(57)【要約】【課題】測定作業環境下の周囲の雑音の影響を排除するため、測定筐体を用いるにしても、振動板の正確な共振周波数を測定可能とする。【解決手段】支持リング１２に張設されている振動板１１に対し所定の間隔をもって駆動電極板１３を配置し、駆動電極板１３に交番電界を発生させて振動板１１を振動させ、振動板１１から放射される音波を測定系に含まれている測定用マイクロホン１５にて収音し、交番電界を変化させて得られる振動板１１の共振周波数に基づいて振動板１１の張力を測定するにあたって、測定筐体として、断面積が軸方向に沿ってほぼ一定である所定長さの音響管３０を用い、測定用マイクロホン１５を音響管３０内に収納するとともに、支持リング１２に張設されている振動板１１を音響管３０の一端側の開口部３０ａを塞ぐように配置した状態で、駆動電極板１３より振動板１１に交番電界を与える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持リングに張設されている振動板に対し所定の間隔をもって駆動電極板を配置し、上記駆動電極板に交番電界を発生させて上記振動板を振動させ、上記振動板から放射される音波を測定系に含まれている測定用マイクロホンにて収音し、上記交番電界を変化させて得られる上記振動板の共振周波数に基づいて上記振動板の張力を測定するにあたって、
測定筐体として、断面積が軸方向に沿ってほぼ一定である所定長さの音響管を用い、上記測定用マイクロホンを上記音響管内に収納するとともに、上記支持リングに張設されている振動板を上記音響管の一端側の開口部を塞ぐように配置した状態で、上記駆動電極板より上記振動板に交番電界を与えることを特徴とする振動板の張力測定方法。
【請求項２】
上記音響管の長さは、上記交番電界の周波数に応じて決められることを特徴とする請求項１に記載の振動板の張力測定方法。
【請求項３】
上記音響管内には、共振防止用の音響抵抗材が詰められていることを特徴とする請求項１または２に記載の振動板の張力測定方法。
【請求項４】
上記音響管の他端側は、自由音場に開放されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動板の張力測定方法。
【請求項５】
上記音響管はジグザク状に折り曲げられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動板の張力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサマイクロホンに用いられる振動板の張力を測定する振動板の張力測定方法に関し、さらに詳しく言えば、周囲の騒音を避けるため測定筐体を用いて振動板の張力を測定する際、その測定筐体のインピーダンスの影響を受けることなく、振動板の張力（共振周波数）を正確に測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサマイクロホンは、音源から到来する音波により振動する振動板と、固定極とをスペーサを介して対向的に配置してなる音響電気変換器を備えているが、一次音圧傾度型（単一指向性）の場合、低域の感度限界と、固定極に対する吸着安定度は振動板の張力に依存する。
【０００３】
そのため、個々のコンデンサマイクロホンにおいて、低域の感度限界と吸着安定度の品質を揃えるには、振動板の張力のバラツキを少なくする必要がある。
【０００４】
通常、振動板は大判サイズのマザーフィルムに所定の張力を加え、その上に複数個の支持リングを接着材を介して配置し、接着材の硬化をまってマザーフィルムから振動板付きの各支持リングを切り出すことにより作製される。本明細書において、支持リングに振動板を張設したものを振動板ユニットということがある。
【０００５】
例えば、汎用の安価なコンデンサマイクロホン用途の振動板ユニットについては、あまり高い性能が要求されないので、一般的に振動板ユニットの状態で個々の張力測定は行われないが、特に音質が重視される例えばスタジオ用コンデンサマイクロホンなどの場合には、高い性能と、音質の個差が少ないことが要求される（多くの場合、個差の許容範囲は概ね１０％以内に指定される）。
【０００６】
従来において、振動板の張力測定方法には、大別して、音波で振動板を振動させてその振幅を測定する方法と、交番磁界により振動板を振動させてそのとき放射される音波のレベルを検出する方法とが知られているが、いずれの方法においても、基本的には振動板を駆動する周波数を調整して、最大の振幅と音の大きさで共振周波数を測定する。
【０００７】
この共振周波数を測定するにあたって、通常、上記駆動周波数の調整にはスイープ発振器が用いられ、スイープ発振器を操作しながらオシロスコープなどでレベルを確認し、レベルが最大を示すときの周波数を読み取るようにしている。
【０００８】
