(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
残響室内に設置した吸音材の端部位置に設定される測定ポイントの音響インテンシティレベルを測定する第１の測定器と、
前記第１の測定器で測定した前記音響インテンシティレベルから前記吸音材の端部位置における音響インテンシティを算出する音響インテンシティ算出部と、
空室時および吸音材設置時の前記残響室内の音圧レベルをそれぞれ測定する第２の測定器と、
前記第２の測定器で測定した空室時および吸音材設置時の音圧レベルに基づき、空室時および吸音材設置時の残響室内の音響パワーを算出し、これらの差を吸音材全体が吸収する音響パワーとして算出する第１の音響パワー算出部と、
前記音響インテンシティに基づき、吸音材周辺部から前記吸音材側に流入する音響エネルギを流入音響エネルギとして予測する流入音響エネルギ予測部と、
前記吸音材全体が吸収する音響パワーから前記流入音響エネルギを除去した音響パワーを、流入音響エネルギ除去音響パワーとして算出する第２の音響パワー算出部と、
前記吸音材全体の等価吸音面積を、前記流入音響エネルギと前記流入音響エネルギ除去音響パワーとの比で按分して前記流入音響エネルギ除去音響パワー相当の等価吸音面積を求め、当該流入音響エネルギ除去音響パワー相当の等価吸音面積を前記吸音材の試料面積で除した値を、前記吸音材の吸音率として算出する吸音率算出部と、
を備えることを特徴とする吸音率測定装置。
【請求項２】
前記吸音材は、長方形であって、前記測定ポイントは、前記長方形の各辺の中央部に設定されることを特徴とする請求項１記載の吸音率測定装置。
【請求項３】
前記測定ポイントは、さらに、前記吸音材の各角にも設定されることを特徴とする請求項２記載の吸音率測定装置。
【請求項４】
前記各角に設定された各測定ポイントにおいて、前記第１の測定器により前記角に対して４５度の方向と、当該角を形成する２つの辺それぞれの端部の位置において当該辺に直交する方向と、の３方向における音響インテンシティレベルを測定することで、前記測定ポイントは前記吸音材の各角に対して３点ずつ設定されていることを特徴とする請求項３記載の吸音率測定装置。
【請求項５】
前記第１の測定器はマイクロホンを有し、前記吸音材の表面から前記マイクロホンの上端までの垂直方向の距離が「１０ｍｍ＋前記マイクロホンの直径」の位置となるように配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の吸音率測定装置。
【請求項６】
残響室内に設置した長方形の吸音材の、各辺の中央部４点を含む測定ポイントの音響インテンシティレベルを測定し、当該測定した音響インテンシティレベルから前記吸音材の端部位置における音響インテンシティを算出し、
当該音響インテンシティに基づき、吸音材周辺部から前記吸音材側に流入する音響エネルギを流入音響エネルギとして予測し、
空室時および前記吸音材設置時の前記残響室内の音圧レベルを測定し、当該測定したそれぞれの音圧レベルに基づき空室時および吸音材設置時の残響室内の音響パワーを算出し、これらの差を吸音材全体が吸収する音響パワーとし、
当該吸音材全体が吸収する音響パワーから前記流入音響エネルギを除去した音響パワーを、流入音響エネルギ除去音響パワーとして算出し、
前記吸音材全体の等価吸音面積を前記流入音響エネルギと前記流入音響エネルギ除去音響パワーとの比で按分して得た前記流入音響エネルギ除去音響パワー相当の等価吸音面積を、さらに前記吸音材の試料面積で除した値を前記吸音材の吸音率とすることを特徴とする吸音率測定方法。
【請求項７】
前記流入音響エネルギは、前記音響インテンシティと前記吸音材周囲の長さと予め設定した前記音響インテンシティレベルの測定高さとの積であることを特徴とする請求項６記載の吸音率測定方法。
【請求項８】
吸音率測定装置で測定された、残響室内に設置した長方形の吸音材の、各辺の中央部４点を含む測定ポイントの音響インテンシティレベルを得て、当該音響インテンシティレベルから前記吸音材の端部位置における音響インテンシティを算出するステップと、
当該音響インテンシティに基づき、吸音材周辺部から前記吸音材側に流入する音響エネルギを流入音響エネルギとして予測するステップと、
前記吸音率測定装置で測定された、空室時および前記吸音材設置時の前記残響室内の音圧レベルを得て、当該それぞれの音圧レベルに基づき空室時および吸音材設置時の残響室内の音響パワーをそれぞれ算出し、これらの差を吸音材全体が吸収する音響パワーとして算出するステップと、
当該吸音材全体が吸収する音響パワーから前記流入音響エネルギを除去した音響パワーを、流入音響エネルギ除去音響パワーとして算出するステップと、
前記吸音材全体の等価吸音面積を前記流入音響エネルギと前記流入音響エネルギ除去音響パワーとの比で按分して得た前記流入音響エネルギ除去音響パワー相当の等価吸音面積を、さらに前記吸音材の試料面積で除した値を前記吸音材の吸音率として算出するステップと、
を備えることを特徴とする前記吸音率測定装置のコンピュータにおいて実行される吸音率測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の吸音率を測定する吸音率測定装置、吸音率測定方法および吸音率測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
試料の吸音率を測定する方法として、「残響室法吸音率の測定方法」（ＪＩＳ  Ａ  １４０９：１９９８）がある。
この残響室法吸音率は、残響室に試料を入れた状態と入れない状態とにおける残響時間を測定し、それらの残響時間および残響室の容積から試料の吸音力を算出し、これを試料の水平透影面積で除した値を、吸音率とするものである。
【０００３】
