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JP7759273B2 - Air leak detection method - Google Patents
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JP7759273B2 - Air leak detection method - Google Patents

Air leak detection method

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JP7759273B2
JP7759273B2 JP2022015519A JP2022015519A JP7759273B2 JP 7759273 B2 JP7759273 B2 JP 7759273B2 JP 2022015519 A JP2022015519 A JP 2022015519A JP 2022015519 A JP2022015519 A JP 2022015519A JP 7759273 B2 JP7759273 B2 JP 7759273B2
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Description

本発明は、部屋の漏気を検知する漏気検知方法に関する。 The present invention relates to an air leak detection method for detecting air leaks in a room.

従来から、製造現場や研究開発現場などで気密性のある空間が要求される場合がある。気密性のある空間の一例はクリーンルームであり、様々な構造のクリーンルームが提案されている(例えば、特許文献1、2を参照)。特許文献1に記載される技術は、パネルを連結することでクリーンルームを実現する連結構造に関するものである。特許文献2に記載される技術は、クリーンルーム内に区画を構成する間仕切り機構に関するものである。
対象空間の気密性を担保するために漏気検査を実施するのが一般的であり、例えば熱分布を画像として表示するサーモグラフィーを用いた方法がある。具体的な検査方法は以下の通り。
(1)クリーンルーム内部を負圧にし、外部から空気が流れる条件とする。
(2)クリーンルーム外部の部屋の温度を本設空調により調整する。
(3)漏気箇所がある場合、クリーンルーム内部に気温の異なる空気が流れ込む。
(4)サーモグラフィーを用いて熱分布を画像として取得し、画像から漏気が発生している箇所を判断する。
Conventionally, there have been cases where an airtight space is required in manufacturing sites, research and development sites, and the like. One example of an airtight space is a clean room, and clean rooms of various structures have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The technology described in Patent Document 1 relates to a connecting structure that realizes a clean room by connecting panels. The technology described in Patent Document 2 relates to a partition mechanism that forms compartments within a clean room.
It is common to conduct air leak inspections to ensure the airtightness of the target space, and one method is to use a thermograph that displays heat distribution as an image.Specific inspection methods are as follows.
(1) Create a negative pressure inside the clean room and allow air to flow from the outside.
(2) The temperature of the room outside the clean room is adjusted by the main air conditioning system.
(3) If there is an air leak, air of different temperatures will flow into the clean room.
(4) Use thermography to obtain an image of the heat distribution and determine the location of the air leak from the image.

特開2009-155944号公報JP 2009-155944 A 特開平10-245919号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-245919

しかし、従来のサーモグラフィーによる漏気検査は、実施可能な時期が本設空調の設置後に限定されていたり、漏気の判断が難しかったりと、漏気検査を実施するのが必ずしも簡単ではなかった。
例えば、クリーンルームの室圧調整は仮設設備で対応できるが、空気の温度調整には空調機が必要となるので、本設空調設備が稼働した後にしか漏気検査を実施できない。空調機の設置工程は、全体工期の後半となるため、早い段階で漏気検査を実施することは難しい。なお、最も望ましい実施時期は、壁や天井ができたタイミングである。また、是正作業が発生した際、クリーンルームの構築に携わった作業員が別現場に移動していると、呼び戻すまでに時間を要し、また、クリーンルームの構築時に使用した足場が解体されていると、足場の再構築に時間を要するなど、タイムリーに是正作業を行うことができないという問題があった。
また、サーモグラフィー画像を撮影して漏気検査の合否を判定するが、判定には技巧・技量が必要なために特定の作業員しか判定できない。例えば、ヒートブリッジが天井裏などに生じていると、サーモグラフィー画像では漏洩しているような画像になってしまい、紛らわしい画像に作業者が混乱する場合がある。
このような観点から、本発明は、従来よりも簡単に漏気を検知することができる漏気検知方法を提供する。
However, conventional air leak testing using thermography was not always easy to perform, as it could only be performed after the installation of the main air conditioning system and it was difficult to determine whether there was an air leak.
For example, while temporary equipment can be used to adjust the room pressure in a clean room, air conditioning equipment is required to adjust the air temperature, so leak testing can only be performed after the permanent air conditioning equipment is operational. Because the air conditioning equipment installation process occurs later in the overall construction period, it is difficult to conduct leak testing at an early stage. The most ideal time to conduct a leak test is once the walls and ceiling are completed. Furthermore, when corrective work is required, if the workers involved in the construction of the clean room have been transferred to another site, it takes time to recall them. Furthermore, if the scaffolding used during the construction of the clean room has been dismantled, it takes time to reconstruct the scaffolding, making it difficult to carry out corrective work in a timely manner.
In addition, thermography images are taken to determine whether the air leak test has passed or failed, but this requires skill and expertise, so only certain workers can make the determination. For example, if a heat bridge occurs in the ceiling, the thermography image may appear to show a leak, which can confuse workers.
From this perspective, the present invention provides an air leak detection method that can detect air leaks more easily than conventional methods.

本発明に係る漏気検知方法は、部屋の漏気を検知する漏気検知方法である。この漏気検知方法は、前記部屋の室内音を測定する室内音測定工程と、前記室内音から前記漏気の有無を判定する漏気判定工程と、を有する。前記室内音測定工程では、前記部屋の内外に圧力差を発生させない状態での第1室内音と、圧力差を発生させた状態での第2室内音とを複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイによって測定する。前記漏気判定工程では、前記第1室内音と前記第2室内音との対比によって漏気の有無を判定する。
前記漏気判定工程は、漏気音成分特定工程と、漏気音源推定工程とを有する。漏気音成分特定工程では、前記第1室内音の成分と前記第2室内音の成分とを比較することで、漏気によって発生する漏気音の周波数帯域を特定する。漏気音源推定工程では、前記漏気音成分特定工程で特定された周波数帯域を解析対象とし、前記複数のマイクロホンから前記第2室内音の信号を受け付け、MUSICアルゴリズムにより前記漏気音の到来方向を推定する
本発明に係る漏気検知方法においては、空気の温度調整を必要としないので、空調機が設置される前でも実施可能である。その為、検査を実施可能な時期が限定され難い。また、第1室内音と第2室内音の対比によって漏気音の有無が明確となる。その為、サーモグラフィー画像での判定のように技巧・技量を要せずとも判断が可能である。また、漏気を発生している箇所を特定することが可能である。
The air leak detection method according to the present invention is a method for detecting air leaks in a room. This air leak detection method includes an indoor sound measurement step of measuring indoor sound in the room, and an air leak determination step of determining the presence or absence of air leaks from the indoor sound. In the indoor sound measurement step, a first indoor sound is measured in a state where no pressure difference is generated between the inside and outside of the room, and a second indoor sound is measured in a state where a pressure difference is generated, using a microphone array consisting of a plurality of microphones. In the air leak determination step, the presence or absence of air leaks is determined by comparing the first indoor sound with the second indoor sound.
The air leakage determination step includes an air leakage sound component identification step and an air leakage sound source estimation step. In the air leakage sound component identification step, the frequency band of the air leakage sound generated by air leakage is identified by comparing the components of the first indoor sound and the components of the second indoor sound. In the air leakage sound source estimation step, the frequency band identified in the air leakage sound component identification step is analyzed, signals of the second indoor sound are received from the multiple microphones, and the arrival direction of the air leakage sound is estimated using the MUSIC algorithm .
The air leak detection method according to the present invention does not require air temperature adjustment, so it can be performed even before an air conditioner is installed. Therefore, there are few limitations on the time when the inspection can be performed. Furthermore, the presence or absence of an air leak sound can be clearly determined by comparing the first indoor sound with the second indoor sound. Therefore, it is possible to make a judgment without requiring the skill or technique required for judgment using a thermographic image. Furthermore, it is possible to identify the location of the air leak.