しかしながら、スイープ発振器を操作するとき、周波数を低い方から高い方にスイープすると読み取り値が真値より高めになり、反対に周波数を高い方から低い方にスイープする場合には読み取り値が真値よりも低めになることがある。また、この操作による誤差はスイープする速度にも依存するため、概して測定の信頼性が低いという問題がある。
【０００９】
この点を解決するため、本出願人は特許文献１に記載の振動板の張力測定装置を提案しており、その構成を図３により説明する。
【００１０】
この振動板の張力測定装置は、振動板ユニット１０の支持リング１２に張設されている振動板１１に対向的に配置される駆動電極板１３と、振動板１１から放射される音波を収音する測定用マイクロホン１５と、測定用マイクロホン１５から出力されるマイク出力信号を増幅して駆動電極板１３に与えて振動板１１を静電的に駆動する電圧増幅器１４と、上記マイク出力信号の周波数を計測する周波数カウンタ１８とを備える。
【００１１】
この振動板の張力測定装置によれば、振動板１１から放射される音波に基づく測定用マイクロホン１５のマイク出力信号が電圧増幅器１４を介して駆動電極板１３に与えられるループが形成され、これによりマイクロホンとスピーカとがハウリングを起こす状態に似た方法で振動板１１が持続的に発振する。
【００１２】
このとき、振動板１１の張力が高い場合には高い周波数で発振し、振動板１１の張力が低い場合には低い周波数で発振するため、その発振周波数を周波数カウンター１８で読むことにより振動板１１の張力を測定することができる。
【００１３】
したがって、従来例のようにスイープ発振器を人手によって操作する必要がないため、測定値に測定者の個差が介入する余地がほとんどなく、信頼性の高い測定を行うことができる。
【００１４】
ところで、実際の測定では、測定作業環境の周囲の騒音（雑音）が問題となる。周囲の騒音が大きく、十分なＳ／Ｎ比がとれない場合、単純に駆動電極板１３の駆動電圧を高くしたのでは、駆動電極板１３と振動板１１との間で火花放電が発生し、振動板１１が焼損することがある。
【００１５】
そこで、従来では、周囲の騒音によるＳ／Ｎ比の劣化を防止するため、図４に示すような測定筐体としての測定箱２０を用いるようにしている。測定箱２０は、上面に開口部２０ａを有し、その内部にはグラスウールなどの音響抵抗材２１が詰められている。
【００１６】
測定に際しては、駆動電極板１３と測定用マイクロホン１５とを測定箱２０内の開口部２０ａ付近に配置し、被測定物としての振動板ユニット１０を開口部２０ａ上に載置して開口部２０ａを塞ぐ。これによれば、測定箱２０内に周囲の騒音がほとんど入り込まないため、駆動電極板１３の駆動電圧を高くしなくても、振動板１１の共振周波数を測定することができる。
【００１７】
しかしながら、測定箱２０を用いる場合、次の点が問題となる。すなわち、測定箱２０には、開口部２０ａと、内部空間としての容積部２０ｂとが存在し、これを音響的に分析すると、開口部２０ａが音響質量、容積部２０ｂが音響容量として、音響的な共振回路を形成する。
【００１８】
したがって、振動板１１の共振周波数を測定する際、測定箱２０の音響的な共振までも測定しまうことになる。すなわち、細口ビンの口に息を吹きかけたときに「ボー」というような共振音が発生する状況と同じ状況が作り出されることになる。
【００１９】
これは、被測定物である振動板１１のインピーダンスが低いため、測定箱２０のインピーダンスに支配されてしまうことによる。そのため、周囲の騒音の影響を排除する目的で測定箱２０を使用するにしても、振動板１１の正確な共振周波数を測定することが困難である、という問題がある。
【００２０】
【特許文献１】特開２００６−９８２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、本発明の課題は、測定作業環境下の周囲の雑音の影響を排除するため、測定筐体を用いるにしても、振動板の正確な共振周波数を測定可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されているように、支持リングに張設されている振動板に対し所定の間隔をもって駆動電極板を配置し、上記駆動電極板に交番電界を発生させて上記振動板を振動させ、上記振動板から放射される音波を測定系に含まれている測定用マイクロホンにて収音し、上記交番電界を変化させて得られる上記振動板の共振周波数に基づいて上記振動板の張力を測定するにあたって、測定筐体として、断面積が軸方向に沿ってほぼ一定である所定長さの音響管を用い、上記測定用マイクロホンを上記音響管内に収納するとともに、上記支持リングに張設されている振動板を上記音響管の一端側の開口部を塞ぐように配置した状態で、上記駆動電極板より上記振動板に交番電界を与えることを特徴としている。
