JP2017075780A - High frequency sound measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えばインバータが発する高周波音の音場における最大音圧レベルを測定する高周波音測定装置に関する。 The present invention relates to a high-frequency sound measuring apparatus that measures a maximum sound pressure level in a sound field of a high-frequency sound emitted from an inverter, for example.
例えば、電気自動車やハイブリッド型自動車にあっては、電力制御用のインバータやモータ・ジェネレータを含む強電系が耳障りな高周波音を発することが知られている。多くは波長の短い5kHz以上の高周波音であり、これらの高周波音が、車室内のようなガラスを代表とする平行に近い反射面が多数ある空間に放射されると、複数の経路からくる反射波により強い干渉音場を形成する。 For example, in an electric vehicle or a hybrid type vehicle, it is known that a strong electric system including an inverter for controlling electric power and a motor / generator emit an unpleasant high-frequency sound. Many are high-frequency sounds with a short wavelength of 5 kHz or more. When these high-frequency sounds are radiated into a space with many parallel reflecting surfaces typified by glass, such as in the passenger compartment, reflections from multiple paths A strong interference sound field is formed by waves.
このような高周波音の対策のためには、車室内とりわけ乗員の近傍の音場において、対象とする高周波音の最大音圧レベルを定量的に評価することが必要である。 In order to take measures against such high-frequency sound, it is necessary to quantitatively evaluate the maximum sound pressure level of the target high-frequency sound in the vehicle interior, particularly in the sound field near the passenger.
しかしながら、このような車室内等の音場における高周波音の最大音圧レベルを測定する技術は十分には確立されていない。 However, a technique for measuring the maximum sound pressure level of high-frequency sound in a sound field such as in a passenger compartment has not been sufficiently established.
特許文献1には、多数のマイクロフォンを三角格子状に配置したマイクロフォンアレイを用い、多チャンネルFETによって得た各マイクロフォンの周波数帯域毎の音圧レベルによりビームフォーミング法によって音圧レベル分布を可視化するようにした技術が開示されている。
In
高周波音は狭小面でも反射の要因になるため、特許文献1の技術では、マイクロフォンアレイの構造自体が音場を乱すこととなり、本来計測したい音場で定量評価することができない。
Since the high frequency sound causes reflection even in a narrow surface, the technique of
この発明は、新規なアルゴリズムに基づいて三次元空間内の高周波音の最大音圧レベルを測定することが可能な新規な構造のマイクロフォンアレイを用いた高周波音測定装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a high-frequency sound measuring device using a microphone array having a novel structure capable of measuring the maximum sound pressure level of high-frequency sound in a three-dimensional space based on a novel algorithm. .
この発明は、マイクロフォンアレイを用いて、音場における高周波音の最大音圧レベルを測定する高周波音測定装置として、
上記マイクロフォンアレイを、音場に支持されるフレームと、各々の先端部が受音部に集まるように上記フレームからそれぞれ延びた少なくとも4個の支持アームと、から構成し、
支持アームの先端には、1つが上記受音部の原点となる位置に配置され、残りが上記原点を中心として三次元的に配置された、少なくとも合計4個のマイクロフォンを備える構成とした。
This invention uses a microphone array as a high-frequency sound measuring device that measures the maximum sound pressure level of high-frequency sound in a sound field,
The microphone array is composed of a frame supported by a sound field and at least four support arms each extending from the frame so that each tip end is gathered in the sound receiving unit,
At the tip of the support arm, at least four microphones in total are arranged, one at the position serving as the origin of the sound receiving unit and the rest three-dimensionally centered on the origin.
この発明によれば、1つのマイクロフォンによる原点を中心として三次元的に配置された複数のマイクロフォンによって、原点を中心とした複数の軸が三次元的に構成され、三次元空間内の高周波音の最大音圧レベルを測定することができる。 According to the present invention, a plurality of microphones arranged three-dimensionally around the origin of one microphone is configured in a three-dimensional manner with a plurality of axes centered on the origin, and the high-frequency sound in the three-dimensional space is Maximum sound pressure level can be measured.
