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JP5817191B2 - Method for measuring acoustic characteristics of acoustic material and apparatus for measuring acoustic characteristics of acoustic material - Google Patents
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Description

本発明は、音響材料の音響特性計測方法および音響材料の音響特性計測装置に関する。   The present invention relates to an acoustic material acoustic property measuring method and an acoustic material acoustic property measuring apparatus.

水中で使用される音響材料の反射特性、透過特性などの音響特性を測定する方法として、以下の方法が知られている(非特許文献1参照)。
図1に示すように、音響特性を計測すべき供試体2と、送波器Tと、受波器Rとを水中に配置する。
送波器Tに駆動信号を供給することにより送波器Tから供試体2に向けて第1の音波(直接波)を送波させ、第1の音波が供試体2によって反射された第2の音波(反射波)を受波器Rで受波させて反射波検出信号を検出させる。
反射波検出信号から算出された第2の音波の音圧レベルに基づいて音響特性を算出する。
The following methods are known as methods for measuring acoustic characteristics such as reflection characteristics and transmission characteristics of acoustic materials used in water (see Non-Patent Document 1).
As shown in FIG. 1, a specimen 2 whose acoustic characteristics are to be measured, a transmitter T, and a receiver R are placed in water.
By supplying a driving signal to the transmitter T, a first sound wave (direct wave) is transmitted from the transmitter T toward the specimen 2, and the first sound wave is reflected by the specimen 2. The received sound wave (reflected wave) is received by the receiver R to detect the reflected wave detection signal.
An acoustic characteristic is calculated based on the sound pressure level of the second sound wave calculated from the reflected wave detection signal.

海洋音響の基礎と応用 海洋音響学会編 成山堂書店 第12章水中音響計測(p147−p148)Ocean Acoustics Fundamentals and Applications Ocean Acoustics Society Chapter 12 Underwater Acoustic Measurement (p147-p148)

しかしながら、図1に示す上記従来方法では、図3のように供試体2に対して入射角をつけて傾斜させて第1の音波を送波した場合に、以下の問題がある。
送波器Tから送波される供試体2に向かう直接波の進行方向が供試体2の表面の法線となす角度を直接波の入射角θとする。
送波器Tと受波器Rとの距離を第1の距離、送波器T→供試体2→受波器Rの経路の距離を第2の距離とする。
この場合、第1の距離と第2の距離との差をある程度確保すると、受波器Rで検出される第1の音波と第2の音波との時間差Δt12が確保でき、したがって、第1の音波と第2の音波とを識別して計測することができる。
しかしながら、入射角θが大きくなればなるほど、例えば、入射角θが30度を超えると時間差Δt12が短くなり過ぎて、第1の音波と第2の音波とを識別して計測することが難しくなる。
このため、従来方法では、30度を超えるような入射角θでの供試体の音響特性の計測を行うことが困難であり、音波の供試体に対する入射角が制約されるものであった。
本発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、供試体に対する音波の入射角の制約を解消する上で有利となる音響材料の音響特性計測方法および音響材料の音響特性計測装置を提供することにある。
However, the conventional method shown in FIG. 1 has the following problems when the first sound wave is transmitted with the incident angle inclined with respect to the specimen 2 as shown in FIG.
The angle formed by the traveling direction of the direct wave transmitted from the transmitter T toward the specimen 2 and the normal of the surface of the specimen 2 is defined as the incident angle θ of the direct wave.
The distance between the transmitter T and the receiver R is a first distance, and the distance of the path from the transmitter T → the specimen 2 → the receiver R is a second distance.
In this case, if a difference between the first distance and the second distance is ensured to some extent, a time difference Δt12 between the first sound wave and the second sound wave detected by the receiver R can be ensured. A sound wave and a second sound wave can be identified and measured.
However, as the incident angle θ increases, for example, when the incident angle θ exceeds 30 degrees, the time difference Δt12 becomes too short, and it becomes difficult to distinguish and measure the first sound wave and the second sound wave. .
For this reason, in the conventional method, it is difficult to measure the acoustic characteristics of the specimen at an incident angle θ exceeding 30 degrees, and the incident angle of sound waves to the specimen is restricted.
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a method for measuring acoustic characteristics of an acoustic material, which is advantageous in eliminating the limitation on the incident angle of a sound wave to a specimen, and the acoustic characteristics of the acoustic material. The object is to provide a characteristic measuring apparatus.

上記目的を達成するために本発明は、音響特性を計測すべき供試体と、送波器と、受波器とを水中に配置し、前記送波器に駆動信号を供給することにより前記送波器から前記供試体に向けて第1の音波を送波させ、前記第1の音波が前記供試体によって反射された反射波である第2の音波を、前記供試体と送波器との間に配置された前記受波器で受波させて反射波検出信号を検出させ、前記反射波検出信号から算出された前記第2の音波の音圧レベルに基づいて前記音響特性を算出する音響材料の音響特性計測方法であって、前記送波器は、同一方向を指向し、かつ、前記指向する方向と交差する方向に延在する直線上に等しい間隔dをおいてn個(nは2以上の整数)並べて配置し、前記n個の送波器を第1、第2、……第nの送波器とした場合、前記第1、第2、……第nの送波器から送波される前記第1の音波の位相がそれぞれ位相差φずつずれるように前記駆動信号を生成させ、前記第1、第2、……第nの送波器から送波されるn個の前記第1の音波によって形成される等位相面の進行方向と前記供試体の表面の法線とがなす入射角が0度よりも大きな角度となるようにし、任意の前記入射角における前記音響特性を算出する、ことを特徴とする。
また本発明は、水中に配置され、駆動信号が供給されることにより第1の音波を音響特性を計測すべき供試体に向けて送波する送波器と、前記水中の前記供試体と送波器との間に配置され、前記第1の音波が前記供試体で反射された反射波である第2の音波を受波し、前記第2の音波に対応する反射波検出信号を生成する受波器と、前記送波器に前記駆動信号を供給する駆動手段と、前記反射波検出信号から算出される前記第2の音波の音圧レベルに基づいて前記供試体の音響特性を算出する音響特性算出手段と、を備える音響特性計測装置であって、前記送波器は、同一方向を指向し、かつ、前記指向する方向と交差する方向に延在する直線上に等しい間隔dをおいてn個(nは2以上の整数)並べて配置され、前記駆動手段は、前記n個の送波器を第1、第2、……第nの送波器とした場合、前記第1、第2、……第nの送波器から送波される前記第1の音波の位相がそれぞれ位相差φずつずれるように前記駆動信号を生成させ、前記第1、第2、……第nの送波器から送波されるn個の前記第1の音波によって形成される等位相面の進行方向と前記供試体の表面の法線とがなす入射角が0度よりも大きな角度となるようにし、任意の前記入射角における前記音響特性を算出する、ことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a test signal whose acoustic characteristics are to be measured, a transmitter, and a receiver in water and supplies a driving signal to the transmitter. A first sound wave is transmitted from the wave generator toward the specimen, and the second sound wave, which is a reflected wave reflected by the specimen, is transmitted between the specimen and the wave transmitter. An acoustic wave that is received by the receiver disposed between them, detects a reflected wave detection signal, and calculates the acoustic characteristics based on the sound pressure level of the second sound wave calculated from the reflected wave detection signal A method for measuring acoustic characteristics of a material, wherein the transmitters are directed to the same direction and n pieces (n is a distance n) on a straight line extending in a direction crossing the directed direction. Integers of 2 or more) are arranged side by side, and the n transmitters are defined as first, second,... N transmitters. In this case, the drive signal is generated so that the phase of the first sound wave transmitted from the first, second,... 2. An incident angle formed by the traveling direction of the equiphase surface formed by the n first sound waves transmitted from the nth transmitter and the normal of the surface of the specimen is 0 degree. The acoustic characteristic at an arbitrary incident angle is calculated so that the angle is larger than the angle.
The present invention is placed in water, the first sound wave by a drive signal is supplied and wave transmitter for transmitting toward a specimen to be measured acoustic characteristics, feed and the specimen of the water The second sound wave, which is disposed between the waver and the first sound wave is reflected by the specimen, is received, and a reflected wave detection signal corresponding to the second sound wave is generated. An acoustic characteristic of the specimen is calculated based on a sound pressure level of the second sound wave calculated from the wave receiver, the driving means for supplying the driving signal to the transmitter, and the reflected wave detection signal. An acoustic characteristic measuring device comprising: an acoustic characteristic calculating means; wherein the transmitter directs in the same direction and has an equal interval d on a straight line extending in a direction crossing the directed direction. And n (n is an integer of 2 or more) arranged side by side, and the driving means includes the n When the transmitter is a first, second,... Nth transmitter, the phase of the first sound wave transmitted from the first, second,. The drive signal is generated so as to be shifted by a phase difference φ, and the equiphase surface is formed by the n first sound waves transmitted from the first, second,... N transmitters. The incident angle formed by the traveling direction of the specimen and the normal line of the surface of the specimen is an angle larger than 0 degrees, and the acoustic characteristics at an arbitrary incident angle are calculated .

