(57)【要約】【課題】  音響管で測定される垂直入射・透過損失カーブは試料の大きさと固定条件によって共振特性が強く現れ、利用（者）数が著しく制限されている。【解決手段】  一様均質な構造をもつ単層材、あるいはそれらの積層材の多種の材料では、垂直入射・透過損失が６ｄＢの傾斜を持つ質量則カーブになる。そして、音響管で測定された透過損失カーブの質量制御領域の周波数に対応するレベル位置、またはその近接位置を質量則カーブが通過する。測定された透過損失カーブが低周波領域と高周波領域の２種があれば、２種とも質量則カーブが通過する。共振を含む垂直入射・透過損失式（１）を導入することによって、測定カーブにカーブフィットさせて擬似カーブを描くことが可能となり、広い周波数範囲での垂直入射・質量則カーブが高精度に推定できるようになった。【選択図】図１
2007187643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響管を用いた垂直入射透過損失の測定結果のデータとして、低周波１０７および高周波１０９の２つのデータを図１で示すように配置したとき、質量則カーブは図１の質量制御領域の周波数１０１、１０３に対応するレベル位置またはその近接位置を必ず通過するという原理によって透過損失を推定する方法。
（０００５）参照。
【請求項２】
音響管で測定された垂直入射透過損失データ１０７、１０９に、透過損失の式（１）（カーブフィット関数例）の次の変数の何れかを操作してカーブフィットを行い、透過損失を推定する方法。
▲１▼共振周波数、▲２▼音響抵抗、▲３▼面密度、▲４▼空気の音響インピーダンス
（０００６）参照。
【請求項３】
カーブフィットを実施し、測定カーブ１０７、１０９を与える試料の等価的な音響特性である、共振周波数、面密度、音響抵抗を得ることによって、透過損失を推定する方法。
（０００７）参照。
【請求項４】
式（１）のグラフ１０６、１０８、式（２）のグラフ１０５、１１０を描く。これらの２つのグラフを変数の操作と連動して同時に描くことにより透過損失を推定する方法。
（０００８）参照。
【請求項５】
低周波用フィットカーブまたは高周波用フィットカーブの何れか１本のカーブを使用して、その平均操作によって信頼性を高めて透過損失を推定する方法。
（０００９）参照。
【請求項６】
低周波用音響管および高周波用音響管による測定で得られたそれぞれの垂直入射・透過損失のカーブ１０７、１０９に、カーブフィットを実施し、カーブフィットによって得られた２本の質量則推定カーブ１０５、１１０が重なり合って一本のカーブになるように、カーブフィットを調整して透過損失を推定する方法。
（００１０）参照。
【請求項７】
質量則カーブ１０５、１１０、測定カーブ１０７、１０９、音響抵抗ｒによるフィットカーブ１０６、１０８、の全部または一部の出力を持つ、透過損失を推定する方法。
（００１１）参照。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は遮音材料の透過損失を測定するための測定技術に関する
【背景技術】
【０００２】  一般工業分野、自動車、建築、環境で使用される音響材料には吸音材、遮音材がある。これらの音響特性の測定には前者は無響室、後者は残響室、またはそれらの簡易測定室が使用される。本発明はこれらのうち、遮音材の分野に関する。
遮音材の音響透過損失の測定方法は規格化されている。この場合は残響室で測定されるが大きな材料が必要となり、小さな材料では測定できない。また、残響室設備費も高額となる。
一方、音響材料の開発時点あるいは応用時点では、小試料にて材料特性を広い周波数範囲でチェックできる方法が求められている。このような要求に対して、残響室でないと測定できない音響構造体（サッシ、二重壁等）は除外して、その他の遮音材の垂直入射・透過損失測定を目的とした、音響管による測定方法が開発されている。音響管は、小型、安価な設備費、小試料測定等の特徴があり、工業上の利益は大である。しかし、音響管による測定で得られる垂直入射・透過損失のカーブは、試料の性質や大きさ、音響管による拘束条件が影響する。この結果、周波数範囲は狭くなり、多くはその周波数帯域に共振カーブを伴うために、材料本来の透過損失が見えず、共振特性を見ているだけのことが多い。音響管のサイズを変えても同様である。このような状況のために、音響管方式の透過損失測定の利用（者）数は著しく制限されている。