初めに、本発明が依拠する最大音圧推定アルゴリズムについて説明する。 First, the maximum sound pressure estimation algorithm on which the present invention is based will be described.
例えば電気自動車等の車室内において運転者の耳位置近傍の最大音圧レベルを求めたい場合、複数の受音点を仮定すると、音源から受音点までの距離に比較して、各受音点の間の距離が十分に小さければ、受音点近傍の音場は、平面波の重ね合わせで近似することができる。 For example, when it is desired to obtain the maximum sound pressure level near the driver's ear position in the passenger compartment of an electric vehicle or the like, assuming a plurality of sound receiving points, each sound receiving point is compared with the distance from the sound source to the sound receiving point. If the distance between the two is sufficiently small, the sound field near the sound receiving point can be approximated by superposition of plane waves.
図9は、このように複数の平面波で近似した音場モデルにおける平面波の強度と受音点での音圧を示している。図9では、原点P0を中心とした3軸(A1〜A3)を想定し、各々の軸に沿った平面波の強さ(進行波S1〜S3、後退波S1’〜S3’、の全6波)を、4つのマイクロフォン(受音点:P0〜P3)で測定するモデルを示しているが、軸の数(つまりモデル化した平面波の数およびマイクロフォンの数)は任意である。なお、音源の無い方向からの反射音が無い場合には、音源側からの進行波のみでモデル化することが可能である。
FIG. 9 shows the intensity of the plane wave and the sound pressure at the sound receiving point in the sound field model approximated by a plurality of plane waves. In FIG. 9, assuming three axes (A 1 to A 3 ) centering on the origin P 0 , the plane wave intensity along each axis (traveling waves S 1 to S 3 , backward waves S 1 ′ to
平面波の強さをSとすると、各受音点での音圧は次の(1)式のように表される。 If the intensity of the plane wave is S, the sound pressure at each sound receiving point is expressed by the following equation (1).
ここで、kは波数、rは原点P0から各受音点までの距離、iは虚数単位である。 Here, k is the wave number, r is the distance from the origin P 0 to each sound receiving point, and i is an imaginary unit.
図9に示した各受音点P0、P1、P2、P3の音圧は、S1〜S3、S1’〜S3’を用いると、各軸A1、A2、A3の方向に関して、次の(2)式のように示すことができる。
The sound pressure of the sound receiving point P 0, P 1, P 2 ,
(2)式から、次の(3)式の関係が得られる。 From the equation (2), the relationship of the following equation (3) is obtained.
ここで、「P」、「H」、「S」は、それぞれ以下とする。 Here, “P”, “H”, and “S” are as follows.
これにより、各軸方向成分の「S」は、次の(4)式で求めることができる。 Thereby, “S” of each axial component can be obtained by the following equation (4).
ここで、「H+」は、「H」の擬似逆行列である。 Here, “H + ” is a pseudo inverse matrix of “H”.
(4)式を(3)式に代入することにより、任意の点の音圧を求めることができる。 By substituting equation (4) into equation (3), the sound pressure at an arbitrary point can be obtained.
すなわち、原点P0を含む受音点P0、P1、P2、P3で実際に検出した音圧を用いて、平面波の組み合わせとして、任意の点の音圧を推定することができる。そして、このような音圧の推定演算を、対象とする音場の空間内の多数の点について実行し、その中の最大値を求めることで、音場内の最大音圧レベルを求めることができる。 That is, the sound pressure at an arbitrary point can be estimated as a combination of plane waves using the sound pressure actually detected at the sound receiving points P 0 , P 1 , P 2 and P 3 including the origin P 0 . Then, the sound pressure estimation calculation is executed for a number of points in the target sound field space, and the maximum sound pressure level in the sound field can be obtained by obtaining the maximum value among them. .