本発明によれば、第1〜第nの送波器を、同一方向を指向し、かつ、直線上に等しい間隔dをおいて並べて配置し、第1〜第nの送波器から送波される第1の音波の位相がそれぞれ位相差φずつずれるように駆動信号を生成させ、第1〜第nの送波器から送波されるn個の第1の音波によって形成される等位相面の進行方向と供試体の表面の法線とがなす入射角θが0度よりも大きな角度となるようにした。したがって、従来方法では困難であった0度よりも大きな入射角での供試体の音響特性の計測を行うことが可能となり、音波の供試体に対する入射角の制約を解消する上で有利となる。   According to the present invention, the first to n-th transmitters are arranged in the same direction and arranged side by side at equal intervals d on the straight line, and the first to n-th transmitters transmit the waves. The drive signal is generated so that the phase of the first sound wave to be shifted by the phase difference φ, and the equal phase formed by the n first sound waves transmitted from the first to n-th transmitters The incident angle θ formed by the traveling direction of the surface and the normal line of the surface of the specimen was set to be larger than 0 degree. Therefore, it is possible to measure the acoustic characteristics of the specimen at an incident angle larger than 0 degrees, which is difficult with the conventional method, which is advantageous in eliminating the restriction on the incident angle of the sound wave to the specimen.

従来の音響材料の音響特性計測方法の説明図である。It is explanatory drawing of the acoustic characteristic measurement method of the conventional acoustic material. 受波器Rによって検出された第1、第2、第3の音波W1、W2、W3の音圧レベルPの計測値を示した図である。It is the figure which showed the measured value of the sound pressure level P of the 1st, 2nd, 3rd sound wave W1, W2, W3 detected by the receiver R. 送波器Tから送波される第1の音波W1の供試体2の表面に対する入射角θを0度よりも大きな角度に設定した場合の説明図である。It is explanatory drawing at the time of setting incident angle (theta) with respect to the surface of the test body 2 of the 1st sound wave W1 transmitted from the transmitter T to an angle larger than 0 degree | times. 入射角θと時間差Δtとの関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between incident angle (theta) and time difference (DELTA) t. 斜行する音波を2つの送波器T1,T2からなるダイポール状のハイドロフォンモデルで送波する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of transmitting the diagonally sound wave with the dipole-shaped hydrophone model which consists of two transmitter T1, T2. 第1〜第4の送波器T1〜T4によって供試体2に入射角θで音波を送波する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of transmitting a sound wave with the incident angle (theta) to the specimen 2 by 1st-4th transmitter T1-T4. 本実施の形態における音響特性計測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the acoustic characteristic measuring apparatus in this Embodiment. (A)はシミュレーションの手順を示す図、(B)は音場の説明図、(C)は供試体2の幅方向における位相の変化を示す図、(D)は送波器(ハイドロフォン)間の位相差φ、音波の波長λ、入射角θのシミュレーション結果を示す図である。(A) is a diagram showing a simulation procedure, (B) is an explanatory diagram of a sound field, (C) is a diagram showing a phase change in the width direction of the specimen 2, and (D) is a transmitter (hydrophone). It is a figure which shows the simulation result of phase difference (phi) among them, wavelength (lambda) of a sound wave, and incident angle (theta). 送波器が2つの場合における送波器(ハイドロフォン)間の位相差φ、音波の波長λ、入射角θのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of phase difference (phi) between wave transmitters (hydrophone) in case two transmitters, the wavelength (lambda) of sound wave, and incident angle (theta). 送波器が3つの場合における送波器(ハイドロフォン)間の位相差φ、音波の波長λ、入射角θのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of phase difference (phi) between the wave transmitters (hydrophone), the wavelength (lambda), and incident angle (theta) between three wave transmitters. 送波器が4つの場合における送波器(ハイドロフォン)間の位相差φ、音波の波長λ、入射角θのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of phase difference (phi) between wave transmitters (hydrophone), the wavelength (lambda) of sound waves, and incident angle (theta) in the case of four transmitters. 送波器が5つの場合における送波器(ハイドロフォン)間の位相差φ、音波の波長λ、入射角θのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of phase difference (phi) between wave transmitters (hydrophone), wavelength (lambda) of sound waves, and incident angle (theta) in the case of five transmitters.