ところで、この残響室法吸音率の測定では、試料面積が小さくなると吸音率が大きく計測される傾向があり、特に吸音率が高い材料では顕著にみられる。この現象は、試料周辺部では床面および吸音面間の音圧差によるエネルギの流入が大きく、そのため試料の吸音力が大きくなることが原因であって、「面積効果」として知られている。
ところで、体育館、アリーナなどの吸音材を大面積で使用する施設では、「面積効果」の影響が低減する傾向がある。このような施設の室内音響設計を「面積効果」の影響がある残響室法吸音率を用いて行った場合、吸音力を過剰に見込むことになり、室内残響時間に関して設計時の予測値と施工後の実測値に乖離を生じる可能性がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
その結果、施工後に吸音力不足が指摘されることになり、吸音材の追加工事などが生じる可能性がある。
また、吸音材周辺部から音響エネルギが流入する様子をシミュレーションする方法（例えば、非特許文献２参照）、吸音材を設置する現場において、吸音材の吸音率を簡易に算出する方法なども提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２３６６６４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】小口恵司、「材料の吸音特性と残響時間」、音響技術、日本音響材料協会、２００４年６月３０日、３３（２）、２−７
【非特許文献２】河井康人、「残響室法吸音率における面積効果について」、日本音響学会誌、社団法人日本音響学会、２００７年５月１日、６３（５）、２６８−２７４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献２では、吸音材周辺部から音響エネルギが流入する様子をシミュレーションすることにより、その現象を把握することはできるものの、吸音材を大面積で使用する施設の室内音響設計を行う際に、どの程度吸音率を見込むかを算出するところまでは至っていない。
また、特許文献１に記載された、吸音材の吸音率を算出する方法にあっては、実際の現場において吸音率を算出するものであるため、「面積効果」の影響のない吸音率を予測することは困難である。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、吸音材を大面積で使用する施設の音響設計に用いた場合であっても、音響設計の精度の低下を抑制する吸音率を得ることの可能な吸音率測定装置、吸音率測定方法および吸音率測定プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１にかかる吸音率測定装置は、残響室内に設置した吸音材の端部位置に設定される測定ポイントの音響インテンシティレベルを測定する第１の測定器と、前記第１の測定器で測定した前記音響インテンシティレベルから前記吸音材の端部位置における音響インテンシティを算出する音響インテンシティ算出部と、空室時および吸音材設置時の前記残響室内の音圧レベルをそれぞれ測定する第２の測定器と、前記第２の測定器で測定した空室時および吸音材設置時の音圧レベルに基づき、空室時および吸音材設置時の残響室内の音響パワーを算出し、これらの差を吸音材全体が吸収する音響パワーとして算出する第１の音響パワー算出部と、前記音響インテンシティに基づき、吸音材周辺部から前記吸音材側に流入する音響エネルギを流入音響エネルギとして予測する流入音響エネルギ予測部と、前記吸音材全体が吸収する音響パワーから前記流入音響エネルギを除去した音響パワーを、流入音響エネルギ除去音響パワーとして算出する第２の音響パワー算出部と、前記吸音材全体の等価吸音面積を、前記流入音響エネルギと前記流入音響エネルギ除去音響パワーとの比で按分して前記流入音響エネルギ除去音響パワー相当の等価吸音面積を求め、当該流入音響エネルギ除去音響パワー相当の等価吸音面積を前記吸音材の試料面積で除した値を、前記吸音材の吸音率として算出する吸音率算出部と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項２にかかる吸音率測定装置は、請求項１記載の吸音率測定装置において、前記吸音材は、長方形であって、前記測定ポイントは、前記長方形の各辺の中央部に設定されることを特徴としている。
請求項３にかかる吸音率測定装置は、請求項２記載の吸音率測定装置において、前記測定ポイントは、さらに、前記吸音材の各角にも設定されることを特徴としている。
請求項４にかかる吸音率測定装置は、請求項３記載の吸音率測定装置において、前記各角に設定された各測定ポイントにおいて、前記第１の測定器により前記角に対して４５度の方向と、当該角を形成する２つの辺それぞれの端部の位置において当該辺に直交する方向と、の３方向における音響インテンシティレベルを測定することで、前記測定ポイントは前記吸音材の各角に対して３点ずつ設定されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項５にかかる吸音率測定装置は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の吸音率測定装置において、前記第１の測定器はマイクロホンを有し、前記吸音材の表面から前記マイクロホンの上端までの垂直方向の距離が「１０ｍｍ＋前記マイクロホンの直径」の位置となるように配置されることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の請求項６にかかる吸音率測定方法は、残響室内に設置した長方形の吸音材の、各辺の中央部４点を含む測定ポイントの音響インテンシティレベルを測定し、当該測定した音響インテンシティレベルから前記吸音材の端部位置における音響インテンシティを算出し、当該音響インテンシティに基づき、吸音材周辺部から前記吸音材側に流入する音響エネルギを流入音響エネルギとして予測し、空室時および前記吸音材設置時の前記残響室内の音圧レベルを測定し、当該測定したそれぞれの音圧レベルに基づき空室時および吸音材設置時の残響室内の音響パワーを算出し、これらの差を吸音材全体が吸収する音響パワーとし、当該吸音材全体が吸収する音響パワーから前記流入音響エネルギを除去した音響パワーを、流入音響エネルギ除去音響パワーとして算出し、前記吸音材全体の等価吸音面積を前記流入音響エネルギと前記流入音響エネルギ除去音響パワーとの比で按分して得た前記流入音響エネルギ除去音響パワー相当の等価吸音面積を、さらに前記吸音材の試料面積で除した値を前記吸音材の吸音率とすることを特徴としている。
