(57)【要約】【課題】より改善された音響検査装置を得る。【解決手段】実施形態の音響検査装置は、例えば、音響インテンシティ算出部と、ノイズ算出部と、ノイズ除去部と、検査部と、を備える。音響インテンシティ算出部は、打撃位置に対する少なくとも一対のマイク位置の対称配置または一対のマイク位置に対する二つの打撃位置の対称配置においてマイクによって取得された音声信号から検査対象物の打撃位置での打撃による音響インテンシティが相殺された音響インテンシティを算出する。ノイズ算出部は、音響インテンシティ算出部で算出された音響インテンシティから、ノイズ成分を算出する。ノイズ除去部は、少なくとも一対のマイク位置で取得された音声信号の少なくとも一つに基づく物理量からノイズ成分を除去する。検査部は、ノイズ成分が除去された物理量に基づいて打撃位置の検査を実行する。【選択図】図２
2019020144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打撃位置に対する少なくとも一対のマイク位置の対称配置または一対のマイク位置に対する二つの打撃位置の対称配置においてマイクによって取得された音声信号から検査対象物の前記打撃位置での打撃による音響インテンシティが相殺された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、
前記音響インテンシティ算出部で算出された前記音響インテンシティから、ノイズ成分を算出するノイズ算出部と、
前記少なくとも一対のマイク位置で取得された音声信号の少なくとも一つに基づく物理量から前記ノイズ成分を除去するノイズ除去部と、
前記ノイズ成分が除去された物理量に基づいて前記打撃位置の検査を実行する検査部と、
を備えた音響検査装置。
【請求項２】
前記音響インテンシティ算出部は、打撃位置から第一方向に所定距離離間した第一マイク位置で取得された前記打撃位置での打撃による第一音声信号と、前記打撃位置から第一方向とは異なる第二方向に前記所定距離離間した第二マイク位置で取得された前記打撃位置での打撃による第二音声信号と、の音響インテンシティを算出する、請求項１に記載の音響検査装置。
【請求項３】
前記音響インテンシティ算出部は、
打撃位置から離間した第一マイク位置で取得された前記打撃位置での打撃による第一音声信号と、前記打撃位置から離間し前記第一マイク位置とは異なる第二マイク位置で取得された前記打撃位置での打撃による第二音声信号と、の第一音響インテンシティを算出する第一音響インテンシティ算出部と、
前記打撃位置を含む第一仮想基準面に対して前記第一マイク位置の面対称となる第三マイク位置で取得された前記打撃位置での打撃による第三音声信号と、前記第一仮想基準面に対して前記第二マイク位置の面対称となる第四マイク位置で取得された前記打撃位置での打撃による第四音声信号と、の第二音響インテンシティを算出する第二音響インテンシティ算出部と、
前記第一音響インテンシティと前記第二音響インテンシティとの和を算出する加算部と、
を有し、
前記ノイズ算出部は、前記和から前記ノイズ成分を算出する、請求項１に記載の音響検査装置。
【請求項４】
前記音響インテンシティ算出部は、
第一打撃位置から離間した第一マイク位置で取得された前記第一打撃位置での打撃による第一音声信号と、前記第一打撃位置から離間し前記第一マイク位置とは異なる第二マイク位置で取得された前記第一打撃位置での打撃による第二音声信号と、の第一音響インテンシティを算出する第一音響インテンシティ算出部と、
前記第一マイク位置で取得され前記第一マイク位置と前記第二マイク位置とが面対称となる第二仮想基準面について前記第一打撃位置の面対称となる第二打撃位置での打撃による第三音声信号と、前記第二マイク位置で取得された前記第二打撃位置での打撃による第四音声信号と、の第二音響インテンシティを算出する第二音響インテンシティ算出部と、
前記第一音響インテンシティと前記第二音響インテンシティとの和を算出する加算部と、
を有し、
前記ノイズ算出部は、前記和から前記ノイズ成分を算出する、請求項１に記載の音響検査装置。
【請求項５】
前記音響インテンシティ算出部は、閾値よりも低い周波数成分を０とする補正部を有した、請求項１〜４のうちいずれか一つに記載の音響検査装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一つに記載の音響検査装置に入力される音声信号を取得する音声信号取得装置であって、
複数の前記マイク位置のそれぞれに配置された複数のマイクと、
検査対象物を少なくとも一つの前記打撃位置で打撃可能に構成された打撃機構と、
を備えた、音声信号取得装置。
【請求項７】
前記複数のマイクおよび前記打撃機構のうち少なくとも一方を前記検査対象物に沿って移動可能な移動機構、を備えた、請求項６に記載の音声信号取得装置。
【請求項８】
請求項１〜５のうちいずれか一つに記載の音響検査装置と、
複数の前記マイク位置のそれぞれに配置された複数のマイクと、
検査対象物を少なくとも一つの前記打撃位置で打撃可能に構成された打撃機構と、
を備えた、音響検査システム。
【請求項９】
コンピュータとして構成された音響検査装置によって、
打撃位置と少なくとも一対のマイク位置との対称配置において取得され検査対象物の前記打撃位置での打撃による音響インテンシティが相殺された音響インテンシティを算出し、
前記算出された音響インテンシティからノイズ成分を算出し、
前記少なくとも一対のマイク位置で取得された音声信号の少なくとも一つに基づく物理量から前記ノイズ成分を除去し、
前記ノイズ成分が除去された物理量に基づいて前記打撃位置の検査を実行する、
