(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可搬式音響インピーダンスデータ獲得および処理システムであって、
a.  オーディオ出力試験信号を提供するためのミニディスク記憶装置を有するデジタルオーディオテーププレーヤと、
b.  試験対象物に当接配置されるように適合された開放試験端を有する円筒状の導波管と、該円筒状の導波管の壁面にその内壁面と面一に据え付けられた第１および第２の圧力変換器と、前記円筒状の導波管の内部に音響信号を発生するための音響信号発生器とを具備し、前記第１の圧力変換器が、前記導波管の開放端の近傍に配置され、前記第２の圧力変換器が、前記第１の圧力変換器から前記円筒状の導波管に沿って間隔をあけて配置された試験ヘッドと、
c.  前記オーディオ出力試験信号を増幅し、増幅されたオーディオ出力信号を前記試験ヘッドの音響信号発生器に指向させるための、前記音源に接続されたパワーアンプと、
d.  前記第１および第２の圧力変換器の出力を記録するための、前記第１および第２の圧力変換器の出力に接続され、ミニディスク記録装置を有するデジタルオーディオテープレコーダよりなるオーディオレコーダと、
e.  前記音源、前記第１およひ第２の圧力変換器、前記パワーアンプおよび前記オーディオレコーダに電力を供給し、そのためにデータ獲得システムが完全に可搬式となるバッテリ電源と、
f.  前記オーディオレコーダにより予め記録された音響データ信号を再生するためのオーディオプレーヤと、
g.  前記記録された音響データ信号について所望の音響解析を実施するようにプログラムされ、前記オーディオプレーヤに接続されたスペクトルアナライザと、
h.  出力グラフまたはレポートを指図通りに印刷するための、前記スペクトルアナライザに接続されたプリンタと、
i.  前記オーディオプレーヤの出力を、電話接続を介して遠隔のモデム受信機に伝送するためのモデム送信機とを具備し、
前記スペクトルアナライザが、前記遠隔のモデム受信機に接続され、前記記録された音響データ信号についての所望の音響解析を実施するようにプログラムされていることを特徴とする可搬式音響インピーダンスデータ獲得および処理システム。
【請求項２】
前記音源が、不規則騒音出力試験信号を提供することを特徴とする請求項１記載の可搬式音響インピーダンスデータ獲得および処理システム。
【請求項３】
前記音源が、選択された周波数出力試験信号において正弦波を提供することを特徴とする請求項１記載の可搬式音響インピーダンスデータ獲得およひ処理システム。
【請求項４】
前記試験ヘッドが、各々が押しボタンにより作動され、試験ヘッドの両手操作を提供する左右に装着されたスイッチを具備し、前記押しボタンスイッチが試験ヘッドを作動させるために押下され、かつ、作動を継続するために押下された状態に維持されなければならず、押しボタンが開放された場合には、安全機能として、試験ヘッドの作動が自動的に停止されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の可搬式音響インピーダンスデータ獲得および処理システム。
【請求項５】
さらに、前記オーディオプレーヤ、前記スペクトルアナライザおよび前記プリンタに電力を供給するための直流バッテリ電源を具備することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の可搬式音響インピーダンスデータ獲得および処理システム。
【請求項６】
さらに、前記オーディオプレーヤ、前記スペクトルアナライザおよび前記プリンタに電力を供給するための交流115V電源を具備することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の可搬式音響インピーダンスデータ獲得および処理システム。
【発明の詳細な説明】
この発明は、概して、可搬式音響インピーダンスデータ獲得および解析システムに関する。さらに詳細には、この発明は、軽量の、完全に可搬式の、音響インピーダンスについての測定されたデータの現場または遠隔位置のいずれかにおける解析という、２つの可能性を有するバッテリ駆動式の機器として設けられた可搬式の２マイクロフォン音響インピーダンス測定システムに適している。
