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公開番号2025012555
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023115462
出願日2023-07-13
発明の名称回転機械の運転音を評価する運転音評価方法および運転音評価装置
出願人株式会社荏原製作所,学校法人中央大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01H 3/00 20060101AFI20250117BHJP(測定;試験)
要約【課題】回転機械の運転音を適正に評価することができる技術を提供する。
【解決手段】運転音評価方法は、高速変調音評価指標と突出音評価指標を少なくとも用いて総合音質評価指標を算定する。高速変調音評価指標の算定は、運転音に対してエンベロープ解析を行って運転音の変調周波数成分の強さを決定し、変調周波数成分の強さにラフネスの重み係数を乗算することを含む。突出音評価指標の算定は、運転音の1/Nオクターブバンドスペクトル内の複数の1/Nオクターブ成分について突出レベルの複数のスコアをそれぞれ算出し、複数のスコアから突出音評価指標を決定することを含む。
【選択図】図19
特許請求の範囲【請求項１】
回転機械の運転音を評価する運転音評価方法であって、
高速変調音評価指標と突出音評価指標を少なくとも用いて総合音質評価指標を算定し、
前記高速変調音評価指標の算定は、前記運転音に対してエンベロープ解析を行って前記運転音の変調周波数成分の強さを決定し、前記変調周波数成分の強さにラフネスの重み係数を乗算することを含み、
前記突出音評価指標の算定は、
前記運転音に対して１／Ｎオクターブバンド分析を行い、１／Ｎオクターブごとの周波数と音圧レベルとの関係を示す１／Ｎオクターブバンドスペクトルを生成し、
前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内に枠を設定し、
前記枠に含まれる複数の１／Ｎオクターブ成分の複数の音圧レベルのエネルギー和に基づいて基準レベルを算出し、
前記複数の音圧レベルのそれぞれから前記基準レベルを減算することで、複数の突出レベルを前記枠について算出し、
前記枠の設定と、前記基準レベルの算出と、前記複数の突出レベルの算出を、前記枠を１／Ｎオクターブずつシフトしながら行うことで、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の複数の枠のそれぞれについて複数の突出レベルを決定し、
前記複数の枠のそれぞれについて決定された前記複数の突出レベルに基づいて、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の複数の１／Ｎオクターブ成分について複数のスコアをそれぞれ算出し、
前記複数のスコアから前記突出音評価指標を決定することを含み、
Ｎは１よりも大きい数である、方法。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記高速変調音評価指標と前記突出音評価指標を少なくとも用いて前記総合音質評価指標を算定することは、前記高速変調音評価指標と、前記突出音評価指標と、前記運転音のシャープネスを少なくとも用いて前記総合音質評価指標を算定することである、請求項１に記載の運転音評価方法。
【請求項３】
前記高速変調音評価指標と前記突出音評価指標を少なくとも用いて前記総合音質評価指標を算定することは、前記高速変調音評価指標と、前記突出音評価指標と、前記運転音の変動強度を少なくとも用いて前記総合音質評価指標を算定することである、請求項１に記載の運転音評価方法。
【請求項４】
前記枠は、１／１オクターブバンドの枠である、請求項１に記載の運転音評価方法。
【請求項５】
前記基準レベルは、前記複数の音圧レベルの前記エネルギー和から所定値を引いた値である、請求項１に記載の運転音評価方法。
【請求項６】
前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の複数の１／Ｎオクターブ成分について前記複数のスコアをそれぞれ算出することは、
前記複数の枠のそれぞれについて決定された前記複数の突出レベルを、１／Ｎオクターブごとに複数のグループに分類し、
各グループ内の複数の突出レベルに対して統計処理を実行することで、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の前記複数の１／Ｎオクターブ成分について前記複数のスコアをそれぞれ算出することである、請求項１に記載の運転音評価方法。
【請求項７】
前記枠は、臨界帯域幅を有する枠であり、前記臨界帯域幅は、前記枠が設定される周波数に従って変化する、請求項１に記載の運転音評価方法。
【請求項８】
前記総合音質評価指標が下限値を下回ったとき、または上限値を上回ったときに、警報信号を生成することをさらに含む、請求項１に記載の運転音評価方法。
【請求項９】
回転機械の運転音を評価するための運転音評価装置であって、
前記回転機械の運転音を取得するマイクロフォンと、
高速変調音評価指標と突出音評価指標を少なくとも用いて総合音質評価指標を算定する指標計算装置を備え、
