騒音・振動分野における現場測定の失敗例・成功例

土肥 哲也（小林理研）

自己紹介（一財）小林理学研究所
・東京国分寺・昭和15年設立
・昭和19年小林理研製作所（リオン）

・音の研究機関？
・研究&受託&教育（騒音振動・建築音響・圧電）
２０人

・鉄道→低周波音

騒音・振動分野とは・交通騒音
（振動）

・機械騒音
（振動）
・低周波音

騒音・振動の測定

・騒音測定

騒音計

スマホでは駄目？

騒音計とスマホの違い
騒音計

スマホ

〇計量法
〇IEC/JIS

×計量法
×IEC/JIS

×高価
・型式承認（検定）〇手軽・安価△絶対値・周波数特性

スマホでは駄目？→目的によってはOK計量法とは？
物象の状態の量について、法定計量単位により取引又は証明における計量をする者は、正確にその物象の状態の量の計量をするように努めなければならない。
「取引」とは、有償であると無償であるとを問わず、物又は役務の給付を目的とする業務上の行為をいい、「証明」とは、公に又は業務上他人に一定の事実が真実である旨を表明する

表

裏

・環境計量士（資格）・計量証明事業所
・5年毎に検定

ビール瓶

出典：経済産業省HP
ドイツではグラスに線が！

研究や社内データは適用外→測定機器は使い分ける！

研究目的であれば・スマホや、秋月電子の500円マイク、MEMSマイクも利用可（性能を各自で把握する必要がある）
性能：絶対値、周波数特性、自己雑音、線形性、位相差など
500円マイク例

マイクロホンアレイ

出典：秋月電子通商HP

低域感度を調べる必要・・

音の到来方向推定用

交通騒音の測定位置

・騒音測定
騒音計
騒音計
高さ1.2〜1.5m

交通騒音は計測方法がマニュアル等で決まっている騒音の計測位置

9騒音の計測位置

×〇

反射物から3.5m以上
10内部録音◎→できない場合

基本ケーブルの影響

出力ケーブル

データロガー

マイクケーブル延長

電圧出力ケーブル延長マイク延長ケーブルの影響

出典：リオンNL-32取扱説明書

事例：音響模型試験→超音波帯域
１：４０模型↓
周波数帯域４０倍↓

マイク延長ケーブルの影響↓マイク→アンプ→周波数分析器
短くする必要！
（空気吸収も注意）出力ケーブルの影響

計測点とデータロガーの距離が長い場合

出力ケーブルの影響（例）10 kHz・ 1 m---------89.7 dB・100 m---------88.8 dB -0.9 dB・300 m---------87.2 dB -2.5 dB・300 m※------89.6 dB -0.1 dB※バッファアンプ有長い場合、高域信号が減衰→バッファアンプが必要

出力ケーブルの失敗例（昔）
計測時

分析（再生）時

スピーカ

近年はデジタルデータをPC等で分析するが・・

昔は、それぞれの機器の抵抗（入力インピーダンス）などによって分析結果が変わることがあった。

有線→無線の流れ

コラム：無線化

PCに時間同期してデータ収録

8個のマイクロホンアレイ→有線測定→準備が大変
出典：土肥ほか、騒音制御工学会研発(2019秋）

コラム：無線化
PCに時間同期してデータ収録

音源推定位置zSound sourceyS1
Building
8m8m

Microphonesxコラム：エッジコンピューティング
・音の到来方向識別

SEEED社, USB Mic Array+
ラズパイ
ポケットwifi

到来方向をWebに送信

リアルタイムにマップに表示
出典：石井ほか、音響学会講演論文集、2021春

鳥の位置の推定★

推定した音源方向

⑥⑤④

⑦

③

②
①

マイクアレイ
①〜⑥：4 channel
60m

鳥の位置の推定★

鳥の位置の推定★

鳥の位置の推定（リアルポケモンGO？）★

カラスなどの有無と位置がリアルタイムに把握→生態数把握などに現場測定のノイズ対策
様々な現場測定では、色々なノイズ対策が必要になることも電気ノイズ
ノイズ

風ノイズ
音ノイズ・・・

ノイズ（風雑音）
風がある場合の計測結果例
特に低周波音の測定では、風による影響を受けやすい
耳で感じるボアボアという音→騒音制御工学会秋(2022)

風速計の使用や、人の体感で風を判断？

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風雑音の低減・判別
様々な風防が検討

補正・除去・長船等補正方法
・Betke等
除去方法
落合ら

橘ら

土肥ら

2重スクリーンや大型化により風雑音は低減
課題① ： スウィッシュ音（騒音レベルが周期的に時間変動）

上明人等：風速計と組み合わせて補正

・土肥等
判別方法

風雑音の自動判別方法1)（土肥ら）
風→風→

マイクp2

マイクp1

直径の違い→風防内で風速差→2つのマイクの音圧レベル差に着目（例えば）1dB未満 → 風雑音なし
1dB以上 → 風雑音あり
1)

低域に特化→風防大

風雑音の判別土肥 哲也，岩永 景一郎，中山 紬，中島 康貴，“風防内部に生じる風速差を利用した風雑音の簡易識別手法（超低周波音を対象とした屋外検証試験）”，日本機械学会論文集，Vol. 88, No. 906 (2022), pp. 1-10.