本発明に係る漏気検知方法は、部屋の漏気を検知する漏気検知方法である。この漏気検知方法は、前記部屋の室内音を測定する室内音測定工程と、前記室内音から前記漏気の有無を判定する漏気判定工程と、を有する。前記室内音測定工程では、前記部屋の内外に圧力差を発生させない状態での第1室内音と、圧力差を発生させた状態での第2室内音とを測定する。前記漏気判定工程では、前記第1室内音と前記第2室内音との対比によって漏気の有無を判定する。
前記漏気判定工程は、漏気音成分特定工程と、解析時間帯判定工程と、漏気音源推定工程とを有する。漏気音成分特定工程では、前記第1室内音の成分と前記第2室内音の成分とを比較することで、漏気によって発生する漏気音の周波数帯域を特定する。解析時間帯判定工程では、前記漏気音成分特定工程で特定された周波数帯域について音圧レベルの時刻歴を作成し、当該時刻歴に基づいて、前記漏気音の解析を行う時間帯を判定する。漏気音源推定工程では、前記漏気音成分特定工程で特定された周波数帯域、および、前記解析時間帯判定工程で判定された時間帯を解析対象とし、前記第2室内音から前記漏気音の到来方向を推定する。
前記解析時間帯判定工程では、音圧レベルの時刻歴から変位点検知を用いて前記漏気音が鳴り始める漏気音開始時刻を算出し、前記漏気音開始時刻から反射音の影響がない所定の時間帯を前記漏気音の解析を行う時間帯とするのがよい。
本発明に係る漏気検知方法においては、空気の温度調整を必要としないので、空調機が設置される前でも実施可能である。その為、検査を実施可能な時期が限定され難い。また、第1室内音と第2室内音の対比によって漏気音の有無が明確となる。その為、サーモグラフィー画像での判定のように技巧・技量を要せずとも判断が可能である。また、室内で発生する反射音(部屋の反響)の影響を抑制することができる。
The air leak detection method according to the present invention is a method for detecting air leaks in a room. This air leak detection method includes an indoor sound measurement step of measuring indoor sound in the room, and an air leak determination step of determining the presence or absence of air leaks from the indoor sound. In the indoor sound measurement step, a first indoor sound is measured without generating a pressure difference between the inside and outside of the room, and a second indoor sound is measured with a pressure difference generated. In the air leak determination step, the presence or absence of air leaks is determined by comparing the first indoor sound with the second indoor sound.
The air leakage determination step includes an air leakage sound component identification step, an analysis time zone determination step, and an air leakage sound source estimation step. In the air leakage sound component identification step, the frequency band of the air leakage sound generated by air leakage is identified by comparing the components of the first indoor sound and the components of the second indoor sound. In the analysis time zone determination step, a time history of sound pressure levels is created for the frequency band identified in the air leakage sound component identification step, and a time zone for analyzing the air leakage sound is determined based on this time history. In the air leakage sound source estimation step, the frequency band identified in the air leakage sound component identification step and the time zone determined in the analysis time zone determination step are analyzed, and the arrival direction of the air leakage sound is estimated from the second indoor sound.
In the analysis time period determination step, the air leakage sound start time when the air leakage sound begins is calculated using displacement point detection from the time history of sound pressure levels, and a predetermined time period from the air leakage sound start time when there is no influence of reflected sound is set as the time period during which the air leakage sound is analyzed.
The air leak detection method according to the present invention does not require air temperature adjustment, so it can be performed even before an air conditioner is installed. Therefore, there are no restrictions on the time when the inspection can be performed. Furthermore, the presence or absence of an air leak sound can be clearly determined by comparing the first indoor sound with the second indoor sound. Therefore, a judgment can be made without the need for skill or technique, as is required when using a thermographic image. Furthermore, the influence of reflected sound (echoes from the room) generated in the room can be suppressed.

本発明によれば、従来よりも簡単に漏気を検知することができる。 This invention makes it easier than ever to detect air leaks.

本発明の実施形態に係る漏気検知システムの構成図である。1 is a configuration diagram of an air leak detection system according to an embodiment of the present invention. 音源探査システムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a sound source tracking system. 漏気音源推定部のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of an air leakage sound source estimation unit. 漏気検知システムの処理を示すフローチャートの例示である。1 is an example of a flowchart illustrating the processing of an air leak detection system. 解析時間帯判定工程を示すフローチャートの例示である。10 is an example of a flowchart illustrating an analysis time period determination step. 実験を行った環境を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an environment in which an experiment was conducted. 検証実験で収録した暗騒音(第1室内音)および漏気音を含む室内音(第2室内音)の1/3オクターブ音圧レベルを示すグラフである。1 is a graph showing 1/3 octave sound pressure levels of background noise (first room sound) and room sound including air leakage sound (second room sound) recorded in a verification experiment. 帯域毎(「250Hz」、「1600Hz」、「2000Hz」の3種類)の騒音レベルの時刻歴を示すグラフである。1 is a graph showing the time history of noise levels for each band (three types: "250 Hz," "1600 Hz," and "2000 Hz"). 「250Hz」の帯域での変化点検知の結果である。This is the result of detecting a change point in the "250 Hz" band. 「1600Hz」の帯域での変化点検知の結果である。This is the result of detecting a change point in the "1600 Hz" band. 「2000Hz」の帯域での変化点検知の結果である。This is the result of detecting change points in the "2000 Hz" band. 全天球画像にMUSICスペクトルを重ねた合成画像のイメージ図である。FIG. 10 is an image diagram of a composite image in which a MUSIC spectrum is superimposed on a spherical image.

以下、本発明の実施をするための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
<実施形態に係る漏気検知システムの構成について>
図1を参照して、漏気検知システム100の構成について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る漏気検知システム100の構成図である。漏気検知システム100は、部屋の漏気を検知するシステムである。漏気検知システム100によって漏気を検知する対象の部屋は、気密性を有する(気密性を実現するために設計されている)ことが前提であり、一例を挙げればクリーンルームである。なお、漏気を検知する対象の部屋は、完全な気密性を有している必要はなく、例えば空調設備などが部屋に設置されていてもよい。また、漏気検知システム100で検知する漏気は、部屋の内外を結ぶ(部屋の構成物を貫通する)断面積が小さい孔部により発生する場合を想定する。この孔部は、例えば人間が目視では容易に認識できない程度の狭隘な隙間である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Each drawing is merely a schematic illustration to allow a sufficient understanding of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated examples. In each drawing, common or similar components are designated by the same reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted.
<Configuration of the air leak detection system according to the embodiment>
The configuration of the air leak detection system 100 will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a configuration diagram of the air leak detection system 100 according to an embodiment of the present invention. The air leak detection system 100 is a system for detecting air leaks in a room. The room in which air leaks are detected by the air leak detection system 100 is assumed to be airtight (designed to achieve airtightness), and one example is a clean room. Note that the room in which air leaks are detected does not need to be completely airtight; for example, air conditioning equipment may be installed in the room. Furthermore, it is assumed that the air leak detected by the air leak detection system 100 occurs due to a hole with a small cross-sectional area that connects the inside and outside of the room (penetrating the components of the room). This hole is, for example, a narrow gap that is not easily visible to the human eye.

