(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風洞実験車両の音源測定システムにおいて、前記車両の風洞実験によって発生する音源の音波を集音する音響鏡と；前記音響鏡の音波が集音される位置に装着され、集音された音波を測定するマイクロフォンと；前記マイクロフォンの一側に結合され、前記車両の音源が発生する位置を撮影する映像撮影部と；前記映像撮影部の前方に装着され、前記マイクロフォンから測定された音波を色合いの変化で表示する第１表示部と；前記車両の風洞実験によって発生する音源の位置に移動するように、車両の進行方向中心線に並行に上下及び後方向に移動するトラバースと；前記マイクロフォンから集音された音源と前記第１表示部が前方に装着される前記映像撮影部により撮影された映像とを分析するデータ分析用ワークステーションと；前記映像撮影部で撮影され車両と前記第１表示部にディスプレイされる色合いとをオーバーラップさせて表示する第２表示部とを含んで構成されることを特徴とする音響鏡を利用したリアルタイム音源表示装置。
【請求項２】
前記マイクロフォンによって測定される電圧の大きさを前記第１表示部で色合いで区別するように、電圧を増幅させる電圧増幅器をさらに備えて構成される、請求項１に記載の音響鏡を利用したリアルタイム音源表示装置。
【請求項３】
前記第１表示部は、前記マイクロフォンによってリアルタイムで測定されて前記電圧増幅器を通じて増幅された電圧に応じて、画面の色合いが、電圧が低い場合には青色を帯びるように、電圧が高い場合には赤色を帯びるように設定され、第１表示部の画面の色合いが青く示される場合には測定される部位の騷音レベルが低く、第１表示部の画面の色合いが赤く示される場合には騷音レベルが高いことを示すことを特徴とする、請求項２に記載の音響鏡を利用したリアルタイム音源表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音響鏡ホログラフィーシステムに係り、特に完成した実車の風洞実験において、風向き音源を測定して位置を視覚的に把握することができる音響鏡を利用したリアルタイム音源表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両は、その製作が完成すると、風洞実験（Ｗｉｎｄ  ＴｕｎｎｅｌＴｅｓｔ）装置内で、車両の表面に流れる空気抵抗、揚力、横風の影響による車両の揺動及び騷音発生源を測定することになるが、このような空気抵抗、揚力、横風による車両の揺動を測定するための風洞実験装置は、車両を一定の閉鎖空間内でバランス装置に置き、空間内に多量の空気を強制的に送風して、空気抵抗、揚力、横風によって車両に作用する影響力を実験する。
【０００３】
しかし、前記のような風洞実験装置は、車両を囲むように形成される壁によって、車両表面に沿って発生する流線状態の空気の流れの影響を受けて、壁面効果（妨害効果；Ｂｌｏｃｋａｇｅ  Ｅｆｆｅｃｔ）を招くため、空気抵抗度、これにともなう車両の揺動程度及び音源の位置などを正確に測定することができなかった。
【０００４】
このような理由により、前記空気抵抗による音源の位置を正確に測定するために、図１に示したように、別途の音響鏡ホログラフィーシステムを構成する。音響鏡ホログラフィーシステムは、空気抵抗による騷音を発生する音源１０と、音源１０から発生する騷音を集音する凹面鏡である音響鏡１１と、音響鏡１１に集音された音源を受信して電気的な信号に変換出力する、前方中央に装着されたマイクロフォン１２と、マイクロフォン１２に受信された電気的な音源を録音する別途の録音装置とから構成される。
【０００５】
このように構成された音響鏡ホログラフィーシステムは、音源１０から放射ないしは放出される音波を音響鏡１１で反射して一ヶ所に集める。
【０００６】
そのため、音響鏡１１によって集められた騷音密度（Ｓｏｕｎｄ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は、自由電場（ｆｒｅｅ  ｆｉｅｌｄ）の値に比べて音響鏡１１の焦点部に装着されたマイクロフォン１２で非常に大きくなる。
【０００７】
従って、音響鏡１１に垂直な面に分布する他の空間的な音源の分布も、音響鏡１１とマイクロフォン１２とをトラバース（Ｔｒａｖｅｒｓｅ）１３によって移動させれば容易に測定することができる。
【０００８】
前記音響鏡は一般的な一次元マイクロフォンアレイに比べて、音響鏡１１の軸に垂直な全ての方向の音源の位置を把握することができる。
【０００９】
しかしながら、前記音響鏡ホログラフィーシステムは、特定の周波数に対する音源の位置の把握のために、風洞実験で音響鏡にマイクロフォンを結合してトレバースで位置を移動させながらデータを記録することによって測定された値を保存し、全ての測定が終わった後には、前記測定されて保存されたデータを分析する装備を利用してホログラフィー作業をしなければ特定の周波数の音源を探すことができない。
【００１０】