音響検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、音響検査装置、音声信号取得装置、音響検査システム、および音響検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、打撃によって生じた音の分析によって検査を行う音響検査装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３１１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、ノイズによる影響を低減することができるなど、より改善された音響検査装置が得られれば、有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の音響検査装置は、例えば、音響インテンシティ算出部と、ノイズ算出部と、ノイズ除去部と、検査部と、を備える。音響インテンシティ算出部は、打撃位置に対する少なくとも一対のマイク位置の対称配置または一対のマイク位置に対する二つの打撃位置の対称配置においてマイクによって取得された音声信号から検査対象物の打撃位置での打撃による音響インテンシティが相殺された音響インテンシティを算出する。ノイズ算出部は、音響インテンシティ算出部で算出された音響インテンシティから、ノイズ成分を算出する。ノイズ除去部は、少なくとも一対のマイク位置で取得された音声信号の少なくとも一つに基づく物理量からノイズ成分を除去する。検査部は、ノイズ成分が除去された物理量に基づいて打撃位置の検査を実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態の音響検査システムの模式的かつ例示的な斜視図である。
【図２】図２は、第１実施形態の音響検査システムによる検査の原理を示すための模式的かつ例示的な説明図である。
【図３】図３は、第１実施形態の音響検査装置の模式的かつ例示的なブロック図である。
【図４】図４は、第１実施形態の音響検査装置による一連の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第１実施形態の音響検査システムによって得られた、ノイズが無い場合の音響インテンシティを示すグラフである。
【図６】図６は、第１実施形態の音響検査システムによって得られた、ノイズが有る場合の音響インテンシティを示すグラフである。
【図７】図７は、第１実施形態の音響検査システムによって得られた、ノイズが有る状態で当該ノイズを除去した場合の音響インテンシティを示すグラフである。
【図８】図８は、第１実施形態の音響検査システムにおける打撃位置とマイク位置のレイアウトの一例を示す模式的な平面図である。
【図９】図９は、第１実施形態の音響検査システムにおける打撃位置とマイク位置のレイアウトの図８とは異なる例を示す模式的な平面図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態の音響検査システムにおける打撃位置とマイク位置のレイアウトの図８，９とは異なる例を示す模式的な側面図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態の音響検査システムにおける打撃位置とマイク位置のレイアウトの一例を示す模式的な側面図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態の音響検査装置の模式的かつ例示的なブロック図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態の音響検査装置による一連の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、第２実施形態の音響検査システムにおける打撃位置とマイク位置のレイアウトの図１１とは異なる例を示す模式的な側面図である。
【図１５】図１５は、第２実施形態の音響検査システムにおける打撃位置とマイク位置のレイアウトの図１１，１４とは異なる例を示す模式的な平面図である。
【図１６】図１６は、第３実施形態の音響検査システムにおける打撃位置とマイク位置のレイアウトの一例を示す模式的な側面図である。
【図１７】図１７は、第１実施形態の音響検査システムにおける装置構成の変形例を示す模式的かつ例示的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成や制御（技術的特徴）、ならびに当該構成や制御によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。また、以下に例示される実施形態および変形例には、同様の構成要素が含まれている。以下、同様の構成要素には共通の符号が付与され、重複する説明が省略される。
【０００８】
また、各図には、方向を示す矢印が示されている。検査対象物の中心軸Ａｘ（図１）の軸方向（以下、単に軸方向と称される）が矢印Ｘで示され、当該中心軸Ａｘの径方向（以下、単に径方向と称される）の外方が矢印Ｒｏで示され、当該中心軸Ａｘの周方向（以下、単に周方向と称される）が矢印Ｃで示されている。
【０００９】
［第１実施形態］
図１は、音響検査システム１００の斜視図である。音響検査システム１００は、音響検査装置２００と、音声信号取得装置３００と、を有する。音声信号取得装置３００は、音響検査装置２００によって遠隔制御されることにより、移動機構３０２によって検査対象物４００の検査対象面４０１に沿って対向面４０２上を移動し、打撃機構３０３によって検査対象面４０１の打撃位置Ｐｉ（検査位置）を打撃し、当該打撃によって生じた音を複数のマイク３０４によって取得し、取得した音声信号を音響検査装置２００に有線または無線によって伝送する。音響検査装置２００は、取得した音声信号を解析することにより、打撃位置Ｐｉの検査を実行する。なお、音響検査装置２００は、音声信号取得装置３００と一体化されてもよい。
【００１０】
図１に例示される音響検査システム１００では、音声信号取得装置３００は、例えば、軸方向に延びた環状の隙間Ｇを移動可能なロボットであって、音響検査装置２００による位置制御によって、検査対象面４０１の複数の（任意の）打撃位置Ｐｉを打撃することができる。環状の隙間Ｇは、略円筒内面状の検査対象面４０１と、当該検査対象面４０１と同心の略円筒外面状の対向面４０２との間の隙間である。検査対象物４００の検査対象面４０１は、例えば、タービン発電機のロータの内面に沿って軸方向および周方向に沿って並べられた、所謂「楔」と呼ばれる複数の部材の内面である。ただし、検査対象物４００および検査対象面４０１は、これには限定されない。
