(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源と、
前記音源からの音の放射方向前面側に配置され該音源から放射された入射波を受信するとともに該音源から放射され測定対象で反射して戻ってきた反射波を受信する音センサと、
前記音源から放射された入射波と該入射波が反射して戻ってくる反射波とのうち実質的に入射波のみが存在する条件下で前記音センサで該入射波を受信することにより得られた第１の信号を、測定に先立って記憶しておく記憶部と、
測定時に前記音センサで入射波と反射波との双方が混在した音を受信することにより得られた第２の信号と、前記記憶部に記憶しておいた第１の信号とに基づいて、測定対象の音響反射率もしくは吸音率を求める演算部とを備えたことを特徴とする音響特性測定装置。
【請求項２】
前記演算部が、周波数帯域ごとの音響反射率もしくは吸音率を求めるものであることを特徴とする請求項１記載の音響特性測定装置。
【請求項３】
音源と、該音源からの音の放射方向前面側に配置される音センサとを用意し、
前記音源から放射された入射波と該入射波が反射して戻ってくる反射波とのうち実質的に入射波のみが存在する条件下で前記音センサで該入射波を受信することにより第１の信号を得、
測定時に、前記音源を測定対象に向けて該音源から音を放射させ、前記音センサで、該音源から放射された入射波と該入射波が測定対象で反射して戻ってきた反射波との双方が混在した音を受信することにより第２の信号を得、
前記第１の信号と前記第２の信号との双方の信号に基づいて測定対象の音響反射率もしくは吸音率を求めることを特徴とする音響特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、壁面や道路表面などのような、音を吸収する面の音響反射率あるいは吸音率を測定する音響特性測定装置に関し、特に、道路などの現場に出掛けて行って測定するのに好適な音響特性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
壁面や道路表面のような、音を吸収する面の音響反射率や吸音率を現場で測定する技術としては、その表面（測定対象）に向けて音を放射して、入射波の音圧の２乗と反射波の音圧の２乗との比を周波数帯域ごとに測定して音響反射率ｒを求めたり、その求めた音響反射率ｒを用いて、１−ｒ2をもって吸音率とするのが従来からの測定原理である。
【０００３】
そこで、このような測定を行うような音源スピーカを測定対象の音響材料表面（壁面や道路表面など）に向けて配置するとともにその音源スピーカと測定対象との中間にマイクロホンを配置し、音源スピーカから放射され、測定対象に届く前の入射波と、その入射波が測定対象表面で反射して戻ってきた反射波との双方をマイクロホンで受信し、その受信により得られた信号から入射波の信号と反射波の信号を切り出して演算を行なった方法が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術では、入射波と反射波とを完全に分離して切り出す必要があるために、入射波と反射波がマイクロホンで受信される時間を分離する必要があり、このため、音響スピーカは、測定対象表面から測定しようとする周波数帯域における音波の数倍以上離す必要があり、興味のある周波数帯域が例えば数ｋＨｚ以下等の低周波域にある場合は装置全体が極めて大きなものとなってしまい、現場測定には全く不向きな装置となってしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、入射波と反射波が時間的に重なって受信されるような状態においても、音響特性を求めることのできる音響特性測定装置および音響特性測定方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の音響特性測定装置は、
音源と、
その音源からの音の放射方向前面側に配置されその音源から放射された入射波を受信するとともにその音源から放射され測定対象で反射して戻ってきた反射波を受信する音センサと、
その音センサで受信された入射波に基づく第１の信号を測定に先立って記憶しておく記憶部と、
測定時に上記音センサで入射波と反射波との双方が混在した音を受信することにより得られた第２の信号と、上記記憶部に記憶しておいた第１の信号とに基づいて測定対象の音響反射率もしくは吸音率を求める演算部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