例えば、車室内の運転者の耳位置近傍のある限られた容積の空間について、三次元の細かい格子状に区切ったときの各格子点での音圧を求め、その中で最大音圧レベルを求めることができる。これは、各々の格子点での音圧測定を必要としない単なる演算に過ぎないので、極めて簡単に最大音圧レベルを求めることが可能となる。 For example, for a limited volume space near the driver's ear position in the passenger compartment, the sound pressure at each lattice point when divided into a three-dimensional fine lattice is obtained, and the maximum sound pressure level is Can be sought. This is merely a calculation that does not require sound pressure measurement at each lattice point, and the maximum sound pressure level can be obtained very easily.
なお、図9から容易に理解できるように、原点を中心とした少なくとも3つの軸を空間的に構成するためには、少なくとも4つの受音点つまりマイクロフォンが必要である。 As can be easily understood from FIG. 9, in order to spatially configure at least three axes centered on the origin, at least four sound receiving points, that is, microphones are required.
本発明の高周波音測定装置は、上記のようなアルゴリズムを利用して最大音圧レベルを求めるものであるが、対象としている高周波音(4kHz以上)は、波長が短いため、狭小な面でも音の反射が起こり、本来計測したい音場を乱してしまう。また、上述した原点を中心とした各受音点(マイクロフォン)までの距離は、上記のアルゴリズムを成立させる上で、波長の1/4以下であることが望ましい。例えば、10kHzの高周波音の場合、波長は約34mmであるので、複数のマイクロフォンを例えば5〜8mm程度の距離に近接させて配置することが必要となる。 The high-frequency sound measuring apparatus of the present invention obtains the maximum sound pressure level by using the algorithm as described above. However, since the target high-frequency sound (4 kHz or more) has a short wavelength, it is sound even in a narrow surface. Will be reflected and disturb the sound field you want to measure. Further, the distance to each sound receiving point (microphone) with the origin at the center is preferably ¼ or less of the wavelength in order to establish the above algorithm. For example, in the case of a high frequency sound of 10 kHz, the wavelength is about 34 mm, so it is necessary to arrange a plurality of microphones close to a distance of about 5 to 8 mm, for example.
図1〜図3は、上記のアルゴリズムに依拠した本発明の高周波音測定装置で用いられるマイクロフォンアレイの一実施例を示している。このマイクロフォンアレイは、測定対象となる音場に支持される金属製のフレーム1と、このフレーム1にそれぞれ支持された金属製の細い棒状をなす計8個の支持アーム2と、これら支持アーム2の先端にそれぞれ支持された計8個のマイクロフォン3と、から構成されている。8個のマイクロフォン3は、フレーム1中央の受音部4に集合しており、上述した原点に位置する1つのマイクロフォン3Aと、原点の周囲に位置する残りの7個のマイクロフォン3B〜3Hと、を含んでいる。なお、図1〜図3には、説明の便宜のために、互いに直交するX,Y,Zの三方向を併せて図示してあり、図のZ方向に沿って「上」「下」の語を用いることとするが、これは、マイクロフォンアレイの使用時の姿勢が図1のような姿勢に限定されることを意味するものではない。
1 to 3 show an embodiment of a microphone array used in the high-frequency sound measuring apparatus of the present invention that relies on the above algorithm. The microphone array includes a
