(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（１２）の周囲の流れ場に含まれるトレーサ粒子に微小時間離れた２時刻においてレーザー光を照射し、レーザー光を照射されたトレーサ粒子を撮像手段（３２Ａ，３２Ｂ）で撮像して得られた前記２時刻の画像から３次元空間における３速度成分（ｕ，ｖ，ｗ）の速度場を測定する粒子画像流速測定手段（１５）と、
前記物体（１２）まわりの音源分布を測定する音源分布測定手段（１６）と、
を備え、
前記音源分布測定手段（１６）は、前記粒子画像流速測定手段（１５）が測定した前記３次元３速度成分（ｕ，ｖ，ｗ）から流れの乱流エネルギー（ｋ）と乱流エネルギー散逸率（ε）とを各々算出するとともに、これら乱流エネルギー（ｋ）と乱流エネルギー散逸率（ε）とに基づいて流れ場の任意の位置における音響パワー（ＰA）を算出し、該音響パワー（ＰA）から算出される音圧（ＳＰＬ）に基づいて前記物体（１２）まわりの音源分布を求めることを特徴とする３次元空間の音源分布測定装置。
【請求項２】
物体（１２）の周囲の流れ場に含まれるトレーサ粒子に微小時間離れた２時刻において２次元のレーザーシート（Ｌｓ）を照射し、前記レーザーシート（Ｌｓ）を照射されたトレーサ粒子を撮像手段（３２Ａ，３２Ｂ）で撮像して得られた前記２時刻の画像から３次元空間における３速度成分（ｕ，ｖ，ｗ）の速度場を測定する粒子画像流速測定手段（１５）と、
前記３次元３速度成分（ｕ，ｖ，ｗ）の速度場から前記物体（１２）まわりの音源分布を測定する音源分布測定手段（１６）と、
を備え、
前記粒子画像流速測定手段（１５）は、前記レーザーシート（Ｌｓ）を生成するレーザービーム（Ｌｂ）と平行な方向に配置されたガイド部材（２１，２２）に沿って移動自在な移動部材（２３，２４Ａ，２４Ｂ）にレーザーシート照射手段（３１）および前記撮像手段（３２Ａ，３２Ｂ）を支持し、前記レーザーシート照射手段（３１）および前記撮像手段（３２Ａ，３２Ｂ）を一定の位置関係を保って移動させながら複数の面内における前記３速度成分（ｕ，ｖ，ｗ）を取得し、前記複数の面内における前記３速度成分（ｕ，ｖ，ｗ）を、流れを定常流として積み重ねて前記速度場を測定することを特徴とする、３次元空間の音源分布測定装置。
【請求項３】
前記音源分布測定手段（１６）は、前記粒子画像流速測定手段（１５）が測定した前記３次元３速度成分（ｕ，ｖ，ｗ）から流れの乱流エネルギー（ｋ）と乱流エネルギー散逸率（ε）とを各々算出するとともに、これら乱流エネルギー（ｋ）と乱流エネルギー散逸率（ε）とに基づいて流れ場の任意の位置における音響パワー（ＰA）を算出し、該音響パワー（ＰA）から算出される音圧（ＳＰＬ）に基づいて前記物体（１２）まわりの音源分布を求めることを特徴とする、請求項２に記載の３次元空間の音源分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の周囲の３次元空間の速度場の音源分布を精度良く測定するための３次元空間の音源分布測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子画像流速測定法（ＰＩＶ：Particle Image Velocimetry）により流れ場における速度ベクトルを算出する範囲として、所定の有限な計算領域を設定し、この計算領域外の渦の影響を領域内の渦の影響に置き換えたうえで、Ｈｏｗｅの式と物体形状に適したコンパクトグリーン関数とを組み合わせた式を用いて二重極音源の分布を求めるものが、下記特許文献１により公知である。
【０００３】
また被測定部位を撮像した画像に基づいて粒子画像流速測定法により流れ場の速度ベクトルを演算するとともに、マイクロフォンで被測定部位の音圧を測定し、それら速度ベクトルおよび音圧の相互相関計算により音源分布マップを演算するものが、下記特許文献２により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特開２００５−３３６８号公報