前記指標計算装置は、前記運転音に対してエンベロープ解析を行って前記運転音の変調周波数成分の強さを決定し、前記変調周波数成分の強さにラフネスの重み係数を乗算することで前記高速変調音評価指標を算定するように構成され、
前記指標計算装置は、
前記運転音に対して１／Ｎオクターブバンド分析を行い、１／Ｎオクターブごとの周波数と音圧レベルとの関係を示す１／Ｎオクターブバンドスペクトルを生成し、
前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内に枠を設定し、
前記枠に含まれる複数の１／Ｎオクターブ成分の複数の音圧レベルのエネルギー和に基づいて基準レベルを算出し、
前記複数の音圧レベルのそれぞれから前記基準レベルを減算することで、複数の突出レベルを前記枠について算出し、
前記枠の設定と、前記基準レベルの算出と、前記複数の突出レベルの算出を、前記枠を１／Ｎオクターブずつシフトしながら行うことで、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の複数の枠のそれぞれについて複数の突出レベルを決定し、
前記複数の枠のそれぞれについて決定された前記複数の突出レベルに基づいて、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の複数の１／Ｎオクターブ成分について複数のスコアをそれぞれ算出し、
前記複数のスコアから前記突出音評価指標を決定するように構成されており、
Ｎは１よりも大きい数である、運転音評価装置。
【請求項１０】
前記指標計算装置は、前記高速変調音評価指標と、前記突出音評価指標と、前記運転音のシャープネスを少なくとも用いて前記総合音質評価指標を算定するように構成されている、請求項９に記載の運転音評価装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ、送風機、圧縮機、タービン、電動機などの回転機械の運転音を評価する技術に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ポンプ、送風機、圧縮機、タービン、電動機などの回転機械の運転音は、騒音値ｄＢ（Ａ）で表されることが一般的である。しかしながら、低騒音を実現した回転機械においても、うるさい、気になる、耳障り等の騒音(異音)を指摘されることがある。
【０００３】
聞き心地を評価するための音質評価指標（例えば、ラウドネス、シャープネス、ラフネス、トナリティ、変動強度等）は、既に実用化されている。しかしながら、これらの音質評価指標では、回転機械の異音を評価することが難しい現象も存在する。例えば、回転機械の甲高い音（シャープネス）、うなり音（変動強度）は、音質評価指標で評価することが可能である。これに対し、回転機械の突出音（卓越音）、高速変調音（ジジジ、ビビビなど）は、上記音質評価指標では評価することが難しい。
【０００４】
ポンプ等の回転機械の異常、故障を音で診断する技術も既に実用化されており、例えば、狭帯域分析(ＦＦＴ法)やオクターブバンド分析が用いられる。しかしながら、既存の技術は、ＯＡ（Overall）やＰＯＡ（Partial Overall）での故障診断であり、上記回転機械の異音の特徴を直接的に表現できる音質評価指標を用いた故障診断は実用化されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平１０－２５３４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、回転機械の運転音を適正に評価することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様では、回転機械の運転音を評価する運転音評価方法であって、高速変調音評価指標と突出音評価指標を少なくとも用いて総合音質評価指標を算定し、前記高速変調音評価指標の算定は、前記運転音に対してエンベロープ解析を行って前記運転音の変調周波数成分の強さを決定し、前記変調周波数成分の強さにラフネスの重み係数を乗算することを含み、前記突出音評価指標の算定は、前記運転音に対して１／Ｎオクターブバンド分析を行い、１／Ｎオクターブごとの周波数と音圧レベルとの関係を示す１／Ｎオクターブバンドスペクトルを生成し、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内に枠を設定し、前記枠に含まれる複数の１／Ｎオクターブ成分の複数の音圧レベルのエネルギー和に基づいて基準レベルを算出し、前記複数の音圧レベルのそれぞれから前記基準レベルを減算することで、複数の突出レベルを前記枠について算出し、前記枠の設定と、前記基準レベルの算出と、前記複数の突出レベルの算出を、前記枠を１／Ｎオクターブずつシフトしながら行うことで、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の複数の枠のそれぞれについて複数の突出レベルを決定し、前記複数の枠のそれぞれについて決定された前記複数の突出レベルに基づいて、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の複数の１／Ｎオクターブ成分について複数のスコアをそれぞれ算出し、前記複数のスコアから前記突出音評価指標を決定することを含み、Ｎは１よりも大きい数である、方法が提供される。
