(57)【要約】【課題】大きな流れ速度においても外乱ノイズを効果的に抑制し、測定装置の測定精度及び信頼性を高めること。【解決手段】光音響的な方法を用いて測定気体２の測定量を算出する測定装置１であって、少なくとも１つの導入管路４と、光音響測定セル５と、排出管路６とを有する、測定気体２のための流れ通路３を備えている、測定装置１において、測定装置１が、測定セル５の動作周波数１８へ調整された少なくとも１つの音響的なフィルタ要素８を備えており、音響的なフィルタ要素が、流れ通路３に配置された少なくとも１つの空洞共振器７を含んでいる。
2021508824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光音響的な方法を用いて測定気体（２）の測定量を算出する測定装置（１）であって、少なくとも１つの導入管路（４）と、光音響測定セル（５）と、排出管路（６）とを有する、測定気体（２）のための流れ通路（３）を備えている、測定装置（１）において、
測定装置（１）が、測定セル（５）の動作周波数（１８）へ調整された少なくとも１つの音響的なフィルタ要素（８）を備えており、音響的なフィルタ要素が、流れ通路（３）に配置された少なくとも１つの空洞共振器（７）を含んでいることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
空洞共振器（７）の軸線が、流れ通路（３）の軸線に対して垂直に向けられていることを特徴とする請求項１に記載の測定装置（１）。
【請求項３】
少なくとも１つの空洞共振器（７）が、第１のネック部（９）及び第２のネック部（１０）を有する両方向の空洞共振器（７）として形成されており、好ましくは、第１のネック部（９）が第２のネック部（１０）に対向して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置（１）。
【請求項４】
音響的なフィルタ要素が、相前後して流れ通路（３）へ開口する複数の空洞共振器（７）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の測定装置（１）。
【請求項５】
少なくとも１つの音響的なフィルタ要素（８）が、動作周波数（１８）の基本周波数を含む第１の周波数範囲において負の音圧増幅に設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の測定装置（１）。
【請求項６】
少なくとも１つの音響的なフィルタ要素（８）が、動作周波数（１８）の基本周波数の複数倍を含む少なくとも１つの第２の周波数範囲において負の音圧増幅に設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の測定装置（１）。
【請求項７】
少なくとも１つの空洞共振器（７）が円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定装置（１）。
【請求項８】
少なくとも２つの空洞共振器（７）が、円筒状に形成されているとともに、異なる長さ及び／又は異なる直径を有していることを特徴とする請求項７に記載の測定装置（１）。
【請求項９】
少なくとも１つの空洞共振器（７）の長さを調整可能であることを特徴とする請求項７又は８に記載の測定装置（１）。
【請求項１０】
測定セル（５）が、負圧及び／又は真空へもたらすことが可能な気密なハウジング（１１）内に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の測定装置（１）。
【請求項１１】
光音響的な方法を用いて測定気体（２）の測定量を算出する測定装置（１）において音響外乱を抑制する方法であって、測定気体（２）が流れ通路（３）を介して案内され、流れ通路（３）が、少なくとも１つの導入管路（４）と、光音響測定セル（５）と、排出管路（６）とにわたって延びている、方法において、
流れ通路（３）に少なくとも１つの音響的なフィルタ要素（８）が設けられ、音響的なフィルタ要素が、動作周波数（１８）の基本周波数を含む第１の周波数範囲において負の音圧増幅に調整されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの音響的なフィルタ要素（８）が流れ通路（３）に設けられ、音響的なフィルタ要素が、動作周波数（１８）の基本周波数の複数倍を含む少なくとも１つの第２の周波数範囲において負の音圧増幅に調整されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの音響的なフィルタ要素（８）の調整が、空洞共振器（７）の以下の特徴：
