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公開番号2024039091
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-22
出願番号2022143377
出願日2022-09-09
発明の名称音響特性計測方法および装置
出願人横浜ゴム株式会社
代理人個人
主分類G01N 29/46 20060101AFI20240314BHJP(測定;試験)
要約【課題】低周波域の音波でもスペースを大きくすることなく正確な音響特性計測が可能となる音響特性計測方法を提供する。
【解決手段】送信部が、媒質内に基準体がある状態と前記試験体がある状態とで音波をそれぞれ放射し、受信部が、基準体がある状態で検知した音波に基づいて周波数領域の第1測定データを取得し、試験体がある状態で検知した音波に基づいて周波数領域の第2測定データを取得し、データ処理部が、第1測定データと第2測定データとを第1時間領域データと第2時間領域データとにそれぞれ変換し、第1時間領域データおよび第2時間領域データから、送信部から基準体を介して受信部に到達した間接波を示す第1間接波データおよび第2間接波データをそれぞれ抽出し、第1間接波データと第2間接波データとを周波数領域の基準体データと試験体データとにそれぞれ変換し、基準体データおよび試験体データに基づいて試験体の音響特性を算出する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
媒質内における試験体の音響特性を音波を用いて計測する方法であって、
送信部が、前記媒質内に基準体がある状態と前記試験体がある状態とで音波をそれぞれ放射し、
受信部が、前記基準体がある状態で検知した音波に基づいて周波数領域の第１測定データを取得し、前記試験体がある状態で検知した音波に基づいて周波数領域の第２測定データを取得し、
データ処理部が、
前記第１測定データと前記第２測定データとを第１時間領域データと第２時間領域データとにそれぞれ変換し、
前記第１時間領域データおよび前記第２時間領域データから、前記送信部から前記基準体を介して前記受信部に到達した間接波を示す第１間接波データおよび第２間接波データをそれぞれ抽出し、
前記第１間接波データと前記第２間接波データとを周波数領域の基準体データと試験体データとにそれぞれ変換し、
前記基準体データおよび前記試験体データに基づいて前記試験体の音響特性を算出する、
ことを特徴とする音響特性計測方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記送信部から放射される音波は連続波であり、その周波数が所定範囲の最小周波数から最大周波数まで所定の周波数ステップで掃引されることを特徴とする請求項１に記載の音響特性計測方法。
【請求項３】
前記基準体および前記試験体の設置位置から前記送信部および前記受信部までの距離をＲとし、前記試験体および前記基準体の最大寸法をＤ、前記音波の前記最大周波数での波長をλ
max
とすれば、前記距離Ｒは以下の式：
TIFF
2024039091000007.tif
17
22
を満足することを特徴とする請求項２に記載の音響特性計測方法。
【請求項４】
前記基準体および前記試験体の設置位置から前記送信部および前記受信部までの距離の分解能をΔＲ、有効レンジをＲ
alias
とし、前記媒質の音速をｃ、測定する周波数点数をＮ、前記音波の帯域幅をＢとすれば、前記距離分解能ΔＲおよび有効レンジＲ
alias
は、以下の式：
TIFF
2024039091000008.tif
15
97
を満足することを特徴とする請求項２に記載の音響特性計測方法。
【請求項５】
前記送信部の送波器から放射された前記音波が前記基準体および前記試験体の設置位置へ所定の入射角で入射し、前記基準体あるいは前記試験体の反射面での前記音波の反射波が前記受信部の受波器に入射するように配置され、前記入射角が０°より大きく、前記送波器および前記受波器が前記基準体および前記試験体の設置位置から等距離に位置する、ことを特徴とする請求項１－４のいずれか１項に記載の音響特性計測方法。
【請求項６】
前記データ処理部は、前記基準体データと前記試験体データとの差分を用いて前記試験体の音響特性を算出することを特徴とする請求項１－４のいずれか１項に記載の音響特性計測方法。
【請求項７】
媒質内における試験体の音響特性を音波を用いて計測する装置であって、
前記媒質内に基準体のある状態と試験体のある状態とで音波をそれぞれ放射する送信部と、
前記基準体のある状態で検知した音波に基づいて周波数領域の第１測定データを取得し、前記試験体のある状態で検知した音波に基づいて周波数領域の第２測定データを取得する受信部と、
前記第１測定データと前記第２測定データとを用いて前記試験体の音響特性を算出するデータ処理部と、
を有し、前記データ処理部が、
前記第１測定データと前記第２測定データとを第１時間領域データと第２時間領域データとにそれぞれ変換し、
前記第１時間領域データおよび前記第２時間領域データから、前記送信部から前記基準体を介して前記受信部に到達した間接波を示す第１間接波データおよび第２間接波データをそれぞれ抽出し、
前記第１間接波データと前記第２間接波データとを周波数領域の基準体データと試験体データとにそれぞれ変換し、