フレーム1は、図4にも示すように、原点を中心とした真円形をなすとともにX−Y平面上に位置する円形フレーム6と、これと直交するようにX−Z平面上に位置し、かつ原点を中心とした真円の上半部に相当する半円形をなす半円形フレーム7と、を備えている。これらは、音場を乱さないように細い帯状をなしており、180°離れた2箇所の交点において互いに一体に接合されている。半円形フレーム7は、円形フレーム6との交点からさらに下方へ平行に延びた一対の脚部7a,7aを有するとともに、これら一対の脚部7a,7aの先端同士を連結した連結部7bを有し、この連結部7bが、金属管からなる取付部8に一体に取り付けられている。この取付部8は、マイクロフォンアレイ全体を対象とする音場例えば車室内のシートバック側方位置などに取り付けるために用いられる。8〜10kHz程度の高周波音を対象とする一実施例においては、帯状をなす円形フレーム6のZ方向の幅および半円形フレーム7のY方向の幅は、波長に対し十分に小さな2.5mm程度であり、半径方向の厚さは、これよりもさらに小さい。
As shown in FIG. 4, the
円形フレーム6および半円形フレーム7は、支持アーム2の基端を支持するための矩形のブロック状をなす突起部10をそれぞれ所定位置に備えている。金属製の細い棒状をなす支持アーム2は、突起部10に半径方向に設けられた貫通孔に挿通された上で、突起部10側面から固定用のねじ11を締め付けることによりフレーム6,7に固定されている。
The
突起部10に基端が固定された支持アーム2は、それぞれ、円形フレーム6もしくは半円形フレーム7の半径線に沿って内側へ延びており、8個の支持アーム2の先端部が中央の受音部4に集まっている。図4は、マイクロフォン3を取り付けていない状態でのフレーム1および支持アーム2の構成を示している。
The
8個の支持アーム2および8個のマイクロフォン3は、原点に対する配置が異なるものの、その構成自体は同一である。図5および図6は、支持アーム2とその先端に取り付けられたマイクロフォン3の一つを拡大して示している。また、図7および図8は、マイクロフォン3を取り付けていない支持アーム2のみを示している。これらの図に示すように、個々の支持アーム2は、基端側の部分2aが中空の円筒状をなしているとともに、先端側の部分2bが半円筒状に形成されており、支持アーム2の軸方向(長手方向)に沿った断面半円形の凹溝13を備えている。一実施例では、凹溝13に対応する中空部を有する金属管の先端側の部分2bを断面半円形に切削加工することで、支持アーム2が構成されている。支持アーム2は、やはり音場を乱さないためにできるだけ小径であることが望ましく、一実施例においては、直径が1mm程度の金属管から構成されている。
The eight
なお、支持アーム2の基端側の部分2aを中実の円柱状に構成してもよい。
In addition, you may comprise the
マイクロフォン3は、例えば補聴器などに用いられているマイクロフォンと同様の小型の無指向性マイクロフォンであり、全体として円筒形に構成され、基端面3aの中心から電源および信号用の計3本のリード線15(図6参照)が引き出されている。一実施例においては、円筒形の軸方向寸法および直径は、いずれも2mm程度の大きさである。そして、このマイクロフォン3は、基端面3aを支持アーム2の先端面に当接させた状態とした上で、リード線15を支持アーム2の凹溝13に沿わせて配置し、かつ支持アーム2の先端側の部分2bに熱収縮チューブ16を被せて加熱・収縮させることで、支持アーム2先端に固定・支持されている。すなわち、マイクロフォン3は、基端面3aから引き出されているリード線15を介して支持アーム2に支持されている。使用されているマイクロフォン3は極めて軽量であるので、熱収縮チューブ16によるリード線15の固定でもって実用上十分な支持強度が得られる。熱収縮チューブ16によってリード線15が径方向に締め付けられた状態では、図6に示すように、3本のリード線15の少なくとも一部が凹溝13内に収容されており、支持アーム2の基端側の部分2aの外形円の略中心に位置する。これにより、支持アーム2の先端に支持された円筒形のマイクロフォン3の中心軸線と、フレーム1に支持される支持アーム2の基部つまり基端側の部分2aの中心軸線と、が実質的に一致している。
The
各マイクロフォン3の先端面3bは、支持アーム2の中心軸線に対し直交する円形の面をなすが、本実施例においては、この先端面3bの中心の点を各マイクロフォン3の受音点とみなしている。
The
従って、原点に位置するマイクロフォン3Aは、図1〜図3に示すように、厳密には、その先端面3bの中心がXYZ空間の原点となる位置に位置決めされている。前述したように、円形フレーム6および半円形フレーム7は、この原点を中心とする円形ないし半円形に構成され、また各支持アーム2は、原点を中心とした半径線に沿って配置されている。
Therefore, strictly speaking, the