【特許文献１】  特許３４６３１９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  音響管で透過損失を測定することは、測定規格に適合した透過損失特性を垂直入射・透過損失特性として評価することを意味する。この場合の垂直入射・透過損失の周波数特性は、通常、垂直入射・質量則カーブ（計算式による６ｄＢ傾斜の直線）と、それをほぼ中心としてレベルが上下変動する曲線カーブで示される。しかし、この曲線カーブは材料の使用時の形状や固定方法などによって変化する。そこで、垂直入射・透過損失特性としては、十分に大きな材料の、広い周波数範囲での、垂直入射・質量則カーブを示す必要があり、それで十分である。本発明はこの質量則カーブを十分な精度で推定する方法を実現するものである。本発明によって音響管方式透過損失測定装置の問題点が解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  面的に、体積的に一様・均質な構造を持つ材料、あるいはそれらの積層材料では、垂直入射・音響透過損失の特性が、多種の材料で６ｄＢカーブの垂直入射・質量則カーブとなる。この事実は既知のデータを参照することから証明される。そしてこの事実は本発明の原点となっている。【０００５】  垂直入射・質量則カーブの推定原理を説明する。
音響管で測定された垂直入射・透過損失カーブが、図１のように低周波カーブ１０７および高周波カーブ１０９の順に配置され、それらには共振周波数１０１，１０３が生じていると仮定する。この時、たとえば低周波カーブの共振周波数１０１を抵抗制御領域、１０１の低周波側を弾性制御領域、１０１の高周波側を質量制御領域と呼び、質量制御領域には周波数１０２が配置されているものとする。高周波カーブ１０９でも同じように各制御領域が配置され、共振周波数１０３、質量制御領域周波数１０４が配置されているものとする。この時、質量則カーブは図１の質量制御領域の周波数１０２，１０４に対応するレベル位置またはその上下近接位置を必ず通過する。これが推定原理である。
しかし、透過損失カーブが低周波用（または高周波用）の１種だけの場合でも、数回の平均（測定カーブの平均、または質量則カーブの推定結果の平均）によって信頼性を上げることができる。本発明ではカーブが１種の場合を含む。
この推定原理は、垂直入射・透過損失測定カーブを近似的に再現する、カーブフィットという操作で達成される。【０００６】  カーブフィット関数例を考察する。ここで垂直入射に対する音響透過損失の物理的な応答を示すものとして、運動方程式を考慮した音響透過損失の式を考察する。波長より十分薄く、均質な、周辺が固定されている平板（壁）を考え、この平板に垂直入射の音波を当てると、平板の音の入射側と透過側の音圧差によって平板はピストン状に振動する。そして、例えば、平板は１自由度系で運動すると仮定する。この時の運動方程式から、音圧差と板の振動速度の比である機械インピーダンスを求めて垂直入射・透過損失に代入すると、垂直入射・透過損失は式（１）で、質量則カーブ特性が式（２）で得られる。
式（１）は１つの例であり、他の式でも式中の各変数を操作する方法でカーブフィットするものは本発明に含まれる。
式（１）は変数として▲１▼音響抵抗（ｒ）、▲２▼面密度（Ｍ）、▲３▼共振周波数（ｆｒ）、▲４▼空気の音響インピーダンス（ρｃ）、等を適切に与えると共振周波数での透過損失レベルの音響抵抗制御が自由になり、図１の２つの測定データ１０７，１０９にカーブフィットさせることができる。
【数１】
2007187643.tif 000003
【数２】
2007187643.tif 000004
（文字の説明）
ｒ      音響抵抗
ρｃ    空気の音響インピーダンス密度
ω      角周波数（＝２πｆ、ｆ：周波数）
Ｍ      面密度
