(57)【要約】【課題】  集音性能の低下防止と、集音フード内に配置されたマイクロホンの汚損防止との両立が図られた集音器を提供する。【解決手段】  集音フードとこの集音フードの内部に配置されたマイクロホンとが備えられた集音器に、マイクロホンの受音面よりも前方に配置され、集音フード内の少なくともこの受音面を含む後方の領域を集音フード外部から隔絶する隔壁とマイクロホンの受音面の周囲を取り巻くように配置された吸音材とをさらに備えた。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端に開口を有し該開口よりも後方に焦点を有する回転面形状の音反射内壁を少なくとも該開口側に有し内部空間が形成された集音フードと、
前記集音フード内に少なくとも受音面が、該受音面を前方に向けて配置され、該集音フード内に入射した音波を受音するマイクロホンと、
前記マイクロホンの受音面の周囲を取り巻くように前記集音フード内に配置された吸音材と、
前記受音面よりも前方に配置され前記内部空間のうちの前記受音面を含む少なくとも後方の領域を該集音フード外部から隔絶する隔壁とを備えたことを特徴とする集音器。
【請求項２】
前記集音フードが、さらに前記開口の周縁部に沿って吸音材が配置されたものであることを特徴とする請求項１記載の集音器。
【請求項３】
前記隔壁は、音透過性を有するシートからなる隔壁であることを特徴とする請求項１記載の集音器。
【請求項４】
前記隔壁が、前記集音フードに着脱自在なものであることを特徴とする請求項１又３記載の集音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響をフードの内部に配置されたマイクロホンで集音する集音器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、検査対象の表面などをハンマーなどの打撃具で打撃し、その打撃の際に発生する音（以下では、これを打音と称す）をマイクロホンで集音して分析することで検査対象内部に存在する空洞などの欠陥の検出を行なう打音検査システムが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
上記非特許文献１に記載されている打音検査システムでは、打音の集音が、マイクロホンが中央部に配置されると共に周囲音をさえぎるための聴診器型の集音フードを備えた集音器によって行なわれている。また、本件の発明者によっても、マイクロホンの側面を取り巻くように吸音材を配置したことで集音性能の向上が図られた集音器が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
図１は、上記非特許文献１に記載されている打音検査システムの以外の打音検査システムや、機械設備から発生する動作音を集音して分析することでその機械設備に発生した異常を検出する機械設備診断システムなどにおいても一般的に採用されている集音器の断面図である。
【０００５】
図１に示す集音器１００は、集音フード１０１、マイクロホン１０２、および、集音フード１０１の後端側に穿設された孔１０１ａに挿通されたマイクロホン１０２を集音フードに固定するための固定具１０３で構成されている。
【０００６】
図２は、継続時間が２ｍｓのトーンバーストを図１に示す集音器で集音した際に集音器から出力される電圧波形を示す図である。
【０００７】
図２（ａ）から図２（ｃ）には、トーンバーストの周波数が、それぞれ９ｋＨｚ、１１ｋＨｚ、および１３ｋＨｚの場合の電圧波形が示されている。
【０００８】
ところで、これら打音検査システムや機械設備診断システムなどに用いられる集音器は、屋外にあっては雨や雪など、または、屋内であっても潤滑油などが目に見えない霧状となって飛散する環境下での使用においてはマイクロホンの汚損は、マイクロホンの振動膜の汚損となるため、振動膜の質量が変わり、マイクロホン特性に変動を生じさせて、精度のよい音響診断ができなくなる。
【０００９】
そこで、集音フードの開口をシート状物で覆うことで、マイクロホンの汚損の防止が図ることが考えられる。
【００１０】
図３は、図１に示す集音器の集音フードの開口を０．１ｍｍの厚みのビニールシートで覆った状態で、継続時間が２ｍｓのトーンバーストを集音した際に集音器から出力される電圧波形を示す図である。
【００１１】
図３（ａ）から図３（ｃ）には、図２（ａ）から図２（ｃ）と同じように周波数が９ｋＨｚ、１１ｋＨｚ、および１３ｋＨｚのトーンバーストの発信によって集音器から出力された電圧波形が示されているが、ここには、図２（ａ）から図２（ｃ）に示される波形とはかけ離れた長く尾を引いた波形が示されている。