低周波音モニタリング装置例
風雑音判別

マイクロホンアレイ

低周波音モニタリングシステムの検討例

低周波音のモニタリング装置例
土肥ほか、音響学会研発、2022秋

風ノイズ終ケーブルによる電気ノイズ△マイク延長ケーブル〇30※必須ではない

ケーブルによる電気ノイズ
出力ケーブル（100mリール）

木の上地面にリールを置く↓

向きを変える?

雨の日等電源ノイズが混入する場合・・（ビニール袋なども必要）

31※必須ではない良い電源、悪い電源①
現場の100V電源を使うと計測データにノイズが混入する場合がある→アースや安定化電源？
→ポータブル電源や、バッテリーなどを使う

32

良い電源、悪い電源②
自作マイクロホン用の電源にモバイルバッテリーのUSB 5Vを使用→USBなどだとノイズが発生する場合有→乾電池にするとノイズが低減する場合有33良い電源、悪い電源③
カーバッテリー12VからDC-ACコンバータで100Vに変換した→ノイズが発生する場合→正弦波出力するコンバータに変えるとノイズがなくなる場合もバッテリー

12V DC→100V AC

〇正弦波

△

34

配線ケーブル
計測器から数百m以上離れて位置にデータロガーを配置したい→ノイズがのりやすい
・ケーブルを鉄管に入れる or メディアコンバーターの使用・シールドケーブルを使うなど※フレキ管に入れる（狸との闘い）

35

複数マイクのメリット室外機等の低周波音計測例

複数マイクの使用
・音源位置推定・ノイズ除去土肥ほか、騒音制御、2020

室外機等の低周波音計測例
Building(b)0Y-1-1-2-3-4

Building
XMicrophones

4点マイク-4-4

C

0x(m)

室外機
Unit
B

Microphones
3点マイク (SI) ×18カ所
土肥ほか、騒音制御、20204コラム：ゾウの低周波音声
市原ぞうの国（12頭）

39

ゾウの低周波音声
35
30
2520
1510
50102030Time (s)40

50

10~35Hz, 約70dB → 聞こえない
10倍速なら・・・ 聞こえる化大事

6040

複数マイクロホンを配置囲う方法→遅延和法→マイク間隔=λでも可41

発話したゾウの特定Ａの位置が音源（推定）↓Ａの位置にいたゾウ（洋子）
会話の理解
会話※騒音・振動分野？
楽しいかどうか

マイク間隔L≒λ

見える化大事Ａ42

振動加速度の測定
公害振動レベル計

自動車・電車・建設機械・大型機械などの地盤振動
例：新幹線 70dB

振動加速度ピックアップ

機械など振動している物体の振動を把握

地盤振動測定の失敗例

地盤振動測定の失敗例
×〇地盤振動測定の失敗例〇固い設置方法で結果が変わる！
図の出典：岡本ら、振動レベル計のピックアップ設置方法に関する研究、騒音制御工学会講演論文集、平成10年秋

地盤振動測定の失敗→成功
×〇振動加速度ピックアップの設置失敗例
取り付け方による違い

ピックアップの固定方法で設置共振が変化→ボルト固定、接着剤、粘着テープ→計測したい周波数特性と設置共振を意識する必要
図の出典：大熊恒靖、振動ピックアップの問題点について、環境技術、Vol. 7, No.6 (1978)

振動感度と音感度
マイクが振動を受けるとノイズとして観測されてしまう場合有・振動感度は機器により異なる→床や設置面から浮かしてみる→手で持つ（低域は逆効果）
振動感度

加速度ピックアップが大音圧を受けるとノイズとして観測されてしまう場合有→地中に埋める？
→重くする？

音感度コラム：現場で使える便利な機器①
・音カメラ

Norsonic社製
出典︓キャテック社HP

小林理研での計測例
現場での音源位置特定などに便利
他︓ガンマイク、SIマイクコラム：現場で使える様々な機器②・平面レーザー
ポリテック社

これまでは振動加速度ピックアップを使い多点計測→平面レーザ・自動計測

最後に
騒音・振動分野における現場測定の失敗例・成功例→測定機器は使い分ける！
→ノイズ対策は知識・経験・勘（好奇心）→見える化・可聴化（その場で現象把握→対策）