【００１２】
請求項７にかかる吸音率測定方法は、請求項６記載の吸音率測定方法において、前記流入音響エネルギは、前記音響インテンシティと前記吸音材周囲の長さと予め設定した前記音響インテンシティレベルの測定高さとの積であることを特徴としている。
さらに、本発明の請求項８にかかる吸音率測定プログラムは、吸音率測定装置で測定された、残響室内に設置した長方形の吸音材の、各辺の中央部４点を含む測定ポイントの音響インテンシティレベルを得て、当該音響インテンシティレベルから前記吸音材の端部位置における音響インテンシティを算出するステップと、当該音響インテンシティに基づき、吸音材周辺部から前記吸音材側に流入する音響エネルギを流入音響エネルギとして予測するステップと、前記吸音率測定装置で測定された、空室時および前記吸音材設置時の前記残響室内の音圧レベルを得て、当該それぞれの音圧レベルに基づき空室時および吸音材設置時の残響室内の音響パワーをそれぞれ算出し、これらの差を吸音材全体が吸収する音響パワーとして算出するステップと、当該吸音材全体が吸収する音響パワーから前記流入音響エネルギを除去した音響パワーを、流入音響エネルギ除去音響パワーとして算出するステップと、前記吸音材全体の等価吸音面積を前記流入音響エネルギと前記流入音響エネルギ除去音響パワーとの比で按分して得た前記流入音響エネルギ除去音響パワー相当の等価吸音面積を、さらに前記吸音材の試料面積で除した値を前記吸音材の吸音率として算出するステップと、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、空室時および吸音材設置時の室内の音響パワーの差から吸音材全体が吸収する音響パワーを算出するとともに、吸音材の音響インテンシティを算出しこれに基づき、吸音材周辺部から吸音材側に流入する音響エネルギを流入音響エネルギとして予測し、吸音材全体が吸収する音響パワーから流入音響エネルギを減算して、流入音響エネルギを除去した音響パワーを算出し、これに基づき吸音材の吸音率を算出するため、算出される吸音率は、「面積効果」の要因となる流入音響エネルギの影響を受けない吸音率となる。したがって、「面積効果」の影響が抑制された吸音率を簡易に獲得することができ、このようにして算出した吸音率を用いることによって、音響設計の精度を向上させることができる。
【００１４】
特に、吸音材が長方形である場合、吸音材の四辺の中央部を測定ポイントとして、音響インテンシティレベルを測定することにより、ある程度の精度を有する吸音率を算出することができるが、さらに、音の入射方向の多様性がより顕著な吸音材の角も測定ポイントとして音響インテンシティレベルを測定することによって、より高精度な音響インテンシティを算出することができ、その結果、吸音率の精度を向上させることができる。
【００１５】
また、第１の測定器はマイクロホンであって、吸音材の表面からマイクロホンの上端までの垂直方向の距離が「１０ｍｍ＋前記マイクロホンの半径」の位置となるように配置することによって、音響インテンシティレベルが顕著に高い位置近傍に第１の測定器を容易に配置することができ、且つ音響インテンシティレベルが顕著に高い位置近傍における音響インテンシティレベルを測定することができるため、より高精度な音響インテンシティを算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における吸音率測定装置の一例を示す構成図である。
【図２】測定用プローブの詳細を示す説明図である。
【図３】演算処理装置の機能構成を示す図である。
【図４】吸音率算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】音響インテンシティレベルＬＩｅの測定ポイントを表す図である。
【図６】測定用プローブの配置位置を説明するための図である。
【図７】測定用プローブの配置位置を説明するための図である。
【図８】音響インテンシティレベルＬＩｅの測定結果および音響インテンシティＩｅの算出に伴う算出データの一例である。
【図９】音響インテンシティレベルＬＩｅの測定結果および音響インテンシティＩｅの算出に伴う算出データの一例である。
【図１０】吸音材全体が吸収する音響パワーＰａの算出に伴う算出データの一例である。
【図１１】吸音材への流入音響エネルギの影響を受けない吸音率αｃの算出に伴う算出データの一例である。
【図１２】吸音材への流入音響エネルギの影響を受けない吸音率αｃの算出に伴う算出データの一例である。
【図１３】流入音響エネルギの影響を受けない吸音率αｃと残響室法吸音率αとを比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
＜吸音率測定装置２０の構成＞
図１は、本発明の一実施形態における、吸音率測定装置２０の一例を示す構成図である。
図１において、１は試料としての吸音材、２は第１の測定器としての測定用プローブ、３はスピーカ、４は第２の測定器としてのマイクロホン、５は周波数分析器、６はパーソナルコンピュータなどで構成される演算処理装置、１０は吸音率測定を行うための残響室である。
吸音材１は、例えば密度３２ｋｇ／ｍ３、厚さ５０ｍｍの長方形を有するグラスウールなどである。なお、吸音材１の材質、仕様はこれに限るものではない。
測定用プローブ２は、ＩＥＣ  ６１０４３の規定に適合する音響インテンシティプローブである。