この発明は、音響的吸収材料の音響インピーダンス（音響抵抗および音響リアクタンス）を決定するための可搬式装置を提供している。さらに詳細には、この発明は、飛行機のジェットエンジンに使用されるような、音響的吸収ダクトライナの音響インピーダンスを決定するための可搬式装置に関連している。その完全に可搬式の装置は、ノイズ減衰値が使用中の音響ライナによって維持されることを保証するために、飛行場または飛行機保守設備において、また、品質保証基準を監視する目的のために、音響ライナの製造設備において、音響インピーダンスおよび音響ライナの非線形性測定を提供するために、比較的熟練していない人によっても操作され得る。
この発明は、飛行場、飛行機保守設備および製造設備における現場での音響ライナの音響インピーダンスの測定データの獲得を提供し、音響インピーダンスデータの遠隔または現場のいずれかでの解析を提供する。飛行機のジェットエンジンの音響ライナの音響インピーダンスのデータの遠隔解析によれば、比較的複雑なデータ解析手続きを実施するために、飛行機内に熟練者がいる必要をなくすことができる。
この発明は、米国内および外国の両方において、ジェットエンジン音響ライナの設計の研究、商業的または軍用飛行機における使用中の音響ライナの音響ライナ特性の監視を含む航空宇宙産業にそのアプリケーションを有している。また、この発明は、音響的吸音材料およびその設計のみならず、ビルディングやコンサートホール等の建築学的音響効果の研究に、民間および商業的なアプリケーションをも有している。
ICAOおよびFAAを含む政府の調整機関は、現在使用中のエンジンダクトの音響ライナが、使用進行中に騒音減衰値が維持されるべく当所から設計されるように監視することを考えている。さらに、NASAは、21世紀までに10〜12EPNdBだけ飛行機の騒音レベルを低減するための技術開発の全体目標とともに、亜音速騒音低減目標を採用しかつ設定した。この発明の可搬式の２マイクロフォンシステムは、エンジンダクトの音響ライナの現場での検査に適用することにより騒音削減調整を装備できる可搬式の音響インピーダンスデータ獲得および解析装置を提供するものである。Arcas他の米国特許第4768379号明細書は、音響ダクトライナをその面シート表面において正弦状の音響圧力場にかけることにより完全に組み立てられた音響ダクトライナの面シートの定常流れ抵抗を測定する２マイクロフォン音響インピーダンスシステムを開示している。この圧力場は、円筒状の導波管を介して適用され、該導波管内側のライナ面近傍に備えられた第１の圧力変換器および前記ライナ面からさらに離れて配置された第２の圧力変換器によって測定される。第１および第２の圧力変換器の測定値は、励振周波数についての組み立てられた音響ダクトライナの音響抵抗を計算するために結合される。もし、励振周波数が、音響ダクトライナ形態の共振周波数に一致するならば、ライナ面シートの背面にはそれほどの圧力は存在しない。この状態のために、面シートで測定された二乗平均（RMS）圧力が、定常流れ抵抗を得るために用いられる静圧降下に等しくされる。振動圧力波のRMS速度は、音響抵抗に対するRMS圧力の比率から計算される。複数の大きさの動圧についてこの手続を繰り返すことにより、速度変化を伴うその抵抗の非線形特性を示す音響ダクトライナのための曲線を開発することができる。
しかしながら、この特許に開示されている音響インピーダンス測定システムは可搬式ではなく、音響インピーダンスについて測定されたデータの現場または遠隔地のいずれかにおける解析の二元的な可能性を提供するものではない。特許されたシステムは持ち運ぶことができないので、飛行場および飛行機保守設備、または製造設備の現場において、音響インピーダンスデータの遠隔地解析を用いた、音響ライナの音響インピーダンスについて測定データの獲得を容易に提供するものではない。したがって、このシステムは、比較的複雑なデータ解析手続を実施するために、飛行機に熟練者が乗っていることを必要としている。さらに、この特許されたシステムは、この発明のシステムのようなPC互換性がない。
例えば、エンジン飛行機の吸気および排気ダクトにおける騒音を低減するために用いられる音響ライナおよび同様の構造は、従来、中実の背面と、コア構造によって分離された１つまたはそれ以上の穴の開いた面シートから形成されている。このコア構造は、ライナにおける音響特性に大きな影響を与えることなく、背面と面シートとの間の距離を画定している。
