JP4712564B2 - 音響抵抗材の音響抵抗測定装置およびその測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロホンに用いられる音響抵抗材の音響抵抗測定装置およびその測定方法に関し、さらに詳しく言えば、シート状の音響抵抗材を単体として、余計な負荷をかけることなくその音響抵抗を正確に測定する技術に関するものである。

マイクロホンには、音源からマイクロホンユニットに内蔵されている音響−電気変換器に至る音波経路内にいくつかの音響抵抗材が設けられている。通常、この種の音響抵抗材には、目の細かなメッシュ状の網材，フェルト材や連続気泡性のスポンジ材などが用いられ、マイクロホンユニットの音響的条件を整えるほかに、風雑音を防止するウィンドスクリーンにも適用される。

音響インピーダンスの測定方法には、非特許文献１に記載されているように、近接法や反射法などが知られているが、音響抵抗のみを測定するには、音響抵抗材を透過した音の大きさ（音圧）を測定する方法が一般的である。本明細書では、この測定方法を便宜的に透過法と呼び、その一例を図３および図４の模式図により説明する。

まず、図３に示すように、透過法においては、上面１１が平らな中空の筐体１０が用いられる。上面１１は被測定物であるシート状の音響抵抗材ＡＲが着脱自在に載置される載置面であり、この上面（載置面）１１には、音響抵抗材ＡＲによって覆われる開口部１２が形成されている。

筐体１０の外側で開口部１２の真上には、放音手段としてのスピーカ２１が配置され、これに対して、筐体１０の内部には収音手段としてのマイクロホン２２が開口部１２の真下に配置される。マイクロホン２２はレベルメータなどの測定器２３に接続される。

この構成によれば、筐体１０の上面１１の上に音響抵抗材ＡＲを開口部１２を覆うように載置した状態で、スピーカ２１よりほぼ一定の音圧で音波を放出させ、音響抵抗材ＡＲを透過した音波をマイクロホン２２にて収音し、そのマイク出力を測定器２３にて測定することにより、スピーカ２１から放音される音圧とマイクロホン２２にて収音された音圧との比に基づいて、音響抵抗材ＡＲの音響抵抗を測定することができる。なお、音響抵抗の単位は、通常、ｇ（グラム）／ｓｅｃ（秒）で表される。

西巻正郎著「改版電気音響振動学」コロナ社発行，昭和５７年４月３０日２４版（ｐ２２８〜２３０参照）

ところで、図３に誇張して示すように、シート状の音響抵抗材ＡＲは多少なりとも波打っており、また、たとえ平坦であるにしても、音響抵抗材ＡＲをただ単に筐体１０の上面１１の上に載置しただけでは、スピーカ２１から放音される音波の一部が音響抵抗材ＡＲと筐体１０の上面１１との間から開口部１２を通って筐体１０内に入り込むことがあるため、測定の信頼性が損なわれる。

そこで、従来では図４に示すように、開口部１２の周りに沿った音響抵抗材ＡＲの周縁部分に一例として筒状の重りＷを載せて、音響抵抗材ＡＲを筐体１０の上面１１に対して押し付けるようにしている。

しかしながら、音響抵抗材ＡＲが比較的硬い材料である場合には、重りＷを載せても音響抵抗の変化はわずかであり特に問題はないが、音響抵抗材ＡＲがスポンジなどの柔らかい材料の場合には、圧縮により音響抵抗が大幅に変化するため、依然として測定の信頼性の点で問題がある。