原点となる1つのマイクロフォン3Aに対し、他の7個のマイクロフォン3B〜3Hは、前述したアルゴリズムにおける平面波の軸を規定するように、原点を中心として等距離の位置に三次元的に配置されている。これらのマイクロフォン3B〜3Hについても、各々の先端面3bの中心の点を受音点とみなしており、従って、各マイクロフォン3B〜3Hの先端面3bが原点から等距離となるように配置されている。一実施例においては、原点から各マイクロフォン3B〜3Hの先端面3bまでの距離が、10kHzの高周波音の波長の1/4よりも短い5mmに設定されている。
The other seven
図1〜図3に基づいてマイクロフォン3A〜3Hおよび各々の支持アーム2の具体的な配置を説明すると、原点用のマイクロフォン3Aを支持する支持アーム2は、円形フレーム6に支持され、X−Y平面上でY方向に延びている。従って、原点となるマイクロフォン3Aの先端面3bは、X−Z平面に沿っている。
The specific arrangement of the
マイクロフォン3B,3C,3D,3Eは、原点用のマイクロフォン3Aと同じく円形フレーム6にそれぞれ支持され、X−Y平面上に配置されている。図3のようにX−Y平面を見たときに、マイクロフォン3B,3C,3D,3Eは、原点を中心として、それぞれ45°の角度差を有するように配置されている。なお、マイクロフォン3Bは、図3においては半円形フレーム7と重なって隠れており、その支持アーム2は、円形フレーム6と半円形フレーム7との交点に支持されている。従って、X−Y平面上において、原点を中心として、マイクロフォン3BによってX方向に沿った1つの軸が構成され、マイクロフォン3DによってY方向に沿った1つの軸が構成される。そして、マイクロフォン3Cおよびマイクロフォン3Eによって、X・Y方向に対し45°傾いた2つの軸が構成される。
The
なお、原点用のマイクロフォン3Aとマイクロフォン3Bとは、90°の角度差を有しているが、これは支持アーム2のレイアウト上の問題であり、上述したアルゴリズムの上では重要な角度ではない。
The
マイクロフォン3F,3G,3Hは、半円形フレーム7にそれぞれ支持され、上記のマイクロフォン3Bとともに、X−Z平面上に配置されている。図2のようにX−Z平面を見たときに、マイクロフォン3B,3F,3G,3Hは、原点を中心として、それぞれ45°の角度差を有するように配置されている。なお、マイクロフォン3Bは、図2においては円形フレーム6と重なって隠れている。従って、X−Z平面上において、原点を中心として、マイクロフォン3Bによって上述したX方向に沿った1つの軸が構成され、マイクロフォン3GによってZ方向に沿った1つの軸が構成される。そして、マイクロフォン3F,3Hによって、X・Z方向に対し45°傾いた2つの軸が構成される。
The
マイクロフォン3B〜3Hの各々の先端面3bは、いずれも支持アーム2の中心軸線に対し直交しているので、上記のように配置されたマイクロフォン3B〜3Hの先端面3bは、いずれも原点を指向している。
Since the tip surfaces 3b of the
従って、マイクロフォン3B〜3Hの配置を立体的に考察すると、原点を中心とする球体(一実施例においては直径10mmの球体)の表面に沿って7個のマイクロフォン3B〜3Hの先端面3bが配置された形となる。そして、原点を中心として7軸が三次元的に構成される。つまり、X,Y,Z方向の3軸と、これら3軸の中の2つの軸に対して45°の角度を有する4軸と、を含む7軸が構成される。これにより、7軸に沿った平面波にモデル化し、上述したアルゴリズムに従って、任意の点の音圧レベルひいては対象とする音場での最大音圧レベルを精度よく求めることが可能となる。
Accordingly, when the arrangement of the
上記構成のマイクロフォンアレイでは、受音部4となる上記の球体の内側には、原点用のマイクロフォン3Aが存在するものの、他のマイクロフォン3B〜3Hは、各々の支持アーム2とともに球体の外側に位置する。従って、波長が短い高周波音の反射による音場の乱れが少ない。しかも、マイクロフォン3B〜3Hの先端面3bが球体の表面に沿っているため、マイクロフォン3B〜3Hが部分的に球体の内側に入り込むことがない。また、フレーム1や支持アーム2は、波長に比較して十分に細く構成されているとともに、中心の受音部4から外側に離れているため、これらによる音場の乱れも少ない。
In the microphone array configured as described above, the
なお、上記実施例のマイクロフォンアレイのように原点用のマイクロフォン3Aと他のマイクロフォン3B〜3Hとの間の距離を全ての軸について等距離とすることが測定精度等の上で有利であるが、本発明は、各軸のマイクロフォン間の距離が等距離であることに限定されるものではない。
Although it is advantageous in terms of measurement accuracy and the like that the distance between the
さらに、上記実施例のマイクロフォンアレイでは、比較的に強度・剛性が高い円形フレーム6および半円形フレーム7によって、内側のマイクロフォン3や支持アーム2が保護された形となる。そのため、実際に車室内等で取り扱う際に、誤ってマイクロフォン3等に触ってその位置が変わってしまうようなことがない。前述したようにマイクロフォン3はリード線15および熱収縮チューブ16でもって支持アーム2に支持されているが、円形フレーム6および半円形フレーム7によって囲まれて、外部から外力を受けることがないため、十分な耐久性が得られる。