【００２３】
本発明において、請求項２に記載されているように、上記音響管の長さは、上記交番電界の周波数に応じて決められる。
【００２４】
また、請求項３に記載されているように、上記音響管内には、共振防止用の音響抵抗材が詰められていることが好ましい。
【００２５】
また、請求項４に記載されているように、上記音響管の他端側は、自由音場に開放されていることが好ましく、場合によっては、請求項５に記載されているように、上記音響管はジグザク状に折り曲げられていてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
音響管のインピーダンスは、その断面積が軸方向で変化しない場合ρｃである。これは自由空間中の空気の特性インピーダンスと同じである。音響管が十分長ければ、リアクタンス成分（エネルギーを持つ成分）をもたないので、上記したように細口ビンの口に息を吹きかけたときの共振音は発生しない。
【００２７】
したがって、測定筐体として、断面積が軸方向に沿ってほぼ一定である所定長さの音響管を用い、測定用マイクロホンを音響管内に収納するとともに、支持リングに張設されている振動板を音響管の一端側の開口部を塞ぐように配置した状態で、駆動電極板より振動板に交番電界を与えて振動板を振動させ、振動板から放射される音波を測定系に含まれている測定用マイクロホンにて収音し、交番電界を変化させて得られる振動板の共振周波数に基づいて振動板の張力を測定するようにした本発明によれば、音響管の音響的共振までも測定することがなく、振動板の正確な共振周波数、すなわち張力を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明する。図１（ａ）は本発明の振動板の張力測定方法を実施するための構成を示す模式図、図１（ｂ）は本発明における測定系の機械等価回路図、図２は本発明の他の実施形態を示す模式図である。なお、この実施形態においても、測定系は先の図４で説明した測定系を採用している。
【００２９】
図１（ａ）に示すように、振動板１１は支持リング１２に張設された振動板ユニット１０の状態でその張力が測定される。通常、振動板１１には金属蒸着膜を有する合成樹脂フィルムが用いられるが、膜エレクトレット型の場合には、エレクトレット誘電体膜を有するものが用いられる。張力測定時、振動板１１は支持リング１２を介して測定系のアースに接続される。
【００３０】
本発明では、測定筐体として音響管３０が用いられる。音響管３０は、断面積が軸方向に沿ってほぼ一定であれば、円筒状もしくは角筒状のいずれであってもよい。
【００３１】
音響管３０は、ほぼ垂直として使用され、その上端開口部３０ａを塞ぐように振動板ユニット１０が載置される。下端開口部３０ｂは開放され、自由音場に連通していることが好ましい。
【００３２】
音響管３０の径は、振動板１１の有効振動部分の径以上、すなわち支持リング１２の内径以上で、支持リング１２の外径未満である。音響管３０の長さ（軸長）は、測定する周波数に応じて決められる。例えば、測定する周波数が１ｋＨｚであれば、約３４ｃｍ以上に設計される。
【００３３】
音響管３０のインピーダンスは、その断面積が軸方向でほぼ一定の場合ρｃで、自由空間中の空気の特性インピーダンスと同じである。音響管３０が十分長ければ、リアクタンス成分（エネルギーを持つ成分）をもたないので、上記したように細口ビンの口に息を吹きかけたときの共振音は発生しないが、音響管３０内に例えばグラスウールなどの綿状の音響抵抗材３１を詰めることにより、確実に共振しない音響管とすることができる。
【００３４】
これを単一指向性ダイナミックマイクロホンと単一指向性リボンマイクロホンを例にして説明すると、両マイクロホンは動作原理が同じであるが、ダイナミックマイクロホンでは、振動板が重く弾力も強い（インピーダンスが大きい）。これに対して、リボンマイクロホンでは、振動板が軽く弾力も小さい（インピーダンスが小さい）。
【００３５】
したがって、ダイナミックマイクロホンでは、背部空気室の開口部に音響抵抗材を貼り付けて音響抵抗としているが、リボンマイクロホンでは、音響管内に音響抵抗材を入れて音響抵抗としている。これは、音響管に音響抵抗材を入れることにより、リアクタンス成分（エネルギーを持つ成分）が少なくなるためである。
【００３６】
図１（ｂ）の機械等価回路図において、Ｘｍｏ，Ｘｓｏは、振動板１１のインピーダンスに含まれる質量，スチフネスで、Ｚｓ１は、音響管３０内の空気室のインピーダンスであり、Ｘｍｏ，Ｘｓｏ，Ｚｓ１にて直列共振回路を構成している。
【００３７】
直列共振回路の共振周波数は、回路中のインピーダンスが高いものに依存する傾向にあるが、本発明において、音響管３０内の空気室のインピーダンスは、自由空間中の空気の特性インピーダンスと同じであるため、音響管３０の音響的共振を測定することなく、振動板１１の正確な共振周波数を測定することができる。