【００１２】
図４は、図３において用いられたビニールシートよりも厚みの薄いフィルムを用いた場合に得られた電圧波形を示す図である。
【００１３】
図４（ａ）から図４（ｃ）にも、周波数が９ｋＨｚ、１１ｋＨｚ、および１３ｋＨｚのトーンバーストの発信によって集音器から出力された電圧波形が示されているが、ここには、図３（ａ）から図３（ｃ）に示される波形よりも多少、尾の引き方が弱まった波形が示されている。
【００１４】
しかし、図４（ａ）から図４（ｃ）に示される波形も、図２（ａ）から図２（ｃ）に示される波形とはかけ離れたものとなってしまっている。これは、フード内に入射した音波が、フード内壁とビニールシートとの間で多重反射されたためである。
【００１５】
このため、通常、このシート状物は、張りつめた状態ではなく緩んだ状態で使用されている。
【非特許文献１】‘検査技術’、２００２年７月号、第４１−４５頁（技術トピックス／建築・土木）
【特許文献１】特許第３２２３２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、上述したように緩んだ状態でシート状物が取り付けられた集音フードが屋外で使用されると、風でシート状物がはためいたりするために音響ノイズが発生し、音響診断が正確に行なえなくなるという問題がある。
【００１７】
本発明は、上記事情に鑑み、屋外での集音性能の低下防止と、集音フード内に配置されたマイクロホンの汚損防止との両立が図られた集音器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するための本発明の集音器は、
前端に開口を有しこの開口よりも後方に焦点を有する回転面形状の音反射内壁を少なくともこの開口側に有し内部空間が形成された集音フードと、
上記集音フード内に少なくとも受音面が、この受音面を前方に向けて配置され、この集音フード内に入射した音波を受音するマイクロホンと、
上記マイクロホンの受音面の周囲を取り巻くように上記集音フード内に配置された吸音材と、
上記受音面よりも前方に配置され上記内部空間のうちの上記受音面を含む少なくとも後方の領域をこの集音フード外部から隔絶する隔壁とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の集音器には、マイクロホンの受音面よりも集音フードの開口側に位置する隔壁と共にマイクロホンの受音面の周囲を取り巻く吸音材が備えられており、隔壁だけが備えられ、マイクロホンの受音面の周囲を取り巻く吸音材が備えられていない従来の集音器の集音フード内壁面と隔壁との間に音波の多重反射によって発生していた定在波は、本発明の集音器での発生は、本発明の集音器の集音フード内に上記のように配置された吸音材の存在によって抑制される。また、本発明の集音器に使用されている隔壁は、従来では使用できないと考えられていた張りつめた状態のシート状物であり、この隔壁は風によってはためくこともない。したがって、本発明の集音器によれば、集音性能の低下防止と、マイクロホンの汚損防止との両立を図ることができる。
【００２０】
ここで、上記集音フードが、さらに上記開口の周縁部に沿って吸音材が配置されたものであることが好ましい。
【００２１】
このように、吸音材を上記開口の周縁部に沿って配置すると、フードの側方もしくは後方から到来してフードの開口の縁で回折されてフード内に侵入してくる音波を減衰したものとすることができ、集音フード内壁面と隔壁との間への音波の侵入そのものを抑制するのに寄与することができる。
【００２２】
また、上記隔壁は、音透過性を有するシートからなる隔壁であることも好ましい態様である。
【００２３】
このように、隔壁が、音透過性を有するものであればシートであってもよい。
【００２４】
さらに、上記隔壁が、上記集音フードに着脱自在なものであることも好ましい態様である。
【００２５】
このようにすると、隔壁が汚損した場合の隔壁の交換が簡単に行なえるので便利である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の集音器によれば、集音性能の低下防止と、集音フード内に配置されたマイクロホンの汚損防止との両立を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２８】
図５は、本発明の集音器の一実施形態の断面図である。尚、図５に示されるもので図１に示されるものと同じ種類のものには、図１において付されている符号と同じ符号が付されている。
【００２９】