飛行機のジェットエンジンにおいて現在使用されている１次元自由度の音響減衰ダクトライナは、それ自体が中実の背面シートに接着されたハニカムのような多孔質材料に接着された面シートからなっている。該面シートは穴の開いた外皮または穴の開いた外皮に接着された編組線布材料からなっている。後者の構造は、飛行機産業界において直線音響ライナと呼ばれている。この直線音響ライナの流動抵抗は、飛行機の運転中におけるエンジンダクト内に存在する流れと同様に、音響ライナの面シート表面に沿った空気流の存在に対して非常に鈍感である。
多自由度の音響ライナは、多数のコアによって設けられた面シートと中実の背面との間の間隔を伴った複数の面シートを具備している。面シートと中実背面との間の選択された異なる間隔は、複数周波数の騒音が減衰され得るように、その構造によって異なる周波数を減衰させる。ライナにより所有される面シートまたは自由度が多くなればなるほど、減衰される音響周波数の範囲は大きくなる。
音響ライナの音響特性は、面シートの抵抗により大きく影響される。直線音響ライナの面シートの音響抵抗は、DC（すなわち、直流または定常状態）流動抵抗測定を実施することにより、従来の方法および装置を用いて測定される。面シートの編組線網側は、その表面に対して垂直な定常空気流にかけられる。多くの場合、面シートと多孔質ハニカムとの間の接着剤により塞がれる貫通孔の効果は、背面シートの存在しない面シート／ハニカム構造において測定を実施することにより組み入れられる。面シートの上流において測定された定常気流速度に対する面シートを横切る圧力降下の比率は、そのDC音響流動抵抗を決定する。
同様の形式の測定が非直線形式の構造、変組線布を有しない穴あき面シートにおいても実施され得る。しかしながら、非線形ライナの音響抵抗は、グレージング気流の存在により、著しく影響されるべく決定されていた。そのような構造について測定された音響抵抗は、グレージング気流の存在しない場合のみにおいてその挙動を表示することになる。
所定の流速および（非線形性として定められる）その速度変動についてのDC音響流動抵抗は、品質保証基準に従うこと保証するために用いられる。
したがって、この発明は、可搬式音響インピーダンスデータ獲得および解析システムに向けられている。さらに詳細には、この発明は、エンジンダクト音響ライナの音響インピーダンスの現場測定のためのコンパクト、軽量かつ可搬式システムに向けられている。
この発明は、さらに、軽量の完全に可搬式のバッテリ駆動システムを設けた可搬式の２マイクロフォン音響インピーダンス測定システムに関連している。可搬式システムは、音響インピーダンスについての測定データの現場または遠隔地での解析のいずれかの二元的な可能性を有している。
この発明は、品質保証基準を監視する目的で、音響インピーダンスおよび非線形性を決定するための、飛行場、飛行機保守設備または音響ライナ製造設備において比較的熟練していない者が操作することができる自動化された可搬式システムを提供するものである。完全に可搬式のシステムは、音響ライナについて実施される全ての測定の詳細な永久的な記録を提供する。この可搬式システムは、稼働中の用い方に起因する音響ライナの音響減衰特性における任意の起こりうる劣化を決定するように、飛行機に備えられた音響ライナの音響インピーダンスおよび非線形性を決定することができる。
この発明は、米国および海外の両方において、ジェットエンジンの音響ライナの設計の研究を含む航空宇宙産業にアプリケーションを有し、商業的および軍用飛行機において使用中の音響ライナの音響ライナ特性を監視する。この発明は、音響的な音吸収材料およびビルディング、コンサートホール等の建築学上の音響効果およびその設計の研究に、民間および商業的なアプリケーションをも有している。
ここでの説明によれば、この発明は、特に、ジェットエンジンダクト音響ライナの音響インピーダンスを測定するのに有用な可搬式の音響インピーダンスデータ獲得および解析システムを提供するものである。この可搬式システムは、音響ライナの表面に当接配置されている導波管に沿って、高い強さの騒音を発生する音響ドライバよりなっている。２つのマイクロフォンが導波管の壁面内に据え付けられており、ライナ表面における入射波および反射波の両方からなる音場を測定する。解析システムは、マイクロフォンからの測定データを解析し、エンジンダクト音響ライナの音響インピーダンスを計算する。マイクロフォンからの測定データは、現場解析のためのデータ獲得場所におけるデータ解析システムへの直接的な入力であってもよく、それより遅い時刻におけるデータ解析システムへの入力のために記録されたものであってもよく、または、電話モデムのようなものによって、遠隔地におけるデータ解析システムへ記録されかつ伝送されるものであってもよい。データの遠隔地解析は、比較的複雑なデータ解析手続を実施するために飛行機に熟練者が乗り込むことを必要としない。