形状、位置、長さ、直径、円筒状の空洞共振器（７）の長さ、円筒状の空洞共振器の直径
のうち少なくとも１つ又は複数の構造上の設定及び／又は調整を含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
測定セル（５）が配置された、負圧及び／又は真空へもたらすことが可能なハウジング（１１）内に、負圧及び／又は真空が生成されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
具体的な本発明は、光音響的な方法を用いて測定気体の測定量を算出する測定装置であって、少なくとも１つの導入管路と、光音響測定セルと、排出管路とを有する、測定気体のための流れ通路を備えている測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
さらに、本発明は、光音響的な方法を用いて測定気体の測定量を算出する測定装置において音響外乱を抑制する方法であって、測定気体が流れ通路を介して案内され、流れ通路が、少なくとも１つの導入管路と、光音響測定セルと、排出管路とにわたって延びている方法に関するものである。
【０００３】
光音響分光法（ＰＡＳ）は、気体及び粒子測定技術の多くの分野における測定方法に非常に有効に用いられる。ここで、検査されるべき測定気体（エアロゾル）は、密度振動あるいは圧力振動について強度変調するレーザを用いて、音響共鳴測定セルにおいて励起される。当該音響信号は、マイクロフォンによって受信され、電気信号へ変換される。対応するシステムは、例えば、内燃エンジンの排ガス中のすす粒子の質量濃度（単位体積当たりの質量）［ｍｇ／ｍ３］を算出するために用いられる。
【０００４】
マイクロフォンにより受信された音響的な周波数スペクトルは、様々な原因による不都合な外乱周波数、例えば流入する測定気体の外乱ノイズ、エンジンノイズ又は様々な環境騒音及び振動（固体伝搬音）を含んでいる。このとき、音響は、以下の経路をとる：  
−管路の壁部により伝わる空気伝搬音としてあるいは固体伝搬音として導入管路／排出管路を介して測定セルへ、
−例えば測定セルの固定部を介して伝達される同様に空気伝搬音として又は固体伝搬音として測定セルの周囲を介する。
【０００５】
外乱抑制のために、測定セル固定部における固体伝搬音は、例えば、例えばゴム緩衝器のような緩衝要素によって抑制されることができ、周囲からの空気伝搬音を遮蔽するために、機器ハウジングは、二重の壁部を備えることができ、潜在的な機器内部の外乱源（ポンプ、ブロワなど）は、（例えばゴム緩衝器を介して）適当に支持されることができるか、又は外部のハウジング内に据え付けることが可能である。さらに、例えば、マイクロフォンの周波数応答及び後続の増幅器を動作周波数に合わせて選択することが可能である。適切な材料選択によっても、外乱の影響に意図的に影響を与えることが可能である。
【０００６】
既に実施されている多数の措置にもかかわらず、依然として外乱抑制のための追加的な改善についての要求が存在する。特に、空気伝搬音経路において導入管路あるいは排出管路を介してＰＡＳ測定セルへ至る外乱は大きな問題である。除去流れが大きくなればなるほど（これは、動的特性の改善に寄与する）、流れノイズは大きくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
具体的な本発明は、大きな流れ速度においても外乱ノイズを効果的に抑制し、測定装置の測定精度及び信頼性を高めることという課題を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この、及び更なる課題は、冒頭で挙げた種類の測定装置によって、本発明により、測定装置が、測定セルの動作周波数へ調整された少なくとも１つの音響的なフィルタ要素を備えており、音響的なフィルタ要素が、流れ通路に配置された少なくとも１つの空洞共振器を含んでいることで解決される。このとき、好ましくは、空洞共振器の内部は、流れ通路の内部に接続されている。音響的なフィルタ要素は、動作周波数の範囲における外乱周波数を効果的に除去する。空洞共振器として、一方では流れ通路へ向けて開口する空洞共振器が好ましい。音響的なフィルタの所望の特性は、形状、大きさ及び場合によっては個々の空洞共振器の互いに対する相対的な配置によって意図的に影響を受け得る。