ここで、音響インテンシティとは、単位面積を単位時間に通過する音のエネルギであり、具体的には音圧と空気の粒子速度との積を時間平均したものである。
【００１８】
測定用プローブ２は、例えば、図２に示すように、同一特性を有する２つのマイクロホン１１ａおよび１１ｂ間に、スペーサ１２が設けられて構成される。マイクロホン１１ａ、１１ｂは、無指向性のマイクロホンであって、測定された音の強さに応じた信号（例えば電圧信号）を、周波数分析器５に出力する。
マイクロホン１１ａ、１１ｂは、一般的な１／２インチ（直径１２．７ｍｍ）のものを適用することができる。測定用プローブ２は、音響インテンシティレベルＬＩｅが顕著に高くなる試料表面からの高さである１０ｍｍ程度の位置の音響インテンシティレベルＬＩｅを測定する位置に配置することが望ましく、マイクロホンの上端と試料表面との距離が、「１０ｍｍ＋マイクロホンの直径」となるように配置することが望ましい。
このように配置することによって、マイクロホン下端と試料表面との距離が１０ｍｍとなるように配置されることになり、望ましい高さをほぼ確保することができる。
【００１９】
なお、前述の「１０ｍｍ」という値は、試料表面と測定用プローブとの間の垂直方向の距離を１０ｍｍおよび１００ｍｍとして複数点（例えば１６点）で音響インテンシティレベルＬＩｅの測定を行った場合に（試料面積は、例えばＪＩＳ Ａ １４０９で規定される室容積との関係式から算出された１６．５２ｍ２）、音響インテンシティレベルＬＩｅが顕著に高くなる値として得られた数値である。なお、試料表面と測定用プローブとの間の垂直方向の距離が、１００ｍｍから４００ｍｍである間において１００ｍｍ間隔として、任意の１点において音響インテンシティレベルＬＩｅの測定を行った場合でも、「１０ｍｍ」程度の位置が音響インテンシティレベルＬＩｅが顕著に高くなる値として得られた。
【００２０】
本実施形態では、残響室１０内に設置した吸音材１に対して、後述の図５に示すように設定した複数の測定ポイントにおいて測定用プローブ２により測定を行う。
スピーカ３は広帯域ノイズを発生する。このスピーカ３は残響室１０内の隅などに配置される。
マイクロホン４は、残響室１０内の音圧レベルを測定するためのものであって、例えばマイクロホンスタンドに取付けるか、又は天井から吊下げるなどして配置する。このとき、マイクロホン４と残響室壁面との距離は１．０ｍ以上、マイクロホン相互の距離は測定する最低の中心周波数の音の波長の１／２以上とする。本実施形態では、このマイクロホン４によって、残響室１０内に吸音材１を設置した場合すなわち吸音材設置時の音圧レベルと、残響室１０内に吸音材１を設置しない場合すなわち空室時の音圧レベルとを測定する。
【００２１】
前記スピーカ３は、例えば全指向性の放射パターンを有するスピーカであって、例えば、少なくとも３ｍ以上離れた２箇所など、ＪＩＳ  Ａ  １４０９に規定される位置に配置される。
なお、スピーカ３およびマイクロホン４は、図１には１台ずつ配置されているが、実際にはそれぞれ複数配置されている。
周波数分析器５は、音響インテンシティ演算機能を備えた装置であって、測定用プローブ２からマイクロホン１１ａ、１１ｂの出力信号を入力し、これらに基づき、１／３オクターブバンド中心周波数毎の音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）を算出し、内蔵するメモリに記憶する。
【００２２】
また、周波数分析器５は、音圧レベル（ｄＢ）を測定可能な装置であって、各マイクロホン４の出力信号を入力し、これらに基づき各帯域の中心周波数毎の音圧レベルＬｐ（ｄＢ）を算出し、内蔵するメモリに記憶する。
演算処理装置６は、周波数分析器５で算出した各帯域の中心周波数毎の音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）や音圧レベルＬｐ（ｄＢ）を入力し、これらに基づき吸音材１への流入音響エネルギの影響を受けない吸音率αｃを算出する。
【００２３】
図３は、演算処理装置６の主な機能構成を示した図である。
図３に示すように、演算処理装置６は、音響インテンシティ算出部６ａと、第１の音響パワー算出部６ｂと、流入音響エネルギ予測部６ｃと、第２の音響パワー算出部６ｄと、吸音率算出部６ｅと、を備える。
音響インテンシティ算出部６ａは、各測定ポイントにおける音響インテンシティレベルＬＩｅに基づき吸音材の端部位置における音響インテンシティＩｅを算出する。
第１の音響パワー算出部６ｂは、空室時および吸音材設置時における音圧レベルＬｐから吸音材全体が吸収する音響パワーＰａを算出する。
流入音響エネルギ予測部６ｃは、音響インテンシティＩｅに基づき、吸音材周辺部から吸音材１側に流入する音響エネルギ（流入音響エネルギ）Ｅｅを予測する。
【００２４】
第２の音響パワー算出部６ｄは、吸音材全体が吸収する音響パワーＰａと吸音材周辺部から吸音材１側に流入する音響エネルギＥｅとの差から、この吸音材１側に流入する音響エネルギを除去した音響パワー（流入音響エネルギ除去音響パワー）Ｐｃを算出する。
吸音率算出部６ｅは、吸音材１側に流入する音響エネルギを除去した音響パワーＰｃに基づき、吸音材１側に流入する音響エネルギの影響を除去した吸音率αｃを算出する。
【００２５】
図４は、演算処理装置６で実行される、吸音率αｃを算出するための吸音率算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
演算処理装置６では、まず、初期処理として（ステップＳ１）、試料としての吸音材１の水平透影面積である試料面積Ｓ（ｍ２）および、ＪＩＳ  Ａ  １４０９の規定に拠って測定した吸音材全体の等価吸音面積Ａ（ｍ２）など、吸音率αｃの演算に必要な情報を入力する。
【００２６】
次いで、ステップＳ２に移行し、周波数分析器５から、吸音材設置時に測定した各測定ポイントにおける音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）と、空室時および吸音材設置時における各マイクロホン４による音圧レベルＬｐ（ｄＢ）とを読み込む。