したがって、本発明の課題は、音響抵抗材の一方の面側に所定音圧の音波を加え、音響抵抗材を透過する音波を収音して音響抵抗材の音響抵抗を測定するにあたって、被測定物である音響抵抗材がスポンジなどの柔らかい材料であっても、正確にその音響抵抗を測定できるようにすることにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、マイクロホンに用いられるシート状の音響抵抗材を単体として、その音響抵抗を測定する音響抵抗材の音響抵抗測定装置において、上記音響抵抗材が着脱自在に載置される上面に、上記音響抵抗材により覆われる大きさの開口部を有する中空の筐体と、上記筐体の上記開口部上に配置されている上記音響抵抗材の一方の面に向けて音波を放出する放音手段としてのスピーカと、上記音響抵抗材の他方の面側に配置され、上記音響抵抗材を透過する音波を収音する収音手段としてのマイクロホンと、上記マイクロホンにて収音された音の大きさを測定する測定手段と、上記筐体内の空気を排気し上記筐体内を負圧にして上記音響抵抗材を上記筐体の上面に密着させる排気手段とを備えていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記スピーカが上記筐体の外側で上記開口部の真上に配置されるとともに、上記マイクロホンが上記筐体の内側で上記開口部の真下に配置されることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、上記排気手段として、排気ファンが用いられることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、上記請求項１ないし３のいずれか１項において、上記開口部内に、上記音響抵抗材を平坦に支持する桟状もしくは格子状の支持体が設けられていることを特徴としている。

また、上記課題を解決するため、請求項５に記載の発明は、マイクロホンに用いられるシート状の音響抵抗材を単体として、その音響抵抗を測定する音響抵抗材の音響抵抗測定方法において、上記音響抵抗材が着脱自在に載置される上面に、上記音響抵抗材により覆われる大きさの開口部を有する中空の筐体と、上記筐体の上記開口部上に配置されている上記音響抵抗材の一方の面に向けて音波を放出する放音手段としてのスピーカと、上記音響抵抗材の他方の面側に配置され、上記音響抵抗材を透過する音波を収音する収音手段としてのマイクロホンと、上記マイクロホンにて収音された音の大きさを測定する測定手段と、上記筐体内の空気を排気し上記筐体内を負圧にする排気手段とを備え、上記筐体の上面に上記開口部を覆うように上記音響抵抗材を載置し、上記スピーカにより上記音響抵抗材の一方の面に向けて音波を放出するとともに、上記音響抵抗材の他方の面側に配置されている上記マイクロホンにて上記音響抵抗材を透過する音波を収音して、上記測定手段により上記音響抵抗材の音響抵抗を測定するにあたって、上記排気手段により上記筐体内の空気を排気し上記筐体内を負圧にすることにより、大気圧にて上記音響抵抗材の周縁部を上記筐体の上面に密着させて固定することを特徴としている。

請求項１または５に記載の発明によれば、シート状に形成された音響抵抗材が着脱自在に載置される上面に、上記音響抵抗材により覆われる大きさの開口部を有する中空の筐体と、上記音響抵抗材の一方の面に向けて音波を放出する放音手段としてのスピーカと、上記音響抵抗材の他方の面側に配置され、上記音響抵抗材を透過する音波を収音する収音手段としてのマイクロホンと、上記マイクロホンにて収音された音の大きさを測定する測定手段と、上記筐体内の空気を排気する排気手段とを備え、上記筐体の上面に上記開口部を覆うように上記音響抵抗材を載置し、上記スピーカにより上記音響抵抗材の一方の面に向けて音波を放出するとともに、上記音響抵抗材の他方の面側に配置されている上記マイクロホンにて上記音響抵抗材を透過する音波を収音して、上記測定手段により上記音響抵抗材の音響抵抗を測定するにあたって、上記排気手段により上記筐体内の空気を排気し上記筐体内を負圧にし、大気圧にて上記音響抵抗材の周縁部を上記筐体の上面に密着させて固定するようにしたことにより、上記音響抵抗材が例えばスポンジ材のように圧縮すると音響抵抗が変わってしまう音響抵抗材であっても、その音響抵抗を正確に測定することができる。また、音響抵抗材を押さえ付けて固定するための重りなどの付加的な固定手段が不要であることから、簡単に安定した測定ができる。

スピーカを筐体内に配置し、マイクロホンを筐体の外側に配置してもよいが、請求項２に記載の発明のように、スピーカを筐体の外側でその開口部の真上に配置するとともに、マイクロホンを筐体の内側で開口部の真下に配置することにより、マイクロホンが筐体にて外界と遮断されるため、スピーカからの音のみを収音することができ、測定の信頼性が高められる。