図５には、本実施形態の集音器１を構成する、集音フード１０１、マイクロホン１０２、固定具１０３、集音フードの開口をカバーする塩化ビニールシート１０４、および、マイクロホン１０２の周囲に配置されているグラスウール１０５が示されており、本実施形態の集音器１は、図１に示す従来の集音器１００と比べ、グラスウール１０５がマイクロホンの周囲に配置されていると共に、０．１ｍｍの塩化ビニールシート１０４によって集音フード１０１の開口が覆われたものである。尚、マイクロホン１０２の受音面は、集音フード１０の焦点位置に配置されている。
【００３０】
図６は、集音フードに取り付けられた塩化ビニールシートを示す図である。
【００３１】
図６には、余裕を持って集音フードの開口を覆うことができる程度の大きさに裁断された塩化ビニールシート１０４が、この塩化ビニールシート１０４で集音フードの開口を覆うために、この塩化ビニールシートの端部を巻き込みながら集音フードの開口周縁に嵌め込み可能な、開口の直径よりも多少長い直径を有する枠１０４１によって集音フード１０１に取り付けられている様子が示されており、本実施形態の集音器１では、この塩化ビニールシート１０４の交換が簡単に行なえるようになっている。
【００３２】
ここで、図７は、本実施形態の集音器１の集音性能を周波数別に示す図である。
【００３３】
図７には、図２から図４において示される電圧波形を得る際に使用したトーンバーストと同じトーンバーストを集音器１で集音した時に集音器１から出力された電圧波形が示されている。
【００３４】
これに対し、図８は、開口を覆う塩化ビニールシートを外した状態の、本実施形態の集音器の集音性能を周波数別に示す図である。尚、ここでも、図７において集音したと同じトーンバーストを集音している。
【００３５】
図８には、集音フードの開口から塩化ビニールシートがはずされた状態の集音器１だと、集音フードの開口を覆う塩化ビニールシートの他にマイクロホンの周囲のグラスウールも備えていない従来タイプの集音器１００から出力された電圧波形とほぼ同じ電圧波形が出力されたことが示されている。但し、従来タイプに比べて周波数による電圧振幅の変化は小さい。
【００３６】
図７からは、図８と比べると多少、尾がついているものの、図３に示す、集音フードの開口が塩化ビニールシートで覆われただけでマイクロホンの周囲にグラスウールを備えていない従来の集音器から出力された電圧波形に比べると格段に良好な音圧波形が得られていることがわかる。
【００３７】
図９は、開口を塩化ビニールシートではなくこの塩化ビニールよりも厚みの薄いフィルムに代えた、本実施形態の集音器の集音性能を周波数別に示す図である。尚、ここでも、図７において集音したと同じトーンバーストを集音している。
【００３８】
図９には、図７に示される電圧波形よりもさらに良好な波形が示されている。
【００３９】
つまり、同じトーンバーストを集音したときの、従来の集音器１００から出力される電圧波形を示す図３と本実施形態の集音器１から出力される電圧波形を示す図７とを比べてみても明らかなように、本実施形態の集音器１では、集音フードの開口が塩化ビニールで覆われていても、集音フード内のマイクロホンの受音面の周囲に配置されたグラスウールによって、隔壁だけが備えられ、マイクロホンの受音面の周囲を取り巻く吸音材が備えられていない従来の集音器の集音フード内壁面と隔壁との間に発生していた定在波の発生が抑制されているために、本実施形態の集音器１から出力される電圧波形は、従来の集音器１００から出力される電圧波形よりも集音性能の低下が防止されている。したがって、本実施形態の集音器１によれば、集音性能の低下防止と、集音フード内に配置されたマイクロホンの汚損防止との両立を図ることができる。尚、この効果は、集音フードの開口を覆うものが、塩化ビニールから、この塩化ビニールよりも厚みの薄いフィルムに取り替えられても減却されるものではない。
【００４０】
以上に説明した実施形態では、集音器の集音フード内のマイクロホンの周囲に吸音材を配置した場合を例に挙げて説明しているが、この吸音材が集音フードの開口の周縁部にも配置された集音器を用いることで、フードの側方もしくは後方から到来してフードの開口の縁で回折されてフード内に侵入してくる音波を減衰したものとすることで集音内壁面と隔壁との間に侵入する音波そのものを抑制できる。これにより、集音性能の低下防止に寄与することができる。
【００４１】
ここで、図１０は、吸音材が、集音フードの開口の周縁部にも配置されている集音フードの一例の断面図である。尚、ここに示されるもので、上記実施形態において使用されているものと同じ種類のものには、上記実施形態において付されている符号と同じ符号が付されている。
【００４２】
