WO2009087772A1

WO2009087772A1 - スピーカラインの検査装置

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Publication number: WO2009087772A1
Application number: PCT/JP2008/050198
Authority: WO
Inventors: Kazuma Asada; Hirotomo Andoh; Tsuyoshi Ogawa
Original assignee: Toa Corporation
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2008-01-10
Publication date: 2009-07-16
Also published as: EP2584792B2; EP2584792B1; EP2229006A1; EP2229006B2; EP2584792A1; JPWO2009087772A1; EP2229006B1; JP5123319B2; EP2229006A4

Abstract

【課題】　音声信号源２からの音声信号を増幅器４で増幅し、スピーカライン６を介して互いに並列に接続されている複数のスピーカ８に供給する。ＤＳＰ１０から人の可聴周波数帯域のうち最低周波数付近の周波数又は最高周波数付近の周波数のいずれか若しくは両方を含むテスト信号を合成器１３で音声信号と合成して、スピーカライン６に伝送する。増幅器４の出力側に設けた電流検出回路１４及び電圧検出回路１６の出力信号をＤＳＰ１０に供給して、テスト信号の周波数成分を分析し、これに基づいて各スピーカ８及びスピーカライン６の合成インピーダンスを算出する。ＤＳＰ１０は、この合成インピーダンスを閾値と比較して、スピーカラインの断線又はインピーダンス低下を検出する。

Description

スピーカラインの検査装置

　本発明は、ビル等に構築されているパブリックアドレスシステムにおいて、スピーカラインに断線または短絡といった不具合が生じているか否かを検査するためのスピーカライン検査装置に関する。

　従来、上記検査装置としては、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１によれば、パブリックアドレスシステムでは、スピーカラインに複数のスピーカが互いに並列に接続されており、このスピーカラインに電力増幅器が接続されている。この電力増幅器の前段で、音声信号とテスト信号とを合成し、電力増幅器はこの合成信号を増幅し、スピーカラインに供給している。テスト信号は電圧が一定のものである。電力増幅器の出力側には、検知回路が設けられている。検知回路は、スピーカラインを介して各スピーカに流れるテスト信号の電流を抽出するフィルタを備えている。このフィルタからの出力信号は、テスト信号の電圧が一定であるので、スピーカライン及び各スピーカの合成インピーダンスを表している。上記文献に開示されているスピーカラインの検査装置は、このフィルタからの出力信号の値を、断線検出用閾値及び短絡検出用閾値と比較して、スピーカラインに断線または短絡が生じているか判定する。また、上記検査装置は、スピーカラインが正常な状態におけるフィルタの出力信号値を基準値として、これに予め定めた第１の値を加算した値を断線検出用閾値とし、この基準値から、予め定めた第２の値を減算した値を短絡検出用閾値としている。

特開２００７－３７０２４号公報

　上述したように従来の検査装置では、スピーカラインが正常な状態でのフィルタからの出力信号値を基準値として２つの閾値を決定している。断線及び短絡を高精度に検出しようとする場合、これらの閾値を厳密に設定する必要がある。しかし、上記検査装置が、これらの閾値を決定するために測定して得た出力信号値と、その後、スピーカラインに断線や短絡が生じていない正常な状態で測定して得た出力信号値とでは、値が大きく異なることがある。例えば、テスト信号だけがスピーカラインに供給された状態で測定して得た出力信号値と、パブリックシステム運用時における様々な周波数を持つ音声信号とテスト信号とがスピーカラインに供給された状態で測定して得た出力信号値とでは、値が異なる可能性がある。特に、音声信号のレベルがテスト信号のレベルよりも大きい場合には、その値の差異が顕著である。従って、従来の検査装置では、第１及び第２の値を厳密に設定することによって、正常であるにも関わらず、断線若しくは短絡していると誤判定をする可能性がある。

　本発明は、このような誤判定をできるだけ少なくし、精度よくスピーカラインの断線若しくはインピーダンス低下を検出できるようにした検査装置を提供することを目的とする。

　本発明の一態様による検査装置は、パブリックアドレスシステムに設けられている。このパブリックアドレスシステムは、音声信号の信号源を備えている。この音声信号が増幅器によって増幅され、スピーカラインに供給されている。このスピーカラインに互いに並列に複数のスピーカが接続されている。検査装置は、人の可聴周波数帯域（一般的に２０Ｈｚ～２０ＫＨｚ）のうち最低周波数付近の周波数及び最高周波数付近の周波数のいずれか一方、若しくは両方を、含むテスト信号の信号源を備えている。テスト信号としては、アナログ信号を使用することもできるし、デジタル信号をＤ／Ａ変換器によってアナログ信号に変換したものを使用することができる。テスト信号は、前記音声信号と合成器によって合成されて、前記増幅器に供給される。従って、それぞれ増幅された音声信号とテスト信号とがスピーカラインを介して各スピーカに供給される。インピーダンス特定手段は、前記増幅器の出力信号に含まれる前記テスト信号の成分を抽出し、抽出されたテスト信号の成分に基づいて前記増幅器の出力側から前記各スピーカ側を見たインピーダンスを特定する。例えばインピーダンス特定手段は、増幅器の出力信号に含まれるテスト信号の電圧及び電流を抽出することによって1又は複数のインピーダンスを特定することができる。或いは、インピーダンス特定手段は、後述するように増幅器の出力信号の周波数分析を行い、テスト信号の周波数成分を抽出することで、テスト信号の周波数に対応した１又は複数のインピーダンスを特定することができる。このインピーダンス特定手段によって特定されたインピーダンスを、予め定めた閾値と比較して、前記各スピーカラインの断線及びインピーダンス低下のうち少なくとも一方を判定手段が判定する。例えば断線用の閾値を用いる場合、測定されたインピーダンスが断線用の閾値よりも大きければ、スピーカラインの断線またはいずれかのスピーカの接続不良と判定される。或いはインピーダンス低下用の閾値が使用されている場合、特定されたインピーダンスがインピーダンス低下用の閾値よりも小さいとき、スピーカラインにインピーダンス低下が生じていると判定される。断線検知用の閾値とインピーダンス低下用の閾値とを準備し、両方を判定することもできる。前記テスト信号に対する前記合成信号の比率が予め定めた値よりも大きく、合成信号が増加しているとき、前記閾値を、前記判定手段での判定精度を下げる方向に閾値修正手段が変化させる。閾値は、例えばテスト信号のみを増幅器からスピーカラインに供給した状態で測定したインピーダンスに基づいて設定されている。