【００１１】
移動機構３０２、打撃機構３０３、および複数のマイク３０４は、ベース３０１に設けられている。ベース３０１の形状は、例えば、四角形状の板状であるが、これには限定されない。移動機構３０２は、例えば、モータや、減速機構、無限軌道やホイール等を含む。移動機構３０２および音声信号取得装置３００は、検査対象面４０１の振動を阻害しないよう、打撃機構３０３の打撃子を除き、検査対象面４０１とは接触しないのが好適である。
【００１２】
音響検査システム１００では、マイク３０４で取得された音声信号に基づいて解析が行われるため、マイク３０４で取得される音声に打撃に基づく音声信号以外のノイズ（外乱音波）が混入するのは好ましくない。発明者らは、鋭意検討により、音響インテンシティを利用してノイズを除去することが可能な新規な構成および方法を見出した。
【００１３】
図２は、音響検査システム１００による検査の原理を示すための説明図である。打撃位置Ｐｉの打撃により生じた音（媒質の振動）は、隙間Ｇ内の媒質中を伝播してマイク３０４に到達する。ここで、二つのマイク３０４ａ，３０４ｂが、打撃位置Ｐｉに対して互いに反対側に設けられ、かつ打撃位置Ｐｉから距離Ｒで等距離に配置されていた場合、打撃位置Ｐｉから音声取得位置Ｐｍ１に向かう音声信号のベクトルと、打撃位置Ｐｉから音声取得位置Ｐｍ２に向かう音声信号のベクトルとは、互いに反対方向の成分を含んでいることになる。このため、打撃位置Ｐｉと二つのマイク３０４ａ，３０４ｂによる音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２との間に障害物等が存在せず、音の共鳴や反射等が生じ難いような状況にあっては、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２で取得した音声信号の音響インテンシティでは、打撃位置Ｐｉでの打撃に基づく成分が相殺される。ここで、音響インテンシティとは、音場内の１点において、音の進行方向に垂直な単位面積を１秒間に通過する音のエネルギ、すなわち単位面積あたりの音響パワーとして定義されており、次の式（１）で算出することができる。
【数１】
2019020144.tif 000003
ここに、Ｉ：音響インテンシティ、ｐ：音圧、ｕ：粒子速度、ｔ：時間、Ｔ：積分時間、である。
音響インテンシティは、直接法や、クロススペクトル法といった公知の手法で算出することができる。本実施形態では、周波数成分毎の解析を実行可能とするため、例えば、式（２）で示されるような、クロススペクトル法による算出が実行される。
【数２】
2019020144.tif 000004
ここに、Ｉｒ：二つのマイクを結ぶ方向の音響インテンシティ、ρ：媒質の密度、ｄ：音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２間の距離、Ｇ１２（ｆ）：音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の音圧のクロススペクトル密閉関数、ｆ：周波数である。
他方、図１に示されるような、軸方向に延びた環状の隙間Ｇが形成されているような環境にあっては、外部からのノイズは軸方向に沿って伝播するため、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２で取得した音声信号の音響インテンシティでは、ノイズに基づく成分は相殺されない。そこで、本実施形態では、音響検査装置２００は、打撃位置Ｐｉを通る仮想基準面Ｐｓについて面対称となる位置に配置された二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２において取得された打撃位置Ｐｉでの打撃による音声信号から音響インテンシティを算出する。このようにして算出した音響インテンシティでは、打撃位置Ｐｉでの打撃による成分が相殺され、主として、ノイズに基づく成分が含まれている。よって、音響検査装置２００は、当該音響インテンシティに基づいてノイズ成分を算出し、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２のうち少なくとも一方の音声信号に基づく物理量から、ノイズ成分を減殺する。音声取得位置Ｐｍ１は、第一マイク位置の一例であり、音声取得位置Ｐｍ２は、第二マイク位置の一例である。
【００１４】
図３は、音響検査装置２００のブロック図である。音響検査装置２００は、演算処理部２１０、主記憶部２２０、データ記憶部２３０、および通信部２４０を有している。演算処理部２１０は、音響インテンシティ算出部２１１、ノイズ算出部２１２、ノイズ除去部２１３、検査部２１４、リモート制御部２１５、および通信制御部２１６を有している。音響検査装置２００は、例えば、コンピュータである。
【００１５】
演算処理部２１０は、例えば、central  processing  unit（ＣＰＵ）やコントローラ等であり、主記憶部２２０は、例えば、read  only  memory（ＲＯＭ）や、random  access  memory（ＲＡＭ）等であり、データ記憶部２３０は、例えば、hard  disk  drive（ＨＤＤ）や、solid  state  drive（ＳＳＤ）、フラッシュメモリ等である。データ記憶部２３０は、補助記憶装置と称されうる。
【００１６】
