JPH10260168A

JPH10260168A - 残響式吸音効果測定装置

Info

Publication number: JPH10260168A
Application number: JP9068094A
Authority: JP
Inventors: Hisanaga Matsuoka; 久永松岡; Tetsuya Momotake; 哲也百武; Mitsuo Inagaki; 稲垣　　光夫; Mikio Noba; 幹雄野場; Tamotsu Kawai; 保河合
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 1998-09-29
Anticipated expiration: 2017-03-21
Also published as: JP3324432B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非平行な壁を有する残響室を有効に活用し
て、小型化と良好な測定性能とを確保するようにした残
響式吸音効果測定装置を提供する。【解決手段】残響室１０は、非平行な複数の壁からな
る小型の残響箱である。この残響室１０の複数の壁のう
ち壁部１３ａの下部には、漏れ孔部１３ｆが形成されて
いる。スピーカ２０は、壁部１３ｄに配置されて、ラン
ダムノイズ発生器３０から増幅器４０を通り出力される
ランダムノイズを受けて残響室１０内に音を発する。マ
イクロフォン５０が、漏れ孔部１３ｆから漏れ音圧レベ
ルを検出すると、この検出された漏れ音圧レベルに基づ
き吸音材Ｓの吸音効果が測定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は車両や一般建築物
等に採用される各種の吸音材の吸音効果を測定する残響
式吸音効果測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、自動車用吸音材の吸音効
果を測定する残響室式吸音効果測定装置は、図５（ａ）
にて示すごとく、密閉状の残響室１を備えており、この
残響室１内には、その底壁１ａ上にて、スピーカ２が残
響室１の周壁に向け音を発するように配置されている。
また、複数のマイクロフォン３が、残響室１内にて、底
壁１ａ上に配置した吸音材４の上方に配設されている。

【０００３】そして、スピーカ２が、信号発生器５から
ノイズ信号を受けて音を発すると、この音は、残響室１
内にてランダムに反射されて吸音材４に入射する。この
ことは、スピーカ２が、残響室１内で均一な拡散的音場
を形成して吸音材４に音を入射させることを意味する。
このような音場の形成後、スピーカ２をオフ（図５
（ｂ）にて符号Ｐにより示す時間参照）すると、吸音材
４が、その吸音効果に基づき、残響室１内の音を時間Ｔ
の経過に伴い徐々に吸収する。換言すれば、残響室１内
の音が時間Ｔの経過に伴い徐々に減衰する（図５（ｂ）
にて符号Ｌにて示す特性参照）。

【０００４】そこで、このような減衰に伴う残響音の残
響時間を計測し、この計測結果から吸音材４の吸音率を
求める。なお、図５（ｂ）にて、符号Ｌ１は、残響室１
内に吸音材４がない場合に特性を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
吸音効果測定装置による場合、測定された吸音材の吸音
効果は、当該吸音材を自動車に設置したときの吸音効果
とよく対応している。しかしながら、吸音効果測定装置
の一壁の辺の長さが、例えば、３．３ｍｍと長いことか
ら、吸音効果測定装置の外形形状が大きく、当該吸音効
果測定装置の設置費用が膨大となるという不具合があ
る。

【０００６】このため、残響室１を小型化したいという
ニーズがでてくるわけであるが、この小型化に伴い、残
響室１内の音場が均一な拡散的音場でなくなってくる。
従って、残響室１内の残響音が徐々に減衰していく時間
から吸音効果を求める方法では、吸音効果が音の測定個
所によって変動する。よって、例えば１５点以上の多数
の測定点の平均値を利用して吸音効果を求める必要が生
じ、複雑な測定方法となってしまう。

【０００７】これに対し、本発明者等は、残響室の小型
化及び測定方法の簡単化の双方を達成するため、残響室
式吸音効果測定装置について種々の検討を加えてみた。
その結果、非平行な外壁を有するとともに周壁の一部に
音の漏れ孔部を形成してなる残響室を準備し、残響室か
ら漏れ孔部を通り漏出する音を測定することで、残響室
の小型化を確保しつつ、従来の残響室式吸音効果測定装
置と同等以上の測定結果を得ることができるという結論
に到った。