上記排気手段はバキュームポンプなどの負圧源であってもよいが、請求項３に記載の発明のように、上記排気手段として排気ファンを用いることにより、装置の簡素化および設備コストの削減を図ることができる。

また、上記開口部内に音響抵抗材を平坦に支持する桟状もしくは格子状の支持体を設けるようにした請求項４に記載の発明によれば、排気手段により筐体内の空気を排気して音響抵抗材を固定するにあたって、開口部に対応する音響抵抗材の部分的な凹みを防止することができる。

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が、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明による音響抵抗材の音響抵抗測定装置を示す模式的な断面図，図２は請求項４に記載の支持体の構成を示す斜視図である。なお、この実施形態の説明において、先の図３，図４で説明した従来例と変更を要しない構成要素には、同じ参照符号を付す。

図１に示すように、本発明による音響抵抗材の音響抵抗測定装置は、内部が中空とされた筐体１０を備える。筐体１０の上面１１は、被測定物であるシート状の音響抵抗材ＡＲが着脱自在に載置される平坦な載置面として形成されており、この上面１１には、音響抵抗材ＡＲによって覆われる、すなわち音響抵抗材ＡＲよりも小さな開口部１２が穿設されている。

測定に供される音響抵抗材ＡＲは、目の細かなメッシュ状の網材，フェルト材や連続気泡性のスポンジ材などからなるマザーの音響抵抗材であって、適正な音響抵抗を有すると判定されたマザーの音響抵抗材ＡＲからマイクロホンユニットごとに個々の大きさの音響抵抗材が切り出される。

測定系には、放音手段としてのスピーカ２１，収音手段としてのマイクロホン２２およびマイクロホン２２に接続されたレベルメータなどの測定器２３が含まれる。スピーカ２１とマイクロホン２２は、それぞれ音響抵抗材ＡＲの反対側に配置され、マイクロホン２２は、スピーカ２１から放音される音波のうち音響抵抗材ＡＲを透過した音波を収音する。

スピーカ２１以外に音源がない例えば無響室などで測定する場合には、スピーカ２１を筐体１０の内側に配置し、マイクロホン２２を筐体１０の外側に配置してもよいが、そうでない場合には、マイクロホン２２を外界と遮断するため、筐体１０内で開口部１２の真下に配置し、これに対して、スピーカ２１を筐体１０の外側で開口部１２の真上に配置することが好ましい。

この音響測定装置は、測定時に音響抵抗材ＡＲを筐体１０の上面１１に固定するため、筐体１０内の空気を排気する排気手段を備える。排気手段は、バキュームポンプなどの負圧源などであってもよいが、装置の簡素化および設備コストの削減の観点からして、図１に示すように、筐体１０の一部分に排気筒１３を形成し、この排気筒１３内に例えばプロペラファンよりなる排気ファン１４を配置する構成が好ましい。

この音響測定装置にて音響抵抗材ＡＲの音響抵抗を測定するには、音響抵抗材ＡＲを筐体１０の上に載置し、排気ファン１４を駆動して筐体１０内の空気を排気する。これにより、筐体１０内が負圧となるため音響抵抗材ＡＲが大気圧で筐体１０の上面に密着するように固定される。

次に、スピーカ２１よりほぼ一定の音圧で音波を放音させ、そのうちの音響抵抗材ＡＲを透過した音波をマイクロホン２２にて収音し、収音された音波の音圧レベルを測定器２３で検出し、その音圧レベルとスピーカ２１の出力音圧とに基づいて、音響抵抗材ＡＲの音響抵抗を測定（算出）する。測定後、排気ファン１４を止めて音響抵抗材ＡＲを外す。これを各音響抵抗材ＡＲごとに繰り返す。

このように、本発明によれば、音響抵抗材ＡＲが大気圧により筐体１０の上面に固定されるため、例えばスポンジ材のように圧縮すると音響抵抗が変わってしまうような音響抵抗材ＡＲであっても、その音響抵抗を正確に測定することができる。また、上記従来例で説明したような固定用の重りが不要であることから、簡単に安定した測定を行うことができる。