【０００８】
一態様では、前記高速変調音評価指標と前記突出音評価指標を少なくとも用いて前記総合音質評価指標を算定することは、前記高速変調音評価指標と、前記突出音評価指標と、前記運転音のシャープネスを少なくとも用いて前記総合音質評価指標を算定することである。
一態様では、前記高速変調音評価指標と前記突出音評価指標を少なくとも用いて前記総合音質評価指標を算定することは、前記高速変調音評価指標と、前記突出音評価指標と、前記運転音の変動強度を少なくとも用いて前記総合音質評価指標を算定することである。
一態様では、前記枠は、１／１オクターブバンドの枠である。
一態様では、前記基準レベルは、前記複数の音圧レベルの前記エネルギー和から所定値を引いた値である。
一態様では、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の複数の１／Ｎオクターブ成分について前記複数のスコアをそれぞれ算出することは、前記複数の枠のそれぞれについて決定された前記複数の突出レベルを、１／Ｎオクターブごとに複数のグループに分類し、各グループ内の複数の突出レベルに対して統計処理を実行することで、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の前記複数の１／Ｎオクターブ成分について前記複数のスコアをそれぞれ算出することである。
一態様では、前記枠は、臨界帯域幅を有する枠であり、前記臨界帯域幅は、前記枠が設定される周波数に従って変化する。
一態様では、前記方法は、前記総合音質評価指標が下限値を下回ったとき、または上限値を上回ったときに、警報信号を生成することをさらに含む。
【０００９】
一態様では、回転機械の運転音を評価するための運転音評価装置であって、前記回転機械の運転音を取得するマイクロフォンと、高速変調音評価指標と突出音評価指標を少なくとも用いて総合音質評価指標を算定する指標計算装置を備え、前記指標計算装置は、前記運転音に対してエンベロープ解析を行って前記運転音の変調周波数成分の強さを決定し、前記変調周波数成分の強さにラフネスの重み係数を乗算することで前記高速変調音評価指標を算定するように構成され、前記指標計算装置は、前記運転音に対して１／Ｎオクターブバンド分析を行い、１／Ｎオクターブごとの周波数と音圧レベルとの関係を示す１／Ｎオクターブバンドスペクトルを生成し、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内に枠を設定し、前記枠に含まれる複数の１／Ｎオクターブ成分の複数の音圧レベルのエネルギー和に基づいて基準レベルを算出し、前記複数の音圧レベルのそれぞれから前記基準レベルを減算することで、複数の突出レベルを前記枠について算出し、前記枠の設定と、前記基準レベルの算出と、前記複数の突出レベルの算出を、前記枠を１／Ｎオクターブずつシフトしながら行うことで、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の複数の枠のそれぞれについて複数の突出レベルを決定し、前記複数の枠のそれぞれについて決定された前記複数の突出レベルに基づいて、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の複数の１／Ｎオクターブ成分について複数のスコアをそれぞれ算出し、前記複数のスコアから前記突出音評価指標を決定するように構成されており、Ｎは１よりも大きい数である、運転音評価装置が提供される。
【００１０】
一態様では、前記指標計算装置は、前記高速変調音評価指標と、前記突出音評価指標と、前記運転音のシャープネスを少なくとも用いて前記総合音質評価指標を算定するように構成されている。
一態様では、前記指標計算装置は、前記高速変調音評価指標と、前記突出音評価指標と、前記運転音の変動強度を少なくとも用いて前記総合音質評価指標を算定するように構成されている。
一態様では、前記枠は、１／１オクターブバンドの枠である。
一態様では、前記指標計算装置は、前記複数の音圧レベルの前記エネルギー和から所定値を引くことで前記基準レベルを算出するように構成されている。
一態様では、前記指標計算装置は、前記複数の枠のそれぞれについて決定された前記複数の突出レベルを、１／Ｎオクターブごとに複数のグループに分類し、各グループ内の複数の突出レベルに対して統計処理を実行することで、前記１／Ｎオクターブバンドスペクトル内の前記複数の１／Ｎオクターブ成分について前記複数のスコアをそれぞれ算出するように構成されている。
一態様では、前記枠は、臨界帯域幅を有する枠であり、前記臨界帯域幅は、前記枠が設定される周波数に従って変化する。
一態様では、前記指標計算装置は、前記総合音質評価指標が下限値を下回ったとき、または上限値を上回ったときに、警報信号を生成するように構成されている。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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