【０００９】
具体的な開示に関連して、測定特性の算出のために評価される周波数を「動作周波数」という。一般的に、このことは測定セルの共振周波数であり、一般的に、動作周波数は、測定セルのレーザの励起周波数に一致する。場合によっては、測定セルは、異なる動作周波数によっても動作されることが可能である。内燃エンジンの排ガス中のすす粒子の質量濃度を算出する測定装置において、例えば、約１０００〜１２０００Ｈｚの範囲における動作周波数が有利であると立証されたが、各用途に依存して、他の周波数範囲も有意義に用いられることが可能である。
【００１０】
有利には、空洞共振器の軸線は、流れ通路の軸線に対して垂直に向けられている。これにより、空洞共振器の簡易な構造が可能であり、その音響特性を良好に算出可能である。
【００１１】
有利には、少なくとも１つの空洞共振器が、第１のネック部及び第２のネック部を有する両方向の空洞共振器として形成されており、好ましくは、第１のネック部が第２のネック部に対向して配置されている。これにより、音圧経過において、負の音圧増幅の値ピークを拡張することが可能である。
【００１２】
別の有利な一実施形態では、音響的なフィルタ要素は、相前後して流れ通路へ開口する複数の空洞共振器を備えている。これにより、音圧経過において、異なる周波数における複数の負の音圧増幅の値ピークを実現することが可能である。周波数経過における値ピークの正確な位置は、本質的に共振器ネックの長さに依存する。空洞共振器の所定の形状あるいは音圧経過への空洞共振器の所定の配置を有する影響は、適当なルーチン的な試験によって算出されることが可能である。これにより、具体的な開示内容の示唆を知得した場合に所定の測定装置に適した音響フィルタ要素を得ることが当業者にとって可能である。
【００１３】
有利には、少なくとも１つの音響的なフィルタ要素が、動作周波数の基本周波数を含む第１の周波数範囲において負の音圧増幅に設定されている。これにより、外乱ノイズは、各測定セルが動作する周波数フィールドにおいて意図的に低減される。
【００１４】
別の有利な一実施形態では、少なくとも１つの音響的なフィルタ要素が、動作周波数の基本周波数の複数倍を含む少なくとも１つの第２の周波数範囲において負の音圧増幅に設定されている。したがって、複数の空洞共振器を組み合わせることで、１つ又は複数の周波数範囲を効果的に緩衝及び抑制することが可能である。
【００１５】
好ましい一実施形態では、少なくとも１つの空洞共振器が円筒状に形成されている。円筒型空洞共振器は、容易に製造可能であるとともに、容易に洗浄されることも可能である。さらに、比較的単純な演算モデル及びシミュレーションモデルによる音響的なフィルタ要素の設定のために、高い精度を得ることが可能である。
【００１６】
有利には、少なくとも２つの空洞共振器は、円筒状に形成されているとともに、異なる長さ及び／又は異なる直径を有している。容易に変化する長さを有する複数の空洞共振器を用いることで、例えば、より幅広であるもののそれほど深くないくぼみあるいは負の値ピークを音圧経過において得ることが可能である。
【００１７】
別の有利な一実施形態では、少なくとも１つの空洞共振器の長さを調整可能であるように構成されている。これにより、例えば変更された環境条件（例えば変更された圧力、他の温度又は他の測定気体）に音響的なフィルタ要素の特性を適合させることが可能である。長さ調整は、例えば適当なネジ結合部によって容易に実現可能である。
【００１８】
別の有利な一実施形態では、測定セルは、気密なハウジング内に配置されている。ここで、気密とは、ハウジングが、本質的に圧力密に構成され、負圧及び／又は真空へもたらされることが可能であることを意味する。このために、例えば真空ポンプを測定装置に設けることができ、当該真空ポンプによってハウジングを空に（排気）することが可能である。このことは、測定セルに作用する空気伝搬音を緩衝するとともに、この経路において伝達される外乱ノイズを低減する。技術的な定義によれば、標準圧力を下回る圧力レベルが負圧と呼ばれ、３００ｈＰａを下回る圧力レベルは低真空と呼ばれる。
【００１９】
別の一態様では、課題を解決するために、冒頭に挙げた方法は、本発明により、流れ通路に少なくとも１つの音響的なフィルタ要素が設けられ、音響的なフィルタ要素が、動作周波数の基本周波数を含む第１の周波数範囲において負の音圧増幅に調整されるようになっている。