図１０に示される集音フード１０１には、上述した通り、マイクロホン１０２の周囲に加え、開口の周縁部にも吸音材であるグラスウール１０６が全周に配置されている。尚、この、開口の周縁部のグラスウール１０６は、図１０に示す様に全周に配置されたものに限るものではなく、また、着脱可能なものであってもよい。
【００４３】
また、このように、マイクロホン１０２の周囲に加え、グラスウール１０５を集音フード開口１０４の周縁部に配置し、フードの開口の縁で回折されてフード内に侵入してくる音波を減衰したものとすることで指向性の劣化も抑制される。
【００４４】
図１１は、集音器の指向特性を示すグラフ図である。
【００４５】
図１１（ａ）には、マイクロホンの周囲にのみ吸音材が配置されている集音器の指向特性、図１１（ｂ）には、マイクロホンの周囲に加え、集音フードの開口の周縁部にも吸音材が配置された上記実施形態の一態様である集音器の指向特性が周波数別に示されている。
【００４６】
図１１からは、マイクロホンの周囲に加え、集音フードの開口の周縁部にも吸音材を配置したことにより、１ｋＨｚについては、集音器の側方および後方に対する指向特性が改善され、特に真後ろ方向に対する指向性の改善が顕著であることが読みとれ、１０ｋＨｚについては、集音器の正面に近い方向の指向性が改善されていることが読みとれる。
【００４７】
さらに、集音フードの開口の周縁部にも吸音材を配置したことで、集音器の開口が検査対象と接触した場合の衝撃を和らげ、両者の破損を防止する効果も提供することができる。
【００４８】
さらに、集音フードの開口の周縁部にも吸音材を配置したことで、集音器の開口が検査対象と接触した場合の衝撃を和らげ、両者の破損を防止する効果も提供することができる。
【００４９】
尚、本実施形態では、隔壁として、塩化ビニールやフィルムなどのシート状物を採用する場合を例に挙げて説明したが、本発明は音波透過性のあるものであればこれらに限るものではなく、集音フード内における隔壁の位置もマイクロホンの受音面よりも前面側であれば開口面に限るものではない。また、隔壁が集音フードに着脱自在である場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、隔壁が集音フードに固定されているものであっても本発明の効果を減却するものではない、さらには、吸音材としてグラスウールを採用している例を挙げて説明したが、吸音機能があるものであればこれに限るものではない。また、この隔壁が、平面に限らず曲面等であってもよい。
【００５０】
また、隔壁の表面又は隔壁の前側に、隔壁の破損を防止する、網状又は格子状のガードを設けてもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、吸音材が、集音フードの開口の周縁部外側にも配置されている場合を例に挙げて説明したが、本発明ではこれに限るものではなく、周縁部内側に配置されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】一般的に採用されている集音器の断面図である。
【図２】継続時間が２ｍｓのトーンバーストを図１に示す集音器で集音した際に集音器から出力される電圧波形を示す図である。
【図３】継続時間が２ｍｓのトーンバーストを集音した際に集音器から出力される電圧波形を示す図である。
【図４】図３において用いられたビニールシートよりも厚みの薄いフィルムを用いた場合に得られた電圧波形を示す図である。
【図５】本発明の集音器の一実施形態の断面図である。
【図６】集音フードに取り付けられた塩化ビニールシートを示す図である。
【図７】集音フードの開口を覆う塩化ビニールシートをはずした状態の本実施形態の集音器から出力された電圧波形を示す図である。
【図８】集音フードの開口が塩化ビニールシートで覆われた本実施形態の集音器から出力された電圧波形が示す図である。
【図９】集音フードを覆う塩化ビニールが、この塩化ビニールよりも厚みの薄いフィルムに交換された本実施形態の集音器から出力された電圧波形を示す図である。
【図１０】吸音材が、集音フードの開口の周縁部にも配置されている集音フードの一例の断面図である。
【図１１】集音器の指向特性を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００５３】
１、１００  集音器
１０１  集音フード
１０１ａ
１０２  マイクロホン
１０２ａ  受音面
１０３  固定具
１０４  塩化ビニール
１０５、１０６  グラスウール
【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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