演算処理部２１０による演算処理や制御は、ソフトウエアによって実行されてもよいし、ハードウエアによって実行されてもよい。また、演算処理部２１０による演算処理や制御には、ソフトウエアによる演算処理や制御とハードウエアによる演算処理や制御とが含まれてもよい。ソフトウエアによる処理の場合にあっては、演算処理部２１０は、ＲＯＭや、ＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリ等に記憶されたプログラムを読み出して実行する。演算処理部２１０は、プログラムにしたがって動作することにより、音響インテンシティ算出部２１１や、ノイズ算出部２１２、ノイズ除去部２１３、検査部２１４、リモート制御部２１５、および通信制御部２１６等として機能する。この場合、プログラムには、音響インテンシティ算出部２１１や、ノイズ算出部２１２、ノイズ除去部２１３、検査部２１４、およびリモート制御部２１５等に対応するモジュールが含まれる。プログラムは、それぞれインストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭや、ＦＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等の、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されうる。
【００１７】
プログラムは、通信ネットワークに接続されたコンピュータの記憶部に記憶され、ネットワーク経由でダウンロードされることによって導入されうる。また、プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれてもよい。
【００１８】
演算処理部２１０の全部あるいは一部がハードウエアによって構成される場合、演算処理部２１０には、field  programmable  gate  array（ＦＰＧＡ）やapplication  specific  integrated  circuit（ＡＳＩＣ）等が含まれうる。
【００１９】
音響インテンシティ算出部２１１は、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２で取得された音声信号から、音響インテンシティを算出する。
【００２０】
また、音響インテンシティ算出部２１１は、補正部２１１ｄを含む。補正部２１１ｄは、算出された音響インテンシティのうち、閾値（第一閾値）よりも低い周波数成分を０とする。これにより、例えば打撃位置Ｐｉでの打撃による成分のうち、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の打撃位置Ｐｉに対する対称性が低いことにより音響インテンシティにおいて相殺されずに残った成分を、除去することができる。
【００２１】
ノイズ算出部２１２は、音響インテンシティ算出部２１１で算出された補正部２１１ｄによって補正済みの音響インテンシティから、ノイズ成分を算出する。ここで、ノイズ成分は、例えば、音響インテンシティに基づいて算出されたクロススペクトルの虚部、またはクロススペクトル密度である。
【００２２】
ノイズ除去部２１３は、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２のうち少なくとも一方の音声信号に基づく物理量から、ノイズ成分を減殺する。ここで、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２のうち少なくとも一方の音声信号に基づく物理量は、例えば、音声取得位置Ｐｍ１における音声信号のパワースペクトルまたはパワースペクトル密度や、音声取得位置Ｐｍ２における音声信号のパワースペクトルまたはパワースペクトル密度、音声取得位置Ｐｍ１および音声取得位置Ｐｍ２における音声信号のクロススペクトル、音声取得位置Ｐｍ１および音声取得位置Ｐｍ２における音声信号のクロススペクトル密度等である。
【００２３】
検査部２１４は、ノイズ除去部２１３においてノイズが除去された物理量から、公知の分析手法により、打撃位置Ｐｉにおける検査対象面４０１の検査を実行する。具体的に、検査部２１４は、例えば、正常状態において予め取得されているパワースペクトルとの比較により、正常状態に対する比が閾値を超えた周波数成分が存在した場合には、当該打撃位置Ｐｉを異常であると判定することができる。
【００２４】
リモート制御部２１５は、音声信号取得装置３００の移動機構３０２の作動（移動および静止）を制御する移動制御部２１５ａや、打撃機構３０３の作動（打撃）を制御する打撃制御部２１５ｂ、マイク３０４の作動（音声の取得）を制御する音声取得制御部２１５ｃ等を有している。
【００２５】
通信制御部２１６は、リモート制御部２１５による制御信号が音声信号取得装置３００に送信されるように通信部２４０を制御する。また、通信制御部２１６は、音声信号取得装置３００によって取得された音声信号を受信するよう、通信部２４０を制御する。
【００２６】
データ記憶部２３０は、例えば、音声信号を一時的に保管したり、検査部２１４における検査で用いる参照データを記憶したりすることができる。
【００２７】
図４は、音響検査装置２００による一連の処理の手順の一例を示すフローチャートである。音響インテンシティ算出部２１１は、マイク３０４によって取得された音声信号を、通信部２４０を介して取得する（Ｓ１０）。音響インテンシティ算出部２１１は、取得した音声信号から音響インテンシティを算出し（Ｓ１１）、さらに音響インテンシティを補正する（Ｓ１２）。次に、ノイズ算出部２１２は、補正された音響インテンシティからノイズ成分を算出し（Ｓ１３）、ノイズ除去部２１３は、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２のうち少なくとも一方の音声信号に基づく物理量から、ノイズ成分を減殺する（Ｓ１４）。検査部２１４は、ノイズ成分が減殺された物理量に基づいて、公知の分析手法を適用し、打撃位置Ｐｉにおける検査対象面４０１（検査対象物４００）の検査を実行する（Ｓ１５）。
【００２８】
図５〜７は、音響検査システム１００によって得られた音響インテンシティの実験結果の例を示すグラフであって、図５は、ノイズが無い状態で取得された音響インテンシティであり、図６は、ノイズがある状態での音響インテンシティであり、図７は、本実施形態の音響検査システム１００によりノイズがある状態でノイズが除去された場合の音響インテンシティである。
【００２９】