【００２０】
このとき、有利には、少なくとも１つの音響的なフィルタ要素が流れ通路に設けられ、音響的なフィルタ要素が、動作周波数の基本周波数の複数倍を含む少なくとも１つの第２の周波数範囲において負の音圧増幅に調整される。
【００２１】
別の有利な一実施形態では、少なくとも１つの音響的なフィルタの調整が、空洞共振器の以下の特徴：
形状、位置、直径、円筒状の空洞共振器の長さ、円筒状の空洞共振器の直径
のうち少なくとも１つ又は複数の構造上の設定及び／又は調整を含む。これにより、音響的なフィルタ要素は、例えばヘルムホルツ共鳴器又はこれに類するもののような既知の特性を有する空洞共振器を用いることで、合目的に構成されることが可能である。さらに、これにより、方法において用いられる音響的なフィルタ要素の構造上及び演算上簡易な転用（実施）が可能となる。
【００２２】
本発明による方法の別の好ましい一実施形態は、測定セルが配置された、負圧及び／又は真空へもたらすことが可能なハウジング内に、負圧及び／又は真空が生成されるようになっている。
【００２３】
以下に、具体的な本発明を、例示的、概略的、かつ、制限せずに本発明の有利な形態を示す図１〜図１０を参照しつつ詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による測定装置を概略的に示す図である。
【図２】測定セルにより記録された音響信号の周波数スペクトルを例示的に示す図である。
【図３】１つの空洞共振器を有する音響的なフィルタ要素を例示的に示す図である。
【図４】図３の音響的なフィルタ要素について算出された音圧経過を示す図である。
【図５】同一長さの、相前後して配置された一方向の３つの空洞共振器を有する音響的なフィルタ要素を例示的に示す図である。
【図６】図５の音響的なフィルタ要素について算出された音圧経過を示す図である。
【図７】同一長さの、相前後して配置された両方向の３つの空洞共振器を有する音響的なフィルタ要素を例示的に示す図である。
【図８】図７の音響的なフィルタ要素について算出された音圧経過を示す図である。
【図９】異なる長さの、相前後して配置された一方向の３つの空洞共振器を有する音響的なフィルタ要素を例示的に示す図である。
【図１０】図９の音響的なフィルタ要素について算出された音圧経過を示す図である。
【図１１】異なる長さの、相前後して配置された両方向の３つの空洞共振器を有する音響的なフィルタ要素を例示的に示す図である。
【図１２】図１１の音響的なフィルタ要素について算出された音圧経過を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１には、測定装置１の基礎となる要素が概略的に図示されている。測定装置１の本質的な部材は、ハウジング１１内に保護して配置されており、測定装置１の測定気体２は、測定気体入口１２において供給され、測定気体２は、測定後、測定気体出口１３において再び測定装置１を離れる。測定装置１の内部における測定気体２の経路は、測定気体入口１２から測定気体出口へ延びる流れ通路３によって規定されている。流れ通路３は、光音響測定セル５を介して測定気体２を案内し、光音響測定セルでは、測定気体が、それ自体公知の態様で、脈動的な、あるいは変調されたレーザビームによって励起される。  
【００２６】
したがって、流れ通路３は、３つの部分、すなわち測定気体入口１２から測定セル５までの導入管路４と、測定セルを通って延び、その経過が測定セルによって規定されている流れ経路１４と、測定セル５から測定気体出口１３へ延びる排出管路６とに区分されることが可能である。
【００２７】
ハウジング１１から測定セル５への固体伝搬音を低減するために、測定セル５は、緩衝要素１５（例えばゴム緩衝器）において支持されている。
【００２８】
緩衝要素１５は、外部からハウジング１１へ作用する振動及び環境騒音を緩衝する。測定セル５へ作用する空気伝搬音も低減するために、真空ポンプ１６によって、ハウジング１１の内部空間において負圧又は真空を生じさせることが可能である。真空の質が高まれば高まるほど、空気伝搬音をより効果的に抑制することが可能である。
【００２９】
これに代えて、又はこれに加えて、例えば１つの（場合によっては複数の）ヘルムホルツ共鳴器１７のような追加的な音響要素も内部空間に設けることが可能であり、当該音響要素によって、所定の周波数範囲におけるノイズレベルの低減を達成することが可能である。好ましくは、光音響測定セル５の動作周波数（基本周波数）における、及びその近傍における外乱（妨害）周波数が吸収されるように、１つ又は複数のヘルムホルツ共鳴器１７が調整されている。