このように、従来の音響鏡ホログラフィーシステムは、前記音源を探すためには全ての測定及びデータ分析を行わなければならないため、多くのハードウェアが必要になるだけでなく、また前記データ分析による分析時間が長くなってリアルタイム測定を行うのは難しいという問題点があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、車両の風洞実験の際に発生する音源に対して測定して位置を視覚的に把握することができるようにして、音源発生に対する迅速な改善措置を取ることができる音響鏡を利用したリアルタイム音源表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するために本発明は、風洞実験車両の音源測定システムにおいて、前記車両の風洞実験によって発生する音源の音波を集音する音響鏡と；前記音響鏡の音波が集音される位置に装着され、集音された音波を測定するマイクロフォンと；前記マイクロフォンの一側に結合され、前記車両の音源が発生する位置を撮影する映像撮影部と；前記映像撮影部の前方に装着され、前記マイクロフォンから測定された音波を色合いの変化で表示する第１表示部と；前記車両の風洞実験によって発生する音源の位置に移動するように、車両の進行方向中心線に並行に上下及び後方向に移動するトラバースと；前記マイクロフォンから集音された音源と前記第１表示部が前方に装着される前記映像撮影部により撮影された映像とを分析するデータ分析用ワークステーションと；前記映像撮影部で撮影され車両と前記第１表示部にディスプレイされる色合いとをオーバーラップさせて表示する第２表示部とを含んで構成されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例を添付した図面を参照して詳細に説明する。下記説明及び添付図面により特定な詳細が本発明の全般的な理解を提供するために記載されているが、これら特定な詳細は本発明を説明するために例示されたものであって、本発明がこれらに限られるわけではない。なお、本発明の要旨からみて不必要な公知機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。
【００１４】
図２は、本発明の実施例による音響鏡３０を利用したリアルタイム音源表示装置を示した図である。図３は、図２に示された音響鏡３０に付加される周辺構成要素を示した図である。符号３２は音源から放出された音波を示し、符号３４はマイクロフォン４０と映像撮影部５０とを支持する支持台を示す。図４は、図２に示された第１表示部６０とマイクロフォン４０との関係を示した図である。
【００１５】
図２乃至図４を参照して、本発明の実施例による音響鏡３０を利用したリアルタイム音源表示装置の構成について説明する。
【００１６】
本発明の音源表示装置は、車両２０の風向き音源を測定すると同時に、音源の位置の把握及びオーディオシステムがなくても視覚的に音源の位置の表示をすることができる。
【００１７】
図２に示したように、音響鏡３０を利用したリアルタイム音源表示装置は、風洞実験車両２０の音源測定システムにおいて、音響鏡３０、マイクロフォン４０、映像撮影部５０、第１表示部６０、トラバース７０、ワークステーション８０、第２表示部９０を含んで構成される。
【００１８】
音響鏡３０は、車両２０の風洞実験によって発生する音源の音波３２を集音する凹面鏡である。
【００１９】
マイクロフォン４０は、音響鏡３０の音波３２が集音される位置に装着され、集音された音波３２を測定する。ここで、マイクロフォン４０で測定される電圧の大きさは最大１０ｍＶを越えない。従って、マイクロフォン４０で測定された電圧を第１表示部６０で色合いで区別することができるようにするためには、図４に示すように電圧を増幅させる電圧増幅器６２が必要である。
【００２０】
映像撮影部５０は、マイクロフォン４０の一側に結合され、車両２０の音源が発生する位置を撮影するＣＣＤカメラである。
【００２１】
第１表示部６０は、映像撮影部５０の前方に装着され、マイクロフォン４０から測定された音波を色合いの変化で表示する。第１表示部６０としてはＴＦＴ−ＬＣＤ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）を使用する。ＴＦＴ−ＬＣＤは各種文字、図形の表示はもちろんＴＶの画面表示にまで活用されている。液晶セルの構造は、縁部が封じられた二枚のガラス板の間に液晶が入っており、ガラス板の内面には各々示そうとする像を表示するための電極が形成されており、これら電極は外部端子に電気的に接続されている。
【００２２】
液晶は一見液体に見えるが、光学的には結晶体のような異方性を示す特異状態のものであって、一定の温度範囲で液体に変わるサーモトロピック液晶（Ｔｈｅｒｍｏｔｒｏｐｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれる有機化合物である。
【００２３】
ＴＦＴ−ＬＣＤには反射型と透過型とがあるが、反射型はＬＣＤパネルの前面から入射した光をパネル後面に取付けられている反射板に反射させて表示し、透過型はＬＣＤパネルの背面から周囲の光または蛍光を入射させて像を示す。本発明に用いられるＴＦＴ−ＬＣＤは透過型を使用した。なぜならば、ＣＣＤカメラレンズの前に装着されたＴＦＴ−ＬＣＤを通じて、背景となる車両２０の形状が表示部に共にディスプレイされなければならないためである。
【００２４】
トラバース７０は、車両２０の風洞実験によって発生する音源の位置に移動するように、車両２０の進行方向中心線１００に並行に上下及び後方向に移動する位置移動装置である。
【００２５】
ワークステーション８０は、マイクロフォン４０から集音された音源と第１表示部が前方に装着される映像撮影部５０により撮影された映像とを分析する一種の制御部の機能を持つ。前記ワークステーションは集音された騷音、映像撮影部５０で撮影された映像、第１表示部６０を通じて表示される信号などを分析して、第２表示部９０を通して音源の強さ及び音源の位置がオーバーラップするようにディスプレイすることにより、車両２０の風洞実験の際に発生する音源の強さ及び位置をリアルタイムで把握することができる。