漏気検知システム100は、部屋の内外に圧力差を発生させることで、漏気の原因となる孔部を通過する空気の流れを強制的に発生させる。例えば、部屋の内部を負圧にし、外部から部屋内に空気が流れる環境を作る。前述した通り、漏気の原因となる孔部は断面積が小さいので、空気が通過することにより空気の渦が発生して音が鳴る。本実施形態では、孔部を空気が通過することによって鳴る音を「漏気音」と称する。漏気検知システム100は、部屋の内外に圧力差を発生させた状態で漏気音を収音することによって部屋で漏気が発生することを検知する。また、収音した漏気音を解析することで漏気が発生している漏気箇所を特定する。つまり、漏気が発生している部屋の場合、部屋内で録音した音(室内音)には漏気音が含まれるが、漏気が発生していない部屋の場合、部屋内で録音した音(室内音)には漏気音が含まれない。なお、部屋の内外で環境音が発生している場合、室内音には環境音が含まれることになる。 The air leak detection system 100 creates a pressure difference between the inside and outside of a room, forcing air to flow through the hole causing the air leak. For example, it creates a negative pressure inside the room, creating an environment in which air flows into the room from the outside. As mentioned above, the hole causing the air leak has a small cross-sectional area, so when air passes through it, an air vortex is generated, producing a sound. In this embodiment, the sound produced by air passing through the hole is referred to as "air leak sound." The air leak detection system 100 detects the occurrence of an air leak in a room by recording the air leak sound while a pressure difference is created between the inside and outside of the room. The system also identifies the leak location by analyzing the recorded air leak sound. In other words, if an air leak is occurring in a room, the sound recorded inside the room (indoor sound) will include the air leak sound, but if an air leak is not occurring in a room, the sound recorded inside the room (indoor sound) will not include the air leak sound. Note that if environmental sound is occurring both inside and outside the room, the indoor sound will include the environmental sound.

図1に示すように、漏気検知システム100は、音源探査システム1と、圧力差発生部2とを主に備える。漏気検知システム100は、差圧計9を備える。差圧計9は、チューブによって部屋に接続されており、部屋内の圧力を測定可能である。
音源探査システム1は、観測した音(本実施形態では漏気音)の発生箇所を特定するシステムである。音源探査システム1の構成を図2に示す。図2は、音源探査システム1の構成図である。音源探査システム1の構成については後述する。
図1に示す圧力差発生部2は、部屋の内外に圧力差を発生させる装置である。本実施形態での圧力差発生部2は送風機であり、部屋の壁に設置されている。圧力差発生部2は、部屋の中の空気を外部に送り出すことで部屋内を負圧にする。なお、圧力差発生部2は、部屋の外の空気を内部に取り入れることで部屋内を正圧にしてもよい。なお、圧力差発生部2の稼働音は漏気検知において無視できる程度に小さいことが望ましく、本実施形態でも圧力差発生部2の稼働音が無視できる程度に小さいことにする。
1, the air leak detection system 100 mainly includes a sound source probing system 1 and a pressure difference generating unit 2. The air leak detection system 100 also includes a differential pressure meter 9. The differential pressure meter 9 is connected to a room by a tube and is capable of measuring the pressure within the room.
The sound source probing system 1 is a system for identifying the location of the source of an observed sound (air leakage sound in this embodiment). The configuration of the sound source probing system 1 is shown in Fig. 2. Fig. 2 is a configuration diagram of the sound source probing system 1. The configuration of the sound source probing system 1 will be described later.
The pressure difference generating unit 2 shown in FIG. 1 is a device that generates a pressure difference between the inside and outside of a room. In this embodiment, the pressure difference generating unit 2 is a blower and is installed on the wall of the room. The pressure difference generating unit 2 creates a negative pressure inside the room by sending air inside the room to the outside. The pressure difference generating unit 2 may also create a positive pressure inside the room by taking in air from outside the room. It is desirable that the operating noise of the pressure difference generating unit 2 be small enough to be negligible in air leak detection, and in this embodiment, the operating noise of the pressure difference generating unit 2 is also small enough to be negligible.

図2を参照して、音源探査システム1の構成について説明する。音源探査システム1は、マイクロホンアレイ3と、A/D変換器4と、信号処理部5と、画像処理部6と、全天球カメラ7と、表示部8とを備えている。マイクロホンアレイ3および全天球カメラ7は、部屋の内部に設置されるのが望ましく、他の構成要素は部屋の内外のどちらに設置されてもよい。信号処理部5および画像処理部6は、CPU(Central Processing Unit)によるプログラム実行処理や、専用回路等により実現される。
全天球カメラ7は、撮影部の一例であり、漏気の検知を行う部屋内の画像(特に、マイクロホンアレイ3の周囲)を撮影する。ここでの全天球カメラ7は、上下左右全方位の360度画像を撮影できる。
表示部8は、例えば、ディスプレイであり、全天球カメラ7で撮影した画像を表示できる。
The configuration of the sound source tracking system 1 will be described with reference to Fig. 2. The sound source tracking system 1 includes a microphone array 3, an A/D converter 4, a signal processing unit 5, an image processing unit 6, a celestial sphere camera 7, and a display unit 8. The microphone array 3 and the celestial sphere camera 7 are preferably installed inside a room, while the other components may be installed either inside or outside the room. The signal processing unit 5 and the image processing unit 6 are realized by program execution processing by a CPU (Central Processing Unit), dedicated circuits, etc.
The omnidirectional camera 7 is an example of an imaging unit, and captures an image of the inside of a room where air leak detection is performed (particularly, the area around the microphone array 3). The omnidirectional camera 7 here can capture a 360-degree image in all directions, up and down, left and right.
The display unit 8 is, for example, a display, and can display images captured by the omnidirectional camera 7 .