【００３８】
次に、測定系について説明する。振動板１１の張力を測定するにあたって、振動板１１と所定の空隙をもって対向的に配置される駆動電極板１３と、振動板１１から放射される音波を収音する測定用マイクロホン１５と、駆動電極板１３に振動板駆動電圧を与える電圧増幅器（パワーアンプ）１４と、測定用マイクロホン１５のマイク出力信号の周波数を計数する周波数カウンター１８とを用いる。
【００３９】
この実施形態において用いられる駆動電極板１３は多孔の電極板である。駆動電極板１３に単一指向性コンデンサマイクロホンユニット用の固定極が用いられてもよい。駆動電極板１３は、振動板１１と対向するように、音響管３０内の上端開口部３０ａ付近に配置される。
【００４０】
測定用マイクロホン１５は、他のマイクロホンと比べて、周波数応答が平坦であるとともに、使用する音声帯域での位相回転がきわめて小さい無指向性マイクロホンが好ましく採用される。測定用マイクロホン１５は、音響管３０内で駆動電極板１３の真下に配置される。
【００４１】
測定用マイクロホン１５のマイク出力信号は、マイクロホンアンプ１６，コンプレッサー回路１７および電圧増幅器１４を介して駆動電極１３に与えられるため、振動板１１はマイク出力信号によって駆動されることになる。このループにより、振動板１１はマイクロホンとスピーカがハウリングを起こす状態に似た方法で持続的に発振する。
【００４２】
すなわち、振動板１１から放射される音波は測定用マイクロホン１５にて収音され、測定用マイクロホン１５から出力されるマイク出力信号はマイクロホンアンプ１６にて増幅されたのち、コンプレッサー回路１７を介して電圧増幅器１４に入力される。電圧増幅器１４はマイク出力信号を所定に増幅した電圧として駆動電極１３に印加して振動板を交番電界により静電的に駆動する。
【００４３】
このループにより、振動板１１が持続的に発振するが、その際の振幅条件は電圧増幅器１４の増幅度に依存し、位相条件は振動板ユニット１０の音響機械系に依存するが中でも振動板１１の張力に大きく依存する。
【００４４】
すなわち、振動板１１の張力が高い場合には高い周波数で発振し、振動板１１の張力が低い場合には低い周波数で発振する。マイク出力信号はこの発振周波数をもつことから、マイク出力信号の周波数を周波数カウンター１８で計数することにより、振動板１１の張力を測定者の個差を介入することなく正確に測定することができる。
【００４５】
なお、コンプレッサー回路１７はマイク出力信号の振幅を所定範囲内に抑える回路で、振動板１１が大振幅によって駆動され駆動電極１３に接触して火花放電により焼損することを防止するために設けられている。本発明において、コンプレッサー回路１７およびマイクロホンアンプ１６は好ましい構成要件であるが、他の回路との関係で省略されてもよい場合がある。
【００４６】
また、上記実施形態において、周波数カウンター１８は電圧増幅器１４の入力側に接続されているが、例えば電圧増幅器１４の出力側もしくはマイクロホンアンプ１６の出力側などに接続されてもよい。
【００４７】
本発明の他の実施形態として、音響管３０は断面積が大きく変わるものでなければ、図２に例示するように、ジグザグに折り曲げられてもよい。また、その容積が十分大きければ、音響管３０の他端側は閉じられてもよい。なお、図２には測定系中の駆動電極板１３と測定用マイクロホンのみが示され、測定系の他の構成要素については図１（ａ）を参照されたい。
【００４８】
また、上記実施形態では、駆動電極板１３を多孔の電極板として、音響管３０内に配置しているが、駆動電極板１３を音響管３０の外側で、振動板１１の上方に所定の間隔をもって配置させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】（ａ）本発明の振動板の張力測定方法を実施するための構成を示す模式図、（ｂ）本発明における測定系の機械等価回路図。
【図２】本発明の他の実施形態を示す模式図。
【図３】振動板の張力測定装置の従来例を示す模式的なブロック図。
【図４】測定箱を用いて振動板の張力を測定する従来例を示す模式図。
【符号の説明】
【００５０】
１０  振動板ユニット
１１  振動板
１２  支持リング
１３  駆動電極板
１４  電圧増幅器（パワーアンプ）
１５  測定用マイクロホン
１６  マイクロホンアンプ 
１７  コンプレッサー
１８  周波数カウンター
３０  音響管
３０ａ上端開口部
３１  音響抵抗材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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