可搬式の２マイクロフォン音響インピーダンス測定システムは、約７〜８ポンドの重さを有し、現場での使用容易のために手で持つことができるように設計され、使用可能な異なる外形を有するシールを用いて容易に変更可能なシールを有するテストヘッドを使用する。該テストヘッドは、高い騒音レベルへ不必要に晒されることを回避するための一体的な安全ボタンを有し、かつ、遠隔運転のための一体的なソフトウェアスイッチを有するが、マイクロフォンのための信号処理は含んでいない。該テストヘッドは、柔軟で頑丈で、100インチまでの長さを有するケーブルに接続されている。インタフェースシャシーは、約13ポンドの重さを有し、マイクロフォンおよび音響ドライバのための全ての電子式のサポートを含み、それらのための電源は、交流115Vまたは直流12Vである。プリンタは、約4.3ポンドの重さを有し、可搬式であり、HPデスクジェット技術を用い、パラレルインタフェースを有している。アナライザ／コントローラは、約33ポンドの重さを有し、可搬式であるとともに耐久性があり、組込型3.5インチディスクドライブとともに１メガの不揮発性RAMを有している。
概して言えば、この可搬式の２マイクロフォン音響インピーダンス測定システムは、可搬性、随意のバッテリ運転、耐久性のある設計、解析のために選択可能な周波数を用いた広帯域の試験、自動印刷出力および遠隔運転のための遠隔スイッチング、即時の合格／失敗の可聴検出システム、モジュラー設計による容易な改良可能なソフトウェアおよびハードウェアを有し、かつ、訓練時間を低減するユーザフレンドリーなグラフィックインタフェースソフトウェアを有している。
この発明は、特に、可搬式の、バッテリ駆動される、音響インピーダンスデータ獲得システムであって、オーディオ出力試験信号を提供する音源と、検査対象物に当接配置されるように適合された開放された試験端を有する円筒状の導波管と、その内壁と面一に配される円筒状導波管の壁面に据え付けられた第１および第２の圧力変換器と、円筒状導波管内で音響信号を生成するための音響信号発生器とを具備し、第１の圧力変換器は、導波管の開放端の近傍に配置される一方、第２の圧力変換器は、円筒状の導波管に沿って第１の圧力変換器から間隔をあけて配置された試験ヘッドと、前記音源に結合され、出力試験信号を増幅し、増幅されたオーディオ出力信号を試験ヘッドの音響信号発生器に指向させるパワーアンプと、前記第１および第２の圧力変換器の出力を記録するために前記第１および第２の圧力変換器の出力に接続されたオーディオレコーダと前記音源、第１および第２の圧力変換器、パワーアンプおよびオーディオレコーダに電力を供給するバッテリー電源とを具備し、そのために、データ獲得システムが完全に可搬式となり、いかなるデータアナライザをも必要としない。
この発明は、さらに、現場での音響インピーダンスデータ解析システムに向けられている。このシステムは、データ獲得システムによって予め記録した、記録済音響データ信号を再生するためのオーディオプレーヤと、該オーディオプレーヤに接続され、記録された音響データ信号についての所望の音響解析を実施するようにプログラムされたスペクトルアナライザと、該スペクトルアナライザに接続され、指図通りの出力グラフまたはレポートを印刷するためのプリンタと、オーディオプレーヤ、スペクトルアナライザおよびプリンタに電力を供給するための電源とを具備している。
さらに、この発明は、可搬式の現場での音響インピーダンスデータ解析システムに向けられている。このシステムは、データ獲得システムによって予め記録された、記録済の音響データ信号を再生するためのオーディオプレーヤと、電話接続を介して遠隔のモデム受信機にオーディオプレーヤの出力を伝送するモデム送信機と、前記遠隔のモデム受信機に接続され、記録された音響データ信号について所望の音響解析を実施するようにプログラムされたスペクトルアナライザと、該スペクトルアナライザに接続され、指図通りに出力グラフやレポートを印刷するためのプリンタとを具備している。