マイクロホンアレイ3は、三次元的に配置された複数のマイクロホンMから構成される。マイクロホンMは、例えば、無指向性のマイクロホンである。各々のマイクロホンMは、観測信号をA/D変換器4に出力する。つまり、マイクロホンアレイ3は、マイクロホンMの数分だけのアナログ観測信号をA/D変換器4に出力する。本実施形態では、マイクロホンアレイ3を用いて、二つの室内音を収録する。一つ目は、部屋の内外に圧力差を発生させない状態での室内音であり「第1室内音」と称する。第1室内音は、例えば暗騒音である。二つ目は、部屋の内外に圧力差を発生させた状態での室内音であり「第2室内音」と称する。部屋で漏気が発生している場合、第2室内音には漏気音が含まれる。第1室内音および第2室内音には環境音が含まれてもよいが、第1室内音に含まれる環境音と第2室内音に含まれる環境音とは同様のものである。
A/D変換器4は、マイクロホンアレイ3からマイクロホンMの数分のアナログ観測信号を受け付け、受けたアナログ観測信号に対してアナログ/デジタル変換を行う。そして、A/D変換器4は、デジタル観測信号を信号処理部5に出力する。
The microphone array 3 is composed of multiple microphones M arranged three-dimensionally. The microphones M are, for example, omnidirectional microphones. Each microphone M outputs an observation signal to the A/D converter 4. In other words, the microphone array 3 outputs the same number of analog observation signals as the number of microphones M to the A/D converter 4. In this embodiment, two indoor sounds are recorded using the microphone array 3. The first indoor sound is indoor sound generated when no pressure difference is generated between the inside and outside of the room and is referred to as the "first indoor sound." The first indoor sound is, for example, background noise. The second indoor sound is indoor sound generated when a pressure difference is generated between the inside and outside of the room and is referred to as the "second indoor sound." If an air leak occurs in the room, the second indoor sound includes air leakage noise. The first indoor sound and the second indoor sound may include environmental sound, but the environmental sound included in the first indoor sound and the environmental sound included in the second indoor sound are similar.
The A/D converter 4 receives analog observation signals from the microphone array 3 for the number of microphones M, and performs analog-to-digital conversion on the received analog observation signals. The A/D converter 4 then outputs the digital observation signals to the signal processing unit 5.

信号処理部5(漏気判定部)は、第2室内音に含まれる漏気音の成分のみに着目して、漏気の発生や漏気音の到来方向の推定を行う。信号処理部5には、A/D変換器4でアナログ/デジタル変換された第1室内音および第2室内音のデジタル観測信号が入力される。信号処理部5は、漏気音成分特定部51と、解析時間帯判定部52と、漏気音源推定部53とを備えている。
漏気音成分特定部51は、第1室内音と第2室内音とを取得し、第1室内音と第2室内音との対比によって漏気の有無を判定する。例えば、漏気音成分特定部51は、第1室内音の成分と第2室内音の成分とを比較することで、漏気によって発生する漏気音の周波数帯域を特定する。漏気音成分特定部51は、例えば第1室内音の成分と第2室内音の成分との差が閾値以上である帯域を漏気音の周波数帯域として特定する。漏気音成分特定部51は、第1室内音の成分と第2室内音の成分との差が閾値以上である帯域が一つ以上存在する場合に漏気音が鳴っている(つまり部屋で漏気が発生している)と判定し、閾値以上である帯域がない場合に漏気音が鳴っていない(つまり部屋で漏気が発生していない)と判定する。漏気音成分特定部51は、特定した漏気音の成分に関する情報を解析時間帯判定部52および漏気音源推定部53に出力する。
The signal processing unit 5 (air leakage determination unit) focuses only on the air leakage sound components contained in the second indoor sound and estimates the occurrence of air leakage and the arrival direction of the air leakage sound. The signal processing unit 5 receives digital observation signals of the first indoor sound and the second indoor sound that have been analog-to-digital converted by the A/D converter 4. The signal processing unit 5 includes an air leakage sound component identification unit 51, an analysis time zone determination unit 52, and an air leakage sound source estimation unit 53.
The air leakage sound component identifying unit 51 acquires the first indoor sound and the second indoor sound and determines the presence or absence of air leakage by comparing the first indoor sound and the second indoor sound. For example, the air leakage sound component identifying unit 51 identifies the frequency band of the air leakage sound generated by air leakage by comparing the components of the first indoor sound and the second indoor sound. For example, the air leakage sound component identifying unit 51 identifies, as the frequency band of the air leakage sound, a band in which the difference between the components of the first indoor sound and the components of the second indoor sound is equal to or greater than a threshold. The air leakage sound component identifying unit 51 determines that air leakage sound is occurring (i.e., air leakage is occurring in the room) when there is one or more bands in which the difference between the components of the first indoor sound and the components of the second indoor sound is equal to or greater than a threshold, and determines that air leakage sound is not occurring (i.e., air leakage is not occurring in the room) when there is no band in which the difference is equal to or greater than the threshold. The air leakage sound component identifying unit 51 outputs information about the identified air leakage sound components to the analysis time zone determining unit 52 and the air leakage sound source estimating unit 53.

解析時間帯判定部52は、漏気音の解析を行うのに適した時間帯を判定する。前述した通り、漏気を検知する対象の部屋は気密性を有するので、部屋内は閉空間となり例えば壁からの反射音(反響)によって漏気音の到来方向を推定する精度が低下する。その為、解析時間帯判定部52で反射の影響がない(または小さい)時間帯を判定し、その時間帯に基づいて漏気音源推定部53が漏気音の推定を行う。例えば、解析時間帯判定部52は、漏気音成分特定部51で特定された周波数帯域について音圧レベルの時刻歴を作成し、作成した音圧レベルの時刻歴に基づいて、漏気音の解析を行う時間帯を判定する。解析時間帯判定部52は、音圧レベルの時刻歴から変位点検知を用いて漏気音が鳴り始める漏気音開始時刻を算出し、漏気音開始時刻から反射音の影響がない所定の時間帯を漏気音の解析を行う時間帯とする。例えば、反射音が到達するまでの時間を予め計算しておき、それよりも短い時間(例えば、数ミリ秒~数百ミリ秒程度)を漏気音の解析を行う時間帯として設定する。なお、変化点検知の手法としては、例えば「k-近傍法」、「特異スペクトル変換法」、「Changefinder法」などがある。また、現在では、時系列予測アルゴリズムがオープンソースソフトウェアライブラリとして公開されており(例えばツール名「Prophet」など)、これらの公開されているツールを用いてもよい。つまり、変化点検知の手法は特に限定されない。解析時間帯判定部52は、漏気音の解析を行うのに適した時間帯に関する情報を漏気音源推定部53に出力する。 The analysis time period determination unit 52 determines a time period suitable for analyzing air leakage sounds. As mentioned above, the room in which air leakage is to be detected is airtight, making the room a closed space, and the accuracy of estimating the direction from which air leakage sounds are coming is reduced by, for example, reflected sound (echoes) from the walls. For this reason, the analysis time period determination unit 52 determines a time period when there is no (or little) influence from reflections, and the air leakage sound source estimation unit 53 estimates the air leakage sound based on that time period. For example, the analysis time period determination unit 52 creates a time history of sound pressure levels for the frequency band identified by the air leakage sound component identification unit 51, and determines a time period for analyzing air leakage sounds based on the created time history of sound pressure levels. The analysis time period determination unit 52 calculates the start time of the air leakage sound from the time history of sound pressure levels using displacement point detection, and determines a predetermined time period from the start time of the air leakage sound when there is no influence of reflected sound as the time period for analyzing the air leakage sound. For example, the time it takes for the reflected sound to arrive is calculated in advance, and a shorter time (for example, several milliseconds to several hundred milliseconds) is set as the time period for analyzing the air leakage sound. Methods for detecting change points include, for example, the "k-nearest neighbor method," the "singular spectrum transform method," and the "Changefinder method." Furthermore, time series prediction algorithms are now available as open source software libraries (for example, a tool named "Prophet"), and these publicly available tools may also be used. In other words, there are no particular limitations on the method for detecting change points. The analysis time period determination unit 52 outputs information regarding the time period suitable for analyzing the air leakage sound to the air leakage sound source estimation unit 53.