次に本発明の実施の形態に係る音響材料の音響特性計測装置について音響材料の音響特性計測方法と共に説明するが、本発明の前提となる従来方法について説明する。
図1は従来の音響材料の音響特性計測方法の説明図である。
図1に示すように、音響特性を計測すべき供試体2と、送波器Tと、受波器Rとを水槽1に収容された水の中に吊り下げて配置する。この場合、送波器Tからの距離は、受波器R、供試体2、水槽1の壁面という順番で遠くなる。
送波器Tに駆動信号を供給することにより送波器Tから供試体2に向けて第1の音波W1を送波させる。
この場合、第1の音波W1の進行方向が供試体2の表面の法線となす入射角θは0度であり、すなわち第1の音波W1は供試体2の表面に対して垂直方向に入射する。
第1の音波W1は、受波器R、供試体2、水槽1の壁面の順番に到達する。
供試体2に到達した第1の音波W1(直接波)の一部は、供試体2で反射され第2の音波(反射波)として受波器Rに向かって進行し、残りの第1の音波W1は供試体2を透過したのち、水槽1の壁面で反射され、第3の音波W3として受波器Rに到達する。
図2は、受波器Rによって検出された第1、第2、第3の音波W1、W2、W3の音圧レベルPの計測値を示した図である。
このように第1の音波W1が供試体2によって反射された第2の音波W2を受波器Rで受波させて第2の検出信号を検出し、第2の検出信号から算出された第2の音波W2の音圧レベルPから音響特性としての反射係数を求める。
より詳細には、十分に厚い鉄板等からなる完全反射体で求められた反射音圧を基準として求めておき、完全反射体を供試体2で置き換えた場合の第2の音波W2の音圧レベルPから反射係数を求める。
Next, the acoustic characteristic measuring device for acoustic material according to the embodiment of the present invention will be described together with the acoustic characteristic measuring method for acoustic material, and a conventional method as a premise of the present invention will be described.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a method for measuring acoustic characteristics of a conventional acoustic material.
As shown in FIG. 1, a specimen 2 whose acoustic characteristics are to be measured, a transmitter T, and a receiver R are suspended and placed in water contained in a water tank 1. In this case, the distance from the transmitter T increases in the order of the receiver R, the specimen 2, and the wall surface of the water tank 1.
By supplying a drive signal to the transmitter T, the first sound wave W1 is transmitted from the transmitter T toward the specimen 2.
In this case, the incident angle θ that the traveling direction of the first sound wave W1 is normal to the surface of the specimen 2 is 0 degree, that is, the first sound wave W1 is incident in the direction perpendicular to the surface of the specimen 2. To do.
The first sound wave W <b> 1 reaches the receiver R, the specimen 2, and the wall surface of the water tank 1 in this order.
A part of the first sound wave W1 (direct wave) that has reached the specimen 2 is reflected by the specimen 2 and travels toward the receiver R as a second sound wave (reflected wave), and the remaining first waves The sound wave W1 passes through the specimen 2 and then is reflected by the wall surface of the water tank 1, and reaches the receiver R as the third sound wave W3.
FIG. 2 is a diagram showing measured values of the sound pressure level P of the first, second, and third sound waves W1, W2, and W3 detected by the receiver R.
As described above, the second sound wave W2 reflected by the specimen 2 is received by the receiver R to detect the second detection signal, and the second detection signal calculated from the second detection signal is used. The reflection coefficient as the acoustic characteristic is obtained from the sound pressure level P of the second sound wave W2.
More specifically, the sound pressure level of the second sound wave W2 is obtained when the reflected sound pressure obtained with a complete reflector made of a sufficiently thick iron plate or the like is used as a reference, and the complete reflector is replaced with the specimen 2. The reflection coefficient is obtained from P.

図3は送波器Tから送波される第1の音波W1の供試体2の表面に対する入射角θを0度よりも大きな角度に設定した場合の説明図である。
以下、送波器Tから送波された第1の音波W1が直接受波器Rに至るまでの経路(直接波の経路)と、送波器Tから送波された第1の音波W1が供試体2で反射され第2の音波W2として受波器Rに至るまでの経路(反射波の経路)とを受波器Rで検出した場合に、それら2つの音波W1、W2を時間的に分離することが可能であるための条件について例示する。
反射波の伝搬距離:送波器Tと供試体2上の点Oと受波器Rとを結ぶ距離TOR=L+D……(1)
但し、Lは送波器Tと供試体2上の点Oとを結ぶ距離、Dは供試体2上の点Oと受波器Rとを結ぶ距離。
直接波の伝搬距離:送波器Tと受波器Rとを結ぶ距離TR=(L+D−2LD・cos(2θ))1/2……(2)
直接波と反射波との時間差:Δt=(TOR−TR)/c……(3)
周波数f、山数Nの時の送波時間:N/f……(4)
直接波と反射波が分離可能である条件は、以下の通り。
Δt=(TOR−TR)/c>N/f……(5)
但し、cは水中での音速=1500m/s
図4は入射角θと時間差Δtとの関係を示す線図である。
図4は、L=500mm、D=350mm、f=20kHz、N=5としている。
この場合、送波時間N/f=0.25msとすると、時間差Δtが0.25ms以下であると、2つの音波W1、W2を時間的に分離することが困難となる。
したがって、図4から時間差Δt=0.25ms以下の入射角θは約33度以上の領域となる。
このように上述した従来方法では、供試体2に対する音波の入射角θの制約があることがわかる。
FIG. 3 is an explanatory diagram when the incident angle θ of the first sound wave W1 transmitted from the transmitter T with respect to the surface of the specimen 2 is set to an angle larger than 0 degrees.
Hereinafter, a path (direct wave path) from the transmitter T to the first sound wave W1 transmitted directly to the receiver R and a first sound wave W1 transmitted from the transmitter T are When the receiver R detects the path (reflected wave path) from the specimen 2 to the receiver R as the second sound wave W2, the two sound waves W1 and W2 are temporally detected. The conditions for enabling separation are illustrated.
Propagation distance of reflected wave: distance connecting transmitter T, point O on specimen 2 and receiver R TOR = L + D (1)
Here, L is a distance connecting the transmitter T and the point O on the specimen 2, and D is a distance connecting the point O on the specimen 2 and the receiver R.
Propagation distance of direct wave: distance TR connecting the transmitter T and the receiver R = (L 2 + D 2 −2LD · cos (2θ)) 1/2 (2)
Time difference between direct wave and reflected wave: Δt = (TOR−TR) / c (3)
Transmission time when the frequency is f and the number of peaks is N: N / f (4)
The conditions under which direct waves and reflected waves can be separated are as follows.
Δt = (TOR−TR) / c> N / f (5)
Where c is the speed of sound in water = 1500 m / s
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the incident angle θ and the time difference Δt.
In FIG. 4, L = 500 mm, D = 350 mm, f = 20 kHz, and N = 5.
In this case, if the transmission time N / f = 0.25 ms, it is difficult to temporally separate the two sound waves W1 and W2 if the time difference Δt is 0.25 ms or less.
Therefore, from FIG. 4, the incident angle θ with a time difference Δt = 0.25 ms or less is a region of about 33 degrees or more.
Thus, it can be seen that the conventional method described above has a limitation on the incident angle θ of the sound wave with respect to the specimen 2.