さらに、この発明は、現場で利用する可搬式音響インピーダンスデータ獲得およびデータ解析システムに関するものである。このシステムは、試験対象物に当接配置されるように適合された開放試験端を有する円筒状の導波管と、前記円筒状の導波管の壁面に、該円筒状の導波管の内壁面に面一に据え付けられる第１および第２の圧力変換器と、円筒状の導波管内で音響信号を生成するための音響信号発生器とを具備し、前記第１の圧力変換器が導波管の開放端の近傍に配置され、第２の圧力変換器が該第１の圧力変換器から円筒状の導波管に沿って間隔をあけて配置された試験ヘッドと、オーディオ出力試験信号を提供するためのスペクトルアナライザであって、前記第１および第２の圧力変換器の出力についてスペクトル解析を提供するために前記第１および第２の圧力変換器に接続されたスペクトルアナライザと、前記オーディオ出力試験信号を増幅しかつその増幅されたオーディオ出力信号を前記試験ヘッドの音響信号発生器に指向させるためのスペクトルアナライザのオーディオ出力に接続されたパワーアンプと、前記スペクトル解析の結果の出力レポートを印刷するために前記スペクトルアナライザに接続されたプリンタと、前記第１および第２の圧力変換器、前記パワーアンプ、前記スペクトルアナライザおよび前記プリンタに電力を供給するための電源とを具備している。
可搬式音響インピーダンスデータ獲得および解析システムのためのこの発明は、複数の図面を通して同様の部材に同一の参照符号を付した添付図面とともに、複数の好適な実施形態についての以下の詳細な説明を参照することにより、当業者によって、より容易に理解されるものである。
ここで、図１は、音響ライナの音響インピーダンスを決定するための従来技術のシステムのブロック図である。
図２は、この発明に従う可搬式音響インピーダンスデータ獲得および解析システムの概要を示す図である。
図３は、この発明の音響インピーダンスデータ獲得および解析システムにより用いられる可搬式試験ヘッドの斜視図である。
図４は、この発明に従う、可搬式の、バッテリ駆動の、現場での音響インピーダンスデータ獲得システムを示す図である。
図５は、この発明に従う、現場での音響インピーダンスデータ解析システムを示す図である。
図６は、この発明に従う、遠隔音響インピーダンスデータ解析システムのブロック図を示している。
図７は、この発明に従う、現場での利用のための可搬式音響インピーダンスデータ獲得およびデータ解析システムを示す図である。
図面を詳細に参照すると、図１は、飛行機のジェットエンジンの音響ライナ10の音響インピーダンスを決定するために用いられる公知の従来技術のシステムの種々の構成要素を示すブロック図である。測定実施中の音響ライナ10は、面シートＡと、ハニカム内部構造Ｂと、背面シートＣとからなっている。音響信号発生器13に接続された導波管12を含む試験ヘッド11は、音響ライナ10に当接状態に配置される。このシステムには、交流110〜120Vが供給され、信号発生器13への電力は、２チャンネルスペクトルアナライザ16内のプログラム可能な発振器15の電気的な発振器出力を増幅するアンプ14によって供給され、それによって、導波管12内に音響圧力場を提供する。
２つのマイクロフォン17A,17Bが導波管チューブ12に沿って据え付けられている。これらのマイクロフォン17A,17Bの信号出力は、２チャンネル信号調整器18に接続されている。この信号調整器18は、分極電圧をマイクロフォン17A,17Bのそれぞれに供給し、その出力信号を予め増幅する。信号調整器18の出力は、２チャンネルスペクトルアナライザ16の信号入力に接続されている。
コントローラまたはマイクロコンピュータ20が、一連のIEEE形式インタフェースケーブルまたはバスを介して２チャンネルスペクトルアナライザ16、ディスクドライブ22、プリンタ23およびプロッタ24に接続されている。ディスクドライブ22、プリンタ23およびプロッタ24は、データの貯蔵、試験結果の印刷出力および試験データのグラフ表示のために用いられる。マイクロコンピュータ20は、ディスプレイ20Aと内部メモリ20Bとを具備し、キーボード20Cに接続されている。