図５と図６とを比較すれば明らかとなるように、図６の破線Ｎの領域の音響インテンシティは、図５の音響インテンシティよりも増大している。よって、この破線Ｎの領域での周波数成分の増大が、ノイズに起因するものと推定できる。図６と図７とを比較すれば明らかとなるように、本実施形態の音響検査システム１００によれば、図６の破線Ｎの領域の周波数成分を減らすことができ、図５のノイズが無い状態での音響インテンシティに近付けることができる。
【００３０】
本実施形態の手法により音響インテンシティからノイズ成分を得るには、上述したように、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２が打撃位置Ｐｉを通る仮想基準面Ｐｓについて面対称となる位置に配置されればよい。言い換えると、一つの音声取得位置Ｐｍ１が打撃位置Ｐｉに対して第一方向に距離Ｒ離間して配置された場合、もう一つの音声取得位置Ｐｍ２は、打撃位置Ｐｉに対して第一方向とは異なる第二方向に距離Ｒ離間して配置されればよい。また、別の言い方をすると、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２は、打撃位置Ｐｉを中心とした半径Ｒの球面Ｓｐ上で互いに離れた位置に配置されればよい。図２に示される打撃位置Ｐｉおよび二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２は、このような配置条件（以下、配置条件１とする）を満たしている。なお、図２の例では、軸方向の一方が第一方向の一例であり、軸方向の他方が第二方向の一例である。また、打撃位置Ｐｉを中心とした音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２までの半径同士の立体角θは、１８０°に近いほど、打撃位置Ｐｉでの打撃による音響インテンシティの相殺効果が高くなる。
【００３１】
図２の例では、音声取得位置Ｐｍ１、打撃位置Ｐｉ、および音声取得位置Ｐｍ２は、軸方向に並んでいる。また、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２は、ベース３０１の面上に配置されており、打撃位置Ｐｉは、ベース３０１の面から離間して配置されている。
【００３２】
図８〜１０は、打撃位置Ｐｉと音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２とのレイアウトの変形例を示す図であって、図８，９は、径方向外方から見た平面図、図１０は、周方向（接線方向）から見た側面図である。図８〜１０に示される打撃位置Ｐｉおよび二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２は、いずれも配置条件１を満たしている。
【００３３】
図８の例では、径方向外方から見た場合に、音声取得位置Ｐｍ１と音声取得位置Ｐｍ２とは軸方向に並んでいる。また、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２と打撃位置Ｐｉとは、周方向にずれて配置されている。なお、図示されないが、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２は、例えば、ベース３０１の面上に位置され、打撃位置Ｐｉは、ベース３０１の面から離間しているが、これには限定されない。
【００３４】
図９の例では、径方向外方から見た場合に、音声取得位置Ｐｍ１、打撃位置Ｐｉ、および音声取得位置Ｐｍ２は、軸方向と斜めに交差した方向に沿って並んでいる。なお、図示されないが、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２は、例えば、ベース３０１の面上に位置され、打撃位置Ｐｉは、ベース３０１の面から離間しているが、これには限定されない。
【００３５】
図１０の例では、周方向（接線方向）から見た場合に、音声取得位置Ｐｍ１、打撃位置Ｐｉ、および音声取得位置Ｐｍ２は、軸方向と斜めに交差した方向に沿って並んでいる。なお、図示されないが、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２と打撃位置Ｐｉとは、例えば、周方向にずれて配置されているが、これには限定されない。打撃位置Ｐｉおよび二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の配置は、配置条件１を満たせばよく、図２，８〜１０の例には限定されない。
【００３６】
以上、説明したように、本実施形態では、音響検査装置２００は、打撃位置Ｐｉに対する二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２（第一マイク位置、第二マイク位置）の対称配置において取得された音声信号に基づく音響インテンシティにおいて、打撃位置Ｐｉでの打撃による成分が相殺されることを利用し、当該音響インテンシティからノイズ成分を算出し、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２のうち少なくとも一方の音声信号に基づく物理量から、ノイズ成分を減殺する。よって、本実施形態によれば、例えば、打撃によって生じた音の分析による検査においてノイズの影響を軽減し、当該検査の精度をより向上することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、音声取得位置Ｐｍ１が打撃位置Ｐｉに対して第一方向に距離Ｒ離間して配置されるとともに、音声取得位置Ｐｍ２は、打撃位置Ｐｉに対して第一方向とは異なる第二方向に距離Ｒ離間して配置されている。このような配置により、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２で取得された音声信号に基づく音響インテンシティにおいて、打撃位置Ｐｉでの打撃による成分を相殺することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、補正部２１１ｄは、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２で取得された音声信号に基づく音響インテンシティにおいて、閾値よりも低い周波数成分を０とする。これにより、例えば打撃位置Ｐｉでの打撃による成分のうち、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の打撃位置Ｐｉに対する対称性が低いことにより音響インテンシティにおいて相殺されずに残った成分を、除去することができる。