そこで、本発明は、このような供試体2に対する音波の入射角θの制約を解消するためになされたものであり、ソナーの整相処理と同様に複数の送波器に位相差を付けて送波、受波することにより、等位相面が供試体2の表面に対して斜め方向から入射する、言い換えると、入射角θが0度よりも大きな範囲で音響材料の音響特性を計測できるようにしたものである。
ここで、複数の送波器が斜行する音波を送波する場合について説明する。
図5に示すように、2つの送波器T1、T2からなるダイポール状のハイドロフォンモデルで送波する場合について説明する。
2つの送波器T1、T2は直線L1上に間隔dをおいて配置されている。より詳細には、2つの送波器T1、T2は、同一方向を指向し、かつ、指向する方向と交差する方向に延在する直線L1上に等しい間隔dをおいて配置されている。
ここで、直線L1と平行な直線に対して入射角θで音波を入射させる場合(言い換えると、直線L1と直交する直線L2に対して音波の進行方向がなす角度がθである場合)について考える。
2つの送波器T1、T2で送波する音波をそれぞれS、Sとし、音波S1と同じ位相の音波S2の位置(等位相面の位置)を位置Hとし、音波の波長をλとする。
この場合、式(10)が成立する。
H=dsinθ……(10)
2つの送波器T1、T2で送波する音波S、Sの位相差φは式(11)で示される。
φ=(2πd/λ)sinθ……(11)
そして、2つの送波器T1、T2で送波する音波の音圧は、式(12)で示すように、2つの送波器T1、T2の送波音圧p、pのベクトル合成となる。
+p=2pcos(φ/2)……(12)
以上、2つの送波器T1、T2が直線L2に対して角度θをなす進行方向に音波を送波する場合について説明したが、2つの送波器T1、T2を2つの受波器に置き換えると、直線L2と平行な直線に対して入射角θで入射する音波を受信することができることになる。
Therefore, the present invention has been made in order to eliminate such a restriction on the incident angle θ of the sound wave with respect to the specimen 2, and in the same manner as the sonar phasing process, a plurality of transmitters are provided with phase differences. By transmitting and receiving waves, the equiphase surface is incident on the surface of the specimen 2 from an oblique direction. In other words, the acoustic characteristics of the acoustic material can be measured in a range where the incident angle θ is larger than 0 degrees. It is a thing.
Here, a case will be described in which a plurality of transmitters transmit acoustic waves that are skewed.
As shown in FIG. 5, the case of transmitting with a dipole-shaped hydrophone model including two transmitters T1 and T2 will be described.
The two transmitters T1 and T2 are arranged on the straight line L1 with a distance d. More specifically, the two transmitters T1 and T2 are arranged at an equal interval d on a straight line L1 that is directed in the same direction and that extends in a direction intersecting the directed direction.
Here, a case where a sound wave is incident at an incident angle θ on a straight line parallel to the straight line L1 (in other words, a case where the angle formed by the traveling direction of the sound wave with respect to the straight line L2 orthogonal to the straight line L1 is θ) is considered. .
The sound waves transmitted by the two transmitters T1 and T2 are S 1 and S 2 respectively, the position of the sound wave S2 having the same phase as the sound wave S1 (the position of the equiphase surface) is the position H, and the wavelength of the sound wave is λ To do.
In this case, Expression (10) is established.
S 2 H = dsin θ (10)
The phase difference φ between the sound waves S 1 and S 2 transmitted by the two transmitters T1 and T2 is expressed by Expression (11).
φ = (2πd / λ) sin θ (11)
Then, the sound pressure of the sound wave transmitted by the two transmitters T1 and T2 is obtained by vector synthesis of the transmitted sound pressures p 1 and p 2 of the two transmitters T1 and T2, as shown in Expression (12). Become.
p 1 + p 2 = 2p 1 cos (φ / 2) (12)
The case where the two transmitters T1 and T2 transmit sound waves in the traveling direction having an angle θ with respect to the straight line L2 has been described above, but the two transmitters T1 and T2 are replaced with two receivers. Then, it is possible to receive a sound wave incident at an incident angle θ with respect to a straight line parallel to the straight line L2.

図6は第1〜第4の送波器T1〜T4によって供試体2に入射角θで音波を送波する場合の説明図である。
直線L1上に等間隔をおいて4つの送波器T1〜T4が配置されている。
より詳細には、第1〜第4の送波器T1〜T4は、同一方向を指向し、かつ、指向する方向と交差する方向に延在する直線L1上に等しい間隔dをおいて配置されている。
供試体2は例えば板状を呈し、供試体2の表面の法線をL2とした場合、直線L1と法線L2とが直交するように供試体2が配置されている。
第1〜第4の送波器T1〜T4から送波される音波の位相がそれぞれ位相差φずつずれるように第1〜第4の送波器T1〜T4に駆動信号を供給する。
すると、第1〜第4の送波器T1〜T4から送波される4個の音波によって形成される等位相面Pの進行方向と供試体2の表面の法線とがなす入射角θが0度よりも大きな角度とすることができる。
FIG. 6 is an explanatory diagram when a sound wave is transmitted to the specimen 2 at an incident angle θ by the first to fourth transmitters T1 to T4.
Four transmitters T1 to T4 are arranged at equal intervals on the straight line L1.
More specifically, the first to fourth transmitters T1 to T4 are arranged at an equal interval d on a straight line L1 that is directed in the same direction and that extends in a direction intersecting the directed direction. ing.
The specimen 2 has a plate shape, for example, and when the normal of the surface of the specimen 2 is L2, the specimen 2 is arranged so that the straight line L1 and the normal L2 are orthogonal to each other.
Drive signals are supplied to the first to fourth transmitters T1 to T4 so that the phases of the sound waves transmitted from the first to fourth transmitters T1 to T4 are shifted by a phase difference φ.
Then, the incident angle θ formed by the traveling direction of the equiphase surface P formed by the four sound waves transmitted from the first to fourth transmitters T1 to T4 and the normal of the surface of the specimen 2 is The angle can be greater than 0 degrees.

次に、音響特性計測装置の具体的な構成について説明する。
図7は本実施の形態における音響特性計測装置の構成を示すブロック図である。
音響特性計測装置10は、水槽1、第1〜第4の送波器T1〜T4、受波器R、発振器12、パワーアンプ14、第1〜第4の移相器16A〜16D、プリアンプ18、アッテネータ20、切替器22、メジャリングアンプ24、フィルター26、オシロスコープ28、デジタルオシロスコープ30、パーソナルコンピュータ32などを含んで構成されている。
Next, a specific configuration of the acoustic characteristic measuring device will be described.
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the acoustic characteristic measuring apparatus according to the present embodiment.
The acoustic characteristic measuring apparatus 10 includes a water tank 1, first to fourth transmitters T1 to T4, a receiver R, an oscillator 12, a power amplifier 14, first to fourth phase shifters 16A to 16D, and a preamplifier 18. , An attenuator 20, a switching device 22, a measuring amplifier 24, a filter 26, an oscilloscope 28, a digital oscilloscope 30, a personal computer 32, and the like.

水槽1は水を収容するものである。
第1〜第4の送波器T1〜T4は、水槽1の水中に配置され、駆動信号が供給されることにより第1の音波を音響特性を計測すべき供試体2に向けて送波するものである。
より詳細には、第1〜第4の送波器T1〜T4は、同一方向を指向し、かつ、指向する方向と交差する方向に延在する直線L1上に等しい間隔dをおいて配置されている。
なお、本実施の形態では、供試体2は板状を呈し、その表面の法線L2が直線L1と直交するように配置されている。
The water tank 1 contains water.
1st-4th transmitter T1-T4 is arrange | positioned in the water of the water tank 1, and transmits a 1st sound wave toward the specimen 2 which should measure an acoustic characteristic by supplying a drive signal. Is.
More specifically, the first to fourth transmitters T1 to T4 are arranged at an equal interval d on a straight line L1 that is directed in the same direction and that extends in a direction intersecting the directed direction. ing.
In the present embodiment, the specimen 2 has a plate shape and is disposed so that the normal line L2 of the surface thereof is orthogonal to the straight line L1.