【０００８】このことは、残響室内の多数の測定点の平
均値に近い値が漏れ孔部の１カ所だけの測定で得られ、
従来の残響室式吸音効果測定装置の測定性能を少なくと
も維持しつつ、残響室の小型化と測定方法の簡単化を達
成できることを意味する。そこで、本発明は、以上のよ
うなことに着目して、非平行な壁を有する残響室の形状
を有効に活用して、小型化と良好な測定性能とを確保す
るようにした残響式吸音効果測定装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、請求項１乃至４に記載の発明によれば、残響室が非
平行な複数の壁からなるとともに、これら複数の壁の一
部には、漏れ孔部を形成されている。また、ランダム音
発生手段が、複数の壁の他の部分に設けたスピーカを備
え、このスピーカから残響室内にランダム音を発し残響
室内に非平行な壁形状のもと平均的音圧レベルの音場を
形成する。

【００１０】そして、マイクロフォンが残響室内に吸音
材を配置した状態で漏れ孔部から漏出する音を検出する
と、この検出出力に基づき吸音材の吸音効果を測定す
る。これにより、残響室を約１ｍ四方以内の形状に小型
化しても、従来の残響式吸音効果測定装置の場合と同等
以上の良好な吸音効果特性を測定できる。また、残響室
の非平行な壁形状のもとでは、漏れ孔部の漏れ音圧レベ
ルが残響室内の内部音圧レベル平均値によく一致するこ
とから、残響室の漏れ孔部という一か所から漏出する音
圧レベルを測定するという簡単な測定でもって、残響室
内の多点計測データの平均値と同様の値が得られる。

【００１１】これにより、残響室の小型化及び低廉化並
びに測定方法の簡単化を確保しつつ従来の残響式吸音効
果測定装置による測定結果と同等以上の良好な値にて吸
音効果を測定できる。また、請求項２に記載の発明によ
れば、漏れ孔部が、残響室内の音が均一に吸音材の表面
に入るようにスピーカから遠く離れて位置する。

【００１２】これにより、吸音材の全体に亘る平均的な
吸音効果を良好に測定できる。また、請求項４に記載の
発明によれば、漏れ孔部が、複数の壁のうち最も面積の
小さい壁に形成されている。これにより、残響室内の音
の反射波を漏れ孔部にて最も多く獲得できる。その結
果、残響室内の音量を最も有効に活用できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
により説明する。図１は、自動車用吸音材の吸音効果を
測定するに適した本発明に係る残響式吸音効果測定装置
の一例を示している。この吸音効果測定装置は、残響室
１０を備えている。この残響室１０は、小型の残響箱か
らなるもので、この残響室１０は、５角形状の底壁１１
と、この底壁１１に対向する５角形状の上壁１２と、こ
れら底壁１１と上壁１２との間に形成した周壁１３とに
より構成されている。周壁１３は、底壁１１及び上壁１
２の５角形状に対応して、５つの側壁１３ａ乃至１３ｅ
により構成されている。

【００１４】ここで、残響室１０の底壁１１、上壁１２
及び各側壁１３ａ乃至１３ｅの各辺の長さは、図１にて
示すような寸法を有している。このため、残響室１０の
外形寸法は１（ｍ³）内に収まっている。また、残響室
１０の底壁１１、上壁１２及び各側壁１３ａ乃至１３ｅ
は互いに非平行となっている。これにより、残響室１０
の小型化のもとこの残響室１０内でランダム音を安定的
に確保できるようになっている。なお、残響室１０の各
壁は、滑らかな表面を有する鉄筋モルタル製のものであ
って、例えば４０（ｍｍ）の板厚を有する。

【００１５】また、残響室１０の側壁１３ａの下部に
は、漏れ孔部１３ｆが円形状に形成されており、この漏
れ孔部１３ｆは、残響室１０内の音を外部に漏出させる
役割を果たす。また、本実施形態では、この漏れ孔部１
３ｆの内径ｄは、約７０（ｍｍ）となっている。ここ
で、漏れ孔部１３ｆの内径ｄを上述のように定めた根拠
について説明する。

【００１６】残響室１０内の音の内部音圧レベルの平均
値と周波数との関係を調べたところ、図２にて示すごと
く、グラフＬ０による特性が得られた。また、漏れ孔部
１３ｆの内径ｄ＝５０（ｍｍ）、７０（ｍｍ）及び９０
（ｍｍ）の場合につき、漏れ孔部１３ｆの漏れ音圧レベ
ルと周波数との関係を調べてみたところ、図２にて示す
ごとく、各グラフＬ１、Ｌ２及びＬ３による特性が得ら
れた。