【００３０】
流れ通路３の管路要素を介した固体伝搬音経路への音響伝搬（音響透過）を低減するために、流れ通路は、少なくとも部分的にフレキシブルな（例えばＶｉｔｏｎ（登録商標）、Ｔｙｇｏｎ（登録商標）、シリコン又はこれらに類する材料から成る）ホース（チューブ）を備えることが可能である。これにより、聴覚で知覚可能な用いられる周波数範囲（＜１０ｋＨｚ）における固体伝搬経路への音響外乱の伝搬を大幅に排除することが可能である。
【００３１】
空気伝搬音経路において導入管路４及び排出管路６を介して測定セル５へ至る外乱のみが、上述の措置ではほとんど有効に対処することができず、したがって、大きな問題となる。当該外乱は、しばしば、部分的に動作周波数も含み、したがって測定値ノイズに寄与する広（周波数）帯域の外乱である。当該外乱の原因として、（排気システム及び除去システムにより伝搬される）エンジンノイズ自体のほか、とりわけ流れノイズを挙げることができる。流れノイズは、全てのエッジ、断面変化部、流れ阻害部など、すなわち、とりわけバルブ、スプリッタ、オリフィス又はフィルタのような部材において生じる。除去流れが大きくなればなるほど、流れノイズが大きくなる。しかし、測定の動特性を高めるためには、除去流れを高めることが望ましく、このことは、流れ通路３における流速も高めることになる。
【００３２】
特に可搬式の測定機器の場合には、ホースによって伝搬される外乱ノイズは、コンパクトな構成及びより軽量な重さにより問題である。とりわけ、（例えば６ｌ（リットル）／分を超える）大きな流れの場合には、測定チャンバ５により、外乱ノイズが大きく表面化する。
【００３３】
この関係においては、（導入管路４においても、また測定セル５及び排出管路６においても）流れ通路の音響特性を適宜変更可能でないことも考慮すべきである。なぜなら、この場合、場合によってはあり得るネガティブな作用も考慮する必要があるためである。例えば内燃エンジンのガス交換時間（上昇時間／下降時間）を測定結果において考慮することができるように、例えば、流れ通路３のできる限りスリムな形状が好ましく、当該形状は、とりわけ、導入管路４及び／又は排出管路６の範囲でできる限り一定であり、特に流れ通路３の緩衝体積あるいは拡張部を有さない。換言すれば、流れ通路３は、導入管路４及び／又は排出管路６の範囲で一定の断面を有しているとともに、緩衝体積を有していない。「範囲」とは、ここでは、それぞれ流れ通路３の断面の特定の倍数に対応する部分と理解され得る。これは、導入管路４に関して、例えば測定気体入口１２における流れ通路３の断面の少なくとも３倍であり、排出管路６に関して、例えば測定気体出口１３における流れ通路３の断面の少なくとも３倍である。特に、導入管路４（場合によっては排出管路６も）における許容できない断面変化を回避する必要がある。断面変化が、測定入口１２において元々生じている経過に対して、所定の時点において許容される測定公差を上回るか、あるいは下回るほど大きく測定セル５の範囲での体積流量の時間経過を変化させる場合、当該断面変化が「許容できない」ものとみなされる。
【００３４】
空気伝搬音経路において流れ通路３を介して測定セル５へ至る流れの作用を最小化するために、導入管路４には音響的なフィルタ要素８が設けられており、当該フィルタ要素は、少なくとも動作周波数へ調整された周波数範囲において負の音圧増幅へ設定されている。音響的なフィルタ要素８は、少なくとも１つの、好ましくは複数の、流れ通路３に配置された空洞共振器７を含んでおり、当該空洞共振器の好ましい実施形態を以下において例示的に説明する。１つあるいは複数の空洞共振器の構成は、当該空洞共振器が全体として１つの音響的なバンドストップフィルタ又はノッチフィルタであるように選択されている。空洞共振器７によって規定される音響的なフィルタ要素の特性は、空洞共振器７の形状及び寸法のバリエーションによって、特にその長さＩ及び直径ｄによって調整されることが可能である。
【００３５】
これに代えて、又はこれに加えて、流れ通路３における排出管路６の範囲に第２の音響的なフィルタ要素８’を配置することが可能である。第２の音響的なフィルタ要素８’は、その寸法及び特性に関して、第１の音響的なフィルタ要素８と一致しているが、例えば異なる寸法又は管路直径により有意義であると思われる場合には、異なるように構成されることも可能である。