受波器Rは、水槽1の水中に配置され、第1の音波が供試体2で反射された反射波である第2の音波を受波し、第2の音波に対応する反射波検出信号を生成するものである。
本実施の形態では、受波器Rは、第1〜第4の送波器T1〜T4と供試体2との間で、供試体2からの反射波を受波できる位置に配置されている。
The receiver R is disposed in the water of the water tank 1, receives a second sound wave that is a reflected wave reflected by the specimen 2, and detects a reflected wave detection signal corresponding to the second sound wave. Is generated.
In this Embodiment, the receiver R is arrange | positioned in the position which can receive the reflected wave from the specimen 2 between the 1st-4th transmitter T1-T4 and the specimen 2. FIG. .

発振器12は、第1〜第4の送波器T1〜T4に供給する駆動信号を生成するものであり、駆動信号の振幅、波数(パルス数)、波長などが調整可能に構成されている。   The oscillator 12 generates a drive signal to be supplied to the first to fourth transmitters T1 to T4, and is configured to be able to adjust the amplitude, wave number (pulse number), wavelength, and the like of the drive signal.

パワーアンプ14は、発振器から供給される駆動信号を増幅するものであり、増幅率が調整可能に構成されている。   The power amplifier 14 amplifies the drive signal supplied from the oscillator, and is configured such that the amplification factor can be adjusted.

第1〜第4の移相器16Aは、パワーアンプ14から供給される駆動信号を、予め設定された位相差だけずらして第1〜第4の送波器T1〜T4に供給するものである。
本実施の形態では、第1〜第4の移相器16Aでずらせる位相差φは以下の通りである。
第1の送波器:0
第2の送波器:φ
第3の送波器:2φ
第4の送波器:3φ
したがって、第1の送波器T1の位相を基準として、第2、第3、第4の送波器T2、T3、T4からは、それぞれ位相差φ、位相差2φ、位相差3φを持った音波が送波されることになる。
The first to fourth phase shifters 16A shift the drive signal supplied from the power amplifier 14 by a preset phase difference and supply it to the first to fourth transmitters T1 to T4. .
In the present embodiment, the phase difference φ shifted by the first to fourth phase shifters 16A is as follows.
First transmitter: 0
Second transmitter: φ
Third transmitter: 2φ
Fourth transmitter: 3φ
Therefore, with reference to the phase of the first transmitter T1, the second, third, and fourth transmitters T2, T3, and T4 have a phase difference φ, a phase difference 2φ, and a phase difference 3φ, respectively. Sound waves will be transmitted.

プリアンプ18は、受波器Rから供給される反射波検出信号を増幅するものである。   The preamplifier 18 amplifies the reflected wave detection signal supplied from the receiver R.

アッテネータ20は、パワーアンプ14から第1〜第4の移相器16Aに供給される駆動信号を予め定められた減衰量だけ減衰させるものである。   The attenuator 20 attenuates the drive signal supplied from the power amplifier 14 to the first to fourth phase shifters 16A by a predetermined attenuation amount.

切替器22は、プリアンプ18から供給される反射波検出信号と、パワーアンプ14から第1〜第4の移相器16Aに供給される駆動信号とを選択してメジャリングアンプ24に供給するものである。   The switch 22 selects the reflected wave detection signal supplied from the preamplifier 18 and the drive signal supplied from the power amplifier 14 to the first to fourth phase shifters 16A and supplies the selected signal to the measuring amplifier 24. It is.

メジャリングアンプ24は、切替器22を介して供給される反射波検出信号と、前記の駆動信号との何れかを増幅して出力信号として出力するものである。   The measuring amplifier 24 amplifies either the reflected wave detection signal supplied via the switch 22 or the drive signal and outputs the amplified signal as an output signal.

フィルター26は、メジャリングアンプ24から供給される出力信号から、特に反射波検出信号から不要な信号成分を除去するものである。   The filter 26 removes unnecessary signal components from the output signal supplied from the measuring amplifier 24, particularly from the reflected wave detection signal.

オシロスコープ28は、発振器12から供給される駆動信号をトリガー信号として入力し、フィルター26を通過した反射波検出信号の波形をモニタするものである。   The oscilloscope 28 receives the drive signal supplied from the oscillator 12 as a trigger signal and monitors the waveform of the reflected wave detection signal that has passed through the filter 26.

デジタルオシロスコープ30は、発振器12から供給される駆動信号をトリガとして入力し、フィルター26を通過した反射波検出信号をデータとして蓄積し、パーソナルコンピュータ32に反射波検出信号のデータを供給するものである。   The digital oscilloscope 30 receives the drive signal supplied from the oscillator 12 as a trigger, accumulates the reflected wave detection signal that has passed through the filter 26 as data, and supplies the reflected wave detection signal data to the personal computer 32. .

パーソナルコンピュータ32は専用の計測プログラムがインストールされており、この計測プログラムを実行することによって、デジタルオシロスコープ30から供給される反射波検出信号のデータから第2の音波の音圧レベルを算出すると共に、算出された第2の音波の音圧レベルに基づいて供試体2の音響特性を算出する。
また、パーソナルコンピュータ32は、発振器12、フィルター26、デジタルオシロスコープ30の動作の制御も行う。
なお、本実施の形態では、発振器12と、パワーアンプ14と、第1乃至第4の移相器とによって、特許請求の範囲の駆動手段が構成され、パーソナルコンピュータ32によって特許請求の範囲の音響特性算出手段が構成されている。
The personal computer 32 is installed with a dedicated measurement program. By executing this measurement program, the sound pressure level of the second sound wave is calculated from the data of the reflected wave detection signal supplied from the digital oscilloscope 30, and Based on the calculated sound pressure level of the second sound wave, the acoustic characteristics of the specimen 2 are calculated.
The personal computer 32 also controls operations of the oscillator 12, the filter 26, and the digital oscilloscope 30.
In this embodiment, the oscillator 12, the power amplifier 14, and the first to fourth phase shifters constitute drive means as claimed in the claims, and the personal computer 32 performs the acoustics as claimed in the claims. Characteristic calculating means is configured.

なお、切替器22をアッテネータ20側に切り替えた場合は、パワーアンプ14から第1〜第4の移相器16Aに供給される駆動信号を直接メジャリングアンプ24に供給される。このようにすることで、水槽1内(水中)の状況の影響を受けない駆動信号を直接計測することで、駆動信号の基準レベルを得ることができる。
パワーアンプ14の増幅率(出力パワー)を変更したときに、前記の基準レベルに基づいて受波器Rの検出信号を補正することができ、検出信号の計測をより正確に行うようにしている。
When the switch 22 is switched to the attenuator 20 side, the drive signal supplied from the power amplifier 14 to the first to fourth phase shifters 16A is directly supplied to the measuring amplifier 24. By doing in this way, the reference level of a drive signal can be obtained by directly measuring the drive signal which is not influenced by the situation in the aquarium 1 (underwater).
When the amplification factor (output power) of the power amplifier 14 is changed, the detection signal of the receiver R can be corrected based on the reference level, and the detection signal is measured more accurately. .