【００３９】
［第２実施形態］
図１１は、本実施形態の音響検査システム１００Ａにおける打撃位置Ｐｉと音声取得位置Ｐｍ１〜Ｐｍ４のレイアウトの一例を示す側面図である。本実施形態の音響検査システム１００Ａは、図１の音響検査システム１００に替えて用いられ、図１と同様の検査対象物４００の検査対象面４０１の音響検査を実行する。本実施形態では、音声信号取得装置３００に替えて、音声信号取得装置３００Ａが用いられる。
【００４０】
図１１に示されるように、本実施形態の音声信号取得装置３００Ａでは、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２（マイク３０４ａ，３０４ｂ）の組と、音声取得位置Ｐｍ３，Ｐｍ４（マイク３０４ｃ，３０４ｄ）の組とが、打撃位置Ｐｉを通る仮想基準面Ｐｓ１について面対称となる位置に配置されている。より詳しくは、音声取得位置Ｐｍ３は、音声取得位置Ｐｍ１と仮想基準面Ｐｓ１について面対称に配置され、音声取得位置Ｐｍ４は、音声取得位置Ｐｍ２と仮想基準面Ｐｓ１について面対称に配置されている。また、言い換えると、一つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２（マイク３０４ａ，３０４ｂ）の組が打撃位置Ｐｉに対して第一方向に距離Ｒ離間して配置されるとともに、もう一つの音声取得位置Ｐｍ３，Ｐｍ４（マイク３０４ｃ，３０４ｄ）の組が打撃位置Ｐｉに対して第一方向とは異なる第二方向に距離Ｒ離間して配置されている。また、別の言い方をすると、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２（マイク３０４ａ，３０４ｂ）の組と、音声取得位置Ｐｍ３，Ｐｍ４（マイク３０４ｃ，３０４ｄ）の組とが、打撃位置Ｐｉを中心とした半径Ｒの球面Ｓｐ上で互いに離れた位置に配置されている（以上、配置条件２）。仮想基準面Ｐｓ１は、第一仮想基準面の一例である。なお、図１１の例では、軸方向の一方が第一方向の一例であり、軸方向の他方が第二方向の一例である。
【００４１】
このような配置条件２を満たす打撃位置Ｐｉと音声取得位置Ｐｍ１〜Ｐｍ４とにおいては、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２において取得された音声信号に基づく音響インテンシティ（以下、第一音響インテンシティとする）のうち打撃位置Ｐｉでの打撃に基づく成分のベクトルＶ１と、音声取得位置Ｐｍ３，Ｐｍ４において取得された音声信号に基づく音響インテンシティ（以下、第二音響インテンシティとする）のうち打撃位置Ｐｉでの打撃に基づく成分のベクトルＶ２とが、互いに逆方向を向く。したがって、第一音響インテンシティと第二音響インテンシティとを加算することにより、第一音響インテンシティのうち打撃位置Ｐｉでの打撃に基づく成分と、第二音響インテンシティのうち打撃位置Ｐｉでの打撃に基づく成分とを相殺することができる。他方、第一音響インテンシティ、第二音響インテンシティ、および第一音響インテンシティと第二音響インテンシティとの和において、ノイズに基づく成分は相殺されない。よって、本実施形態の音響検査装置２００Ａは、第一音響インテンシティおよび第二音響インテンシティの和に基づいてノイズ成分を算出し、四つの音声取得位置Ｐｍ１〜Ｐｍ４のうち少なくとも一つの音声信号に基づく物理量から、ノイズ成分を減殺する。音声取得位置Ｐｍ３は、第三マイク位置の一例であり、音声取得位置Ｐｍ４は、第四マイク位置の一例である。
【００４２】
図１２は、音響検査装置２００Ａに含まれる音響インテンシティ算出部２１１Ａのブロック図である。音響インテンシティ算出部２１１Ａは、第１実施形態の音響検査装置２００の音響インテンシティ算出部２１１に替えて実装される。本実施形態の音響検査装置２００Ａの音響インテンシティ算出部２１１Ａ以外の構成は、第１実施形態の音響検査装置２００と同様である。
【００４３】
音響インテンシティ算出部２１１Ａは、第一音響インテンシティ算出部２１１ａ、第二音響インテンシティ算出部２１１ｂ、加算部２１１ｃ、および補正部２１１ｄを含む。
【００４４】
第一音響インテンシティ算出部２１１ａは、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２において取得された音声信号に基づく第一音響インテンシティを算出し、第二音響インテンシティ算出部２１１ｂは、音声取得位置Ｐｍ３，Ｐｍ４において取得された音声信号に基づく第二音響インテンシティを算出する。加算部２１１ｃは、第一音響インテンシティと第二音響インテンシティとを加算する。補正部２１１ｄは、加算部２１１ｃによる出力、すなわち第一音響インテンシティと第二音響インテンシティとの和のうち、閾値（第二閾値）よりも低い周波数成分を０とする。この場合の閾値（第二閾値）は、第１実施形態の閾値（第一閾値）よりも大きく設定される。
【００４５】
図１３は、音響検査装置２００Ａによる一連の処理の手順の一例を示すフローチャートである。Ｓ１０、Ｓ１３〜Ｓ１５は、上記第１実施形態と同様である。音響インテンシティ算出部２１１Ａは、マイク３０４によって取得された音声信号を、通信部２４０を介して取得する（Ｓ１０）。第一音響インテンシティ算出部２１１ａは、マイク３０４ａ，３０４ｂによって取得された音声信号から第一音響インテンシティを算出し（Ｓ１１１）、第二音響インテンシティ算出部２１１ｂは、マイク３０４ｃ，３０４ｄによって取得された音声信号から第二音響インテンシティを算出する（Ｓ１１２）。加算部２１１ｃは、第一音響インテンシティと第二音響インテンシティとを加算する（Ｓ１１３）。補正部２１１ｄは、第一音響インテンシティと第二音響インテンシティとの和を補正する（Ｓ１２）。次に、ノイズ算出部２１２は、補正された音響インテンシティ（第一音響インテンシティと第二音響インテンシティとの和）からノイズ成分を算出し（Ｓ１３）、ノイズ除去部２１３は、四つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２，Ｐｍ３，Ｐｍ４のうち少なくとも一つの音声信号に基づく物理量から、ノイズ成分を減殺する（Ｓ１４）。検査部２１４は、ノイズ成分が減殺された物理量に基づいて、公知の分析手法を適用し、打撃位置Ｐｉにおける検査対象面４０１（検査対象物４００）の検査を実行する（Ｓ１５）。