【００３６】
音響的なフィルタ要素８（及び第２の音響的なフィルタ要素８’）の所望の特性を、図２に関連して以下に説明する。図２には、測定セル５により記録された音響信号の周波数スペクトルが示されている。ここで、測定セル５は動作周波数１８によって励起され、動作周波数１８における信号の強度は、測定気体２の測定量の算出のために評価される。周波数スペクトルを、本質的に３つの帯域範囲、すなわち３９００Ｈｚまでの周波数の下方帯域範囲Ｉと、３９００〜５１００Ｈｚの中間帯域範囲ＩＩと、５１００Ｈｚを超える周波数の上方帯域範囲ＩＩＩとに区分することが可能である。中間帯域範囲ＩＩは、この例では約４１００Ｈｚにある動作周波数１８を含んでいる。
【００３７】
中間帯域範囲ＩＩにおけるノイズの妨害的な影響を低減するために、音響的なフィルタ要素８としてバンドストップフィルタが用いられ、当該バンドストップフィルタは、周波数の線の経過において明らかに見て取れるように、中間帯域範囲ＩＩにおける周波数を緩衝する。
【００３８】
好ましくは、音響的なフィルタ要素８，８’として、比較的単純な円筒型空洞共振器７の配置（構造）が用いられ、当該円筒型空洞共振器は、流れ方向に対して横方向に流れ通路３へ開口している。
【００３９】
対象となる本発明の出願人は、周波数に関連する音圧レベルへのこのような円筒型空洞共振器７の作用を調査した。目的は、関連する測定範囲において、ノイズレベルが、動作周波数１８近傍で緩衝され、大きな、及び小さな流量においてもできる限りわずかであるように、音響的なフィルタ要素８を適合させることである。これに関連して、このような音響的なフィルタ要素８の基礎となる特性をより良好に理解し、このような音響的なフィルタ要素８の設定のための方法を開発するために、シミュレーションソフトウェアＣＯＭＳＯＬによって３Ｄシミュレーションが行われた。
【００４０】
図３〜図１２には、シミュレーション結果が、それぞれ、用いられた音響的なフィルタ要素及びこれにより演算された音圧分布の図示によって示されている。
【００４１】
一連のシミュレーションは、それぞれ配置（構造）の特有の幾何形状を規定する複数のモデルに基づいて行われた。それぞれ円筒型空洞共振器のみが用いられた。音圧経過及び別の音響的な量の演算は、２０〜１６０００Ｈｚの周波数範囲にわたって行われ、音圧に対数的に関連する音圧レベルがプロットされた。
【００４２】
調査された第１の音響的なフィルタ要素８が図３に図示されており、対応する音圧経過が図４に図示されている。流れ通路３の直径は、一定で４ｍｍである。流れ通路３に対して垂直に当該流れ通路から突出する円筒型空洞共振器７は、５ｍｍの直径及び（流れ通路３の軸線から測って）２１ｍｍの長さを有している。当該構成により、音圧増幅の２つのノッチ状の負の値ピークを有する音響的なフィルタ要素が得られ、値ピークは、約４１００Ｈｚ及び１２９００Ｈｚにある。
【００４３】
調査された第２の音響的なフィルタ要素８が図５に図示されており、対応して算出された音圧経過が図６に図示されている。流れ通路３の直径は、一定で４ｍｍである。図５の音響的なフィルタ要素８は、それぞれ２１の長さを有する、一方側で流れ通路３に配置された３つの同一の円筒型空洞共振器７を備えている。隣り合って配置された２つの空洞共振器７の間の間隔は１０．５ｍｍであり、直径はそれぞれ４ｍｍである。この構成の音圧経過は２つの負の値ピークを有しており、当該値ピークは、図３の第１のフィルタの場合と本質的に同一の箇所に配置されているが、値ピークはより幅広であることが見て取れ、緩衝が明らかにより大きく明示されている。
【００４４】
調査された第３の音響的なフィルタ要素８が図７に図示されており、対応して算出された音圧経過が図８に図示されている。流れ通路３の直径は、一定で４ｍｍである。図７の音響的なフィルタ要素８は、流れ通路３に配置された３つの同一の円筒型空洞共振器７を備えている。空洞共振器は流れ通路３の両側で延在しており、より短い第２のネックあるいはネック部１０は、より長い第１のネックあるいはネック部９に対向している。第１のネック９の長さはそれぞれ２１ｍｍであり、第２のネック１０の長さはそれぞれ１０．５ｍｍである。隣り合って配置された２つの空洞共振器７の間の間隔は１０．５ｍｍであり、直径はそれぞれ４ｍｍである。図６に図示された、調査された第２の音響的なフィルタ要素８の音圧経過と比較すると、この構成の音圧経過は、１つの追加的な負の値ピークを有しており、当該値ピークは、これまでの（依然として存在する）値ピークの間でおよそ９２００Ｈｚにおいて位置している。このとき、中央の値ピークは、側方の両値ピークよりも明らかに幅広に形成されている。