【特許文献２】日本特開２００８−６４６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで上記特許文献１に記載されたものは、公知のステレオＰＩＶシステムによる３次元の空力音源分布の取得を可能にしているが、公知のステレオＰＩＶシステムでは２次元３成分の速度場しか求めることができず、３次元物体の周囲の３次元流れ場の複雑な音源分布を精度良く求めることができないという問題があった。
【０００６】
また上記特許文献２に記載されたものは、音源探査のために粒子画像流速測定手段以外にマイクロフォンを必要とするだけでなく、得られた音源分布マップは音源の位置を推定し得る程度の精度しかなく、同じく３次元物体の周囲の３次元流れ場の複雑な音源分布を精度良く求めることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、物体の周囲の３次元空間の速度場の音源分布を精度良く測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によれば、物体の周囲の流れ場に含まれるトレーサ粒子に微小時間離れた２時刻においてレーザー光を照射し、レーザー光を照射されたトレーサ粒子を撮像手段で撮像して得られた前記２時刻の画像から３次元空間における３速度成分の速度場を測定する粒子画像流速測定手段と、前記物体まわりの音源分布を測定する音源分布測定手段とを備え、前記音源分布測定手段は、前記粒子画像流速測定手段が測定した前記３次元３速度成分から流れの乱流エネルギーと乱流エネルギー散逸率とを各々算出するとともに、これら乱流エネルギーと乱流エネルギー散逸率とに基づいて流れ場の任意の位置における音響パワーを算出し、該音響パワーから算出される音圧に基づいて前記物体まわりの音源分布を求めることを第１の特徴とする３次元空間の音源分布測定装置が提案される。
【０００９】
また本発明によれば、物体の周囲の流れ場に含まれるトレーサ粒子に微小時間離れた２時刻において２次元のレーザーシートを照射し、前記レーザーシートを照射されたトレーサ粒子を撮像手段で撮像して得られた前記２時刻の画像から３次元空間における３速度成分の速度場を測定する粒子画像流速測定手段と、前記３次元３速度成分の速度場から前記物体まわりの音源分布を測定する音源分布測定手段と、を備え、前記粒子画像流速測定手段は、前記レーザーシートを生成するレーザービームと平行な方向に配置されたガイド部材に沿って移動自在な移動部材にレーザーシート照射手段および前記撮像手段を支持し、前記レーザーシート照射手段および前記撮像手段を一定の位置関係を保って移動させながら複数の面内における前記３速度成分を取得し、前記複数の面内における前記３速度成分を、流れを定常流として積み重ねて前記速度場を測定することを第２の特徴とする音源分布測定装置が提案される。
【００１０】
また本発明によれば、前記第２の特徴に加えて、前記音源分布測定手段は、前記粒子画像流速測定手段が測定した前記３次元３速度成分から流れの乱流エネルギーと乱流エネルギー散逸率とを各々算出するとともに、これら乱流エネルギーと乱流エネルギー散逸率とに基づいて流れ場の任意の位置における音響パワーを算出し、該音響パワーから算出される音圧に基づいて前記物体まわりの音源分布を求めることを第３の特徴とする３次元空間の音源分布測定装置が提案される。
【００１１】
尚、実施の形態の主ガイドレール２１および副ガイドレール２２は本発明のガイド部材に対応し、実施の形態の主トラバーサ２３および第１、第２副トラバーサ２４Ａ，２４Ｂは本発明の移動部材に対応し、実施の形態の第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂは本発明の撮像手段に対応し、実施の形態の面外速度１成分ｗおよび面内速度２成分ｕ，ｖは本発明の速度成分に対応する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の特徴によれば、粒子画像流速測定手段が、物体の周囲の流れ場に含まれるトレーサ粒子に微小時間離れた２時刻においてレーザー光を照射し、レーザー光を照射されたトレーサ粒子を撮像手段で撮像して得られた２時刻の画像から３次元空間における３速度成分の速度場を測定すると、音源分布測定手段が、粒子画像流速測定手段が測定した前記３次元３速度成分から流れの乱流エネルギーと乱流エネルギー散逸率とを各々算出するとともに、これら乱流エネルギーと乱流エネルギー散逸率とに基づいて流れ場の任意の位置における音響パワーを算出し、該音響パワーから算出される音圧に基づいて物体まわりの音源分布を測定するので、３次元空間における音源分布を精度良く測定することができる。