　テスト信号に対する合成信号の比率が大きい場合、合成信号に占める音声信号の割合が大きいことになり、スピーカライン及びスピーカのインピーダンスは、音声信号の影響を受けている。従って、現在の閾値をそのまま使用すると、誤判定を行う可能性があるので、閾値を変更している。

　前記閾値修正手段は、前記合成信号が増加しているとき下げた前記判定精度を、前記合成信号が増加状態から減少状態に変化したとき、上昇させることができる。この場合、前記判定精度を下げる方向の変化率が大きく、前記判定精度を上げる方向の変化率が小さい。

　例えば音声信号のレベルが大きくなったことにより、スピーカライン及びスピーカのインピーダンスが変化した場合、その後に音声信号のレベルが小さくなったとしても、このインピーダンスが変化した状態から元の状態に戻るまでには時間がかかることがある。このような場合に対処するために、判定精度を上げる方向への変化率を小さくしてある。

　本発明の他の態様のスピーカライン検査装置も、上述した態様と同じパブリックアドレッシングシステムに設けられている。また、テスト信号の信号源も備えているが、このテスト信号は、人の可聴周波数帯域のうち最低周波数付近の周波数及び最高周波数付近の周波数の両方を含むものである。テスト信号は、前記音声信号と合成器によって合成されて、前記増幅器に供給される。インピーダンス特定手段が、前記増幅器からの出力信号に含まれる前記テスト信号の２つの周波数成分を抽出し、抽出された各周波数成分に基づいて前記増幅器の出力側から前記各スピーカ側を見たインピーダンスを特定する。このインピーダンス特性手段も、上述した態様のインピーダンス特性手段と同様のものである。この特定されたインピーダンスを、判定手段が予め定めた閾値と比較して、前記各スピーカライン及びスピーカの開放並びにインピーダンス低下のうち、少なくとも一方を判定する
。

　テスト信号は、異なる周波数成分を含むものであり、これら２つの周波数成分においてインピーダンスを特定し、これらインピーダンスを閾値と比較しているので、各スピーカライン及びスピーカの開放並びにインピーダンス低下のうち、少なくとも一方を、より高精度に判定することができる。

　上述した２つの態様において、前記音声信号の信号源が停止している時間帯に、インピーダンス特定手段が前記インピーダンスを特定することができる。この場合、この特定されたインピーダンスを基に閾値設定手段が前記閾値を設定する。前記特定されたインピーダンスが予め定めた許容範囲内にあるか第２の判定手段が判定する。

　スピーカライン及びスピーカのインピーダンスは、経年劣化によって変化する。従って、或るときに特定したスピーカライン及びスピーカのインピーダンスを基に設定した閾値をそのまま使用していると、実際のスピーカライン及びスピーカのインピーダンスと閾値用に特定したスピーカライン及びスピーカのインピーダンスとの間に乖離が生じる。そこで、音声信号が供給されていない時間帯にスピーカライン及びスピーカのインピーダンスを特定し、そのインピーダンスを基に閾値を設定することによって誤判定が生じることを防止している。また、このようにして特定されたインピーダンスＺが許容範囲内に存在するか否か第２の判定手段によって判定することで、スピーカの交換時期を知ることができる。

　上述した２つの態様において、前記インピーダンス特定手段は、前記スピーカラインに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記スピーカラインにかかる電圧を検出する電圧検出手段とを含むとしてもよい。この場合、前記電流検出手段で検出された電流と、前記電圧検出手段で検出された電圧とに、それぞれ含まれる前記テスト信号の周波数成分が周波数成分検出手段によって検出される。この周波数成分の検出は、例えば検出された電流及び電圧をクロススペクトラム解析することによって求めることができる。これら検出されたテスト信号の周波数成分から演算手段が前記インピーダンスを演算する。

　このようにテスト信号成分に基づいてスピーカライン及びスピーカのインピーダンスを測定しているので、音声信号の影響を受けることなく、スピーカライン及びスピーカのインピーダンスを測定することができる。

図１は、本発明の１実施形態のスピーカの検査装置を実施したパブリックアドレスシステムのブロックダイアグラムである。図２は、図１の検査装置のＤＳＰが行う周波数分析処理のフローチャートである。図３は、図１の検査装置のＤＳＰが行う実効値測定処理のフローチャートである。図４は、図１の検査装置のＤＳＰが行う短絡、断線、インピーダンス増加判定処理のフローチャートである。図５は、図１の検査装置のＤＳＰが行う閾値修正処理のフローチャートである。図６は、図５の閾値修正処理におけるＺｏｐｅｎ、Ｚｉｎｃ修正処理の詳細なフローチャートである。図７は、図６の処理によって修正された測定確度Ｒａの変化状態を示す図である。図８は、図６のＺｏｐｅｎ、Ｚｉｎｃ修正処理におけるＺ１ｏｐｅｎ、Ｚ１ｉｎｃの算出処理の詳細なフローチャートである。図９は、図１の検査装置のＤＳＰが行う経年劣化判定処理のフローチャートである。

