の途中の位置に設けられた第２圧力センサ２５と、疑似励振源４１に入力される信号と第１圧力センサ２４で得られた信号とから第１インパルス応答信号を算出する第１インパルス応答算出部４５と、疑似励振源４１に入力される信号と第２圧力センサ２５で得られた信号とから第２インパルス応答信号を算出する第２インパルス応答算出部４６と、前記第１インパルス応答信号に、
【数２８】
2020153693.tif 000030
のフィルタ処理をするフィルタ処理部２６と、フィルタ処理部２６でフィルタ処理された前記第１インパルス応答信号と、前記第２インパルス応答信号と、を足し合わせる加算部２７と、加算部２７で足し合わされた信号の周波数を分析する分析部２８と、を備える。
【００８２】
推定方法は、励振源１１と機器本体１２とを連結する管１３の下流端部１３Ａでの共鳴周波数特性を推定する推定装置１０に用いられる。推定装置１０は、装着管部４２と、装着管部４２よりも上流に設けられた筐体部４３と、筐体部４３の内部に収納された疑似励振源４１と、を有するとともに、装着管部４２の下流端部を介して、励振源１１と代替するように管１３の上流端部１３Ｂに着脱可能な疑似励振源ユニット４０と、筐体部４３の出口１４Ａから距離Ｌの位置で、装着管部４２の途中の位置に設けられた第１圧力センサ２４と、第１圧力センサ２４から距離ΔＬの位置で、装着管部４２の途中の位置に設けられた第２圧力センサ２５と、を備える。推定方法は、疑似励振源４１に入力される信号と第１圧力センサ２４で得られた信号とから第１インパルス応答信号を算出し、疑似励振源４１に入力される信号と第２圧力センサ２５で得られた信号とから第２インパルス応答信号を算出し、前記第１インパルス応答信号に、
【数２９】
2020153693.tif 000031
のフィルタ処理をし、前記フィルタ処理された前記第１インパルス応答信号と、前記第２インパルス応答信号と、を足し合わせ、足し合わされた信号の周波数を分析する。
【００８３】
これらの構成によれば、進行波および反射波が通る経路の伝達関数（インパルス応答）を計測して共鳴周波数を推定しているために、外部騒音等の外乱が多い環境であっても、外乱の影響を排除して高精度に共鳴周波数を推定することができる。
【００８４】
この場合、前記距離Ｌは、
【数３０】
2020153693.tif 000032
の関係を満たし、式中、ｃは音速であり、ｆは観測周波数であり、
前記距離ΔＬは、
【数３１】
2020153693.tif 000033
の関係を満たし、式中、ｃは音速であり、Δｆはサンプリング周波数である。
【００８５】
この構成によれば、観測対象の周波数範囲に音圧節を生じないようにできるために、より高精度な共鳴周波数特性の推定を推定装置１０によって実現できる。
【００８６】
この場合、疑似励振源４１は、スピーカである。この構成によれば、疑似励振源４１を簡単な構成で実現できる。
（第４実施形態の変形例）  
【００８７】
図２６を参照して、第４実施形態の推定装置１０および推定方法の変形例について説明する。本変形例では、第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２５の位置を変更した点以外は、すべて第４実施形態と同様である。
【００８８】
本変形例では、第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２５のいずれか一方の位置を変更している。第２圧力センサ２５は、第１圧力センサ２４に対して、挿入管３４の軸線Ｃ（中心軸）回りに所定角度位置ずれした位置に設けられる。図２６に示す例では、第２圧力センサ２５は、第１圧力センサ２４に対して、軸線Ｃ回りに例えば１８０°位置ずれして設けられる。このとき、第２圧力センサ２５を第１圧力センサ２４に対して軸線Ｃ回りに回転させる角度は、１８０°に限らず任意の角度でもよい。
【００８９】
図２６の例では、第１圧力センサ２４に対して第２圧力センサ２５を軸線Ｃ回りに所定角度（例えば１８０°）位置ずれさせているが、第２圧力センサ２５に対して第１圧力センサ２４を軸線Ｃ回りに所定角度（例えば１８０°）位置ずれさせても当然によい。このとき、第１圧力センサ２４を第２圧力センサ２５に対して軸線Ｃ回りに回転させる角度は、１８０°に限らず任意の角度でもよい。
【００９０】
このような配置を取った場合でも、第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２５で測定される音圧に変化はない。したがって、このような第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２５の配置を取った場合でも、管１３の下流端部１３Ａでの共鳴周波数を問題なく推定することができる。
【００９１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。また、各実施形態に記載された発明を適宜に組み合わせて一つの発明を実現することも当然にできる。
【符号の説明】
【００９２】
１０…推定装置、１１…励振源、１２…機器本体、１３…管、１３Ａ…下流端部、１３Ｂ…上流端部、１４…励振源空間、１４Ａ…励振源空間出口、２３…筐体部、２４…第１圧力センサ、２５…第２圧力センサ、２６…フィルタ処理部、２７…加算部、２８…分析部、３１…表示部、３４…挿入管、４０…疑似励振源ユニット、４１…疑似励振源、４２…装着管部、４３…筐体部、４５…第１インパルス応答算出部、４６…第２インパルス応答算出部、Ｃ…軸線。
【図１】
2020153693.tif 000042
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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