ｋ      ばね定数【０００７】  すなわち、測定されたカーブの本来の形状を想定、想像し、測定カーブ１０７、１０９と同じ形状の特性を式（１）で近似的に再現できる。その結果、測定データを与える試料の等価的な音響特性として、共振周波数（ｆｒ）、面密度（Ｍ）、音響抵抗（ｒ）を得ることができる。【０００８】  同時に式（２）の面密度（Ｍ）が連動していると、質量則カーブが一義的に決定される。【０００９】  １種類の周波数範囲の測定データでカーブフィットされた推定結果は、信頼性の点で劣る場合があるが、複数回の推定データを平均することで改善することができる。たとえば、透過損失カーブが低周波１０７（または高周波１０９）だけの場合でも、数回の平均（測定カーブの平均、または質量則カーブの推定結果の平均）によって信頼性を上げることができる。本発明ではカーブが１種類の場合を含む。【００１０】  通常は、周波数範囲の異なる２種類の測定カーブ１０７、１０９に対してカーブフィットし、その結果得られる２本の質量則推定カーブ１０５、１１０が重なり合って１本の質量則カーブに連結するように調節する。この調節はカーブフィットによる垂直入射・透過損失の推定精度を広い周波数範囲で高め、保証するものである。調節作業は、逆に２本の測定カーブの正確さを確認することを意味する。このように１本の質量則カーブで低周波から高周波まで貫いて描くことを、カーブフィットによる垂直入射・透過損失カーブの推定という。【００１１】  垂直入射・透過損失特性カーブの推定作業の結果、測定カーブ１０７、１０９、そのフィットカーブ１０６、１０８、質量則カーブ１０５、１１０が出力される。ここで、測定カーブの共振が小さい、または共振がない場合は、測定カーブは質量則カーブを上下する本来の垂直入射・透過損失特性カーブに近似する。また、多孔質材やゴム材等では、カーブフィット操作で、共振周波数ｆｒを低周波に設定して、音響抵抗ｒを適切に与えると、低周波の透過損失の低下が鈍る方向に曲がる透過損失カーブを推定できる。
【発明の効果】
【００１２】  音響材料の透過損失の測定において、音響管による測定方法は［０００３］のような問題点があるが、本発明によって問題点を解決することができた。
垂直入射・透過損失の特性が、多種の材料で６ｄＢカーブの質量則カーブとなる。この事実は既知のデータを参照することから証明される。さらに、式（１）を使用して測定データを十分な精度でカーブフィットできる。この２点が広い周波数範囲での質量則カーブの推定を可能にした。
本発明による推定方法を、性質の異なる数種類の硬軟の材料について適用した結果、十分な精度の垂直入射・質量則カーブが得られることが確認できた。よって、本発明の推定方法を音響管の垂直入射・透過損失測定データに適用すれば、垂直入射・質量則カーブを十分な精度で測定できるようになる。
一様、均質な単層材、積層材の多種類に亘る各種材料を対象範囲とする材料開発、応用分野では、小試料で透過損失を測定できる音響管方式測定装置が広く望まれている。本発明による推定技術の導入によって、小型・安価・高精度の測定装置の実現が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態、実施例】
【００１３】  本発明による推定方法は、音響管を使用した垂直入射・透過損失特性測定装置などの名称で市販されている測定器によって測定、出力された垂直入射・透過損失データを入力源とする。本発明の透過損失の推定方法はソフトウエアであり、パソコン等の数値計算、作図ソフトで簡単に実施可能である。実施例として図１に推定結果の例を示す。
図１は鉄板１ｍｍ厚さの測定データ１０７、１０９、推定結果の質量則カーブ１０５、１１０、フィットカーブ１０６、１０８の表示例である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】音響管での垂直入射・透過損失の測定データと推定結果の実施図。
【符号の説明】
【００１５】１０１      低周波測定カーブの共振点周波数
１０２      低周波測定カーブの質量制御領域の周波数
１０３      高周波測定カーブの共振点周波数
１０４      高周波測定カーブの質量制御領域の周波数
１０５      低周波測定カーブによる質量則推定カーブ
１０６      低周波測定カーブのフィットカーブ
１０７      低周波測定カーブ
１０８      高周波測定カーブのフィットカーブ
１０９      高周波測定カーブ
１１０      高周波測定カーブによる質量則推定カーブ
【図１】
2007187643.tif 000005