　本発明の１実施形態の検査装置は、図１に示すようなパブリックアドレスシステムに実施されている。パブリックアドレスシステムは、例えば大規模店舗の様々な場所に音声を拡声するものである。このパブリックアドレスシステムは、音声信号の信号源２を有している。この信号源２としては、例えば店舗内にバックグランドミュージックを流すための音源であったり、店舗案内や緊急放送を行うためのマイクロホンであったりする。この信号源２からの音声信号は、ノッチフィルタ３を介して、増幅器、例えば電力増幅器４によって増幅され、電力増幅器４の出力側に接続されたスピーカライン６を介して複数のスピーカ８に供給されている。ノッチフィルタ３は、音声信号の周波数成分のうち、後述するテスト信号と同じ周波数成分を減衰させることで、テスト信号への干渉を防ぐことを目的としている。よって、音声信号は、テスト信号が出力されているときのみノッチフィルタ３を介して増幅器に入力されるようにし、テスト信号が出力されていないときは、ノッチフィルタ３を介さないで増幅器に入力されるような回路構成としてもよい。また、ノッチフィルタ３の代わりに、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、或いはその両方を用いてもよい。各スピーカは、店舗の様々な位置に配置されている。図１では、スピーカライン６は１本だけ示してあるが、実際には１対のラインである。また、各スピーカ８も、実際には、この１対のスピーカライン間に、互いに並列に接続されている。

　検査装置は、非可聴周波数のテスト信号の信号源として機能するＤＳＰ（デジタル信号処理装置）１０を有している。ＤＳＰ１０は、テスト信号としてデジタルテスト信号を出力する。このデジタルテスト信号は、Ｄ／Ａ変換器１２によってアナログテスト信号に変換される。このアナログテスト信号と信号源２からの音声信号とが、合成器１３によって合成される。合成器１３からの合成信号が、電力増幅器４に供給されている。このアナログテスト信号は、例えば４０Hzと２０ＫＨｚの２つの周波数成分を含む信号であり、電圧が一定値のものである。人間の可聴周波数帯域は一般的に２０Ｈｚから２０ＫＨｚである。各スピーカ８は、この人間の可聴周波数帯域で最適な音が出力されるように設計されている。テスト信号は、スピーカライン及びこれに並列接続される各スピーカ８の合成インピーダンスを測ることを目的としているため、テスト信号の周波数は、可聴周波数帯域内の周波数であることが望ましいが、音声信号と合成して出力されることで、テスト信号成分が雑音として人間の耳に届いてしまうことは好ましくない。そこで、人間の可聴周波数帯域のうち、人間には聞取り難い、可聴周波数帯域の最低周波数付近の周波数若しくは最高周波数付近の周波数、或いは、その両方の周波数をテスト信号の周波数として用いることが望ましい。各スピーカ８には、音声信号とテスト信号とが電力増幅器４で増幅されて、供給されている。テスト信号は、Ｄ／Ａ変換器１２から継続して合成器１３に供給されている。音声信号は、不要なときには、合成器１３には供給されていない。或いは、信号源２の音声信号は、Ａ／Ｄ変換された後、デジタルテスト信号と合成してもよい。この場合、合成信号がＤ／Ａ変換器１２に供給される。

　電力増幅器４の出力側に直列に電流検出回路１４が設けられている。この電流検出回路１４によって、電力増幅器４からスピーカライン６に供給されている出力電流が検出されている。同様に、電力増幅器４の出力側に並列に電圧検出回路１６が設けられている。この電圧検出回路１６によって、電力増幅器４からスピーカライン６に供給されている出力電圧が検出されている。

　電流検出回路１４の出力信号及び電圧検出回路１６の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器１８、２０によってデジタル化されて、ＤＳＰ１０に供給されている。デジタル化された電流検出回路１４の出力信号をデジタル電流検出信号と称し、デジタル化された電圧検出回路１６の出力信号をデジタル電圧検出信号と称する。

　ＤＳＰ１０は、これらデジタル電流検出信号、デジタル電圧検出信号及びデジタルテスト信号を処理して、各スピーカ８、スピーカライン６が断線していないか、短絡していないか、或いは各スピーカ８及びスピーカライン６のインピーダンスが大きく低下していないかを判定する。判定結果は、ＤＳＰ１０に付属する報知装置２８によって報知される。報知装置としては、例えば表示装置を使用することができ、判定結果が表示される。

　ＤＳＰ１０における処理では、順次供給されるデジタル電流検出信号及びデジタル電圧検出信号がＤＳＰ１０に入力されるごとに、図２に示す周波数分析処理を行う。

　周波数分析処理では、まず、バンドパスフィルタによってデジタル電流検出信号及びデジタル電圧検出信号から雑音周波数成分が除去される（ステップＳ２）。雑音周波数成分が除去されたデジタル電流検出信号及びデジタル電圧検出信号のアベレージングが行われる（ステップＳ４）。即ち、テスト信号の１周期分のデジタル電流検出信号及びデジタル電圧検出信号と同数のメモリがＤＳＰ１０内に準備されており、デジタル電流検出信号及びデジタル電圧検出信号がバンドパスフィルタから供給されるごとに、対応するメモリに記憶することが複数周期にわたって行われ、各メモリの記憶値が、この複数周期数で除算される。このようにアベレージングが行われたデジタル電流検出信号及びデジタル電圧検出信号のクロススペクトラム解析が行われ、デジタル電流検出信号及びデジタル電圧検出信号に含まれるテスト信号の相関関係を求め、テスト信号に含まれる２０ＫＨｚの周波数におけるインピーダンスＺ１、４０Ｈｚの周波数におけるインピーダンスＺ２と、デジタル電流検出信号及びデジタル電圧検出信号のコヒーレントとが算出される（ステップＳ６）。なお、ＤＳＰ１０の処理能力が高い場合は、ステップＳ２、ステップＳ４の処理を行わず、ステップＳ６のクロススペクトラム解析処理のみを行うだけでもよい。

　もし、コヒーレントから、このテスト信号の周波数成分以外の周波数成分が多いという結果が生じた場合には、例えば電圧が一定値であるテスト信号の電圧をＤＳＰ１０が増加させる。