次いで、ステップＳ３に移行し、吸音材設置時の音響インテンシティＩｅ（Ｗ／ｍ２）を算出する。
【００２７】
具体的には、まず、吸音材設置時に測定した各測定ポイントにおける音響インテンシティレベルＬＩｅに基づき、音響インテンシティレベルＬＩｅの平均値ＬＩｅａｖを算出する。例えば、ｎ点の測定点Ｍ１〜Ｍｎにおける音響インテンシティレベルＬＩｅ１〜ＬＩｅｎに基づき、音響インテンシティレベルの平均値ＬＩｅａｖを次式（１）から算出する。ここで、ＬＩｅａｖは次式（１）に示す通りＬＩｅのエネルギ平均値であるが、測定ポイントにおける音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）間の偏差が少ない場合には、算術平均値でもよい。
ＬＩｅａｖ
＝１０＊ｌｏｇ１０（１０ＬＩｅｎ／１０＋１０ＬＩｅ（ｎ−１）／１０＋……＋１０ＬＩｅｎ１／１０）
……（１）
【００２８】
なお、吸音材１の端部位置における音響インテンシティとは吸音材周辺部から流入する単位面積および単位時間当たりの音のエネルギであり、音響インテンシティレベルとは、音響インテンシティと基準の音響インテンシティとの比を対数表示したものである。吸音材設置時の音響インテンシティＩｅ（Ｗ／ｍ２）は次式（２）に示す関係式から算出する。
ＬＩｅａｖ＝１０＊ｌｏｇ１０（Ｉｅ／Ｉ０）      ……（２）
なお、（２）式中のＩ０は、基準の音響インテンシティであって、Ｉ０＝１０−１２（Ｗ／ｍ２）である。
【００２９】
次に、ステップＳ４の処理で、空室時の室内の音響パワーＰ１および吸音材設置時の室内の音響パワーＰ２を算出する。
具体的には、複数のマイクロホン４で測定した音圧レベルに基づき室内平均音圧レベルＬｐａｖを算出する。例えば、ｎ個のマイクロホン４を設置し、その配置位置をＭ１〜Ｍｎとしたとき、空室時のｎ個の測定点Ｍ１〜Ｍｎにおける音圧レベルＬｐ１〜Ｌｐｎに基づき、室内平均音圧レベルＬｐａｖを次式（３）から算出する。
【００３０】
なお、室内平均音圧レベルＬｐａｖは次式（３）に示す通り音圧レベルＬｐのエネルギ平均値であるが、測定ポイントにおける音圧レベルＬｐ（ｄＢ）間の偏差が少ない場合には、算術平均値でもよい。
Ｌｐａｖ
＝１０＊ｌｏｇ１０（１０Ｌｐｎ／１０＋１０Ｌｐ（ｎ−１）／１０＋……＋１０Ｌｐ１／１０）
……（３）
【００３１】
ここで、室内の音響パワーレベルＬｗは、次式（４）に示すように、室内平均音圧レベルＬｐａｖと等しいとみなすことができる。また、室内の音響パワーレベルＬｗ（ｄＢ）は次式（５）に示す関係式で表すことができる。
Ｌｗ＝Ｌｐａｖ      ……（４）
Ｌｗ＝１０＊ｌｏｇ１０（Ｐ／Ｐ０）      ……（５）
なお、（５）式中のＰは室内の音響パワー（Ｗ）、Ｐ０は基準の音響パワー（Ｗ）であり、Ｐ０＝１０−１２（Ｗ）である。
【００３２】
したがって、（５）式から、室内の音響パワーＰ（Ｗ）を算出することができる。すなわち、空室時の音響パワーＰ１（Ｗ）を算出することができる。
なお、音響パワー（Ｗ）とは室内の音源が単位時間に放射する音のエネルギであり、音響パワーレベル（ｄＢ）とは音響パワーと基準の音響パワーとの比を対数表示したものである。
【００３３】
同様の手順で、吸音材設置時におけるｎ個の測定点Ｍ１〜Ｍｎにおける音圧レベルＬｐ１〜Ｌｐｎに基づき室内平均音圧レベルＬｐａｖを前記（３）式から算出する。さらに、（５）式から、吸音材設置時の室内の音響パワーＰ２（Ｗ）を算出する。
このようにして、空室時の音響パワーＰ１および吸音材設置時の音響パワーＰ２を算出したならばステップＳ５に移行し、吸音材全体が吸収する音響パワーＰａを次式（６）から算出する。
Ｐａ＝Ｐ１−Ｐ２      ……（６）
【００３４】
次いでステップＳ６に移行し、吸音材周辺部から吸音材側に流入する音響エネルギＥｅを、次式（７）から算出する。
Ｅｅ＝Ｉｅ×Ｈ×Ｌ      ……（７）
なお、（７）式中のＩｅは、ステップＳ２の処理で算出した吸音材設置時の音響インテンシティ（Ｗ／ｍ２）である。Ｈは測定高さ、Ｌは試料としての吸音材１の周囲四辺の長さの和である試料周辺長である。
測定高さＨは、音響インテンシティレベルＬＩｅの測定を行うマイクロホンの中心と試料表面との距離とする。
つまり、（７）式では、「Ｈ×Ｌ」により規定される、試料としての吸音材１の周囲に沿った壁状の領域を通過する音響インテンシティを、吸音材周辺部から吸音材側に流入する音響エネルギＥｅとしている。
【００３５】
次いでステップＳ７に移行し、吸音材周辺部から流入する音響エネルギを除去した音響パワーＰｃを、次式（８）から算出する。なお、（８）式中の、ＰａはステップＳ５の処理で（６）式から算出した吸音材全体が吸収する音響パワーである。また、ＥｅはステップＳ６の処理で（７）式から算出される吸音材周辺部から吸音材側に流入する音響エネルギである。
つまり、吸音材周辺部から流入する音響エネルギを除去した音響パワーとは、吸音材全体が吸収する音響パワーＰａから吸音材周辺部から流入する音響エネルギＥｅを除いたものである。
Ｐｃ＝Ｐａ−Ｅｅ      ……（８）
【００３６】
次いでステップＳ８に移行し、このようにして算出した、吸音材周辺部から流入する音響エネルギを除去した音響パワーＰｃに基づき、吸音材周辺部から流入する音響エネルギの影響を除去した吸音率αｃを算出する。
具体的には、まず、音響パワーＰｃに基づき、吸音材周辺部から流入する音響エネルギの影響を除去した吸音材１による吸音力を算出する。すなわち、吸音材１全体の等価吸音面積Ａ（ｍ２）を、吸音材周辺部から流入する音響エネルギＥｅ（前記（７）式）とこれを除去した音響パワーＰｃ（前記（８）式）との比で按分した等価吸音面積Ａｃを求める。すなわち次式（９）から求める。
Ａｃ＝Ａ×（Ｐｃ／（Ｐｃ＋Ｅｅ））    ……（９）
【００３７】