【００２６】
第２表示部９０は、映像撮影部５０で撮影された映像信号と第１表示部６０にディスプレイされる色合いとをオーバーラップさせて車両２０の音源の位置と色合いとを表示する。
【００２７】
図５は、本発明の実施例による音源の強さによって発生する電圧を増幅して第１表示部６０の画面上で色合いが変わることを示した図である。図６は、本発明の実施例による音源の強さによって電圧を増幅して、第１表示部の画面の変わった色合いが車両の音源の位置にオーバーラップすることを示した図である。
【００２８】
図５と図６を参照すれば、マイクロフォン４０から出た測定結果の電圧が電圧増幅器６２を通して増幅し、第１表示部６０に表示する。従って、リアルタイムで測定されて増幅された電圧に応じて第１表示部６０の画面の色合いが変わる。つまり、電圧が低い場合には図５の左側に示したように、第１表示部６０は青色を帯びるようにし、電圧が高い場合には図５の右側に示したように赤色を帯びるようにする。従って、青色である場合には、測定される部位の騷音レベルが低く、赤色である場合には、騷音レベルが高いことが容易に分かる。
【００２９】
図２ないし図６を参照して、本発明の実施例による音響鏡３０を利用したリアルタイム音源表示装置の測定方法及び動作過程を説明する。
【００３０】
まず、図２に示したように構成される本発明は、車両２０が完成すると、完成した車両２０の風洞実験するために車両２０を風洞実験室内部の実験位置に置かれる。次に、風洞実験室内部の実験空間に多量の空気を強制的に送風して、空気抵抗、揚力、横風によって車両２０の表面に作用する影響力などを実験する。
【００３１】
前記のような状態で、トラバース７０に装着された音響鏡３０は車両２０の側面部から音源を探すために、上下及び後方向に移動しながら音響鏡３０に装着されたマイクロフォン４０で測定する。マイクロフォン４０で測定される音波は、録音及び分析が可能なワークステーション（Ｗｏｒｋ  Ｓｔａｔｉｏｎ）８０（ＬＭＳシステム）に信号が伝達され、同時に電圧増幅器６２を経て第１表示部６０に電圧が供給される。
【００３２】
音響鏡３０に装着された映像撮影部５０は、マイクロフォン４０での測定と同時に測定部位をモニタリングして表示部に示す。この時、映像撮影部５０の前に装着された透過型第１表示部６０により、騷音レベルが大きい部位は図５の右側に示されたような赤色に、騷音レベルが小さい部位は図５の左側に示されたように青色に、車両２０の特定部位と共にオーバーラップして示される。図５の第１表示部６０の状態は、便宜上電圧の低い場合と電圧の高い場合とに分けて示した。従って、本発明の実施例による音響鏡３０を利用したリアルタイム音源表示装置は、オーディオシステムがなくても、音響鏡３０がトラバース７０によって移動しながら集められる音源の強さに応じて第１表示部６０の色合いを変化させて表示することにより、さらに容易に音源の強さを把握することができる。ここで、ワークステーション８０（ＬＭＳシステム）は計測されたデータをリアルタイムで分析して、音源の強さと音源の位置とを図６に示したように第２表示部９０にディスプレイするので、使用者が音源の強さ及び音源の位置を容易に把握することができる。
【００３３】
【発明の効果】
前述のように、本発明の実施例による音響鏡３０を利用したリアルタイム音源表示装置は、音響鏡３０を通して騷音を測定して分析した後で音源を把握する方法とは異なり、画面上リアルタイムで音源の位置及び音源の強さを表示することにより把握することができる。
【００３４】
また、前述のような本発明による音響鏡を利用したリアルタイム音源表示装置は、完成した車両の風洞実験の際にオーディオシステムがなくても透過型第１表示部を装着して音源の騷音レベルの大きさに応じて画面の色合いが変わって特定部位にオーバーラップするので、より容易に音源を把握することができ、改善措置に対する効果をより迅速に確認することができるので、車両の開発時間の短縮が可能である効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な音響鏡ホログラフィーシステムを示した図である。
【図２】本発明の実施例による音響鏡を利用したリアルタイム音源表示装置を示した図である。
【図３】図２に示された音響鏡に付加される周辺構成要素を示した図である。
【図４】図２に示された第１表示部とマイクロフォンとの関係を示した図である。
【図５】本発明の実施例による音源の強さによって電圧が増幅して、第１表示部の画面の色合いが変わることを示した図である。
【図６】本発明の実施例による音源の強さによって電圧を増幅して、第１表示部の画面の変わった色合いが車両の音源位置にオーバーラップすることを示した図である。
【符号の説明】
１０  音源
１１、３０  音響鏡
１２、４０  マイクロフォン
１３、７０  トラバース
２０  車両
３２  音波
３４  支持台
５０  映像撮影部
６０  第１表示部
６２  電圧増幅器
８０  ワークステーション
９０  第２表示部
１００  進行方向中心線
【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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