【００１３】
また本発明の第２の特徴によれば、物体の周囲の流れ場のトレーサ粒子を照射する２次元のレーザーシートを移動させながら複数の面内における３速度成分を取得し、それら複数の面内における３速度成分を、流れを定常流として積み重ねることで、物体の周囲の３次元空間の速度場の３速度成分を測定することができるので、該速度場から３次元空間における音源分布を精度良く測定することができる。
【００１４】
また、レーザーシートを生成するレーザービームと平行な方向に配置されたガイド部材に沿って移動自在な移動部材にレーザーシート照射手段および撮像手段を支持し、レーザーシート照射手段および撮像手段を一定の位置関係を保って移動させるので、３次元空間における３速度成分の速度場を測定すべくレーザーシートの位置を移動させる際に、その都度異なるキャリブレーションを実行する必要をなくしてキャリブレーション工数を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は風洞に設けられた粒子画像流速測定手段の全体平面図である。（第１の実施の形態）
【図２】図２は図１の２部拡大図である。（第１の実施の形態）
【図３】図３は図２の３−３線拡大断面図である。（第１の実施の形態）
【図４】図４は図３の４−４線断面図である。（第１の実施の形態）
【図５】図５はレーザーシートおよびＣＣＤカメラのｚ軸方向の移動の説明図である。（第１の実施の形態）
【図６】図６は第１、第２時刻の画像からピークレシオを算出する過程の説明図である。（第１の実施の形態）
【図７】図７は第１、第２ピークのレシオと誤ベクトルの数との関係を示す図である。（第１の実施の形態）
【図８】図８は音源分布測定装置の構成を示すブロック図である。（第１の実施の形態）
【符号の説明】
【００１６】
１２        物体
１５        粒子画像流速測定手段
１６        音源分布測定手段
２１        主ガイドレール（ガイド部材）
２２        副ガイドレール（ガイド部材）
２３        主トラバーサ（移動部材）
２４Ａ      第１副トラバーサ（移動部材）
２４Ｂ      第２副トラバーサ（移動部材）
３１        レーザーシート照射手段
３２Ａ      第１ＣＣＤカメラ（撮像手段）
３２Ｂ      第２ＣＣＤカメラ（撮像手段）
Ｌｂ        レーザービーム
Ｌｓ        レーザーシート
ｕ，ｖ      面内速度２成分（速度成分）
ｗ          面外速度１成分（速度成分）
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１〜図８に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【第１の実施の形態】
【００１８】
図１に示すように、所定の流速の空気の一様流が供給される風洞１１の内部に例えば自動車車体の模型のような物体１２が置かれており、その上流側に設置されたトレーサ粒子供給手段１３から直径が数μｍの微小な油滴（トレーサ粒子）が一様流中に供給される。一様流は物体１２の表面に沿って流れの向きを変え、３次元の速度場を形成する。風洞１１の壁面の少なくとも一部には透明な観測窓１４が設けられており、この観測窓１４を挟んで物体１２に臨む位置に粒子画像流速測定手段１５が配置される。
【００１９】
図２〜図４に示すように、粒子画像流速測定手段１５は風洞１１の軸線と平行に配置された主ガイドレール２１と、主ガイドレール２１と平行に配置された副ガイドレール２２と、主ガイドレール２１に移動自在に支持された主トラバーサ２３と副ガイドレール２２に移動自在に支持された一対の第１、第２副トラバーサ２４Ａ，２４Ｂと、主トラバーサ２３および第１副トラバーサ２４Ａを連結する第１連結ロッド２５Ａと、主トラバーサ２３および第２副トラバーサ２４Ｂを連結する第２連結ロッド２５Ｂとを備えており、第１、第２連結ロッド２５Ａ，２５Ｂは同じ長さを有している。