漏気音源推定部53は、漏気音成分特定部51で特定された周波数帯域を解析対象とし、第2室内音から漏気音の到来方向(漏気音源の位置)を推定する。つまり、部屋の内外に圧力差を発生させたことにより暗騒音から上昇した周波数帯域のみを解析周波数として設定し、当該解析周波数に基づいて漏気音の到来方向(漏気音源の位置)の推定を行う。漏気音源推定部53は、解析時間帯判定部52によって判定された漏気音の解析を行うのに適した時間帯で漏気音の解析を行うのが望ましい。その場合、漏気音源推定部53は、第2室内音および漏気音成分特定部51で求めた解析対象周波数を受け付ける。本実施形態での漏気音源推定部53は、複数のマイクロホンMから第2室内音の信号を受け付け、MUSICアルゴリズムにより漏気音の到来方向を推定する。そして、漏気音源推定部53は、漏気音の到来方向の推定値(水平角φ、仰角θ)やMUSICスペクトルを画像処理部6に出力する。なお、漏気音源推定部53が出力する情報は、漏気音の位置を特定できるものであればよく、漏気音の到来方向の推定値やMUSICスペクトルはあくまで例示である。なお、漏気音の到来方向の推定値(水平角φ、仰角θ)およびMUSICスペクトルの何れか一方のみを出力してもよい。 The air leakage sound source estimation unit 53 analyzes the frequency band identified by the air leakage sound component identification unit 51 and estimates the direction of arrival of the air leakage sound (the position of the air leakage sound source) from the second indoor sound. In other words, only the frequency band that rises from the background noise due to the pressure difference created inside and outside the room is set as the analysis frequency, and the direction of arrival of the air leakage sound (the position of the air leakage sound source) is estimated based on this analysis frequency. It is desirable for the air leakage sound source estimation unit 53 to analyze the air leakage sound in a time period determined by the analysis time period determination unit 52 that is suitable for analyzing the air leakage sound. In this case, the air leakage sound source estimation unit 53 accepts the analysis target frequencies determined by the second indoor sound and the air leakage sound component identification unit 51. In this embodiment, the air leakage sound source estimation unit 53 accepts second indoor sound signals from multiple microphones M and estimates the direction of arrival of the air leakage sound using the MUSIC algorithm. The air leakage sound source estimation unit 53 then outputs the estimated value of the arrival direction of the air leakage sound (horizontal angle φ, elevation angle θ) and the MUSIC spectrum to the image processing unit 6. Note that the information output by the air leakage sound source estimation unit 53 only needs to be capable of identifying the position of the air leakage sound, and the estimated value of the arrival direction of the air leakage sound and the MUSIC spectrum are merely examples. Note that it is also possible to output only either the estimated value of the arrival direction of the air leakage sound (horizontal angle φ, elevation angle θ) or the MUSIC spectrum.

図3を参照して(適宜、図1および図2を参照)、漏気音源推定部53の構成例を説明する。図3は、漏気音源推定部53のブロック図である。なお、漏気音源推定部53は、MUSICアルゴリズムにより漏気音源の位置を推定することができる一般的な構成であってよい。
ここでの漏気音源推定部53は、フレーム処理部53aと、FFT(Fast Fourier Transformation)53bと、観測空間相関行列算出部53cと、固有値分解部53dと、MUSICスペクトル算出部53eと、到来方向推定部53fと、モデル空間相関行列記憶部53gと、到来方向記憶部53hとからなる。なお、ここでの漏気音源推定部53の構成は、あくまで例示である。
フレーム処理部53aは、A/D変換器4から出力されるマイクロホン数分のデジタル観測信号(第2室内音)を、所定のフレーム長でフレーム化する。例えば、フレーム処理部52aは、解析時間帯をさらに分割した分割時間帯で第2室内音を分割する。分割時間帯は、例えば隣り合う時間帯と一部が重複していてもよい(例えば、分割時間帯の半分が重複している「50%オーバーラップ」にする)。解析時間帯を分割時間帯に分割せずに第2室内音の処理を行うことも可能である。
FFT53bは、FFT処理(高速フーリエ変換処理)を施し、フレーム化された各々のデジタル観測信号(試験対象音)から観測信号ベクトルを算出する。
An example of the configuration of the air leakage sound source estimation unit 53 will be described with reference to Fig. 3 (and Fig. 1 and Fig. 2 as appropriate). Fig. 3 is a block diagram of the air leakage sound source estimation unit 53. The air leakage sound source estimation unit 53 may have a general configuration that can estimate the position of the air leakage sound source using the MUSIC algorithm.
The air leakage sound source estimation unit 53 here includes a frame processing unit 53 a, an FFT (Fast Fourier Transformation) 53 b, an observation space correlation matrix calculation unit 53 c, an eigenvalue decomposition unit 53 d, a MUSIC spectrum calculation unit 53 e, an arrival direction estimation unit 53 f, a model space correlation matrix storage unit 53 g, and an arrival direction storage unit 53 h. Note that the configuration of the air leakage sound source estimation unit 53 here is merely an example.
The frame processing unit 53a converts the digital observation signal (second room sound) output from the A/D converter 4 for the number of microphones into frames with a predetermined frame length. For example, the frame processing unit 52a divides the second room sound into split time periods that are obtained by further dividing the analysis time period. The split time periods may, for example, partially overlap with adjacent time periods (for example, "50% overlap," in which half of the split time periods overlap). It is also possible to process the second room sound without dividing the analysis time period into split time periods.
The FFT 53b performs FFT processing (fast Fourier transform processing) to calculate an observed signal vector from each of the framed digital observed signals (test target sounds).

観測空間相関行列算出部53cは、FFT53bから得られた観測信号ベクトルと、過去の相関行列とに基づいて現在の観測空間相関行列を算出する。この際に、観測空間相関行列算出部53cは、漏気音成分特定部51で算出した解析対象周波数でのみ観測空間相関行列を算出する。
固有値分解部53dは、現在の観測空間相関行列を固有値分解し、値の大きな固有値以外の固有値に対応するノイズレベル固有ベクトルを求める。
MUSICスペクトル算出部53eは、事前にモデル空間相関行列記憶部53gに保存されたモデル空間相関行列と、固有値分解部53dで算出したノイズレベル固有ベクトルとに基づいてMUSICスペクトルを算出する。MUSICスペクトル算出部53eは、解析時間帯を分割した各々の分割時間帯でMUSICスペクトルを算出する。算出されたMUSICスペクトルは、到来方向推定部53fおよび画像処理部6に出力される。
到来方向推定部53fは、解析対象周波数領域で求められる推定方向を平均し、そのピーク値を最終的な到来方向推定値とする。
モデル空間相関行列記憶部53gには、モデル空間相関行列が記憶される。モデル空間相関行列は、一つのマイクロホンMを基準とした各マイクロホンMの出力の位相差により得られる行列である。
到来方向記憶部53hには、推定した到来方向推定値が記憶される。
The observation space correlation matrix calculation unit 53c calculates the current observation space correlation matrix based on the observation signal vector obtained from the FFT 53b and the past correlation matrix. At this time, the observation space correlation matrix calculation unit 53c calculates the observation space correlation matrix only at the analysis target frequency calculated by the air leakage sound component identification unit 51.
The eigenvalue decomposition unit 53d performs eigenvalue decomposition on the current observation space correlation matrix, and obtains noise level eigenvectors corresponding to eigenvalues other than the large eigenvalues.
The MUSIC spectrum calculation unit 53e calculates a MUSIC spectrum based on the model space correlation matrix stored in advance in the model space correlation matrix storage unit 53g and the noise level eigenvector calculated by the eigenvalue decomposition unit 53d. The MUSIC spectrum calculation unit 53e calculates a MUSIC spectrum for each divided time period into which the analysis time period is divided. The calculated MUSIC spectrum is output to the direction of arrival estimation unit 53f and the image processing unit 6.
The arrival direction estimation unit 53f averages the estimated directions obtained in the frequency domain to be analyzed, and sets the peak value as the final arrival direction estimate.
The model space correlation matrix storage unit 53g stores a model space correlation matrix, which is a matrix obtained by the phase difference between the outputs of the microphones M with respect to one microphone M as a reference.
The arrival direction storage unit 53h stores the estimated arrival direction values.