　図２の処理に続いて、図３に示すようにデジタル電圧検出信号及びデジタル電流検出信号の実効値Ｖｒｍｓ、Ｉｒｍｓが算出される（ステップＳ８）。

　次に、図４に示すように、上述したようにクロススペクトラム解析で得たインピーダンスＺ１、Ｚ２と、デジタル電流検出信号の実効値Ｉｒｍｓとを使用して、スピーカライン６及びスピーカ８に、短絡、インピーダンスの低下（電力増幅器４の出力電流の増加）及び開放のいずれかが、生じているか判定される。

　まず、デジタル電流検出信号の実効値Ｉｒｍｓが、予め定めた閾値、例えばスピーカラインの短絡電流値Ｉｓｌよりも大きいか、或いは測定されたインピーダンスＺ１が予め定めた閾値、例えばスピーカライン６及びスピーカ８の２０ＫＨｚにおける短絡インピーダンスＺ１ｓｌよりも小さく、かつ測定されたインピーダンスＺ２が予め定めた閾値、例えばスピーカライン６及びスピーカ８の４０Ｈｚにおける短絡インピーダンスＺ２ｓｌよりも小さいか判断される（ステップＳ１４）。短絡電流Ｉｓｌや短絡インピーダンスＺ１ｓｌ、Ｚ２ｓｌは、スピーカライン６及びスピーカ８の保護の観点から予め定められている。ステップＳ１４の判断の答えがイエスの場合、スピーカライン８等が短絡状態にあると判断できるので、短絡表示を行い（ステップＳ１６）、この判断処理を終了する。

　ステップＳ１４の判断の答えがノーの場合、測定されたインピーダンスＺ１が、２０ＫＨｚ用の下限値Ｚ１ｉｎｃよりも小さいか、またはインピーダンスＺ２が４０Ｈｚ用の下限値Ｚ２ｉｎｃよりも小さいか判断される（ステップＳ１８）。下限値Ｚ１ｉｎｃ、Ｚ２ｉｎｃについては後述する。この判断の答えがイエスの場合、スピーカラインの電流が短絡状態までは増加していないが、或る程度電力増幅器４からの出力電流が増加していて要注意状態であるので、増加表示を行い（ステップＳ２０）、この判定処理を終了する。

　ステップＳ１８の判断の答えがノーの場合、測定されたインピーダンスＺ１が、２０ＫＨｚ用の上限値Ｚ１ｏｐｅｎよりも大きいか、またはインピーダンスＺ２が４０Ｈｚ用の上限値Ｚ２ｏｐｅｎよりも大きいか判断される（ステップＳ２２）。上限値Ｚ１ｏｐｅｎ、Ｚ２ｏｐｅｎについては後述する。この判断の答えがイエスの場合、スピーカライン６及びスピーカ８において開放が生じていると判断できるので、開放表示を行い（ステップＳ２４）、この判断の処理が終了する。

　上記の判断を行うために、上限値Ｚ１ｏｐｅｎ、Ｚ２ｏｐｅｎと下限値Ｚ１ｉｎｃ、Ｚ２ｉｎｃとを使用している。これらは、スピーカライン６及びスピーカ８の２０ＫＨｚにおける基準インピーダンスＺ１ａｖｅと４０Ｈｚにおける基準インピーダンスＺ２ａｖｅとを基に、それぞれ決定されている。基準インピーダンスＺ１ａｖｅ、Ｚ２ａｖｅは、このパブリックアドレスシステムが設置されて初めて使用される初期化時に、作業員によって設定される。或いは、何らかの理由によって、このパブリックアドレスシステムを再初期化する際に、作業員によって設定される。しかし、この基準インピーダンスＺ１ａｖｅ、Ｚ２ａｖｅと、その後、スピーカライン６及びスピーカ８に断線や短絡が生じていない正常な状態で測定したインピーダンスＺ１、Ｚ２とでは、値が大きく異なることがある。例えば、パブリックアドレスシステム運用時における様々な周波数を持つ音声信号と、テスト信号とがスピーカライン６に供給された状態で、インピーダンスＺ１、Ｚ２が測定されると、そのインピーダンスＺ１は、基準インピーダンスＺ１ａｖｅと異なり、インピーダンスＺ２は基準インピーダンスＺ２ａｖｅと異なる可能性がある。特に、音声信号のレベルがテスト信号のレベルよりも大きい場合には、その値の差異が顕著である。そこで、図５に示すように、基準インピーダンスＺ１ａｖｅ、Ｚ２ａｖｅに基づいている上限値Ｚ１ｏｐｅｎ、Ｚ２ｏｐｅｎと下限値Ｚ１ｉｎｃ、Ｚ２ｉｎｃとに対して、上述した判定を行った後に、修正処理が行われる。

　この修正処理では、まずデジタル電圧検出信号の実効値Ｖｒｍｓが、デジタルテスト信号の実効電圧値Ｖｔｅｓｔよりも所定率、例えば１．２倍よりも大きくなっているか判断される（ステップＳ２６）。この判断の答えがイエスの場合、テスト信号以外の同じ周波数成分が音声信号に多く含まれていると判断されるので、上限値Ｚ１ｏｐｅｎ、Ｚ２ｏｐｅｎ、下限値Ｚ１ｉｎｃ、Ｚ２ｉｎｃの修正演算処理が行われる（ステップＳ２８）。なお、上記所定率は、１．２に限ったものではない。