【００２０】
主ガイドレール２１の両端に設けられた駆動スプロケット２６および従動スプロケット２７に無端のタイミングベルト２８が巻き掛けられており、その一方の弦部は主トラバーサ２３の一方の貫通孔２３ａ（図４参照）に相対移動不能に係合し、その他方の弦部は主トラバーサ２３の他方の貫通孔２３ｂ（図４参照）を非係合で通過する。駆動スプロケット２６をモータ２９（図３および図４参照）で駆動すると、従動スプロケット２７との間に巻き掛けたタイミングベルト２８が回転し、主トラバーサ２３は主ガイドレール２１に沿って移動する。主トラバーサ２３が移動すると、それに第１、第２連結ロッド２５Ａ，２５Ｂを介して連結された第１、第２副トラバーサ２４Ａ，２４Ｂが副ガイドレール２２に沿って移動する。
【００２１】
主ガイドレール２１の延長線上にレーザーヘッド３０が設けられており、レーザーヘッド３０は主ガイドレール２１に沿ってレーザービームＬｂを照射する。主トラバーサ２３の上面にミラーおよびシリンドリカルレンズよりなるレーザーシート照射手段３１が設けられており、レーザーシート照射手段３１はレーザービームＬｂをそれに直交する平面を照射するレーザーシートＬｓに変換する。レーザービームＬｂおよび風洞１１の軸線はｚ軸方向に延び、レーザーシートＬｓはｚ軸方向に対して直交するｘ軸およびｙ軸方向に延びている。
【００２２】
第１、第２副トラバーサ２４Ａ，２４Ｂの上面にそれぞれ第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂが設けられており、第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２ＢはレーザーシートＬｓに対して鏡面対称な位置に配置されて該レーザーシートＬｓ上の一点を指向している。第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂは物体１２の近傍のレーザーシートＬｓの所定領域を撮像するものであり、その撮像領域の全域でピントが合うように第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂにはシャインフルーグアダプタが設けられる。レーザーシート照射手段３１を搭載した主トラバーサ２３と、第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂを搭載した第１、第２副トラバーサ２４Ａ，２４Ｂとは一定の位置関係を保ってｚ軸方向に移動するため、レーザーシートＬｓと第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂとは一定の位置関係を保ってｚ軸方向に移動する。
【００２３】
主トラバーサ２３および第１、第２副トラバーサ２４Ａ，２４Ｂはｚ軸方向に所定距離ずつ間欠的に移動し、停止する度にレーザーシートＬｓが短い時間間隔Δｔで２回照射される。実施の形態ではｚ軸方向の１ｍの距離を１０ｃｍ間隔で間欠的に移動する（図５参照）。前記時間間隔Δｔは風洞１１内の一様流の流速が大きいほど小さく設定されるもので、その間のトレーサ粒子のｚ軸方向の移動距離が測定に適した大きさになるように調整される。また前記時間間隔Δｔにおけるトレーサ粒子のｚ軸方向の移動距離は、レーザーシートＬｓのｚ軸方向の厚さを超えないように設定される。
【００２４】
風洞１１内を流れる一様流は物体１２の周囲で方向を変えて３次元流となり、そこに含まれるトレーサ粒子も空気の流線に沿って移動する。時刻ｔ１における１回目の照射に同期して第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２ＢがレーザーシートＬｓに照射されたトレーサ粒子を撮像することで、照射面内に分布するトレーサ粒子の２方向からの２枚の画像を取得する。同様にして、時刻ｔ１′＝ｔ１＋Δｔにおける２回目の照射に同期して第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２ＢがレーザーシートＬｓに照射されたトレーサ粒子を撮像することで、照射面内に分布するトレーサ粒子の２方向からの２枚の画像を取得する。