ここで上記演算部が、周波数帯域ごとの音響反射率もしくは吸音率を求めるものであることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の音響特性測定方法は、
音源と、その音源からの音の放射方向前面側に配置される音センサとを用意し、
上記音源を、その音源から放射された入射波とその入射波が反射して戻ってくる反射波とのうち実質的に入射波のみが存在する条件下で上記音センサでその入射波を受信することにより第１の信号を得、
測定時に、上記音源を測定対象に向けてその音源から音を放射させ、上記音センサで、音源から放射された入射波とその入射波が測定対象で反射して戻ってきた反射波との双方が混在した音を受信することにより第２の信号を得、
上記第１の信号と上記第２の信号との双方の信号に基づいて測定対象の音響反射率もしくは吸音率を求めることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、入射波のみの信号をあらかじめ得て記憶しておくようにしたため、実際の測定時に入射波と反射波とが混合した音を受信してもそこから反射波の成分のみを抽出することができ、音響反射率や吸音率を求めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の音響特性測定装置の一実施形態の構成を示す図である。
【００１２】
この音響特性測定装置１０には、音源スピーカ１１と、マイクロホン１２と、そのマイクロホン１２で受信して得た信号を増幅するアンプ１３と、回路部２０とが備えられている。この回路部２０には、音源スピーカ１１に送る信号を発生させる信号発生部２１、マイクロホン１２で受信されアンプ１３で増幅された信号を入力し、音響反射率や吸音率を求める演算部、マイクロホン１２で受信されアンプ１３で増幅された信号が演算部２２を経由して入力され、その信号を記憶しておく記憶部２３が備えられている。
【００１３】
この図１には、実際の測定時の配置が示されており、音源スピーカ１１は測定対象表面１００に向けて配置され、マイクロホンがその音源スピーカ１１と測定対象表面１００との間に配置されている。
【００１４】
音響特性を測定しようとしている周波数帯域の音波の波長と比べ、音源スピーカ１１とマイクロホン１２との間の距離Ｌ1やマイクロホン１２と測定対象表面１００との間の距離Ｌ2として十分な距離を確保できないときは、入射波と反射波の一部が重なって受信されることになり、このままでは入射波と反射波とを分離することができない。
【００１５】
そこで、ここでは、以下のようにして測定を行なう。
【００１６】
図２は、測定の手順を示した模式図、図３は信号波形を示す模式図である。
【００１７】
測定の手順は以下のとおりである。
【００１８】
（Ａ）準備測定
（Ａ−１）入射音波の測定
装置を無響室に持ち込み、所定の信号でスピーカ１１を駆動して入射音波ｘ（ｔ）を測定する（図２（Ａ−１），図３（Ａ−１）参照）。
【００１９】
周囲に反射物のない十分に広い場所ならば、入射音波ｘ（ｔ）はスピーカ１１を上向きにして測定してもよい。
【００２０】
（Ａ−２）参照波の測定
さらに、装置の測定面（図２（Ａ−２）の反射面１００）に完全反射面を設定して、所定の信号でスピーカ１１を駆動して入射音波ｘ（ｔ）に反射音波ｓ（ｔ）が加わった音響信号（以下この音響信号ｚ（ｔ）＝ｘ（ｔ）＋ｓ（ｔ）を参照信号という）を測定する。このときのマイクロホン１２と反射面１００との距離は、実測定時のマイクロホンと試料面との距離と等しいことが必要である（図２（Ａ−２），図３（Ａ−２）参照）。
【００２１】
完全反射面としては、十分に広い平面で表面が平坦な密なアスファルト舗装面、コンクリート舗装面など、完全反射とみなし得る面があるときは、それを利用してもよい。
【００２２】
この入射音波および完全反射面を使って測定した音波の波形をＡＤ変換（アナログ−ディジタル変換）し、回路部２０の記憶部２３（図１参照）に書き込んで保存する。屋外などで測定で雑音の混入の恐れがあるときには、多数回の測定の平均をとる。
【００２３】
（Ａ−３）参照信号の処理
記憶部２３に取り込んだ参照信号ｚ（ｔ）から、時間を合わせて入射音ｘ（ｔ）を引き去り、完全反射面からの反射音ｓ（ｔ）のみを取り出す。その操作は図２（Ａ−３）に、この操作の結果は図３（Ａ−３）に示してある。
【００２４】
（Ａ−４）完全反射音波の周波数分析
完全反射面からの反射音の周波数分析を行なって、各周波数帯域ごとの入射エネルギーを求める。
【００２５】
この処理は、次の３方法のどれによって行ってもよい。その結果得られる周波数帯域エネルギーをＥＳ（ｆ）とする。（このｆは、周波数帯域を表す数値である。）