図１のシステムは、コンピュータ20がシステムの動作を制御し、数学的操作を実施し、ディスプレイ20Aによってオペレータにデータ入力を促し、指示手順を提供する自動製造試験用に設計されている。スライド装着部に据え付けられたキーボード20Bは、必要な情報の入力を容易にする。これもスライド装着部に据え付けられたプリンタ23は、試験結果を表形式で出力する一方、プロッタは、グラフ形式のために用いられる。適当な性能を有するプリンタの使用により、プリンタ23とプロッタ24の機能を結合することができる。制御システムインタフェース25は、測定手順の制御を試験ヘッド11に配置された制御パネルに伝送する。
試験ヘッドは、1.2インチの内径と６インチの長さを有するチューブである円筒状導波管12を具備している。これらの寸法は、800〜6000Hzの間の注目する周波数範囲において波の伝播が平面的であることを保証しつつ、導波管12の開放端における、とりうる限りの高い音圧レベルを許容するように選択されている。ライナ10の表面が緩やかに湾曲している場合においてさえも、柔軟な硬質ゴムガスケットが、導波管12の端部をライナ10に対して密封している。
２つの圧力変換器またはマイクロフォン17A,17Bは、導波管12のに壁面の孔内に、その壁面の内面と面一に据え付けられている。マイクロフォン17Aは、導波管12の開放端の近くに、従って、ライナの面シートＡの近くに配置されている。マイクロフォン17Aは、装置ライナの面シートからマイクロフォンの中心までを測定すると、装置ライナの面シートから0.21インチ離れたところに配置されている。この位置は、面シートにおける音圧の正確な読みを提供する一方、面シートの孔の近くのフィールド効果によるライナ面の中間領域における空気質量の振動により生ずる局所的な圧力擾乱により測定が妨害されないことを保証する。詳細にわたる実験室での試験は、局所的な圧力擾乱は、面シートの孔の寸法の４倍の距離においてはもはや存在しないことを証明している。面シート内の空気質量の慣性により、定在波のパターンにおける最大値が、現実には、面シートから離れて後方にシフトされるので、この地点において測定値を採取することが有利である。
試料の面シートから非常に離れて配置されたマイクロフォン17Bは、試験されるべきライナの共振周波数を知ることにより決定される位置に配置されている。それは、マイクロフォン17Aの中心から0.4インチより大きく1.2インチより小さい距離に据え付けられる必要がある。マイクロフォン17Bは、変換器の中心間距離に対する試験周波数の波長の1/4波長の比率が、整数であるような、任意の位置に配置されるべきではない。この基準は、２つの圧力測定間の良好な一貫性を保証する。
コンピュータ20のメモリ20Bは、後処理のための測定された試験データを格納し、さらなる解析のためにディスクドライブ22内の取り出し可能なフロッピディスクへの計算されたデータの伝送を許容する。スペクトルアナライザ16は、各変換器からの音圧スペクトルを測定し、音響抵抗を計算するために必要な周波数応答関数を計算する。
図２は、この発明に従う可搬式の音響インピーダンスデータ獲得および解析システムの概略のブロック図である。このシステムは、図３にさらに詳細に示されるように、電気ケーブル31によって２チャンネルインタフェースシャシー32に接続された試験ヘッド30を具備している。前記インタフェースシャシー32は、ヒューレットパッカードのモデルHP3567Aのような動的信号スペクトルアナライザ34に接続されている。この動的信号スペクトルアナライザ34は、随意に、キーボードまたはアナライザキーパッド36およびヒューレットパッカードのモデルHPDESKJET310のようなプリンタ38に接続される。試験ヘッド30、インタフエースシャシー32、動的信号アナライザ34、キーボード36およびプリンタ38は、直流12Vまたは交流115Vのいずれかにより電源供給されている。12V電源は、車載ライタの出口を通じてシステムをそこに接続することを可能な車載ライタのプラグを用いて自動車バッテリのコモン12Vから行われる。