【００１７】これらの結果によれば、各グラフＬ１、Ｌ
２及びＬ３のうちグラフＬ２による漏れ孔部１３ｆの漏
れ音圧レベルの周波数特性が、グラフＬ０による残響室
１０内の内部音圧レベルの平均値の周波数特性とよく一
致していることが分かる。このことは、上述した残響室
１０の非平行な壁形状及び外形寸法のもとでは、内径ｄ
＝７０（ｍｍ）の漏れ孔部１３ｆの場合における漏れ音
圧レベルが、残響室１０内の内部音圧レベル平均値に最
もよく一致することを意味する。

【００１８】そこで、漏れ孔部１３ｆの内径ｄを上述の
ごとく７０（ｍｍ）とした。なお、残響室１０の空間の
寸法を変える場合には、この残響室１０の空間の寸法の
変化量に比例して漏れ孔部１３ｆの内径ｄを変えればよ
い。また、漏れ孔部１３ｆの開口は円形状に限ることな
く、四角形等の形状でもよい。一般的には、残響室１０
内の音圧レベル分布を乱さない程度に漏れ孔部１３ｆの
開口面積が設定されていればよい。

【００１９】スピーカ２０は、残響室１０内にて側壁１
３ｄの中央にケーシング２０ａを介し装着されており、
このスピーカ２０は、その発音部にて、ケーシング２０
ａの開口を通し残響室１０内に臨んでいる。しかして、
このスピーカ２０は、ランダムノイズ発生器３０から増
幅器４０を通しランダムノイズを受けて残響室１０内に
向け音として発する。

【００２０】なお、ランダムノイズ発生器３０は、１／
３オクターブ又は１／１オクターブのバンドノイズをラ
ンダムノイズとして増幅器４０に出力する。また、増幅
器４０は、ランダムノイズ発生器３０からのランダムノ
イズを増幅してスピーカ２０に出力する。ここで、スピ
ーカ２０と漏れ孔部１３ｆとの間の相対的位置関係につ
いて調べてみた。

【００２１】残響室１０を小型化しても吸音材に当てる
音は実車相当の音量が必要と考えられる。このため、残
響室１０の小型化に伴い、スピーカ２０の影響がより大
きくなる。従って、漏れ孔部１３ｆをスピーカ２０から
どの程度離せばよいかが問題となる。そこで、残響室１
０の上記空間の寸法を前提に、残響室１０内の音響エネ
ルギー密度Ｅの対数値ｌｏｇＥと、漏れ孔部１３ｆとス
ピーカ２０との間の距離ｒとの関係を調べたところ、図
３にて示すように、グラフＭによる特性として得られ
た。但し、音響エネルギー密度Ｅは、次の数１の式で表
される。

【００２２】

【数１】Ｅ＝（Ｗ／ｃ）〔｛Ｑ／（４πｒ²）｝＋（４／Ｒ）〕ここで、数１の式で、各符号は以下の物理量を表す。Ｒ：残響室１０の室定数（ｍ²）Ｑ：音源指向係数Ｗ：スピーカ２０の出力（ｗ）ｃ：音速また、数１の式は、残響室１０内のスピーカ２０と漏れ
孔部１３ｆとの間の距離とスピーカ２０の直接音の寄与
との関係を示す。

【００２３】音響エネルギーは、スピーカ２０からの距
離ｒに関係する直接音の項｛Ｑ／（４πｒ²）｝と室内
での吸音効果に関係するいわば反射音の音場を表す項
（４／Ｒ）の和で表される。この和の対数を縦軸に、横
軸に距離を取ったものがグラフＭである。このグラフＭ
によれば、直接音の寄与は、距離ｒの増大に伴い急激に
小さくなり、音響エネルギー密度Ｅは反射音の音場を表
す項の値に収束することが分かる。従って、このグラフ
Ｍの横軸に平行な部分では、反響音が大部分となる。

【００２４】その結果、残響室１０の上記空間の寸法の
もとでは、距離ｒは、約０．５（ｍ）以上でよいことが
分かる。そこで、本実施形態では、残響室１０内のスピ
ーカ２０と漏れ孔部１３ｆとの間の距離が約０．５
（ｍ）以上となるように、漏れ孔部１３ｆの位置を側壁
１３ａの下部に選定した。