次に音響特性計測装置10の動作について説明する。
まず、水槽1の水中に第1〜第4の送波器T1〜T4、受波器R、供試体2を吊り下げて設置する。
第1〜第4の送波器T1〜T4から送波される音波の供試体2に対する入射角θを定める。入射角θは0度より大きく90度よりも小さい値である。
前述した式(11)から、入射角θと、第1〜第4の送波器T1〜T4から送波される音波の波長λと、間隔dとに基づいて位相差φを算出する。
φ=(2πd/λ)sinθ……(11)
位相差φに基づいて第1〜第4の移相器16A〜16Dの位相を設定する。
切替器22はプリアンプ18側に切り替えられている。
Next, the operation of the acoustic characteristic measuring apparatus 10 will be described.
First, the first to fourth transmitters T1 to T4, the receiver R, and the specimen 2 are suspended and installed in the water of the water tank 1.
An incident angle θ of the sound wave transmitted from the first to fourth transmitters T1 to T4 with respect to the specimen 2 is determined. The incident angle θ is a value larger than 0 degree and smaller than 90 degrees.
From the aforementioned equation (11), the phase difference φ is calculated based on the incident angle θ, the wavelength λ of the sound wave transmitted from the first to fourth transmitters T1 to T4, and the interval d.
φ = (2πd / λ) sin θ (11)
Based on the phase difference φ, the phases of the first to fourth phase shifters 16A to 16D are set.
The switch 22 is switched to the preamplifier 18 side.

パーソナルコンピュータ30は、発振器12に駆動信号を発生させる指令を与える。これにより発振器12から駆動信号をパワーアンプ14、第1〜第4の移相器16A〜16Dを介して第1〜第4の送波器T1〜T4に供給する。
これにより図6に示すように第1〜第4の送波器T1〜T4から位相差φずつずれた音波が送波され、これら4個の音波によって形成される等位相面Pの進行方向と供試体2の表面の法線とがなす入射角θが0度よりも大きな角度となり、したがって、供試体2に対して0度よりも大きな入射角θの第1の音波W1(図2)が送波される。
受波器Rでは、第1の音波W1が供試体2によって反射された反射波である第2の音波W2(図2)を受波することで反射波検出信号をメジャリングアンプ24に供給する。
The personal computer 30 gives a command for generating a drive signal to the oscillator 12. Accordingly, the drive signal is supplied from the oscillator 12 to the first to fourth wave transmitters T1 to T4 via the power amplifier 14 and the first to fourth phase shifters 16A to 16D.
As a result, as shown in FIG. 6, sound waves shifted by the phase difference φ are transmitted from the first to fourth transmitters T1 to T4, and the traveling direction of the equiphase surface P formed by these four sound waves The incident angle θ formed by the normal of the surface of the specimen 2 becomes an angle larger than 0 degrees, and therefore the first sound wave W1 (FIG. 2) having an incident angle θ larger than 0 degrees with respect to the specimen 2 is generated. It is transmitted.
In the receiver R, the reflected wave detection signal is supplied to the measuring amplifier 24 by receiving the second sound wave W2 (FIG. 2) which is a reflected wave reflected by the specimen 2 from the first sound wave W1. .

反射波検出信号は、メジャリングアンプ24、フィルター26を介してデジタルオシロスコープ30で蓄積される。
パーソナルコンピュータ32は、デジタルオシロスコープ30に蓄積された反射波検出信号のデータに基づいて第2の音波W2の音圧レベルP2を算出し、音圧レベルP2から音響特性を算出する。
音響特性としては従来公知の反射特性を評価する反射係数ER(echo reduction(反射減衰量))が例示される。反射係数ERは減衰量がどの位であるかを示すものであり、減衰する場合に正値を取る。
基準状態(基準サンプルを設置した状態)での音圧レベルP2=P_refに対して供試体2を設置した状態での音圧レベルP2=P_sampleとする。このとき、反射係数ERは以下の式(20)により算出される。
ER=-20Log10(P_sample/P_ref)……(20)
The reflected wave detection signal is accumulated in the digital oscilloscope 30 via the measuring amplifier 24 and the filter 26.
The personal computer 32 calculates the sound pressure level P2 of the second sound wave W2 based on the reflected wave detection signal data stored in the digital oscilloscope 30, and calculates the acoustic characteristics from the sound pressure level P2.
Examples of the acoustic characteristics include a reflection coefficient ER (echo reduction (reflection attenuation amount)) for evaluating a conventionally known reflection characteristic. The reflection coefficient ER indicates how much the attenuation is, and takes a positive value when it attenuates.
It is assumed that the sound pressure level P2 = P_sample in the state in which the specimen 2 is installed with respect to the sound pressure level P2 = P_ref in the reference state (in which the reference sample is installed). At this time, the reflection coefficient ER is calculated by the following equation (20).
ER = -20Log 10 (P_sample / P_ref) …… (20)

以上説明したように本実施の形態によれば、第1〜第4の送波器T1〜T4を、同一方向を指向し、かつ、直線上に等しい間隔dをおいて並べて配置し、第1〜第4の送波器T1〜T4から送波される第1の音波W1の位相がそれぞれ位相差φずつずれるように駆動信号を生成させ、第1〜第4の送波器T1〜T4から送波される4個の第1の音波W1によって形成される等位相面Pの進行方向と供試体2の表面の法線とがなす入射角θが0度よりも大きな角度となるようにした。
したがって、従来方法では困難であった、30度を超えるような入射角θでの供試体2の音響特性の計測を行うことが可能となり、音波の供試体2に対する入射角θの制約を解消する上で有利となる。
As described above, according to the present embodiment, the first to fourth transmitters T1 to T4 are oriented in the same direction and arranged side by side at equal intervals d on the straight line. Drive signals are generated so that the phase of the first sound wave W1 transmitted from the fourth transmitters T1 to T4 is shifted by a phase difference φ, and the first to fourth transmitters T1 to T4 The incident angle θ formed by the traveling direction of the equiphase surface P formed by the four first sound waves W1 transmitted and the normal line of the surface of the specimen 2 is set to be larger than 0 degree. .
Therefore, it is possible to measure the acoustic characteristics of the specimen 2 at an incident angle θ exceeding 30 degrees, which is difficult with the conventional method, and eliminates the restriction of the incident angle θ on the specimen 2 of the sound wave. This is advantageous.

第1の実施の形態では、第1〜第4の送波器T1〜T4の4つの送波器を設けた場合について例示したが、送波器は2つ、3つ、あるいは、5つ以上であってもよい。
以下、送波器の数が2つ、3つ、4つ、5つである場合について、位相差φ、音波の波長λ、入射角θをどのように設定できるかについてシミュレーションを行った結果について説明する。
In the first embodiment, the case where four transmitters of the first to fourth transmitters T1 to T4 are provided is illustrated, but there are two, three, or five or more transmitters. It may be.
Hereinafter, with respect to the case where the number of transmitters is two, three, four, and five, the results of the simulation on how the phase difference φ, the wavelength λ of the sound wave, and the incident angle θ can be set. explain.