なお、例えば開口部１２が比較的大きい場合や、音響抵抗材ＡＲが柔軟性に富んでいる場合、筐体１０内を排気するに伴って音響抵抗材ＡＲの中央部分が開口部１２内に向けて凹むことがある。これを防止するため、図２に示すように、開口部１２内に音響抵抗材ＡＲを平坦に支持する支持体１５を設けることが好ましい。この例では、支持体１５を格子状としているが桟状としてもよく、また、場合によっては目の粗い網体を用いてもよい。

本発明による音響抵抗材の音響抵抗測定装置を示す模式的な断面図。 開口部に設けられる支持体の構成を示す斜視図。 従来の音響抵抗材の音響抵抗測定装置を示す模式的な断面図。 固定用の重りを用いる従来の音響抵抗材の音響抵抗測定装置を示す模式的な断面図。

符号の説明

１０ 筐体
１１ 上面
１２ 開口部
１３ 排気筒
１４ 排気ファン
１５ 支持体
２１ スピーカ（放音手段）
２２ マイクロホン（収音手段）
２３ 測定器
ＡＲ 音響抵抗材

Claims (5)

1. マイクロホンに用いられるシート状の音響抵抗材を単体として、その音響抵抗を測定する音響抵抗材の音響抵抗測定装置において、
   上記音響抵抗材が着脱自在に載置される上面に、上記音響抵抗材により覆われる大きさの開口部を有する中空の筐体と、上記筐体の上記開口部上に配置されている上記音響抵抗材の一方の面に向けて音波を放出する放音手段としてのスピーカと、上記音響抵抗材の他方の面側に配置され、上記音響抵抗材を透過する音波を収音する収音手段としてのマイクロホンと、上記マイクロホンにて収音された音の大きさを測定する測定手段と、上記筐体内の空気を排気し上記筐体内を負圧にして上記音響抵抗材を上記筐体の上面に密着させる排気手段とを備えていることを特徴とする音響抵抗材の音響抵抗測定装置。
2. 上記スピーカが上記筐体の外側で上記開口部の真上に配置されるとともに、上記マイクロホンが上記筐体の内側で上記開口部の真下に配置されることを特徴とする請求項１に記載の音響抵抗材の音響抵抗測定装置。
3. 上記排気手段として、排気ファンが用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の音響抵抗材の音響抵抗測定装置。
4. 上記開口部内に、上記音響抵抗材を平坦に支持する桟状もしくは格子状の支持体が設けら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項に記載の音響抵抗材の音響抵抗測定装置。
5. マイクロホンに用いられるシート状の音響抵抗材を単体として、その音響抵抗を測定する音響抵抗材の音響抵抗測定方法において、
   上記音響抵抗材が着脱自在に載置される上面に、上記音響抵抗材により覆われる大きさの開口部を有する中空の筐体と、上記筐体の上記開口部上に配置されている上記音響抵抗材の一方の面に向けて音波を放出する放音手段としてのスピーカと、上記音響抵抗材の他方の面側に配置され、上記音響抵抗材を透過する音波を収音する収音手段としてのマイクロホンと、上記マイクロホンにて収音された音の大きさを測定する測定手段と、上記筐体内の空気を排気し上記筐体内を負圧にする排気手段とを備え、
   上記筐体の上面に上記開口部を覆うように上記音響抵抗材を載置し、上記スピーカにより上記音響抵抗材の一方の面に向けて音波を放出するとともに、上記音響抵抗材の他方の面側に配置されている上記マイクロホンにて上記音響抵抗材を透過する音波を収音して、上記測定手段により上記音響抵抗材の音響抵抗を測定するにあたって、
   上記排気手段により上記筐体内の空気を排気し上記筐体内を負圧にすることにより、大気圧にて上記音響抵抗材の周縁部を上記筐体の上面に密着させて固定することを特徴とする音響抵抗材の音響抵抗測定方法。

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