【００２５】
本実施の形態では、ＰＩＶの種々の手法のうち、２時刻ｔ１，ｔ１′において取得した二つの画像の輝度パターンを比較してトレーサ粒子群の移動ベクトルを求める「画像相関法」を採用する。
【００２６】
図６には、例えば第１ＣＣＤカメラ３２Ａで２時刻において取得した二つの画像が示される。第１ＣＣＤカメラ３２Ａの軸線はレーザーシートＬｓの照射面に対して傾斜しているため、その画像のｘ−ｙ平面はレーザーシートＬｓの照射面のｘ−ｙ座標に対して傾いている。四角い枠は、第１ＣＣＤカメラ３２Ａの画像を碁盤目状に分割した検査領域の一つであり、各々の検査領域においてトレーサ粒子群のｘ−ｙ平面内の移動ベクトルが算出される。即ち、時刻ｔ１に取得した第１画像の所定の検査領域におけるトレーサ粒子群の輝度パターンが、時刻ｔ１′に取得した第２画像の所定の検査領域のどの位置に移動したかを相互相関値Ｃ（Δｘ，Δｙ）を用いて検出し、その移動ベクトルを時間Δｔで除算したものを該検査領域における２成分速度ベクトルとする。以下、その２成分速度ベクトルの算出過程を説明する。
【００２７】
先ず、第１ピーク値ｆｐおよび第２ピーク値ｓｐの初期値を共に０に設定する。
【００２８】
ｆｐ←０
ｓｐ←０
続いて、次式で定義される相互相関値Ｃ（Δｘ，Δｙ）を算出する。
【００２９】
【数１】
0005437389.tif 000002
【００３０】
ここで、ｆ（ｘ，ｙ）は第１画像の輝度パターンから求めた輝度関数であり、ｇ（ｘ，ｙ）は第２画像の輝度パターンから求めた輝度関数である。よって、ｇ（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Δｙ）は、ｇ（ｘ，ｙ）の輝度分布をｘ軸方向に−Δｘだけ移動させ、ｙ軸方向に−Δｙだけ移動させたものに相当する。従って、Δｘ，Δｙは時間間隔Δｔにおける輝度パターンの移動量に対応する。
【００３１】
各検査領域は、一辺の長さがｐの正方形のピクセルがｘ軸方向にｎ個、ｙ軸方向にｎ個集合したものであり、Δｘをｐからｎｐまで掃引し、かつΔｙをｐからｎｐまで掃引しながら、相互相関値Ｃ（Δｘ，Δｙ）を算出する。そして相互相関値Ｃ（Δｘ，Δｙ）が現第１ピーク値ｆｐを超える度に、相互相関値Ｃ（Δｘ，Δｙ）を新第１ピーク値ｆｐとし、現第１ピーク値ｆｐを新第２ピーク値ｓｐとする。
【００３２】
このようにしてΔｘおよびΔｙの全ての値について相互相関値Ｃ（Δｘ，Δｙ）を算出したとき、最終的な第１ピーク値ｆｐが得られたΔｘおよびΔｙの値を第１画像から第２画像への輝度パターンの移動量とする。そしてΔｘ，Δｙを第１、第２画像が取得された時間間隔Δｔで除算したものが、その検査領域における２成分速度ベクトルのｘ成分およびｙ成分であるｖｘ，ｖｙとなる。
【００３３】
このとき、第１画像と第２画像との相関度が高い場合には、第１ピーク値ｆｐは突出して大きくなり、第２ピーク値ｓｐは第１ピーク値ｆｐに対して遥かに小さくなるが、第１画像と第２画像との相関度が低い場合には、第１ピーク値ｆｐおよび第２ピーク値ｓｐの差は小さくなる、このような場合にはΔｘおよびΔｙに基づいて求めた２成分速度ベクトルの信頼性が低くなる。
【００３４】
そこで本実施の形態では、第１ピーク値ｆｐおよび第２ピーク値ｓｐの比であるピークレシオｆｐ／ｓｐを算出し、ピークレシオｆｐ／ｓｐが閾値１．２以上の場合、つまり第１ピーク値ｆｐが第２ピーク値ｓｐに対して１．２倍以上であれば、２成分速度ベクトルの信頼性が高いと判断し、逆に第１ピーク値ｆｐが第２ピーク値ｓｐに対して１．２倍未満であれば、２成分速度ベクトルの信頼性が低いと判断し、その２成分速度ベクトルを誤ベクトルとして削除する。
【００３５】
図７の横軸はピークレシオであり、縦軸は誤ベクトルの数である。このグラフから、ピークレシオが１．２以上の領域で誤ベクトルの数が極めて少なく、ピークレシオが１．２未満の領域で誤ベクトルの数が急激に増加することが分かる。
【００３６】
以上、第１ＣＣＤカメラ３２Ａで２時刻ｔ１，ｔ１′において取得した二つの画像から各検査領域における２成分速度ベクトルを算出する手法を説明したが、同様にして、第２ＣＣＤカメラ３２Ｂで２時刻ｔ１，ｔ１′において取得した二つの画像を比較することで、各検査領域における３成分速度ベクトルを算出することができる。