次いで求めた等価吸音面積Ａｃを試料としての吸音材１の水平透影面積である試料面積Ｓ（ｍ２）で除した値を吸音率αｃとして算出する。すなわち次式（１０）から求める。
αｃ＝Ａｃ／Ｓ    ……（１０）
そして、このようにして算出した、吸音材周辺部から流入する音響エネルギの影響を除去した吸音率αｃを表示する。そして、吸音率算出処理を終了する。
なお、上記吸音率算出処理において、各データは各帯域の中心周波数毎に算出し、各帯域の中心周波数毎に吸音率を算出する。
【００３８】
＜吸音率測定時の全体動作＞
次に、吸音率を測定する際の、ユーザの操作および吸音率測定装置２０の動作を含めた全体動作を説明する。
ユーザは、まず、残響室１０内に吸音材１を設置しない状態で、複数のスピーカ３から広帯域ノイズを発生させ、これをｎ個のマイクロホン４により測定する。そして、周波数分析器５により演算を行うことにより、各マイクロホン４が配置された測定点Ｍ１〜Ｍｎにおける音圧レベルＬｐ１〜Ｌｐｎを演算し、周波数分析器５の内蔵メモリに記憶する。
【００３９】
次に、残響室１０内に吸音材１を配置し、この状態で複数のスピーカ３から広帯域ノイズを発生させ、これをｎ個のマイクロホン４により測定し、周波数分析器５により、各測定点Ｍ１〜Ｍｎにおける音圧レベルＬｐ１〜Ｌｐｎを演算し、周波数分析器５の内蔵メモリに記憶する。
なお、図２に示すように、前記吸音材１の側面全周には、吸音材１の側面からの音の入射を避けるための反射性板材１ａを設ける。
【００４０】
次に、測定用プローブ２を用いて吸音材１に対して予め設定した測定ポイントにおいて音響インテンシティレベルの測定を行う。
吸音材１における測定ポイントは、例えば図５に示すように、吸音材１の縁に沿って１６箇所設定されている。
すなわち、長方形の吸音材１の辺毎に、その中央部にそれぞれ１箇所ずつ計４箇所設定され、かつ各角にそれぞれ３つずつ計１２箇所設定されている。
ここで、吸音材１の角部分は辺中央部と比較して音の入射方向の多様性がより顕著であると予測される。そのため、角部分については音響インテンシティレベルを３箇所ずつ測定することで、より精度のよい吸音率αｃの算出を図るようにしている。
【００４１】
なお、図５において、ある辺の中央部の測定ポイントをＮｏ１とし、ここから右回りに各測定ポイントをＮｏ２、……Ｎｏ１６とする。
測定用プローブ２は、このように設定される各測定ポイントにおいて辺と直角の向きになるように配置する。例えば、図６に示すように、測定用プローブ２を支持台等に固定することで、吸音材１と測定用プローブ２との相対位置が一定に維持される。
【００４２】
そして、吸音材１の各辺の中央部の測定ポイントすなわちＮｏ１，Ｎｏ５，Ｎｏ９，Ｎｏ１３においては、図２に示すように、上方からみて、測定用プローブ２の長手方向におけるスペーサ１２の中央部と吸音材１の辺端部とが同位置となるように配置し、かつ測定用プローブ２の長手方向と吸音材１の辺とが直交するように配置する。つまり、吸音材１の端部を挟んで、マイクロホン１１ａおよび１１ｂが一方は吸音材１側、他方は吸音材１外側に位置するように配置する。
【００４３】
また、吸音材１の角に設定される測定ポイントのうち、各辺の端部に設定される測定ポイント、すなわちＮｏ２，Ｎｏ４，Ｎｏ６，Ｎｏ８，Ｎｏ１０，Ｎｏ１２，Ｎｏ１４，Ｎｏ１６においては、図７（ａ）に示すように、上方からみて、測定ポイントが設定された辺の端部と測定用プローブ２の長手方向におけるスペーサ１２の中央部とが同位置となり、かつ、測定用プローブ２の端部が、前記測定ポイントが設定された辺とともに角をなす他方の辺の端部と同位置となるように配置する。
【００４４】
また、吸音材１の角に設定される測定ポイント、すなわち、Ｎｏ３，Ｎｏ７，Ｎｏ１１，Ｎｏ１５においては、図７（ｂ）に示すように、上方からみて、吸音材１の角の頂点と測定用プローブ２の長手方向におけるスペーサ１２の中央部とが同位置となり、かつ、測定用プローブ２の短手方向におけるマイクロホン１１ａおよび１１ｂの中央部どうしを結ぶ直線と吸音材１の角をなす２つの辺とがなす角度が４５度となるように配置する。
【００４５】
また、測定用プローブ２は、音響インテンシティレベルＬＩｅが顕著に高くなる試料表面からの高さである１０ｍｍ程度における音響インテンシティレベルＬＩｅを測定可能な位置に配置することが望ましく、試料表面からマイクロホンの上端までの垂直方向の距離が「１０ｍｍ＋マイクロホンの直径」の位置となるように配置する。
なお、ここでは、音圧レベルの測定を行う際に、測定用プローブ２を各測定ポイントに順次移動しつつ測定を行う場合について説明するがこれに限るものではない。例えば、同一性能を有する複数の測定用プローブ２を各測定ポイントに設置することで測定を行ってもよい。
【００４６】
測定用プローブ２により測定を行う場合には、まず、例えば測定ポイントＮｏ１に測定用プローブ２を配置する。
続いて、複数のスピーカ３から広帯域ノイズを発生させる。これを測定用プローブ２で測定し、測定用プローブ２の出力信号を周波数分析器５で分析して、各帯域の中心周波数毎の音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）を演算し、演算結果を周波数分析器５に内蔵されたメモリに記憶する。
【００４７】
次に、測定ポイントＮｏ２に測定用プローブ２を移動する。そして、同様の手順で周波数分析器５において周波数毎の音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）を演算し所定のメモリに記憶する。この処理を、全ての測定ポイントについて行い、各測定ポイントにおける、音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）を獲得する。
以上によりユーザによる測定操作が終了する。
【００４８】
次に、ユーザは、演算処理装置６において、図４に示す吸音率算出処理を実行させる。