　ステップＳ２８の修正演算処理では、測定されたインピーダンスＺ１、Ｚ２の測定確度Ｒａが使用されている。測定確度Ｒａは、単位がパーセントであり、値が小さいほど測定インピーダンスＺ１、Ｚ２の測定精度が高いことを表しており、値が大きいほど測定インピーダンスＺ１、Ｚ２の測定精度が低いことを表している。この測定確度ＲａはＶｒｍｓがＶｔｅｓｔに等しいとき、最も小さい値、例えば５％に設定されている。図６に示すように、ステップＳ２８の修正演算処理では、デジタル電圧検出信号Ｖｒｍｓが前回に修正演算処理を行ったときのデジタル電圧検出信号ΔＶｒｍｓよりも大きいか判断される（ステップＳ３０）。この判断の答えがイエスであると、前回修正を行ったときよりもテスト信号以外の同じ周波数成分の音声信号が増加しているので、測定確度Ｒａの値を大きく修正する必要がある。そのため、
Ｒａ＝βＲａ＋αｆ（Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔ）
の演算が行わる。ここで、αとβとは予め定めた係数であり、α＋β＝１、α＞βの関係がある。ｆ（Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔ）は、Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔを引数とする関数で、その値はＶｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔの値が増加している場合には大きくなり、Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔの値が減少している場合には小さくなる。従って、Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔの値が大きく変化している上に、α＞βであるので、修正された測定確度Ｒａに占めるαｆ（Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔ）の割合が大きく、修正された測定確度Ｒａは、Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔの値が増加している場合には図７の前半部分に示すように素早く大きくなる。

　ステップＳ３０の判断の答えがノーの場合には、前回修正を行ったときよりもテスト信号以外の同じ周波数の成分の音声信号が減少しているので、測定確度Ｒａは、値が小さくなるように修正される。但し、小さくする方向の変化率は小さくされている。そのため、
Ｒａ＝αＲａ＋βｆ（Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔ）
の演算を行っている。Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔの値が小さくなっているので、ｆ（Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔ）の値は小さくなっているが、αよりも小さいβがｆ（Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔ）に乗算されているので、修正されたＲａに占めるβｆ（Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔ）の割合は小さく、修正されたＲａの値は、Ｖｒｍｓ／Ｖｔｅｓｔの値が減少している場合には、図７の後半部分に示すようにゆっくりと小さくなる。

　このように修正された測定確度Ｒａを使用して、Ｚ１ｏｐｅｎ、Ｚ２ｏｐｅｎ、Ｚ１ｉｎｃ、Ｚ２ｉｎｃの算出が行われる（ステップＳ３６）。次回にステップＳ３０を実行する際に使用するために、ＶｒｍｓがΔＶｒｍｓとして記憶される（ステップＳ３８）。

　ステップＳ３６でのＺ１ｏｐｅｎ、Ｚ１ｉｎｃの算出は、図８に示すように行われる。まず、測定確度Ｒａがインピーダンス開放割合初期値Ｒｕｌよりも大きいか判断される（ステップＳ４０）。インピーダンス開放割合初期値Ｒ１ｕｌは、単位をパーセントとして表されたもので、測定確度Ｒａが最高確度、即ち最も値が小さい場合に、スピーカライン６等が開放されていると見なすインピーダンスである上限値の基準インピーダンス（Ｚａｖｅ１、Ｚａｖｅ２）に対する増分である。このインピーダンス開放割合初期値Ｒｕｌは、初期化時または再初期化時に作業員によって設定され、Ｚ１ｏｐｅｎ、Ｚ２ｏｐｅｎに共通に使用される。ステップＳ４０の判断の答えがノーの場合には、測定確度Ｒａをインピーダンス開放割合初期値Ｒｕｌより大きくする必要がないので、Ｚ１ｏｐｅｎは、
Ｚ１ｏｐｅｎ＝Ｚ１ａｖｅ（１＋Ｒｕｌ／１００）
で演算される（ステップＳ４２）。

　ステップＳ４０の判断の答えがイエスの場合、測定確度Ｒａに従ってＺ１ｏｐｅｎを修正する必要があるので、Ｚ１ｏｐｅｎは、
Ｚ１ｏｐｅｎ＝Ｚ１ａｖｅ（１＋Ｒａ／１００）
で演算される（ステップＳ４４）。

　ステップＳ４２またはＳ４４に続いて、Ｚ１ｏｐｅｎが２０ＫＨｚにおけるインピーダンスの上限値Ｚ１ｕｌよりも大きいか判断される（ステップＳ４６）。インピーダンスの上限値Ｚ１ｕｌは、スピーカライン６等が開放された際に２０ＫＨｚにおいて実際に生じると予測されるインピーダンスの上限値である。上限値Ｚ１ｕｌは、初期化時または再初期化時に作業員によって手動で設定される。或いは、ＤＳＰ１０が初期化時または再初期化時に測定したＺ１ａｖｅに１よりも大きい係数を乗算して、その乗算値が上限値Ｚ１ｕｌとして設定される。測定確度Ｒａに基づいて修正したＺ１ｏｐｅｎの値が実際に生じることがないインピーダンスの値になることがあるので、ステップＳ４６の判断が行われている。ステップＳ４６の判断の答えがイエスの場合には、Ｚ１ｏｐｅｎがＺ１ｕｌよりも大きくなることはあり得ないので、Ｚ１ｏｐｅｎがＺ１ｕｌとされる（ステップＳ４８）。

　このステップＳ４８に続いて、またはステップＳ４６の判断の答えがノーの場合、測定確度Ｒａがインピーダンス増加割合初期値Ｒｌｌよりも大きいか判断される（ステップＳ５０）。インピーダンス増加割合初期値Ｒｌｌは、測定確度Ｒａが最高確度の場合において、スピーカライン６及びスピーカ８のインピーダンスが低下していると見なすことができるインピーダンスに対する基準インピーダンス（Ｚａｖｅ１またはＺａｖｅ２）の割合の逆数から１を減算した値をパーセントで表したものである。インピーダンス開放割合初期値Ｒｌｌは、初期化時または再初期化時に作業員によって設定され、Ｚ１ｉｎｃ、Ｚ２ｉｎｃに対して共通に使用される。ステップＳ５０の判断の答えがノーの場合には、測定確度ＲａをＲｌｌより小さくする必要がないので、Ｚ１ｉｎｃは
Ｚ１ｉｎｃ＝Ｚ１ａｖｅ（１＋Ｒｌｌ／１００）
で演算される（ステップＳ５２）。