【００３７】
第１ＣＣＤカメラ３２Ａの画像から得られた検査領域の２成分速度ベクトルと、第２ＣＣＤカメラ３２Ｂの画像から得られた該検査領域の２成分速度ベクトルとは、第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂの撮像方向が異なっていることにより、つまり実際の３成分速度ベクトルを異なる方向から見た視差により異なったものとなる。
【００３８】
よって前記二つの２成分速度ベクトルと、レーザーシートＬｓに対する第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂの相対的な位置関係とから、キャリブレーション（校正）によりレーザーシートＬｓの面内速度（ｘ軸方向の速度ｕおよびｙ軸方向の速度ｖ）と、面外速度（ｚ軸方向の速度ｗ）とよりなる３成分速度ベクトルを、照射面の各位置に対応して算出することができる。
【００３９】
以上のようにしてレーザーシートＬｓの照射面内における３成分速度ベクトルが算出されると、主トラバーサ２３および第１、第２副トラバーサ２４Ａ，２４Ｂを一定の位置関係を保ってｚ軸方向に移動させることで、つまりレーザーシートＬｓおよび第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂを一定の位置関係を保ってｚ軸方向に移動させることで、レーザーシートＬｓでｚ軸方向にずれた照射面を照射し、その新たな照射面の各位置における３成分速度ベクトルを算出する。図１には、粒子画像流速測定手段１５の照射面が物体１２の前端（上流端）側の位置にある状態が実線で示され、物体１２の後端（下流端）側の位置にある状態が鎖線で示される。
【００４０】
この操作をｚ軸方向に所定距離ずつ離間する複数の照射面について実行した結果をｚ軸方向に積み重ねることで、物体１２の周囲の３次元空間の全ての３成分速度ベクトルを測定することができ、これより物体１２の周囲に形成される速度場を詳細に測定することができる。
【００４１】
尚、レーザーシートＬｓの位置をｚ軸方向に移動させながら照射面に分布するトレーサ粒子の画像を順次取得するため、各画像が取得された時刻は異なったものとなるが、物体の周囲の流れを定常流として計測するため、前記時刻のずれは問題とはならない。
【００４２】
ところで、仮に第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂの位置を固定し、レーザーシート照射手段３１だけをｚ軸方向に移動させた場合、レーザーシート照射手段３１の移動に伴って第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂとの相対的な位置関係が変化するため、第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂの画像から得られた二つの２成分速度ベクトルから３成分速度ベクトルを算出する際のキャリブレーションがレーザーシートＬｓの位置を移動させる毎に異なってしまい、そのキャリブレーション工数が増加する問題がある。
【００４３】
しかしながら本実施の形態によれば、レーザーシート照射手段３１および第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂが一定の位置関係を保ってｚ軸方向に移動するため、レーザーシートＬｓの位置が移動する度にキャリブレーションを実行する必要をなくしてキャリブレーション工数を軽減することができる。
【００４４】
図８に示すように、第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂで撮像した画像に基づいて粒子画像流速測定手段１５が３次元空間の３成分速度ベクトルを測定すると、音源分布測定手段１６が３次元空間の音源分布を測定する。以下、その測定手順を説明する。
【００４５】