すなわち、まず、試料としての吸音材１の試料面積Ｓ（ｍ２）、ＪＩＳ  Ａ  １４０９の規定に拠って測定した吸音材全体の等価吸音面積Ａ（ｍ２）を入力する（ステップＳ１）。
演算処理装置６では、これら入力信号が入力されると続いて、周波数分析器５から、吸音材１の各測定ポイントにおける音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）と、空室時および吸音材設置時における測定点Ｍ１〜Ｍｎでの音圧レベルＬｐ（ｄＢ）と、を読み込む（ステップＳ２）。
【００４９】
そして、図４のフローチャートに示す処理手順にしたがって演算処理を行い、音響インテンシティＩｅの算出（ステップＳ３）、吸音材１全体が吸収する音響パワーＰａの算出（ステップＳ４、Ｓ５）、吸音材周辺部から流入する音響エネルギＥｅの算出を行い（ステップＳ６）、さらに吸音材周辺部から流入する音響エネルギの影響を除去した音響パワーＰｃを算出し（ステップＳ７）、この音響パワーＰｃに基づき、吸音材周辺部から流入する音響エネルギの影響を除去した吸音率αｃを算出する。これにより、吸音率算出処理が終了する。
【００５０】
ここで、上述のように、空室時と吸音材設置時の残響室１０内に放射された音響パワーＰ１およびＰ２の差から、吸音材１全体が吸収する音響パワーＰａを算出し、かつ、吸音材周辺部から流入する音響エネルギＥｅを算出し、この吸音材１全体が吸収する音響パワーＰａから吸音材周辺部から流入する音響エネルギＥｅを減算して吸音材周辺部から流入する音響エネルギを除去した音響パワーＰｃを算出し、この吸音材周辺部から流入する音響エネルギを除去した音響パワーＰｃに基づき、吸音率αｃを算出している。
したがって、算出される吸音率αｃは、吸音材周辺部から流入する音響エネルギの影響を除去した吸音率となる。
【００５１】
その結果、吸音率αｃは、面積効果の原因となる、吸音材周辺部から流入する音響エネルギの影響を受けない吸音率であるため、この吸音率αｃを用いて体育館、アリーナなどの吸音材を大面積で使用する施設の音響設計を行うことにより、吸音率αｃに基づく音響設計において予測した残響時間と施設施工後の残響時間との乖離を抑制することができ、高精度に音響設計を行うことができる。したがって、本吸音率測定装置２０を、前記施設の吸音率αｃの予測ツールとして利用することができる。
その結果、音響設計段階で吸音力を過剰に見込むことが少なくなるため、施工後の吸音力不足を制御することができ、吸音材の追加工事などの発生を抑制することができる。
【００５２】
また、図５に示すように、音響インテンシティレベルの測定ポイントとして、長方形の吸音材１の各辺の中央部だけでなく各角にも設定しており、さらに角については、３方向について音響インテンシティレベルを測定するようにしている。したがって、辺中央部と比較して音の入射方向の多様性がより顕著であると予測される吸音材１の角部分においては複数方向の音響インテンシティレベルを測定することによって、音響インテンシティレベルをより精度よく検出することができ、結果的に、より高精度な吸音率αｃを算出することができる。
【００５３】
＜変形例＞
上記実施形態においては、測定用プローブ２による音響インテンシティレベルＬＩｅの測定操作およびマイクロホン４による音圧レベルＬｐの測定操作を行った後に、各周波数分析器５に記憶した音響インテンシティレベルＬＩｅおよび音圧レベルＬｐを、演算処理装置６に読み込んで、吸音率算出処理を実行する場合について説明したが、これに限るものではない。
各周波数分析器５において演算した結果を、演算処理装置６側において記憶するように構成することも可能である。
【００５４】
また、各測定ポイントでの測定用プローブ２の出力信号に対する周波数分析器５での音響インテンシティレベルＬＩｅの算出が終了する毎に、算出結果を演算処理装置６に出力し、全ての測定ポイントにおける音響インテンシティレベルＬＩｅが入力された時点で、演算処理装置６で、音響インテンシティＩｅを算出する構成としてもよい。
同様に、各マイクロホン４の出力信号に対する周波数分析器５での音圧レベルＬｐの算出が終了する毎に、算出結果を演算処理装置６に出力し、全てのマイクロホン４に対応する音圧レベルＬｐが入力された時点で、演算処理装置６において音響パワーＰａを演算し、これに基づき、吸音率αｃの演算を行う構成とすることも可能である。
【００５５】
また、上記実施形態においては、測定ポイントとして、１６点を設定した場合について説明したが、これに限るものではない。
例えば、長方形の吸音材１の各辺の中央部のみ、すなわち図５における測定ポイントＮｏ１，Ｎｏ５，Ｎｏ９，Ｎｏ１３の４点のみを測定するようにしてもよい。例えば、残響室などといった、音圧分布が均質な室においては、各測定ポイントにおける測定結果のばらつきは小さい。このような場合には、簡易的に４点の測定ポイントのみを測定するようにしてもよい。
このように、測定ポイントを４点とすることによって、その分、測定に要する時間や吸音率αｃの演算に要する処理時間の短縮を図ることができる。
【実施例】
【００５６】
以下に、本発明の実施例を説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
試料として、試料面積が、ＪＩＳ  Ａ  １４０９で規定される室容積に対する算出式から得られた、１６．５２（ｍ２）（試料周辺長１６．３６ｍ）（ＪＩＳ  Ａ  １４０９では、室容積が２５０ｍ3よりも大きい場合には、室容積に対する算出式で必要な試料面積が決まる）である吸音材１を用いて、吸音率αｃの測定を行った。
【００５７】
図５に示す１６点全てを測定ポイントとした場合と、図５に示す各辺の中央部４点（Ｎｏ１，Ｎｏ５，Ｎｏ９，Ｎｏ１３）のみを測定ポイントとした場合との２通りについて、音響インテンシティレベルを測定した。ただし、本測定を行った測定環境では、測定用プローブ２の設置が困難となる位置（Ｎｏ３）があったため、測定ポイント１５点で測定を行った。