Furthermore, in the microphone array of the above embodiment, the
図10および図11は、上記のマイクロフォンアレイを用いて上述のアルゴリズムにより求めた最大音圧レベルの精度を検証した試験について示している。図10は、試験に用いた設備を示しており、無響室21内に、図示するようにレファレンスマイクロフォン22を配置するとともに、このレファレンスマイクロフォン22を挟んで両側に等距離(1m)の位置にスピーカ23,23を対向配置した。そして、スピーカ23,23の位相誤差および出力誤差をインパルス応答計測により得た値で補正し、レファレンスマイクロフォン22の位置が最大音圧になるよう調整した。一方、上述した実施例のマイクロフォンアレイをレファレンスマイクロフォン22の近傍に配置した。
10 and 11 show a test for verifying the accuracy of the maximum sound pressure level obtained by the above algorithm using the above microphone array. FIG. 10 shows the equipment used for the test. In the
試験では、2000〜10000Hz (1/3オクターブ)の純音を両スピーカ23,23から同相で再生し、レファレンスマイクロフォン22による計測値を基準の最大音圧レベルとして得るとともに、実施例のマイクロフォンアレイを用いて上述したアルゴリズムにより最大音圧レベルを推定した。
In the test, a pure sound of 2000 to 10000 Hz (1/3 octave) is reproduced in the same phase from both
図11は、レファレンスマイクロフォン22による基準値と実施例のマイクロフォンアレイおよび上述したアルゴリズムによる推定値との誤差を各周波数について示したものである。図11に示すように、レファレンスマイクロフォン22による基準値と推定値との誤差は、−0.6〜1.7dBであり、実施例のマイクロフォンアレイを用いることで、反射音場において最大音圧レベルを精度よく推定できることが実証された。
FIG. 11 shows the error between the reference value by the
上記実施例のマイクロフォンアレイは、8個のマイクロフォン3によって原点を中心とした7軸を構成しているが、本発明においては、少なくとも4個のマイクロフォンによって3軸を構成すれば、三次元空間の最大音圧レベルの推定が可能である。
In the microphone array of the above embodiment, seven axes centered on the origin are constituted by eight
図12は、このような軸の数と最大音圧レベルの推定精度との関係をシミュレーションにより求めた結果を示している。これは、8000Hzの高周波音の音源を5つ想定し、音源の配置、強さ、位相をパラメータとして扱い、算出した各条件の最大音圧値を基準として、上述したアルゴリズムにより推定した最大音圧との差分を評価関数としたものである。音源の位相の組み合わせを3条件、強さの組み合わせを4条件として、マイクロフォンアレイの中心から1mの距離で各音源の位置をランダムに選択することで、計9000試行の計算を行った。 FIG. 12 shows the result of obtaining the relationship between the number of axes and the estimation accuracy of the maximum sound pressure level by simulation. This assumes five high-frequency sound sources of 8000 Hz, treats the arrangement, strength, and phase of the sound sources as parameters, and uses the calculated maximum sound pressure values for each condition as a reference, and the maximum sound pressure estimated by the algorithm described above. Is the evaluation function. A total of 9000 trials were calculated by randomly selecting the position of each sound source at a distance of 1 m from the center of the microphone array under three conditions for the combination of phases of the sound sources and four conditions for the combinations of strengths.