　ステップＳ５０の判断の答えがイエスの場合、測定確度Ｒａに従ってＺ１ｉｎｃを修正する必要があるので、Ｚ１ｉｎｃは
Ｚ１ｉｎｃ＝Ｚ１ａｖｅ／（１＋Ｒａ／１００）
で演算される（ステップＳ５４）。

　ステップＳ５２またはＳ５４に続いて、Ｚ１ｉｎｃがインピーダンスＺ１の２０ＫＨｚにおける下限値Ｚ１ｌｌよりも小さいか判断される（ステップＳ５６）。インピーダンスの下限値Ｚ１ｌｌは、スピーカライン６またはスピーカ８が短絡ではないが、実際にインピーダンス低下として生じると予測される２０ＫＨｚにおけるインピーダンスの下限値である。下限値Ｚ１ｌｌは、初期化時または再初期化時に作業員によって手動で設定される。またはＤＳＰ１０が初期化時または再初期化時に測定したＺ１ａｖｅに１よりも小さい係数を乗算して、その乗算値が下限値Ｚ１ｌｌとして設定される。ステップＳ５４によって修正されたＺ１ｉｎｃが実際に生じることがないインピーダンスとなる場合があるので、ステップＳ５６が実行される。ステップＳ５６の判断の答えがイエスの場合には、Ｚ１ｉｎｃがＺ１ｌｌよりも小さくなることはあり得ないので、Ｚ１ｉｎｃがＺ１ｌｌとされる（ステップＳ５８）。ステップＳ５８が終了するか、ステップＳ５６の判断の答えがノーの場合、このＺ１ｏｐｅｎ、Ｚ２ｉｎｃの算出処理が終了する。

　上述したのと同様な処理によって、Ｚ２ｏｐｅｎ、Ｚ２ｉｎｃが、インピーダンス開放割合初期値Ｒｕｌ、インピーダンス増加割合初期値Ｒｌｌ、４０ＨｚにおけるインピーダンスＺ２の上限値Ｚ２ｕｌ、４０ＨｚにおけるインピーダンスＺ２の下限値Ｚ２ｌｌ、４０ＨｚにおけるインピーダンスＺ２の基準インピーダンスＺ２ａｖｅを用いて演算される。この処理についての説明は省略する。

　例えばＺ２ａｖｅが１０００Ω、Ｚ２ｕｌが２０００Ω、Ｚ２ｌｌが５００Ω、Ｚ２ｓｌが２０Ω、Ｚ１ａｖｅが１５００Ω、Ｚ１ｕｌが３０００Ω、Ｚ１ｌｌが７５０Ω、Ｚ１ｓｌが３０Ω、Ｉｓｌが５Ａ、Ｒｕｌが１０％、Ｒｌｌが１０％、Ｒａが５％、Ｖｔｅｓｔが５Ｖであるとする。なお、Ｒａが５％であるのは最高確度とする。この状態で、Ｖｒｍｓが５Ｖである状態が継続していると、Ｒａ＜Ｒｕｌであるので、Ｚ１ｏｐｅｎ、Ｚ２ｏｐｅｎは、
Ｚ２ｏｐｅｎ＝１０００Ω＊（１＋５／１００）＝１０５０Ω
Ｚ１ｏｐｅｎ＝１５００Ω＊（１＋５／１００）＝１５７５Ω
となる。また、Ｒａ＞Ｒｌｌであるので、Ｚ２ｉｎｃ、Ｚ１ｉｎｃは、
Ｚ２ｉｎｃ＝１０００Ω／（１＋５／１００）＝９５２Ω
Ｚ１ｉｎｃ＝１５００Ω／（１＋５／１００）＝１４２８Ω
となる。

　この状態で、測定インピーダンスＺ２が１０００Ω、Ｚ１が１５００Ωであれば、図４に示す処理によって正常であると判定される。同様に、測定インピーダンスＺ２が１１００Ω、Ｚ１が１５００Ωのとき、図４に示す処理によって開放と判定される。測定インピーダンスＺ２が１１００Ω、Ｚ１が１６００Ωであれば、図４に示す処理によって開放と判定される。測定インピーダンスＺ２が１０００Ωで、測定インピーダンスＺ１が１４００Ωであれば、図４に示す処理によって増加と判定される。測定インピーダンスＺ２が１５Ωで、測定インピーダンスＺ１が１０Ωであれば、図４に示す処理によって短絡と判定される。

　また、テスト信号以外の同じ周波数成分を音声信号が幾分含んでおり、ＶｒｍｓがＶｔｅｓｔよりも大きく、例えばＶｒｍｓが１０Ｖである状態が少し続いた結果、図６の処理によってＲａが素早く増加し、例えばＲａが５０％になったとする。この場合、Ｒａ＞Ｒｕｌであるので、Ｚ２ｏｐｅｎは、
Ｚ２ｏｐｅｎ＝１０００Ω＊（１＋５０／１００）＝１５００Ω
Ｚ１ｏｐｅｎ＝１５００Ω＊（１＋５０／１００）＝２２５０Ω
となる。また、Ｒａ＞Ｒｌｌであるので、Ｚ２ｉｎｃは、
Ｚ２ｉｎｃ＝１０００Ω／（１＋５０／１００）＝６６７Ω
Ｚ１ｉｎｃ＝１５００Ω／（１＋５０／１００）＝１０００Ω
となる。

　この状態で、測定インピーダンスＺ２が１１００Ω、測定インピーダンスＺ１が１６００Ωであれば、図４に示す処理によって正常であると判定される。測定インピーダンスＺ２が２３００Ωで、測定インピーダンスＺ１が１０００Ωであれば、図４に示す処理によって開放であると判定される。測定インピーダンスＺ２が１４００Ωで、測定インピーダンスＺ１が６００Ωであれば、図４に示す処理によって増加と判定される。測定インピーダンスＺ２が１５Ωで、測定インピーダンスＺ１が１０Ωであれば、図４に示す処理によって短絡と判定される。