図8(A)はシミュレーションの手順を示す図、(B)は音場の説明図、(C)は供試体2の幅方向における位相の変化を示す図、(D)は送波器(ハイドロフォン)間の位相差φ、音波の波長λ、入射角θのシミュレーション結果を示す図である。
図8(A)に示すように、送波器から送波する音波の周波数f(波長λ)、送波器の数、間隔d、位相差φを設定する(ステップS1)。
8A is a diagram showing a simulation procedure, FIG. 8B is an explanatory diagram of a sound field, FIG. 8C is a diagram showing a phase change in the width direction of the specimen 2, and FIG. 8D is a transmitter (hydrophone). FIG. 6 is a diagram illustrating simulation results of a phase difference φ, a sound wave wavelength λ, and an incident angle θ.
As shown in FIG. 8A, the frequency f (wavelength λ) of the sound wave transmitted from the transmitter, the number of transmitters, the interval d, and the phase difference φ are set (step S1).

次いで、ステップS1の設定内容に基づいて水槽1内の音場を計算する(ステップS2)。
音場の計算結果を図8(B)に示す。図中、X軸、Y軸は水槽1を平面視した状態で設定された2次元座標軸を示し、縦軸は音圧レベルP(dB)を示す。
本例では、送波器が並べられた直線L1の延在方向がY軸と合致し、X軸はY軸と直交する方向に延在する。
図8(B)に示すように、複数の送波器からそれぞれ送波された音波の音圧レベルPが示されている。
Next, the sound field in the aquarium 1 is calculated based on the setting contents in step S1 (step S2).
The calculation result of the sound field is shown in FIG. In the figure, the X axis and the Y axis indicate two-dimensional coordinate axes set in a state in which the water tank 1 is viewed in plan, and the vertical axis indicates the sound pressure level P (dB).
In this example, the extending direction of the straight line L1 on which the transmitters are arranged matches the Y axis, and the X axis extends in a direction perpendicular to the Y axis.
As shown in FIG. 8B, the sound pressure level P of the sound wave transmitted from each of the plurality of transmitters is shown.

次に、各送波器から一定の距離をおいた位置での音波の位相を算出する(ステップS3)。
図8(C)は、横軸(Y軸)が供試体2の幅方向(送波器が並べられた直線L1の延在方向)の距離を示し、縦軸が位相(度)を示す。
したがって、供試体2の幅方向の寸法に対応する位相が入射角θに相当することになる。
Next, the phase of the sound wave at a position at a certain distance from each transmitter is calculated (step S3).
In FIG. 8C, the horizontal axis (Y axis) indicates the distance in the width direction of the specimen 2 (extending direction of the straight line L1 on which the transmitters are arranged), and the vertical axis indicates the phase (degree).
Therefore, the phase corresponding to the dimension in the width direction of the specimen 2 corresponds to the incident angle θ.

次に、送波器間の位相差φと、ステップS3で算出された入射角θとの関係を、間隔dおよび音波の周波数(波長λ)をパラメータとして算出する(ステップS4)。
その結果を図8(D)に示す。図8(D)は、横軸が送波器間の位相差φ、縦軸が入射角θを示している。
図8(D)は送波器が2つの場合を示し、図9と同内容である。
図10、図11、図12はそれぞれ送波器が3個、4個、5個の場合を示す。
Next, the relationship between the phase difference φ between the transmitters and the incident angle θ calculated in step S3 is calculated using the interval d and the frequency (wavelength λ) of the sound wave as parameters (step S4).
The result is shown in FIG. In FIG. 8D, the horizontal axis indicates the phase difference φ between the transmitters, and the vertical axis indicates the incident angle θ.
FIG. 8D shows the case where there are two transmitters, which are the same as FIG.
FIGS. 10, 11 and 12 show the cases of three, four and five transmitters, respectively.

図9に示すように、送波器が2個の場合は、間隔dを波長λ以下とできるが、入射角θは30度程度以下である。
図10に示すように、送波器が3個の場合は、間隔dが3λ/4以下の範囲において入射角θを70度程度まで設定できる。
図11に示すように、送波器が4個の場合は、間隔dがλ/4〜λ/2の範囲において入射角θを70度程度まで設定できる。
図12に示すように、送波器が5個の場合も、間隔dがλ/4〜λ/2の範囲において入射角θを70度程度まで設定できる。
このようなシミュレーション結果によれば、入射角θを変更するには、間隔dあるいは波長λの少なくとも一方を変更すればよいことがわかる。
As shown in FIG. 9, when there are two transmitters, the distance d can be set to a wavelength λ or less, but the incident angle θ is about 30 degrees or less.
As shown in FIG. 10, when there are three transmitters, the incident angle θ can be set to about 70 degrees in a range where the distance d is 3λ / 4 or less.
As shown in FIG. 11, when there are four transmitters, the incident angle θ can be set to about 70 degrees in the range where the distance d is λ / 4 to λ / 2.
As shown in FIG. 12, even when there are five transmitters, the incident angle θ can be set to about 70 degrees in the range where the distance d is in the range of λ / 4 to λ / 2.
According to such a simulation result, in order to change the incident angle θ, it is understood that at least one of the distance d or the wavelength λ may be changed.

なお、本実施の形態では、単一の発振器12および単一のパワーアンプ14を用いて生成した1つの駆動信号を4つの移相器16A〜16Dを用いて位相差φずつずらして4つの送波器T1〜T4に供給する構成とした。
しかしながら、各送波器T1〜T4毎に発振器12およびパワーアンプ14を設け、各発振器12の駆動信号の位相を位相差φずつずらして4つの送波器T1〜T4に供給する構成としてもよい。ただし、本実施の形態のように構成すると、発振器12およびパワーアンプ14が1つずつで済むため、コストを抑制する上でより有利である。
In the present embodiment, one drive signal generated using a single oscillator 12 and a single power amplifier 14 is shifted by four phase shifts 16 using four phase shifters 16A to 16D, and four transmission signals are transmitted. It was set as the structure supplied to the wave devices T1-T4.
However, an oscillator 12 and a power amplifier 14 may be provided for each of the transmitters T1 to T4, and the phase of the drive signal of each oscillator 12 may be shifted by a phase difference φ and supplied to the four transmitters T1 to T4. . However, the configuration of the present embodiment is more advantageous in reducing the cost because only one oscillator 12 and one power amplifier 14 are required.