先ず、粒子画像流速測定手段１５で測定した流れのｘ軸方向流速ｕ（ｘ，ｙ，ｚ）の平均値と、ｙ軸方向流速ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）の平均値と、ｚ軸方向流速ｗ（ｘ，ｙ，ｚ）の平均値とを用いて、流れの乱流エネルギーｋを次式に基づいて算出する。
【００４６】
【数２】
0005437389.tif 000003
【００４７】
ここで、ｕ′はｘ軸方向流速ｕの平均値に対するｘ軸方向流速ｕの偏差であり、ｖ′はｙ軸方向流速ｖの平均値に対するｙ軸方向流速ｖの偏差であり、ｗ′はｚ軸方向流速ｗの平均値に対するｚ軸方向流速ｗの偏差である。
【００４８】
次に、乱流エネルギー散逸率εの平均値を、次式に基づいて算出する。ここでは．乱流は充分発達して定常状態に達しており、乱流エネルギーの生成と散逸とが平衡であると仮定し乱流エネルギー散逸率εをモデル化している。
【００４９】
【数３】
0005437389.tif 000004
【００５０】
発達中の乱流では、生成＝拡散＋散逸であるため、生成＝散逸とすると散逸を過評価する可能性がある。よって散逸＝乱流拡散＋生成とし、乱流エネルギー散逸率εの平均値を次式に基づいて算出しても良い。
【００５１】
【数４】
0005437389.tif 000005
【００５２】
また散逸＝粘性拡散＋生成とし、乱流エネルギー散逸率εの平均値を次式に基づいて算出しても良い。
【００５３】
【数５】
0005437389.tif 000006
【００５４】
また散逸＝乱流拡散＋粘性拡散＋生成とし、乱流エネルギー散逸率εの平均値を、動粘性係数νを用いて次式に基づいて算出しても良い。
【００５５】
【数６】
0005437389.tif 000007
【００５６】
また近似手法として、乱流エネルギー散逸率εの平均値を次式に基づいて算出しても良い。
【００５７】
【数７】
0005437389.tif 000008
【００５８】
また、乱流エネルギー散逸率εの平均値を次式に基づいて算出しても良い。
【００５９】
【数８】
0005437389.tif 000009
【００６０】
続いて、プラウドマン（I.Proudman）の定理を用いて流れの音圧を算出する。先ず音響パワーＰA を次式に基づいて算出する。
【００６１】
【数９】
0005437389.tif 000010
【００６２】
ここで、αεはスケール定数であり、ρ0 は参照密度であり、Ｍt は乱流マッハ数であり、ａ0 は参照音速であり、ｋは前記乱流エネルギーｋである。
【００６３】
そして、音圧ＳＰＬ（ｘ，ｙ，ｚ）を、前記音響パワーＰA および参照音響パワーＰref を用いて次式により算出する。
【００６４】
【数１０】
0005437389.tif 000011
【００６５】
このようにして算出された音圧ＳＰＬ（ｘ，ｙ，ｚ）はｘ，ｙ，ｚの関数であり、この音圧ＳＰＬ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出することで流れ場の任意の位置における音源分布を知ることができ、３次元流れ場に置かれた３次元物体１２のどの部分からどのような大きさの騒音が出ているかを的確に把握することができる。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００６７】
例えば、実施の形態では主トラバーサ２３にレーザーシート照射手段３１を支持し、第１、第２副トラバーサ２４Ａ，２４Ｂにそれぞれ第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂを支持しているが、共通のトラバーサにレーザーシート照射手段３１および第１、第２ＣＣＤカメラ３２Ａ，３２Ｂを支持しても良い。
【００６８】
またトラバーサの駆動手段は駆動スプロケット２６、従動スプロケット２７およびタイミングベルト２８に限定されず、ラック・アンド・ピニオン機構やポールねじ機構等、任意のものを採用することができる。
【図１】
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【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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