この図12に示すように、少なくとも3軸あれば最大音圧を十分な精度で推定することができ、また、上記実施例のマイクロフォンアレイのように7軸あれば、非常に高い精度が得られる。 As shown in FIG. 12, the maximum sound pressure can be estimated with sufficient accuracy if there are at least three axes, and very high accuracy can be obtained if there are seven axes as in the microphone array of the above embodiment. .
上記実施例のマイクロフォンアレイは、例えば車室内等の音場に1個配置することで最大音圧レベルの推定が可能であるが、さらに複数個のマイクロフォンアレイを用いることで、推定精度を高めることも可能である。 The microphone array of the above embodiment can estimate the maximum sound pressure level by arranging one microphone array in a sound field such as in a vehicle interior, etc., but further increases the estimation accuracy by using a plurality of microphone arrays. Is also possible.
図13は、マイクロフォンアレイの数を増やしたときの最大音圧レベルの推定精度を図12と同様の手法により求めた結果を示している。図示するように、1個のマイクロフォンアレイでもって最大音圧を十分な精度で推定することができ、4個以上のマイクロフォンアレイの配置が可能であれば、非常に高い精度が得られる。なお、上記実施例のマイクロフォンアレイは、直径10cm程度に構成し得るので、例えば電気自動車等の車室内に複数個配置することが容易である。 FIG. 13 shows the result of obtaining the estimation accuracy of the maximum sound pressure level when the number of microphone arrays is increased by the same method as in FIG. As shown in the figure, the maximum sound pressure can be estimated with sufficient accuracy with one microphone array, and if four or more microphone arrays can be arranged, very high accuracy can be obtained. In addition, since the microphone array of the said Example can be comprised about about 10 cm in diameter, it is easy to arrange several in the vehicle interior of an electric vehicle etc., for example.
図14は、電気自動車の実車を用いた実走実験において本発明の精度を検証した結果を示している。この試験では、強電系高周波異音の対策に差異を設けた3つの仕様の実車を用意し、上記実施例のマイクロフォンアレイならびに上述のアルゴリズムを用いて各仕様の最大音圧レベルを推定した。一方、各仕様について、熟練の指定評価者による最大音圧レベルの官能評価を行い、また、従来方法として、1個のマイクロフォンを運転者の耳近傍に配置して最大音圧レベルを計測した。図14は、これら3者を各仕様毎に纏めたものである。 FIG. 14 shows the result of verifying the accuracy of the present invention in an actual running experiment using an actual electric vehicle. In this test, three types of actual vehicles with differences in countermeasures against high-frequency high-frequency abnormal noise were prepared, and the maximum sound pressure level of each specification was estimated using the microphone array of the above example and the algorithm described above. On the other hand, for each specification, a sensory evaluation of the maximum sound pressure level by a skilled designated evaluator was performed, and as a conventional method, one microphone was placed near the driver's ear and the maximum sound pressure level was measured. FIG. 14 summarizes these three types for each specification.
この図14に示すように、従来方法である1個のマイクロフォンによる音圧レベルの測定では、最大音圧レベルを正しく把握することができない。他方、本発明による最大音圧レベルの推定値は、熟練の指定評価者による官能評価と一致した傾向を示している。 As shown in FIG. 14, the measurement of the sound pressure level using a single microphone, which is a conventional method, cannot correctly grasp the maximum sound pressure level. On the other hand, the estimated value of the maximum sound pressure level according to the present invention shows a tendency consistent with the sensory evaluation by a skilled designated evaluator.