図2に示す画像処理部6は、全天球画像補正部61と、画像合成部62とを備えている。全天球画像補正部61は、全天球カメラ7で撮影した全天球画像を平面画像に補正する。画像合成部62は、補正後の全天球画像にMUSICスペクトルをコンター図で表示した画像を合成する。各々の分割時間帯でコンター図が作成された場合、画像合成部62は、各々の分割時間帯に対応するコンター図を時系列に並べた映像として表示してもよいし、各々の分割時間帯に対応するコンター図を平均化した新たなコンター図を作成して表示してもよい。コンター図を平均化した場合、ノイズの影響などを排除できるので望ましい。画像合成部62で合成した画像のイメージを図12に示す。図12は、全天球画像にMUSICスペクトルを重ねた合成画像のイメージ図である。画像処理部6は、漏気音の到来方向の推定値(水平角φ、仰角θ)や合成した画像を表示部8に表示する。 The image processing unit 6 shown in FIG. 2 includes a spherical image correction unit 61 and an image synthesis unit 62. The spherical image correction unit 61 corrects the spherical image captured by the spherical camera 7 into a planar image. The image synthesis unit 62 synthesizes an image in which the MUSIC spectrum is displayed as a contour diagram with the corrected spherical image. When a contour diagram is created for each divided time period, the image synthesis unit 62 may display the contour diagrams corresponding to each divided time period as an image arranged in chronological order, or may create and display a new contour diagram by averaging the contour diagrams corresponding to each divided time period. Averaging the contour diagrams is preferable because it can eliminate the effects of noise, etc. An image of the image synthesized by the image synthesis unit 62 is shown in FIG. 12. FIG. 12 is an image of a synthesized image in which the MUSIC spectrum is superimposed on the spherical image. The image processing unit 6 displays the estimated value of the arrival direction of the air leakage sound (horizontal angle φ, elevation angle θ) and the synthesized image on the display unit 8.

<実施形態に係る漏気検知システムの処理(方法)について>
図4を参照して(適宜、図1ないし図3を参照)、漏気検知システム100の処理を説明する。図4は、漏気検知システム100の処理を示すフローチャートの例示である。図4に示すように、漏気検知システム100の処理の工程は、主に「室内音測定工程(ステップS10)」と、「漏気判定工程(ステップS20)」とがある。なお、事前準備として、漏気検査を行う部屋に圧力差発生部2を予め設置しておく。圧力差発生部2は、検査終了後に簡単に取り外し可能であるのが望ましく、例えば小型ファンであるのがよい。
(室内音測定工程(ステップS10))
最初に、漏気検知システム100は、暗騒音を第1室内音として測定(録音)する(ステップS11)。暗騒音(第1室内音)の測定は、圧力差発生部2を稼働させない状態(つまり、部屋の内外に圧力差を発生させない状態)で行われる。続いて、漏気検知システム100は、漏気音を含む室内音を第2室内音として測定(録音)する(ステップS12~S16)。漏気音を含む室内音(第2室内音)の測定は、圧力差発生部2を稼働させた状態(つまり、部屋の内外に圧力差を発生させた状態)で行われる。例えば、漏気検知システム100は、漏気音の録音を開始し(ステップS12)、次に圧力差発生部2としての小型ファンを稼働させる(ステップS13)。漏気検知システム100は、小型ファンを一定時間稼働させた後で停止し(ステップS14,S15)、また漏気音の録音を停止する(ステップS16)。これにより、室内音測定工程が終了する。なお、漏気音の録音を開始した後で小型ファンを稼働させるのは、漏気音の反射音が発生していない期間(漏気音の鳴り始めの期間)の録音を確実に行うためである。
<Processing (method) of the air leak detection system according to the embodiment>
The processing of the air leak detection system 100 will be described with reference to FIG. 4 (and also with reference to FIGS. 1 to 3 as appropriate). FIG. 4 is an example of a flowchart showing the processing of the air leak detection system 100. As shown in FIG. 4, the processing steps of the air leak detection system 100 mainly include an "indoor sound measurement step (step S10)" and an "air leak determination step (step S20)." As a preliminary step, a pressure difference generating unit 2 is installed in advance in the room where the air leak test will be performed. It is desirable that the pressure difference generating unit 2 be easily removable after the test is completed, and it is preferable that it be a small fan, for example.
(Indoor sound measurement process (step S10))
First, the air leak detection system 100 measures (records) background noise as the first indoor sound (step S11). The background noise (first indoor sound) is measured without the pressure difference generating unit 2 operating (i.e., without generating a pressure difference between the inside and outside of the room). Next, the air leak detection system 100 measures (records) indoor sound including the air leak sound as the second indoor sound (steps S12 to S16). The indoor sound including the air leak sound (second indoor sound) is measured while the pressure difference generating unit 2 is operating (i.e., while generating a pressure difference between the inside and outside of the room). For example, the air leak detection system 100 starts recording the air leak sound (step S12) and then operates a small fan serving as the pressure difference generating unit 2 (step S13). The air leak detection system 100 operates the small fan for a certain period of time, then stops it (steps S14 and S15), and stops recording the air leak sound again (step S16). This completes the indoor sound measurement process. The reason for operating the small fan after starting to record the air leakage sound is to ensure that recording is performed during the period when no reflected sound of the air leakage sound is generated (the period when the air leakage sound begins to be heard).