また、本実施の形態では、送波器T1〜T4と受波器Rとを別体としたが、以下のような変形例も可能である。
(1)送波器T1〜T4の何れか1つを受波器Rとして兼用する。
(2)送波器T1〜T4の全てあるいは2つ以上を受波器Rとして兼用する。
このような変形例においても実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、受波器を送波器で兼用するため、コストを抑制する上で有利となる。
なお、(2)の場合、複数の受波器で第2の音波W2を受波することになるため、送波時とは逆の位相差を、検出された各反射波検出信号に与えることにより検出した第2の音波W2を整相する必要がある。
すなわち、パーソナルコンピュータ32は、複数の受波器で生成された反射波検出信号に対して位相差φと逆位相となる整相処理を行ったのち供試体2の音響特性の算出を行う。
In the present embodiment, the transmitters T1 to T4 and the receiver R are separated, but the following modifications are also possible.
(1) Any one of the transmitters T1 to T4 is also used as the receiver R.
(2) All or two or more of the transmitters T1 to T4 are also used as the receiver R.
Even in such a modification, it is needless to say that the same effect as in the embodiment can be obtained, and the receiver is also used as the transmitter, which is advantageous in reducing the cost.
In the case of (2), since the second sound wave W2 is received by a plurality of receivers, a phase difference opposite to that at the time of transmission is given to each detected reflected wave detection signal. It is necessary to phase the second sound wave W2 detected by the above.
That is, the personal computer 32 calculates the acoustic characteristics of the specimen 2 after performing a phasing process having a phase opposite to the phase difference φ on the reflected wave detection signals generated by the plurality of receivers.

T1〜T4……第1〜第4の送波器、R……受波器、1……水槽、2……供試体、10……音響特性計測装置、12……発振器(駆動手段)、14……パワーアンプ(駆動手段)、16A〜16D……第1〜第4の移相器(駆動手段)、18……プリアンプ、20……アッテネータ、22……切替器、24……メジャリングアンプ、26……フィルター、28……オシロスコープ、30……デジタルオシロスコープ、32……パーソナルコンピュータ(音響特性算出手段)。   T1 to T4... 1 to 4 transmitters, R... Receivers, 1... Water tank, 2 .. specimen, 10. 14 …… Power amplifier (drive means), 16A to 16D …… First to fourth phase shifters (drive means), 18 …… Preamplifier, 20 …… Attenuator, 22 …… Switch, 24 …… Measurement Amplifier 26... Filter 28. Oscilloscope 30. Digital oscilloscope 32. Personal computer (acoustic characteristic calculation means).

Claims (3)

音響特性を計測すべき供試体と、送波器と、受波器とを水中に配置し、
前記送波器に駆動信号を供給することにより前記送波器から前記供試体に向けて第1の音波を送波させ、
前記第1の音波が前記供試体によって反射された反射波である第2の音波を、前記供試体と送波器との間に配置された前記受波器で受波させて反射波検出信号を検出させ、
前記反射波検出信号から算出された前記第2の音波の音圧レベルに基づいて前記音響特性を算出する音響材料の音響特性計測方法であって、
前記送波器は、同一方向を指向し、かつ、前記指向する方向と交差する方向に延在する直線上に等しい間隔dをおいてn個(nは2以上の整数)並べて配置し、
前記n個の送波器を第1、第2、……第nの送波器とした場合、前記第1、第2、……第nの送波器から送波される前記第1の音波の位相がそれぞれ位相差φずつずれるように前記駆動信号を生成させ、
前記第1、第2、……第nの送波器から送波されるn個の前記第1の音波によって形成される等位相面の進行方向と前記供試体の表面の法線とがなす入射角が0度よりも大きな角度となるようにし
任意の前記入射角における前記音響特性を算出する、
ことを特徴とする音響材料の音響特性計測方法。
Place the specimen whose acoustic characteristics are to be measured, the transmitter, and the receiver in the water,
A first sound wave is transmitted from the transmitter toward the specimen by supplying a driving signal to the transmitter;
The second sound wave, which is a reflected wave reflected by the specimen, is received by the receiver disposed between the specimen and the transmitter, and a reflected wave detection signal is received. To detect
An acoustic characteristic measurement method for an acoustic material that calculates the acoustic characteristic based on a sound pressure level of the second sound wave calculated from the reflected wave detection signal,
The transmitters are arranged in the same direction and n (n is an integer of 2 or more) arranged at equal intervals d on a straight line extending in a direction intersecting with the directed direction.
When the n transmitters are first, second,..., Nth transmitters, the first, second,... The drive signal is generated so that the phase of the sound wave is shifted by a phase difference φ,
The traveling direction of the equiphase surface formed by the n first sound waves transmitted from the first, second,..., Nth transmitters and the normal of the surface of the specimen. So that the incident angle is larger than 0 degree ,
Calculating the acoustic characteristic at any angle of incidence;
A method for measuring acoustic characteristics of an acoustic material.
前記位相差φおよび前記第1の音波の波長の少なくとも一方を調整することにより前記入射角θを設定する、
ことを特徴とする請求項1記載の音響材料の音響特性計測方法。
Setting the incident angle θ by adjusting at least one of the phase difference φ and the wavelength of the first sound wave;
The method for measuring acoustic characteristics of an acoustic material according to claim 1.
水中に配置され、駆動信号が供給されることにより第1の音波を音響特性を計測すべき供試体に向けて送波する送波器と、
前記水中の前記供試体と送波器との間に配置され、前記第1の音波が前記供試体で反射された反射波である第2の音波を受波し、前記第2の音波に対応する反射波検出信号を生成する受波器と、
前記送波器に前記駆動信号を供給する駆動手段と、
前記反射波検出信号から算出される前記第2の音波の音圧レベルに基づいて前記供試体の音響特性を算出する音響特性算出手段と、
を備える音響特性計測装置であって、
前記送波器は、同一方向を指向し、かつ、前記指向する方向と交差する方向に延在する直線上に等しい間隔dをおいてn個(nは2以上の整数)並べて配置され、
前記駆動手段は、前記n個の送波器を第1、第2、……第nの送波器とした場合、前記第1、第2、……第nの送波器から送波される前記第1の音波の位相がそれぞれ位相差φずつずれるように前記駆動信号を生成させ、
前記第1、第2、……第nの送波器から送波されるn個の前記第1の音波によって形成される等位相面の進行方向と前記供試体の表面の法線とがなす入射角が0度よりも大きな角度となるようにし
任意の前記入射角における前記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。
A transmitter that is disposed in water and that transmits a first sound wave toward a specimen whose acoustic characteristics are to be measured by supplying a drive signal;
It arrange | positions between the said test body and transmitter in the said water , The said 1st sound wave receives the 2nd sound wave which is the reflected wave reflected by the said test body, and respond | corresponds to the said 2nd sound wave A receiver for generating a reflected wave detection signal to be transmitted;
Drive means for supplying the drive signal to the transmitter;
Acoustic characteristic calculation means for calculating an acoustic characteristic of the specimen based on a sound pressure level of the second sound wave calculated from the reflected wave detection signal;
An acoustic characteristic measuring apparatus comprising:
The transmitters are arranged in the same direction and n (n is an integer of 2 or more) arranged at equal intervals d on a straight line extending in a direction intersecting with the directed direction.
When the n transmitters are the first, second,..., Nth transmitters, the driving means is transmitted from the first, second,... Nth transmitters. Generating the drive signal so that the phase of the first sound wave is shifted by a phase difference φ,
The traveling direction of the equiphase surface formed by the n first sound waves transmitted from the first, second,..., Nth transmitters and the normal of the surface of the specimen. So that the incident angle is larger than 0 degree ,
Calculating the acoustic characteristic at any angle of incidence;
An acoustic characteristic measuring device characterized by that.
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