（１）ｓ（ｔ）をＤＡ変換（デジタルーアナログ変換）してアナログ信号に戻し、アナログのバンドパスフィルタで周波数帯域ごとに分け、各帯域成分の２乗値の一定時間の和として帯域エネルギーを求める。
【００２６】
（２）ｓ（ｔ）をディジタルバンドパスフィルタによって周波数帯域ごとに分け、各帯域成分の２乗値の一定時間の和として帯域エネルギーを求める。
【００２７】
（３）ａ．ｓ（ｔ）に時間窓を掛けて必要な部分を取り出す。
【００２８】
ｂ．時間窓を掛けたｓ（ｔ）のＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行い、スペクトルＳ（ｆ）を求める。
【００２９】
ｃ．Ｓ（ｆ）を周波数帯域に分けて、各帯域成分の２乗和により帯域エネルギーを求める。
【００３０】
以上（Ａ−４）の結果は、実測定時に帯域参照エネルギーとして使用するので、装置の定数として記憶部２３に保存する。
【００３１】
（Ｂ）実測定
装置を測定対象の音響材料表面１００に向けて、準備測定時と同一の信号でスピーカ１１を駆動し、マイクロホン出力ｙ（ｔ）をＡＤ変換して記憶部２３に保存する（図２（Ｂ−１），図３（Ｂ−１））。
【００３２】
測定装置と音響材料の位置関係は、準備測定時と同一にすることが望ましい。それが実現されている場合及び、そうでなくても一定に保たれている場合には、多数回の平均操作によって雑音を低減することができる。しかし、マイクロホンと音響材料との距離を一定に保つことができない場合には平均操作は行わない。
【００３３】
（Ｃ）入射音波形の除去
次の計算により、測定信号ｙ（ｔ）から入射音ｘ（ｔ）を除去して反射音ｒ（ｔ）を得る（図２（Ｂ−２），図３（Ｂ−２））。
【００３４】
ｒ（ｔ）＝ｙ（ｔ）−ｘ（ｔ）
（Ｄ）周波数分析
入射音成分を除去した反射音ｒ（ｔ）の、必要とする周波数帯域ごとのエネルギーを求める。
【００３５】
この処理は、次の３方法のどれによって行ってもよい。
【００３６】
（４）ｒ（ｔ）をＤＡ変換してアナログ信号に戻して、アナログのバンドパスフィルタで周波数帯域ごとに分け、各帯域成分の２乗値の和として帯域エネルギーを求める。
【００３７】
（５）ｒ（ｔ）をディジタルバンドパスフィルタによって周波数帯域ごとに分け、各帯域成分の２乗値の和として帯域エネルギーを求める。
【００３８】
（６）ａ．ｒ（ｔ）に時間窓を掛けて必要な部分を取り出す。
【００３９】
ｂ．時間窓を掛けたｒ（ｔ）のＦＦＴを行い、スペクトルＲ（ｆ）を求める。
【００４０】
ｃ．Ｒ（ｆ）を周波数帯域に分けて、各帯域成分の２乗和により帯域エネルギーを求める。
【００４１】
以上（４），（５），（６）の何れを使うかは、準備測定での方法に準じる。すなわち、準備測定で（１）の方法を用いたならば（４）、（２）の方法を用いたならば（５）、（３）の方法を用いたならば（６）とする。
【００４２】
ここで使う周波数帯域は、（Ａ）で使った周波数帯域と一致していなければならない。しかし、時間窓は、必要のない信号や雑音の除去のために（Ａ）で使った時間窓と異なる場合もあり得るが、反射波のエネルギー損失を生じないものでなければならない。
【００４３】
（Ｅ）反射率計算
前項（Ｄ）で求めた各周波数帯域の反射音エネルギーと、（Ａ）で求めた帯域参照エネルギー（各周波数帯域の完全反射面からの反射音エネルギー）との比として反射率Ｒ（ｆ）を求める。
【００４４】
Ｒ（ｆ）＝
（周波数帯域ｆの反射音エネルギー）／（帯域参照エネルギー）
（Ｆ）吸音率計算
各周波数帯域ごとの吸音率は次式によって計算される。
【００４５】
周波数帯域ｆの吸音率＝１−Ｒ（ｆ）
以上は、測定したのと同じ周波数帯域の吸音率測定である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、実測値において入射波と反射波とを分離して受信することができない状態においても、入射波と反射波とを分離し、音波反射率や吸音率を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音響特性測定装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】測定の手順を示した模式図である。
【図３】信号波形を示す模式図である。
【符号の説明】
１０    音響特性測定装置
１１    音響スピーカ
１２    マイクロホン
１３    アンプ
２０    回路部
２１    信号発生部
２２    演算部
２３    記憶部
１００    測定対象表面
【図１】
0004209536.tif 000002
【図２】
0004209536.tif 000003
【図３】
0004209536.tif 000004