測定用プローブ２として、マイクロホン１１ａ、１１ｂの直径が１／２インチ（１２．７ｍｍ）のものを使用した。
また、５個のマイクロホン４を用い、測定点Ｍ１〜Ｍ５において音圧レベルＬｐの測定を行った。
【００５８】
図８〜図１３は、試料の吸音率αｃの算出に用いたデータおよび算出過程で得た各種データを１／３オクターブバンド中心周波数毎に示したものである。
図８は、図５に示すＮｏ３を除く１５点の測定ポイントにおける音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）と、音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）の平均値であるＬＩｅａｖ（ｄＢ）および音響インテンシティＩｅ（Ｗ／ｍ２）と、を１／３オクターブバンド中心周波数毎に示したものである。
【００５９】
図８から、吸音材１の角部分の測定ポイント（Ｎｏ２〜Ｎｏ４、Ｎｏ６〜Ｎｏ８、Ｎｏ１０〜Ｎｏ１２、Ｎｏ１４〜Ｎｏ１６）の値は、吸音材１の四辺の中央部の測定ポイント（Ｎｏ１、Ｎｏ５、Ｎｏ９、Ｎｏ１３）の値と比較して、同一の１／３オクターブバンド中心周波数における測定値間の偏差が大きいことがわかる。すなわち、例えば１／３オクターブバンド中心周波数が１００Ｈｚのときには、吸音材１の四辺の中央部の測定ポイント（Ｎｏ１、Ｎｏ５、Ｎｏ９、Ｎｏ１３）では、音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）が「８１．９〜８３．５」の範囲であるのに対し、吸音材１の角部分の測定ポイント（Ｎｏ２〜Ｎｏ４、Ｎｏ６〜Ｎｏ８、Ｎｏ１０〜Ｎｏ１２、Ｎｏ１４〜Ｎｏ１６）では、音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）が「７４．８〜９３．９」の範囲に亘っており、測定値間の偏差が大きいことがわかる。
【００６０】
図９は、図５に示す４点（Ｎｏ１、Ｎｏ５、Ｎｏ９、Ｎｏ１３）の測定ポイントにおける、音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）と、音響インテンシティレベルＬＩｅ（ｄＢ）の平均値であるＬＩｅａｖ（ｄＢ）および音響インテンシティＩｅ（Ｗ／ｍ２）と、を示したものである。
図１０は、吸音材全体が吸収する音響パワーＰａ（Ｗ）と、音響パワーＰａの算出に用いた空室時の各種データと、吸音材設置時の各種データとを示したものである。図１０では、各種データとして、音響パワーＰ１（Ｗ）またはＰ２（Ｗ）、室内の音響パワーレベルＬｗ（ｄＢ）、室内平均音圧レベルＬｐａｖ（ｄＢ）、測定点Ｍ１〜Ｍ５における音圧レベルＬｐ１〜Ｌｐ５を示している。
【００６１】
図１１および図１２は、吸音材周辺部から流入する音響エネルギＥｅを利用して吸音率αｃを算出する際に用いた各種データを示したものであり、図１１は１５点を測定ポイントした「測定数１５」の場合、図１２は４点を測定ポイントとした「測定数４」の場合を示したものである。
図１１及び図１２では、各種データとして、音響インテンシティＩｅ（Ｗ／ｍ２）と、吸音材周辺部から流入する音響エネルギＥｅ（Ｗ）と、吸音材全体が吸収する音響パワーＰａ（Ｗ）と、吸音材周辺部から流入する音響エネルギを除去した音響パワーＰｃ（Ｗ）と、吸音材全体の等価吸音面積Ａ（ｍ２）と、吸音材周辺部から流入する音響エネルギの影響を除去した等価吸音面積Ａｃ（ｍ２）と、吸音材周辺部から流入する音響エネルギの影響を除去した吸音率αｃと、ＪＩＳ  Ａ  １４０９の規定に拠って測定した残響室法吸音率の実測値αと、を示している。なお、ここでは、測定高さＨは、Ｈ＝１６．３ｍｍとして演算を行った。
【００６２】
図１３は、図１１に記載の「測定数１５」における吸音率αｃと、図１２に記載の「測定数４」における吸音率αｃと、残響室法吸音率の実測値αを比較したグラフであって、横軸は１／３オクターブバンド中心周波数、縦軸は吸音率を示す。
測定ポイントが「測定数１５」の場合の吸音率αｃと、測定ポイントが「測定数４」の場合の吸音率αｃとではほぼ同一の値を示すことがわかる。したがって、残響室などといった音圧分布が均質な室においては、測定ポイントを１５点として吸音率を算出しなくとも、測定ポイントを４点として吸音率を算出することにより、測定ポイントを１５点として算出した場合と同等の精度を有する吸音率を獲得することができ、すなわち、より短時間で精度のよい吸音率を獲得することができる。
【００６３】
また、図１３に示すように、面積効果の影響がある残響室法吸音率の実測値αと、面積効果の影響を受けない吸音率αｃとを示すことにより、これら実測値αと吸音率αｃとの差から体育館、アリーナなど吸音材を大面積で使用する施設の室内音響設計を行う際に、どの程度吸音率を見込むか、すなわち実測値αからどの程度吸音率を補正するかを容易に知ることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  吸音材
２  測定用プローブ
３  スピーカ
４  マイクロホン
５  周波数分析器
６  演算処理装置
１０  残響室
２０  吸音率測定装置
【図１】
0005876311.tif 000002
【図２】
0005876311.tif 000003
【図３】
0005876311.tif 000004
【図４】
0005876311.tif 000005
【図５】
0005876311.tif 000006
【図６】
0005876311.tif 000007
【図７】
0005876311.tif 000008
【図８】
0005876311.tif 000009
【図９】
0005876311.tif 000010
【図１０】
0005876311.tif 000011
【図１１】
0005876311.tif 000012
【図１２】
0005876311.tif 000013
【図１３】
0005876311.tif 000014