(漏気判定工程(ステップS20))
漏気検知システム100(特に、漏気音成分特定部51)は、部屋の内外に圧力差を発生させない状態で収録した暗騒音(第1室内音)と、部屋の内外に圧力差を発生させた状態で収録した収録音(第2室内音)とを比較する(ステップS21)。ステップS21で比較結果が閾値よりも小さい場合、漏気検知システム100は、漏気音なしと判定し(ステップS22)、部屋に漏気が発生していないとして漏気検査を終了する。漏気検査が終了した後で圧力差発生部2としての小型ファンを部屋から撤去する。ステップS21で比較結果が閾値以上の場合、漏気検知システム100は、漏気音ありと判定し、閾値以上の周波数帯域(つまり、漏気音の成分)を抽出する(ステップS23)。抽出する周波数帯は複数であってもよい。
ステップS23に続いて、漏気検知システム100(特に、解析時間帯判定部52)は、解析を行う時間帯(例えば開始時刻および終了時刻)を設定する。例えば、漏気検知システム100は、漏気音成分特定部51で特定された周波数帯域について音圧レベルの時刻歴を作成し、作成した音圧レベルの時刻歴に基づいて漏気音の解析を行う時間帯を設定する。ステップS23で複数の帯域を抽出した場合、各々の帯域で別々の時間帯(開始時刻および終了時刻)を設定してもよい。なお、解析を行う時間帯(開始時刻および終了時刻)の設定を人間が行ってもよく、その場合には例えば漏気検知システム100が音圧レベルの時刻歴を画面に表示し、人間による時間帯(開始時刻および終了時刻)の設定を受け付ける。
ステップS24に続いて、漏気検知システム100(特に、漏気音源推定部53)は、対象の周波数帯域および解析時間帯に基づいて漏気音の音源探査解析を行う(ステップS25)。例えば、漏気音源推定部53は、漏気音成分特定部51で特定された周波数帯域を解析対象とし、解析時間帯における第2室内音から漏気音の到来方向(漏気音源の位置)を推定する。
(Air leakage determination process (step S20))
The air leak detection system 100 (particularly, the air leak sound component identification unit 51) compares background noise (first indoor sound) recorded without a pressure difference between the inside and outside of the room with a recorded sound (second indoor sound) recorded with a pressure difference between the inside and outside of the room (step S21). If the comparison result in step S21 is less than the threshold, the air leak detection system 100 determines that there is no air leak sound (step S22), and concludes that there is no air leak in the room, thereby ending the air leak test. After the air leak test is completed, the small fan serving as the pressure difference generating unit 2 is removed from the room. If the comparison result in step S21 is equal to or greater than the threshold, the air leak detection system 100 determines that there is an air leak sound and extracts a frequency band equal to or greater than the threshold (i.e., the air leak sound component) (step S23). Multiple frequency bands may be extracted.
Following step S23, the air leak detection system 100 (particularly the analysis time zone determination unit 52) sets a time zone (e.g., start time and end time) for the analysis. For example, the air leak detection system 100 creates a time history of sound pressure levels for the frequency bands identified by the air leak sound component identification unit 51, and sets a time zone for analyzing the air leak sound based on the created time history of sound pressure levels. If multiple bands are extracted in step S23, a different time zone (start time and end time) may be set for each band. Note that the time zone (start time and end time) for the analysis may also be set manually. In this case, for example, the air leak detection system 100 displays the time history of sound pressure levels on a screen and accepts the time zone (start time and end time) set by the person.
Following step S24, the air leak detection system 100 (particularly the air leakage sound source estimating unit 53) performs sound source exploration analysis of the air leakage sound based on the target frequency band and the analysis time period (step S25). For example, the air leakage sound source estimating unit 53 analyzes the frequency band identified by the air leakage sound component identifying unit 51, and estimates the arrival direction of the air leakage sound (the position of the air leakage sound source) from the second indoor sound during the analysis time period.

ステップS23における処理の一例を図5に示す。図5は、ステップS23における解析時間帯判定工程を示すフローチャートの例示である。図5に示すように、例えば、解析時間帯判定部52は、部屋の内外に圧力差を発生させた状態で収録した収録音(第2室内音)に対象周波数帯域フィルタを畳み込む(ステップS241)。対象周波数帯域フィルタは、対象の帯域の信号を通過させるフィルタである。次に、解析時間帯判定部52は、対象周波数帯域フィルタを通過した帯域別の信号に対して、100msごとの騒音レベルを算出する(ステップS242)。次に、解析時間帯判定部52は、変化点検知を用いて、帯域ごとに解析開始時刻を設定する(ステップS243)。
変化点検知は、時系列データの変化が起きた時点を検出することである。一般的には異常検知の手法として用いられている。変化点検知を目的とした時系列解析手法は過去に提案されており、例えば「k-近傍法」、「特異スペクトル変換法」、「Changefinder法」、「ツール名「Prophet」による手法」などがある。本実施形態では、漏気音の鳴り始める時刻を検知できればよく、変化点検知の手法は特に限定されない。例えば、各帯域の「100ms」ごとの騒音レベルを時系列データとして扱い、最初の変化点検知を行う。
An example of the processing in step S23 is shown in FIG. 5. FIG. 5 is an exemplary flowchart illustrating the analysis time zone determination process in step S23. As shown in FIG. 5, for example, the analysis time zone determination unit 52 convolves a target frequency band filter with a recorded sound (second indoor sound) recorded while a pressure difference is generated between the inside and outside of the room (step S241). The target frequency band filter is a filter that passes signals in a target band. Next, the analysis time zone determination unit 52 calculates the noise level every 100 ms for the signals in each band that have passed through the target frequency band filter (step S242). Next, the analysis time zone determination unit 52 sets an analysis start time for each band using change point detection (step S243).
Change-point detection is the detection of the time point at which a change occurs in time-series data. It is generally used as a method for detecting anomalies. Time-series analysis methods for change-point detection have been proposed in the past, such as the "k-nearest neighbor method," the "singular spectrum transform method," the "Changefinder method," and the "method using a tool named "Prophet." In this embodiment, it is sufficient to detect the time at which the air leakage sound begins, and the change-point detection method is not particularly limited. For example, the noise level for each band every "100 ms" is treated as time-series data, and the first change-point is detected.

以上のように、実施形態に係る漏気検知システム100で実現される漏気検知方法は、空気の温度調整を必要としないので、空調機が設置される前でも実施可能である。その為、検査を実施可能な時期が限定され難い。また、第1室内音と第2室内音の対比によって漏気音の有無が明確となる。その為、サーモグラフィー画像での判定のように技巧・技量を要せずとも判断が可能である。 As described above, the air leak detection method realized by the air leak detection system 100 according to the embodiment does not require air temperature adjustment, and can therefore be carried out even before an air conditioner is installed. This means that there are fewer limitations on the time when the inspection can be carried out. Furthermore, the presence or absence of air leak sounds becomes clear by comparing the first indoor sound with the second indoor sound. This makes it possible to make a judgment without the skill or technique required for judgment using thermographic images.