　また、テスト信号以外の同じ周波数成分を音声信号が多量に含んでおり、ＶｒｍｓがＶｔｅｓｔよりもかなり大きく、例えばＶｒｍｓが３０Ｖである状態が少し続いた結果、図６の処理によってＲａが素早く増加し、例えば３００％になったとする。この場合、Ｒａ＞Ｒｕｌであるので、Ｚｏｐｅｎは、
Ｚ２ｏｐｅｎ＝１０００Ω＊（１＋３００／１００）＝４０００Ω
Ｚ１ｏｐｅｎ＝１５００Ω＊（１＋３００／１００）＝６０００Ω
となるが、Ｚ２ｏｐｅｎ＞Ｚ２ｕｌで、Ｚ１ｏｐｅｎ＞Ｚ１ｕｌあるので、Ｚ２ｏｐｅｎ、Ｚ１ｏｐｅｎは、
Ｚ２ｏｐｅｎ＝Ｚ２ｕｌ＝２０００Ω
Ｚ１ｏｐｅｎ＝Ｚ１ｕｌ＝３０００Ω
となる。また、Ｒａ＞Ｒｌｌなので、Ｚ２ｉｎｃ、Ｚ１ｉｎｃは、
Ｚ２ｉｎｃ＝１０００Ω／（１＋３００／１００）＝２５０Ω
Ｚ１ｉｎｃ＝１５００Ω／（１＋３００／１００）＝３７５Ω
となる。Ｚ２ｉｎｃ＜Ｚ２ｌｌで、Ｚ１ｉｎｃ＜Ｚ１ｌｌあるので、Ｚ１ｉｎｃ、Ｚ２ｉｎｃは、
Ｚ２ｉｎｃ＝Ｚ２ｌｌ＝５００Ω
Ｚ１ｉｎｃ＝Ｚ１ｌｌ＝７５０Ω
となる。

　この状態で測定インピーダンスＺ２が１０００Ωで、Ｚ１が１６００Ωのとき、図４に示す処理によって正常であると判定される。測定インピーダンスＺ２が２５００Ωで、Ｚ１が２８００Ωであれば、図４に示す処理によって開放であると判定される。測定インピーダンスＺ２が４００Ωで、インピーダンスＺ１が１０００Ωであれば、図４に示す処理によって増加と判定される。測定インピーダンスＺ２が１５Ωで、測定インピーダンスＺ１が１０Ωであれば、図４に示す処理によって短絡と判定される。

　このＶｒｍｓが３０Ｖである状態から、例えばＶｒｍｓが１０Ｖである状態に戻ったとしても、図６のステップＳ３４の処理が行われるので、Ｒａは５０％にはならず、わずかに低下するだけである。従って、Ｚ２ｏｐｅｎは４０００Ωからわずかに低下し、Ｚ１ｏｐｅｎは６０００Ωから僅かに低下し、Ｚ２ｉｎｃは５００Ωからわずかに増加、Ｚ１ｏｐｅｎは７５０Ωから僅かに増加する。このようにしてあるので、例えばＶｒｍｓが大きい値であったことによりスピーカ８が発熱し、スピーカ８の温度が発熱を開始する前の温度に戻るまで長時間かかるような場合でも、Ｚ１ｏｐｅｎ、Ｚ２ｏｐｅｎ、Ｚ１ｉｎｃ、Ｚ２ｉｎｃの値も長時間をかけて発熱前の値に戻るので、誤判定を生じることを防止できる。

　この検査装置では、また音声信号が供給されていない状態において、スピーカライン６及び各スピーカ８の２０ＫＨｚ及び４０Ｈｚにおける基準インピーダンスＺ１ａｖｅ、Ｚ２ａｖｅを測定し、基準インピーダンスＺ１ａｖｅが予め定めた２０ＫＨｚ用の経年劣化許容上限値Ｚ１ＵＬと経年劣化許容下限値Ｚ１ＬＬとの間にあるか、または基準インピーダンスＺ２ａｖｅが４０Ｈｚ用の経年劣化許容上限値Ｚ２ＵＬと、４０Ｈｚ用の経年劣化許容下限値Ｚ２ＬＬとの間にあるか否かを判定している。即ち、パブリックアドレスシステムを長年にわたって使用していると経年劣化によって各スピーカ８のインピーダンスは変化する。この変化に従って基準インピーダンスＺ１ａｖｅ、Ｚ２ａｖｅも変化する。基準インピーダンスＺ１ａｖｅが、各スピーカの交換を必要とする限界となる２０ＫＨｚの許容上限値Ｚ１ＵＬと許容下限値Ｚ１ＬＬとによって規定される許容範囲内にあるか、または基準インピーダンスＺ２ａｖｅが、各スピーカの交換を必要とする限界となる４０Ｈｚの許容上限値Ｚ２ＵＬと許容下限値Ｚ２ＬＬとによって規定される許容範囲内にあるか判定し、基準インピーダンスＺ１ａｖｅが許容上限値Ｚ１ＵＬと許容下限値Ｚ１ＬＬとによって規定される許容範囲から外れるか、または基準インピーダンスＺ２ａｖｅが許容上限値Ｚ２ＵＬと許容下限値Ｚ２ＬＬとによって規定される許容範囲から外れると、スピーカの交換を促す表示を報知装置２８に行う。この判定は、パブリックアドレスシステムが使用されていない時間、例えば店舗に設置されているものでは店舗の閉店時刻後開店時刻までの時間帯内の或る時刻になるごとに毎日行われる。