【００２５】なお、一般的には、漏れ孔部１３ｆが、残
響室１０内の音が均一に吸音材Ｓ（後述する）の表面に
入るようにスピーカ５０から遠く離れて位置しておれ
ば、吸音材Ｓの全体に亘る平均的な吸音効果を良好に測
定可能である。また、漏れ孔部１３ｆの位置は、側壁１
３ａの下部に限ることなく、例えば、側壁１３ａの上部
でもよい。

【００２６】被測定対象である吸音材Ｓは、残響室１０
内にてその底壁１１上中央に置かれている。この吸音材
Ｓは、当該自動車に採用されるもので、長さ４００（ｍ
ｍ）及び幅４００（ｍｍ）の長方形状を有する。なお、
吸音材Ｓは、繊維同士の摩擦作用や、小孔の共鳴作用に
よって音を吸収する綿状、スポンジ状、又は布状等のも
のである。また、吸音材Ｓは、下壁１１に代えて、残響
室１０内にてその上壁１２中央に位置するようにしても
よい。

【００２７】マイクロフォン５０は、残響室１０の外側
にて、漏れ孔部１３ｆの近傍に配置されており、このマ
イクロフォン５０は、残響室１０から漏れ孔部１３ｆを
通り漏出する音を受信して騒音計６０に出力する。騒音
計６０は、マイクロフォン５０の出力に基づき漏れ孔部
１３ｆの漏出音圧レベルを測定する。（１／３）オクタ
ーブ分析方式の分析器７０は、騒音計６０の測定出力を
分析してパーソナルコンピュータ８０に出力する。

【００２８】以上のように構成した本実施形態において
は、上述のごとく、残響室１０の各壁は互いに非平行で
表面の滑らかなコンクリートの壁で構成されている。こ
のため、残響室１０の内部で音が不規則に反射し２度と
同じ経路を進行しない。従って、スピーカ２０が、ラン
ダムノイズ発生器３０から増幅器４０を通しランダムノ
イズを受信して残響室１０内に音を発すれば、残響室１
０内での音、即ち、ランダムノイズの周波数特性が変化
しない。このため、このランダムノイズは、残響室１０
内で残響するとともに、ランダムノイズの音圧レベルは
残響室１０内の各所で安定的に保たれる。

【００２９】よって、残響室１０内に設置した吸音材Ｓ
に音が何度も入射して吸音材の吸音効果を最大限に発揮
させるため、吸音材のある場合とない場合の内部音圧レ
ベルが安定して保たれる。そして、吸音材Ｓが残響室１
０内に有る場合及び無い場合における漏れ孔部１３ｆか
らの漏れ音圧レベルをマイクロフォン５０により受信す
れば、このマイクロフォン５０の各受信出力が、騒音計
６０及び分析器７０を通りパーソナルコンピュータ８０
に入力される。

【００３０】すると、パーソナルコンピュータ８０は、
吸音材Ｓの音圧レベル−周波数特性を求めて、この音圧
レベル−周波数特性を、吸音材Ｓの無い場合の音圧レベ
ル−周波数特性と共に表示する。また、パーソナルコン
ピュータ８０は、吸音材Ｓの有る場合と無い場合にマイ
クロフォン５０で測定した音圧の差を求めることによっ
て、吸音材Ｓの吸音効果を測定し得る。

【００３１】この場合、上述のごとく、残響室１０の非
平行な壁形状及び空間の寸法のもとでは、内径ｄ＝７０
（ｍｍ）の漏れ孔部１３ｆの場合の漏れ音圧レベルが残
響室１０内の内部音圧レベル平均値に最もよく一致する
ことから、残響室１０の漏れ孔部１３ｆという一か所か
ら漏出する音圧レベルを測定するという簡単な測定でも
って、残響室１０内の多点計測データの平均値と同様の
値が得られる。

【００３２】これにより、残響室１０の小型化及び測定
方法の簡単化を達成しつつ従来の残響式吸音効果測定装
置による測定結果と同等以上の吸音効果を測定できる。
また、吸音材Ｓの大きさは実車に必要な吸音材の大きさ
であるから、残響室１０を上述のように小型化しても、
被測定対象としての吸音材の必要な大きさの上限を充分
にカバーしつつ、良好な吸音効果の測定が可能となる。