前記基準体データおよび前記試験体データに基づいて前記試験体の音響特性を算出する、
ことを特徴とする音響特性計測装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は媒質内に配置された音響材料の音響特性計測技術に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
音響材料の設計および開発において、媒質中に配置された材料の音響特性（反射率、透過率、音速、損失等）の測定は不可欠である。このような音響特性の測定技術の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１によれば、被測定物が存在する状態と存在しない状態の各々において、音波を被測定物へ放射してそれぞれの周波数特性を計測する。続いて、存在する状態での周波数特性が存在しない状態での周波数特性を基準に正規化される。正規化された周波数特性が時間領域に変換され、時間領域データの波形からノイズが検出される。こうして検出されたノイズを除去することで真値の時間領域データおよび周波数領域データを取得することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第４５７２６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、音波が被測定物に垂直に入射するのではなく、入射角θ（＞０°）で入射し、その反射波を測定する場合、次に述べるように測定システムが大規模となり実現が困難になるという問題が生じ得る。
【０００５】
被測定物を中心とする半径Ｒの円周上に送波器ＴＸと受波器ＲＸとが配置され、送波器ＴＸから放射された音波が被測定物に入射角θで入射し、被測定物で反射した音波が受波器ＲＸに到達するものとする。この場合、受波器ＲＸに到達する音波には、被測定物で反射した音波（以下、間接波という。）だけでなく、送波器ＴＸから媒質を通して直接到達する直接波も存在する。直接波は被測定物の情報を持たないために、測定システムは到達した音波から直接波を除去する必要がある。以下、具体的に説明する。
【０００６】
一例として、送信波としてパルス波（山数Ｎ個の正弦波）を用いる場合、先端と後端の山では信号の歪が顕著になるために、通常、Ｎ≧３に設定される。その場合、直接波と被測定物を経由する間接波を時間的に分離するためには次式（１）の条件が必要である。
【０００７】
TIFF
2024039091000002.tif
11
139
【０００８】
ここで、Ｌ
indirect
は間接波の経路長、Ｌ
direct
は直接波の経路長、λは音波の波長である。被測定物と送波器ＴＸおよび受波器ＲＸとの距離Ｒ＝２［ｍ］、入射角θ＝４５°とすれば、Ｎ＝３では波長λ＜０．３９０５［ｍ］となる。すなわち、音波は周波数ｆ＞３．８ｋＨｚの高周波域でなければ、直接波と間接波を区別できない、したがって被測定物の特性を正しく計測できないことが分かる。低周波数ｆ＝１ｋＨｚで測定しようとすれば、Ｒ＞７．７［ｍ］となり、大きなスペースを必要とする。このように低周波数で音響特性を計測をしようとすれば、ますます大きなスペースが必要となり、実現が困難になる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑み案出されたものであり、本発明の目的は、低周波域の音波でもスペースを大きくすることなく正確な音響特性計測が可能となる音響特性計測方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため本発明の一実施形態は、媒質内における試験体の音響特性を音波を用いて計測する方法であって、送信部が、前記媒質内に基準体がある状態と前記試験体がある状態とで音波をそれぞれ放射し、受信部が、前記基準体がある状態で検知した音波に基づいて周波数領域の第１測定データを取得し、前記試験体がある状態で検知した音波に基づいて周波数領域の第２測定データを取得し、データ処理部が、前記第１測定データと前記第２測定データとを第１時間領域データと第２時間領域データとにそれぞれ変換し、前記第１時間領域データおよび前記第２時間領域データから、前記送信部から前記基準体を介して前記受信部に到達した間接波を示す第１間接波データおよび第２間接波データをそれぞれ抽出し、前記第１間接波データと前記第２間接波データとを周波数領域の基準体特性データと試験体特性データとにそれぞれ変換し、前記基準体データおよび前記試験体データに基づいて前記試験体の音響特性を算出する、ことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、前記送信部から放射される音波は連続波であり、その周波数が所定範囲の最小周波数から最大周波数まで所定の周波数ステップで掃引され得る。
本発明の一態様によれば、前記基準体および前記試験体の設置位置から前記送信部および前記受信部までの距離をＲとし、前記試験体および前記基準体の最大寸法をＤ、前記音波の前記最大周波数での波長をλ
max
とすれば、前記距離Ｒは以下の式：
（【００１１】以降は省略されています）

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