図３は、この発明の音響インピーダンスデータ獲得および解析システムにより用いられる可搬式試験ヘッド30の斜視図である。この試験ヘッド30は、電気ケーブル31の一端においてプラグコネクタを受け入れるフレームおよびハンドル33に据え付けられた電気ケーブルカプラソケット32を具備している。それぞれが押しボタンによって操作される２つのスイッチ34が、可搬式試験ヘッドの両手による操作を提供している。スイッチ34のいずれかが、ユニットを操作するために押下され、動作を継続するために押し続けられなければならない。もし、押しボタン36が開放されたならば、ケーブル31によりインタフェースチャンネル32に接続された使用停止スイッチ34が、安全機能として自動的に、試験ヘッド30の動作を停止する。マイクロフォン17A,17Bおよびそこに延びる電線は、保護の目的で、取り外し可能なカバー38の下にすっぽり覆われている。全体的に、この可搬式試験ヘッド30は、米国特許第4768379号明細書に開示された試験ヘッドに比べて、より簡易、軽量、より可搬性があり、かつ、より頑丈である。図３のユニットは、この特許におけるような制御パネルを有さず、この特許の重いフレームはなく、かつ、導波管チューブは、真鍮よりもむしろアルミニウムで作られている。
図４は、この発明に従う可搬式のバッテリ駆動の現場での音響インピーダンスデータ獲得システムを示している。この可搬式データ獲得システムは、オーディオ再生源42、オーディオレコーダ44、直流12Vパワーアンプ46および試験ヘッドのマイクロフォン17A,17Bに電力を供給するマイクロフォン調整回路48に電力を供給する12Vのバッテリ電源40を具備している。オーディオ再生源42は、ミニディスク記憶装置またはメモリを有するデジタルオーディオテープ（DAT）プレーヤ、または、他の好適な音源でよい。この可搬式ユニットにおいて、音源42は、不規則騒音源または任意の好適な周波数の正弦波源でよい。音源42の出力は、試験ヘッド30内の音響発生器13を駆動するためにパワーアンプ46によって増幅される。マイクロフォン調整回路48は、昇圧変圧器および２つのマイクロフォン17A,17Bに直流18Vを供給するための他の好適なDC/AC/DC回路を含んでいる。２つのマイクロフォン17A,17Bの出力は、ミニディスク形式または他の任意の好適なオーディオレコーダに記録するデジタルオーディオテープ（DAT）レコーダである記録装置44に直接進行する。
図４のデータ獲得システムは、完全に可搬式であるが、インタフェースシャシーまたはスペクトルアナライザ34のような任意のデータアナライザを必要としない。さらに、ミニディスク記録装置を有する図４および図5,6,7の可搬式システムの設計における１つの利点は、それらが、標準的なパーソナルコンピュータ（PC's）と完全に互換性があるということである。
図５は、この発明に従う可搬式の現場での音響インピーダンスデータ解析システムを示している。このシステムは、オーディオプレーヤ52、スペクトル信号アナライザ54およびプリンタ56に電源供給するための可搬式の12Vバッテリまたは交流115Vの電源を具備している。オーディオプレーヤ52は、図４のデータ獲得システムのオーディオレコーダと互換性があり、好ましくは、ミニディスク記録装置を有するデジタルオーディオプレーヤである。図４のデータ獲得システムにより既に記録されたオーディオプレーヤ52の出力は、記録されたデータに対して所望の音響解析を実施するようにプログラムされたスペクトルアナライザに向けられ、プリンタ56は、どのようなグラフまたはレポートが要求されてもスペクトルアナライザ54から印刷する。
図６は、この発明に従う遠隔音響インピーダンスデータ解析システムのブロック図を示している。この装置において、図４のデータ獲得システムにより既に記録され、かつ、好ましくはミニディスク記録装置を有するデジタルオーディオプレーヤであるオーディオプレーヤ52の出力は、モデム62および電話接続を介して遠隔のモデム受信機64に伝送され、該受信機の出力が、プログラムされたスペクトル信号アナライザによって解析され、その出力がプリンタ63によって利用可能とされる。
図７は、現場で用いられる可搬式の音響インピーダンスデータ獲得およびデータ解析システムを示す概略図である。可搬式データ獲得およびデータ解析システムは、スペクトル信号アナライザ72、プリンタ74、直流12Vパワーアンプ76および試験ヘッド30のマイクロフォン17A,17Bに電力を供給するマイクロフォン調整回路78に電力を供給するための12Vバッテリまたは交流115V電源を具備している。この可搬式ユニットにおいて、オーディオ試験信号は、不規則騒音または任意の選択された周波数の正弦波を供給し得るスペクトルアナライザにより直接供給される。スペクトルアナライザ72のオーディオ出力は、試験ヘッド30の音響発生器13を駆動するためにパワーアンプ76によって増幅される。マイクロフォン調整回路78は、２つのマイクロフォン17A,17Bに直流18Vを供給するために、昇圧変圧器および他の適当なDC/AC/DC回路を有している。２つのマイクロフォン17A,17Bの出力は、そこでのスペクトル解析のためにスペクトルアナライザ72に直接進行する。