以上、この発明を主に電気自動車やハイブリッド型自動車におけるインバータ等による車室内での高周波音に関して説明したが、この発明は、このような用途にのみ限定されるものではなく、種々の分野において高周波音の測定に広く適用することが可能である。また、その対象とする周波数も上述した8〜10kHzに限定されるものではない。例えば1kHz以上の高周波音については、従来公知の手法では最大音圧レベルの検出が困難であり、このような高周波音に対して本発明は有用である。 As described above, the present invention has been described mainly with respect to high-frequency sound in the passenger compartment by an inverter or the like in an electric vehicle or a hybrid vehicle. However, the present invention is not limited to such an application, and the high-frequency sound in various fields. It can be widely applied to sound measurement. Further, the target frequency is not limited to the above-described 8 to 10 kHz. For example, for a high frequency sound of 1 kHz or more, it is difficult to detect the maximum sound pressure level by a conventionally known method, and the present invention is useful for such a high frequency sound.
1…フレーム
2…支持アーム
3…マイクロフォン
4…受音部
6…円形フレーム
7…半円形フレーム
8…取付部
13…凹溝
15…リード線
16…熱収縮チューブ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
上記マイクロフォンアレイは、
音場に支持されるフレームと、
このフレームにそれぞれ支持され、各々の先端部が受音部に集まるように上記フレームからそれぞれ延びた少なくとも4個の支持アームと、
この支持アームの先端にそれぞれ支持され、1つが上記受音部の原点となる位置に配置され、残りが上記原点を中心として三次元的に配置された、少なくとも合計4個のマイクロフォンと、
を備えることを特徴とする高周波音測定装置。 A high-frequency sound measuring device that measures the maximum sound pressure level of high-frequency sound in a sound field using a microphone array,
The microphone array is
A frame supported by the sound field;
At least four support arms respectively supported by the frame and extending from the frame so that the tip ends of the frames are collected at the sound receiving unit;
At least four microphones, each supported at the tip of the support arm, one disposed at a position serving as the origin of the sound receiving unit, and the rest disposed three-dimensionally around the origin;
A high-frequency sound measuring device comprising:
各々のマイクロフォンで計測した音圧に基づき音場内の任意の点での各軸に沿った平面波の強度を算出するアルゴリズムを用いて、音場における最大音圧レベルを求める、ことを特徴とする請求項1に記載の高周波音測定装置。 Modeled as a plane wave traveling along at least three axes defined by the microphone at the origin and other individual microphones;
The maximum sound pressure level in the sound field is obtained using an algorithm for calculating the intensity of the plane wave along each axis at an arbitrary point in the sound field based on the sound pressure measured by each microphone. Item 2. The high-frequency sound measuring device according to Item 1.
残りのマイクロフォンの先端面が、それぞれ上記原点を指向して配置されている、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高周波音測定装置。 The tip surface of one microphone is located at the origin, and
The high-frequency sound measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the tip surfaces of the remaining microphones are arranged so as to be directed toward the origin.
上記支持アームの先端に配置されたマイクロフォンのリード線が、上記凹溝に沿うように配置されている、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の高周波音測定装置。 The tip of the support arm is formed in a semi-cylindrical shape with a concave groove along the longitudinal direction of the support arm,
The high-frequency sound measuring device according to claim 1, wherein a lead wire of a microphone disposed at a tip of the support arm is disposed along the concave groove.
この支持アームの中心軸線と円筒状をなすマイクロフォンの中心軸線とが一致している、ことを特徴とする請求項5に記載の高周波音測定装置。 The base of the support arm has a cylindrical or columnar shape that is continuous with the semi-cylindrical surface of the tip,
6. The high-frequency sound measuring device according to claim 5, wherein the central axis of the support arm coincides with the central axis of the cylindrical microphone.
これら円形フレームおよび半円形フレームから半径線に沿って内側へ各支持アームが延びている、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の高周波音測定装置。 The frame includes a circular frame centered on the sound receiving portion, and a semicircular frame along a plane orthogonal to the circular frame,
The high-frequency sound measuring device according to claim 1, wherein each support arm extends inward along a radial line from the circular frame and the semicircular frame.
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