【００４６】
図１４，１５は、打撃位置Ｐｉと音声取得位置Ｐｍ１〜Ｐｍ４のレイアウトの変形例を示す図であって、図１４は、周方向（接線方向）から見た側面図、図１５は、径方向外方から見た平面図である。図１１，１４，１５に示される打撃位置Ｐｉおよび四つの音声取得位置Ｐｍ１〜Ｐｍ４は、いずれも配置条件２を満たしている。
【００４７】
図１１の例では、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の組、打撃位置Ｐｉ、および音声取得位置Ｐｍ３，Ｐｍ４の組は、軸方向に並んでいる。また、音声取得位置Ｐｍ１〜Ｐｍ４は、ベース３０１の面上に配置されており、打撃位置Ｐｉは、ベース３０１の面から離間して配置されている。
【００４８】
図１４の例では、周方向（接線方向）から見た場合に、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の組、打撃位置Ｐｉ、および音声取得位置Ｐｍ３，Ｐｍ４の組は、軸方向と斜めに交差した方向に沿って並んでいる。なお、図示されないが、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の組、打撃位置Ｐｉ、音声取得位置Ｐｍ３，Ｐｍ４の組は、例えば、周方向にずれて配置されているが、これには限定されない。
【００４９】
図１５の例では、径方向外方から見た場合に、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の組と音声取得位置Ｐｍ３，Ｐｍ４の組とは軸方向に並んでいる。また、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の組および音声取得位置Ｐｍ３，Ｐｍ４の組と打撃位置Ｐｉとは、周方向にずれて配置されている。なお、図示されないが、音声取得位置Ｐｍ１〜Ｐｍ４は、例えば、ベース３０１の面上に位置され、打撃位置Ｐｉは、ベース３０１の面から離間しているが、これには限定されない。打撃位置Ｐｉおよび四つの音声取得位置Ｐｍ１〜Ｐｍ４の配置は、上述した配置条件２を満たせばよく、図１１，１４，１５の例には限定されず、種々に設定可能である。
【００５０】
以上、説明したように、本実施形態では、音響検査装置２００Ａは、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２（第一マイク位置、第二マイク位置）において取得された音声信号に基づく第一音響インテンシティと、二つの音声取得位置Ｐｍ３，Ｐｍ４（第三マイク位置、第四マイク位置）において取得された音声信号に基づく第二音響インテンシティとの和において打撃位置Ｐｉでの打撃による成分が相殺されることを利用し、当該第一音響インテンシティと第二音響インテンシティとの和からノイズ成分を算出し、四つの音声取得位置Ｐｍ１〜Ｐｍ４のうち少なくとも一つの音声信号に基づく物理量から、ノイズ成分を減殺する。よって、本実施形態によれば、例えば、打撃によって生じた音の分析による検査におけるノイズの影響を軽減し、当該検査の精度をより向上することができる。
【００５１】
［第３実施形態］
図１６は、本実施形態の音響検査システム１００Ｂにおける打撃位置Ｐｉ１，Ｐｉ２と音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２のレイアウトの一例を示す側面図である。本実施形態の音響検査システム１００Ｂは、図１の音響検査システム１００に替えて用いられ、図１と同様の検査対象物４００の検査対象面４０１の音響検査を実行する。本実施形態では、音声信号取得装置３００に替えて、音声信号取得装置３００Ｂが用いられる。
【００５２】
図１６に示されるように、本実施形態の音声信号取得装置３００Ｂでは、打撃位置Ｐｉ１と、打撃位置Ｐｉ２とが、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の組の中間点（重心）を通る仮想基準面Ｐｓ２について面対称となる位置に配置されている。また、言い換えると、打撃位置Ｐｉ１が音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の中間点に対して第一方向に距離Ｒ離間して配置されるとともに、もう一つの打撃位置Ｐｉ２が音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の組の中間点に対して第一方向とは異なる第二方向に距離Ｒ離間して配置されている。また、別の言い方をすると、打撃位置Ｐｉ１と、打撃位置Ｐｉ２とが、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の組の中間点を中心とした半径Ｒの球面Ｓｐ上で互いに離れた位置に配置されている（以上、配置条件３）。仮想基準面Ｐｓ２は、第二仮想基準面の一例である。なお、図１６の例では、軸方向の一方が第一方向の一例であり、軸方向の他方が第二方向の一例である。
【００５３】