　図９に示すように検査時刻であるか否かの判断が行われる（ステップＳ６０）。この判断の答えがノーの場合、この処理は終了する。ステップＳ６０の判断の答えがイエスの場合、ＤＳＰ１０がテスト信号を発生する（ステップＳ６２）。そして、図２に関連して説明したようにして基準インピーダンスＺ１ａｖｅ、Ｚ２ａｖｅを測定する（ステップＳ６４）。Ｚ１ａｖｅが上述したＺ１ＵＬとＺ１ＬＬで規定された許容範囲内にあり、かつＺ２ａｖｅが上述したＺ２ＵＬとＺ２ＬＬで規定された許容範囲内にあるか判断する（ステップＳ６６）。この判断の答えがノーの場合、報知装置２８にエラー表示を行い（ステップＳ６８）、スピーカの交換を促す。ステップＳ６６の判断の答えがイエスの場合、測定されたＺ１ａｖｅ、Ｚ２ａｖｅを記憶する（ステップＳ７０）。ステップＳ７０の処理を実行することによって、以後、図８に示す処理においてＺ１ｏｐｅｎ、Ｚ２ｏｐｅｎ、Ｚ１ｉｎｃ、Ｚ２ｉｎｃを算出する際のＺ１ａｖｅ、Ｚ２ａｖｅが更新される。その結果、経年劣化によるインピーダンスの変化の影響による誤判定を防止することができる。

　上記の実施形態では、クロススペクトラム解析によってインピーダンスＺ１、Ｚ２やＺ１ａｖｅ、Ｚ２ａｖｅを測定したが、例えばテスト信号を抽出することが可能な狭帯域のバンドパスフィルタを用いてテスト信号の電流及び電圧を抽出し、これら抽出値からインピーダンスを測定することもできる。また、上記の実施形態では、周波数が４０Ｈｚと２０ＫＨｚのテスト信号を使用したが、例えば４０Ｈｚ若しくは２０ＫＨｚのいずれかだけの周波数のテスト信号を使用することもできる。また、上記の実施形態では、ＤＳＰ１０からのデジタルテスト信号をＤ／Ａ変換して合成器１３に供給したが、これに代えて、別にアナログテスト信号源を設け、このアナログテスト信号源からのテスト信号を合成器１３に供給してもよい。この場合、アナログテスト信号をデジタルテスト信号にＡ／Ｄ変換器によって変換して、ＤＳＰ１０に供給する。上記の実施形態では、スピーカライン及びスピーカの開放とこれらのインピーダンスの低下とを判定したが、いずれか一方のみを行うようにすることもできる。

Claims

　音声信号の信号源と、
　前記音声信号を増幅する増幅器と、
　この増幅器の出力信号を伝送するスピーカラインと、
　このスピーカラインに互いに並列に接続されている複数のスピーカとを、
備えたパブリックアドレスシステムにおいて、
　人の可聴周波数帯域のうち最低周波数付近の周波数及び最高周波数付近の周波数のいずれか一方、若しくは両方を含むテスト信号の信号源と、
　前記テスト信号を前記音声信号と合成して前記増幅器に供給する合成器と、
　前記増幅器の出力信号に含まれる前記テスト信号の成分を抽出し、抽出されたテスト信号の成分に基づいて前記増幅器の出力側から前記各スピーカ側を見たインピーダンスを特定するインピーダンス特定手段と、
　この特定されたインピーダンスを予め定めた閾値と比較して、前記各スピーカライン及びスピーカの開放及びインピーダンス低下のうち少なくとも一方を判定する判定手段と、
　前記合成信号の前記テスト信号に対する比率が予め定めた値よりも大きく、前記合成信号が増加しているとき、前記閾値を、前記判定手段での判定精度を下げる方向に変化させる閾値修正手段とを、
具備するスピーカライン検査装置。
　請求項１記載のスピーカライン検査装置において、前記閾値修正手段は、前記合成信号が増加しているとき下げた前記判定精度を、前記合成信号が増加状態から減少状態に変化したとき、上昇させ、前記判定精度を下げる方向の変化率が大きく、前記判定精度を上げる方向の変化率が小さいことを特徴とするスピーカライン検査装置。
　音声信号の信号源と、
　前記音声信号を増幅する増幅器と、
　この増幅器の出力信号を伝送するスピーカラインと、
　このスピーカラインに互いに並列に接続されている複数のスピーカとを、
備えたパブリックアドレスシステムにおいて、
　人の可聴周波数帯域のうち最低周波数付近の周波数及び最高周波数付近の周波数の両方を含むテスト信号の信号源と、
　前記テスト信号を前記音声信号と合成して前記増幅器に供給する合成器と、
　前記増幅器からの出力信号に含まれる前記テスト信号の２つの周波数成分を抽出し、抽出された各周波数成分に基づいて前記増幅器の出力側から前記各スピーカ側を見たインピーダンスを特定するインピーダンス特定手段と、
　特定されたインピーダンスを、予め定めた閾値と比較して、前記各スピーカライン及びスピーカの開放及びインピーダンス低下のうち少なくとも一方を判定する判定手段と、
具備するスピーカライン検査装置。
　請求項１又は３に記載のスピーカライン検査装置において、
　前記音声信号の信号源が停止している時間帯に、前記インピーダンス特定手段が前記インピーダンスを特定し、
　この特定されたインピーダンスを基に前記閾値を設定する閾値設定手段と、
　前記特定されたインピーダンスが予め定めた許容範囲内にあるか判定する第２の判定手段とを、
具備するスピーカライン検査装置。
　請求項１又は３に記載のスピーカライン検査装置において、前記インピーダンス特定手段は、
　前記スピーカラインに流れる電流を検出する電流検出手段と、
　前記スピーカラインにかかる電圧を検出する電圧検出手段と、
　前記電流検出手段で検出された電流と、前記電圧検出手段で検出された電圧とに、それぞれ含まれる前記テスト信号の周波数成分を検出する周波数成分検出手段と、
　これら検出された電流及び電圧中の前記テスト信号の周波数成分から前記インピーダンスを演算する演算手段とを、
具備するスピーカライン検査装置。