【００３３】また、漏れ孔部１３ｆが残響室１０の最も
面積の小さい側壁１３ａに形成されているから、残響室
１０の残りの内壁面からの反射波を漏れ孔部１３ｆにお
いて最も多く獲得できる。従って、残響室１０内の音量
を最も有効に利用できるから、マイクロフォン５０によ
る受信漏れ音量も充分に確保できる。なお、残響室１０
の小型化は、Ｓ／ｎ比の悪化を招くから、スピーカ２０
から定常的に音を出し続けることで、吸音材の吸音効果
を測定する。これにより、Ｓ／ｎ比が向上し得る。

【００３４】図４は、吸音材Ｓとして、厚さや構造密度
等が異なる５種類の吸音材Ｓａ乃至Ｓｅを採用し、これ
ら吸音材Ｓａ乃至Ｓｅの吸音効果につき、本発明装置に
より測定した場合の吸音効果の序列と、従来の残響式測
定装置により測定した場合吸音効果の序列と、実車での
吸音効果の序列との対応を示す。なお、吸音材Ｓｃは、
内部に空気層を持つ吸音材である。吸音材Ｓｄは表面に
アルミ箔を張った吸音材である。

【００３５】図４によれば、上記各吸音材Ｓａ乃至Ｓｅ
では、本発明装置による測定結果は、その序列におい
て、実車や従来の残響室測定装置による場合の測定結果
とよく対応していることが分かる。なお、本発明の実施
にあたっては、自動車用吸音材に限ることなく、一般建
築物用吸音材等の各種の吸音材の吸音効果を測定するに
あたり、本発明を適用してもよい。

【００３６】また、本発明の実施にあたり、残響室１０
の外形形状及び外形寸法は、上記実施形態に述べたもの
に限ることなく、非平行な壁形状及び小型形状を満たす
ことを前提に、必要に応じて適宜変更してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す概略全体構成図であ
る。

【図２】漏れ孔部の内径をパラメータとして、内部音圧
レベル及び漏れ音圧レベルと周波数との関係を示すグラ
フである。

【図３】エネルギー密度の漏れ孔部とスピーカとの間の
距離との関係を示すグラフである。

【図４】各種の吸音材の吸音効果を、上記実施形態の吸
音効果測定装置、従来の吸音効果測定装置及び実車によ
り測定した結果を示すグラフである。

【図５】（ａ）は、従来の残響式吸音効果測定装置の残
響室を示す図であり、（ｂ）は、当該測定装置による音
圧レベルの時間に伴う減衰する傾向を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

Ｓ…吸音材、１０…残響室、１３ｆ…漏れ孔部、２０…
スピーカ、３０…ランダムノイズ発生器、４０…増幅
器、５０…マイクロフォン、６０…騒音計、８０…パー
ソナルコンピュータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲垣光夫愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者野場幹雄愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者河合保愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非平行な複数の壁（１１、１２、１３ａ
乃至１３ｅ）からなるとともにこれら複数の壁の一部分
に漏れ孔部（１３ｆ）を形成してなる残響室（１０）
と、前記複数の壁の他の部分に設けたスピーカ（２０）を備
え、このスピーカから前記残響室内にランダム音を発し
前記残響室内に前記非平行な壁形状のもと平均的音圧レ
ベルの音場を形成するランダム音発生手段（３０、４
０）と、前記残響室内に吸音材を配置した状態で前記漏れ孔部か
ら漏出する音を検出するマイクロフォン（５０）とを備
え、このマイクロフォンの検出出力に基づき前記吸音材の吸
音効果を測定するようにした残響式吸音効果測定装置。
【請求項２】前記漏れ孔部が、前記残響室内の音が均
一に前記吸音材の表面に入るように前記スピーカから遠
く離れて位置することを特徴とする請求項１に記載の残
響式吸音効果測定装置。
【請求項３】前記漏れ孔部の開口面積は、前記残響室
内の音圧レベル分布を乱さない程度に設定されているこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の残響式吸音効果
測定装置。
【請求項４】前記漏れ孔部が、前記複数の壁のうち最
も面積の小さい壁に形成されていることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか一つに記載の残響式吸音効果測
定装置。