このような配置条件３を満たす打撃位置Ｐｉ１，Ｐｉ２と音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２とにおいては、打撃位置Ｐｉ１での打撃時に音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２において取得された音声信号に基づく音響インテンシティ（以下、第一音響インテンシティとする）のうち打撃位置Ｐｉ１での打撃に基づく成分のベクトルＶ１と、打撃位置Ｐｉ２での打撃時に音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２において取得された音声信号に基づく音響インテンシティ（以下、第二音響インテンシティとする）のうち打撃位置Ｐｉ２での打撃に基づく成分のベクトルＶ２とが、互いに逆方向を向く。したがって、本実施形態においても、上記第２実施形態と同様に、第一音響インテンシティと第二音響インテンシティとを加算することにより、打撃位置Ｐｉ１での打撃に基づく成分と、打撃位置Ｐｉ２での打撃に基づく成分とを相殺することができる。また、第一音響インテンシティ、第二音響インテンシティ、および第一音響インテンシティと第二音響インテンシティとの和において、ノイズに基づく成分は相殺されない。よって、本実施形態の音響検査装置２００Ｂは、第一音響インテンシティおよび第二音響インテンシティの和に基づいてノイズ成分を算出し、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２のうち少なくとも一つの音声信号に基づく物理量から、ノイズ成分を減殺する。打撃位置Ｐｉ１は、第一打撃位置の一例であり、打撃位置Ｐｉ２は、第二打撃位置の一例である。
【００５４】
本実施形態の音響検査装置２００Ｂは、上記第２実施形態と同様の音響インテンシティ算出部２１１Ａを有し、当該音響インテンシティ算出部２１１Ａによる図１３と同様の処理手順による処理を実行することができる。また、打撃位置Ｐｉ１，Ｐｉ２および音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２の配置は、上記配置条件３を満たすよう、種々に設定可能である。
【００５５】
以上、説明したように、本実施形態では、音響検査装置２００Ｂは、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２（マイク位置）において取得された打撃位置Ｐｉ１（第一打撃位置）での打撃による音声信号に基づく第一音響インテンシティと、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２において取得された打撃位置Ｐｉ２（第二打撃位置）での打撃による音声信号に基づく第二音響インテンシティとの和において打撃位置Ｐｉ１，Ｐｉ２での打撃による成分が相殺されることを利用し、当該第一音響インテンシティと第二音響インテンシティとの和からノイズ成分を算出し、二つの音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２のうち少なくとも一つの音声信号に基づく物理量から、ノイズ成分を減殺する。よって、本実施形態によれば、例えば、打撃によって生じた音の分析による検査におけるノイズの影響を軽減し、当該検査の精度をより向上することができる。
【００５６】
［音声信号取得装置の変形例］
図１７は、第１実施形態の音響検査システム１００における装置構成（音声信号取得装置３００Ｃ）の変形例を示す側面図である。本変形例では、音声信号取得装置３００Ｃは、マイク３０４ａを有した音声取得装置３００Ｃ１と、マイク３０４ｂを有した音声取得装置３００Ｃ２と、打撃機構３０３を有した打撃装置３００Ｃ３と、を含んでいる。音響検査装置２００は、音声取得位置Ｐｍ１，Ｐｍ２および打撃位置Ｐｉが上述した配置条件１を満たすよう、これら音声取得装置３００Ｃ１，３００Ｃ２および打撃装置３００Ｃ３の移動機構３０２を制御する。このような構成によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、この変形例によれば、音声信号取得装置３００Ｃがより小さく構成されうるため、例えば、より狭い隙間Ｇ等でも利用可能となるなどの利点がある。
【００５７】
以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、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、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態は、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。また、各構成や形状等のスペック（構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。例えば、上記実施形態の構成および方法は、ノイズが一方向から伝播する環境における種々の検査対象物に対して適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１００，１００Ａ，１００Ｂ…音響検査システム、２００，２００Ａ…音響検査装置、２１１…音響インテンシティ算出部、２１１ａ…第一音響インテンシティ算出部、２１１ｂ…第二音響インテンシティ算出部、２１１ｃ…加算部、２１１ｄ…補正部、２１２…ノイズ算出部、２１３…ノイズ除去部、２１４…検査部、３００，３００Ｃ…音声信号取得装置、３０２…移動機構、３０３…打撃機構、３０４…マイク、４００…検査対象物、Ｐｓ１…仮想基準面（第一仮想基準面）、Ｐｓ２…仮想基準面（第二仮想基準面）、Ｐｉ…打撃位置、Ｐｉ１…打撃位置（第一打撃位置）、Ｐｉ２…（第二打撃位置）、Ｐｍ１…音声取得位置（第一マイク位置）、Ｐｍ２…音声取得位置（第二マイク位置）、Ｐｍ３…音声取得位置（第三マイク位置）、Ｐｍ４…音声取得位置（第四マイク位置）。
【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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【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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