可搬式の２つのマイクロフォンを有する音響インピーダンスシステムは、２つの異なるソフトウェアバージョンに伴う２つの動作モード、すなわち、手動モードと自動モードとを有している。両動作モードまたはバージョンは、解析的に同一であるが、測定およびデータ表示の実施において柔軟性を提供する。データは、解析およびソフトウェアのバージョンに応じて、印刷され、プロットされ、画面に表示され、またはフロッピディスクに送られ得る。両動作モードは、正弦および広帯域不規則試験の両方を実施することができる。一般のデータ出力は、周波数、音圧レベル（SPL）、抵抗、リアクタンスおよび吸収である。
正弦試験は、任意の選択された周波数において、４つのSPLについて実施され、それによって、非線形要因の検査が可能となる。データの印刷出力およびプロットのみならず、プロットの画面表示が、両動作モードにおける正弦試験のために用いられ得る。
広帯域試験は、1kHz〜6kHzの周波数帯域幅にわたって、130dBまたは150dBの２つの音圧レベルのいずれかにおいて行われる。印刷出力は、24Hzごとの一覧データまたは、192Hzごとの省略された印刷出力一覧データを用いることができる。広帯域不規則プロットは、印刷前に画面上に表示される。両動作モードにおいて、データは、ディスク上に、自動的にまたは手入力のいずれかによって書き込まれ得る。
２つの動作モードは、周波数解析に関して異なっている。手動バージョンでは、このオプションが0Hzのデフォルト周波数のままである場合には、広帯域解析が実施される。試験完了後に、ソフトウェアは、周波数（1kHz〜6kHzの24Hz刻み）からなる十分なデータ、抵抗およびリアクタンスがフロッピディスクに送られるべきかどうかを要求する。自動バージョンでは、0Hzのデフォルトが、データをディスクに送るか否かの要求なしに、手動バージョンと同一の動作を提供する。このバージョンは、多くの測定が実施され、データが生産様式でディスク上に格納されるときに、オペレータがアナライザと直接調整することを免除することができる。各測定が完了した後に、アナライザは、次の試験地点を画面上に大きく光る四角によって助言する。このことは、オペレータが解析器に視線を維持することを必要としている。
可搬式の２つのマイクロフォンシステムは、以下の５つの基本的ハードウェア構成要素を具備している。すなわち、HP35670Aスペクトルアナライザのようなスペクトルアナライザ、HPキーボードのようなキーボードまたはアナライザキーパッド、インタフェースシャシー、２マイクロフォン試験ヘッド、および随意に、HP310可搬式インクジェットプリンタのようなプリンタである。図３は、可搬式の２マイクロフォン音響インピーダンスシステムの主要構成要素およびそれらの一般的なハードウェアの電気的相互接続のブロック図である。HP35670Aスペクトルアナライザは、不揮発性RAMディスク、揮発性RAMディスク、内部ディスク（フロッピドライブのPC装置）および外部ドライブのインタフェースポートを有する組込型CPUを備えるようになる。不揮発性RAMディスクは、PCハードドライブと等価であり、メモリは、システムが停止した後に確保される。揮発性RAMディスクは、システムが停止したときに失われるPCRAMまたはコアメモリと等価である。２つのソフトウェアバージョンが、不揮発性RAMディスク上に格納される。
可搬式音響インピーダンスデータ獲得および解析システムについてのこの発明の多くの実施形態および変形例がここに詳細に説明されているけれども、この発明の開示および教示が当業者に容易な多くの設計変更を示唆していることは明らかである。
【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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