【００４５】
調査された第４の音響的なフィルタ要素８が図９に図示されており、対応して算出された音圧経過が図１０に図示されている。流れ通路３の直径は、一定で４ｍｍである。図９の音響的なフィルタ要素８は、それぞれ、２３ｍｍ、２１ｍｍ及び１９ｍｍの互いにわずかに異なる長さを有する、一方側で流れ通路３に配置された３つの円筒型空洞共振器７を備えている。隣り合って配置された２つの空洞共振器７の間の間隔は１０．５ｍｍであり、直径はそれぞれ４ｍｍである。この構成の音圧経過は、明示された２つの負の帯域範囲を備えており、当該帯域範囲は、約４０００Ｈｚと約５０００Ｈｚの間あるいは約１１９００Ｈｚと約１５０００Ｈｚの間で延在している。
【００４６】
調査された第５の音響的なフィルタ要素８が図１１に図示されており、対応して算出された音圧経過が図１２に図示されている。図９に図示されたフィルタ要素に比べて、一方では空洞共振器７間の間隔がそれぞれ２１ｍｍへ拡大されており、各空洞共振器７には、対向する第２のネックあるいはネック部１０が補足されている。第２のネック１０の長さは、それぞれ１０．５ｍｍである。他のパラメータは変更されていない。この構成も、明示された２つの負の帯域範囲をもたらし、当該帯域範囲は、本質的に、図１０における上述の例と同一の箇所に位置している。加えて、非常にはっきり示された値ピークが約９２００Ｈｚにおいて位置している。
【００４７】
上述の３Ｄシミュレーションに加えて、大きく単純化された二次元モデルに基づいて演算が反復され、結果を互いに比較した。３Ｄシミュレーション及び２Ｄ演算の結果は、スケール係数（倍率）に至るまで質的には本質的に同等である。
【００４８】
このことは、本発明による、単純な円筒型空洞共振器７を基礎とする音響的なフィルタ要素８の大きな利点を明らかにするものである。なぜなら、フィルタ特性の設定を単純な２Ｄモデルに基づいて第１のステップにおいて行うことが可能なためである。そして、見いだされた最適な構成は、（例えば３Ｄモデルに基づくシミュレーションにおける）より複雑なモデリングに基づいてチェックされることができるか、又は実際の転用（実施）において同様にテストされることが可能である。（このような実際の転用の測定結果は、例えば図２に図示されているとともに、当該図の説明に関連して説明された）。
【００４９】
現場への本発明の転用を当業者にとって可能とするために、発明者により、シミュレーション及び演算に基づき以下の結果が引き出された：
−値ピークの正確な位置は、本質的に共振器ネックの長さに依存する。
−値ピークの深さ（あるいは高さ）は、共振器の数に依存する。
−より幅広の、ただし、それほど深くないノッチが、容易に変更される長さを有する複数の共振器ネックを用いることで得られる。
−追加的な容易な変位（シフト、オフセット）を、半径及び直径並びにネック間の間隔の変化の変更によって得ることができるが、これらパラメータは、より小さく影響をもたらす。
【符号の説明】
【００５０】
１              測定装置
２              測定気体
３              流れ通路
４              導入管路
５              測定セル
６              排出管路
７              空洞共振器
８              音響的なフィルタ要素
９              第１のネック部
１０            第２のネック部
１１            ハウジング
１２            測定気体入口
１３            測定気体出口
１４            流れ経路
１５            緩衝要素
１６            真空ポンプ
１７            ヘルムホルツ共鳴器
１８            動作周波数
【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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【国際調査報告】
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