<検証実験>
実施形態に係る漏気検知システム100の効果を検証するための実験について説明する。最初に、図6を参照して(適宜、図1ないし図5を参照)、検証実験を行った環境について説明する。図6は、検証実験を行った環境を説明するための図である。
図6に示すように、大室Q1と、大室Q1に隣接する小室Q2と、小室Q2の前室Q3とを用いて実験を行った。大室Q1は、人工気象室(温度などを変えられる実験室)である。大室Q1は、気密性のある構造になっており、出入り口の扉R1を閉めた状態で大室Q1の内外で空気の流れはなくなる。本検証実験では、大室Q1と小室Q2との境界にある壁R2に設けられた取外し可能なパネルR3を緩めることで、壁R2とパネルR3との間に狭隘な隙間を作っている。
漏気検知システム100の音源探査システム1は、大室Q1に設置されており、圧力差発生部2としての小型ファンは、扉R1がある出入口を封鎖した仮設の部材に設置されている。圧力差発生部2を稼働させることで、大室Q1内の空気が外部に送り出され、大室Q1の気圧は小室Q2の気圧(大気圧)に対して「100Pa」だけ低くなった。これにより、壁R2とパネルR3との間の隙間を介して、小室Q2内の空気が符号Pで示すように大室Q1に流れ込んだ。つまり、大室Q1と小室Q2との間に人工的に漏気を発生させ、漏気音が鳴る環境を作り出した。なお、大室Q1内の温度は「25℃」であり、小室Q2の温度は「30℃」であった。
<Verification experiment>
An experiment for verifying the effectiveness of the air leak detection system 100 according to the embodiment will be described. First, the environment in which the verification experiment was conducted will be described with reference to Fig. 6 (and Figs. 1 to 5 as appropriate). Fig. 6 is a diagram for explaining the environment in which the verification experiment was conducted.
As shown in Figure 6, an experiment was conducted using a large room Q1, a small room Q2 adjacent to the large room Q1, and a front room Q3 of the small room Q2. The large room Q1 is an artificial climate chamber (a laboratory where the temperature, etc., can be changed). The large room Q1 has an airtight structure, and when the entrance door R1 is closed, there is no air flow inside or outside the large room Q1. In this verification experiment, a removable panel R3 attached to the wall R2 at the boundary between the large room Q1 and the small room Q2 was loosened to create a narrow gap between the wall R2 and the panel R3.
The sound source detection system 1 of the air leak detection system 100 was installed in the large room Q1, and the small fan serving as the pressure difference generator 2 was installed in a temporary member that blocked the entrance/exit with the door R1. By operating the pressure difference generator 2, the air in the large room Q1 was sent to the outside, and the air pressure in the large room Q1 became 100 Pa lower than the air pressure (atmospheric pressure) in the small room Q2. As a result, the air in the small room Q2 flowed into the large room Q1 through the gap between the wall R2 and the panel R3, as indicated by the symbol P. In other words, an artificial air leak was generated between the large room Q1 and the small room Q2, creating an environment in which air leakage sounds could be heard. The temperature in the large room Q1 was 25°C, and the temperature in the small room Q2 was 30°C.

図7を参照して、検証実験で収録した暗騒音(第1室内音)および漏気音を含む室内音(第2室内音)について説明する。図7は、検証実験で収録した暗騒音(第1室内音)および漏気音を含む室内音(第2室内音)の1/3オクターブ音圧レベルを示すグラフである。第1室内音と第2室内音との差の閾値として「10dB」を設定した場合、図7の破線の領域で示すように、「250Hz」、「1600Hz」、「2000Hz」の帯域が特定された。
図8ないし図11を参照して、検証実験での解析時間帯の判定について説明する。実証実験では、「250Hz」、「1600Hz」、「2000Hz」の帯域をそれぞれ通過させる対象周波数帯域フィルタを第2室内音に畳み込み、各帯域(「250Hz」、「1600Hz」、「2000Hz」の3種類)について「100ms」ごとの時系列騒音レベルを求めた(図8参照)。図8は、帯域毎(「250Hz」、「1600Hz」、「2000Hz」の3種類)の騒音レベルの時刻歴を示すグラフである。
The background noise (first room sound) and the room sound including air leakage sounds (second room sound) recorded in the verification experiment will be described with reference to Fig. 7. Fig. 7 is a graph showing the 1/3 octave sound pressure levels of the background noise (first room sound) and the room sound including air leakage sounds (second room sound) recorded in the verification experiment. When "10 dB" was set as the threshold for the difference between the first room sound and the second room sound, the bands of "250 Hz,""1600Hz," and "2000 Hz" were identified, as shown by the dashed line areas in Fig. 7.
The determination of the analysis time period in the verification experiment will be described with reference to Figures 8 to 11. In the verification experiment, target frequency band filters that pass the bands of "250 Hz,""1600Hz," and "2000 Hz" were convolved with the second indoor sound, and time-series noise levels were determined every "100 ms" for each band (three types: "250 Hz,""1600Hz," and "2000 Hz") (see Figure 8). Figure 8 is a graph showing the time history of noise levels for each band (three types: "250 Hz,""1600Hz," and "2000 Hz").

図8に示すように、帯域によって漏気音の鳴り始める時刻が異なる(音圧レベルが大きくなる時期が帯域毎に異なっている)。今回の検証実験では、特に「250Hz」と、「1600Hz」および「2000Hz」との違いを認識することができる。その為、反射音の影響を抑制するためには、帯域ごとに解析開始時刻を適切に設定する必要がある。今回の検証実験では、漏気音の鳴り始める時刻を、ツール名「Prophet」を用いて算出した。具体的には、各帯域の「100ms」ごとの騒音レベルを時系列データとして扱い、最初の変化点検知を行った。この時系列データの特徴は、非定常時系列信号ということである。時系列データの大まかな変化のトレンドを図8に矢印で示す。時系列で最初の変化点K1の時刻を検知することが目的となる。
帯域ごとの変化点検知の結果を図9ないし図11に示す。図9は、「250Hz」の帯域での変化点検知の結果であり、図10は、「1600Hz」の帯域での変化点検知の結果であり、図11は、「2000Hz」の帯域での変化点検知の結果である。図9ないし図11での黒い点は、実際のデータを示しており、線グラフ(実線)はこれらのデータに基づいて描いたものである。図9ないし図11における紙面縦方向の破線は、変化点検知によって算出された変化点Kを示しており、これらの変化点Kのうち、時系列で最初の変化点K1を解析開始時刻に設定する。
As shown in Figure 8, the time at which air leakage noise begins varies depending on the frequency band (the time at which the sound pressure level increases differs for each band). In this verification experiment, it was possible to particularly distinguish the differences between "250 Hz" and "1600 Hz" and "2000 Hz." Therefore, to suppress the influence of reflected sound, it is necessary to set an appropriate analysis start time for each band. In this verification experiment, the time at which air leakage noise begins was calculated using the tool "Prophet." Specifically, the noise level for each band every "100 ms" was treated as time-series data, and the first change point was detected. This time-series data is characterized by being a non-stationary time-series signal. The arrows in Figure 8 show the rough trend of changes in the time-series data. The objective is to detect the time of the first change point K1 in the time series.
The results of change-point detection for each band are shown in Figs. 9 to 11. Fig. 9 shows the results of change-point detection in the "250 Hz" band, Fig. 10 shows the results of change-point detection in the "1600 Hz" band, and Fig. 11 shows the results of change-point detection in the "2000 Hz" band. The black dots in Figs. 9 to 11 represent actual data, and the line graphs (solid lines) are drawn based on this data. The dashed lines running vertically on the paper in Figs. 9 to 11 represent change points K calculated by change-point detection, and of these change points K, the first change point K1 in the time series is set as the analysis start time.

検証実験における全天球画像にMUSICスペクトルのコンター図を重ねた合成画像のイメージを図12に示す。図12では、漏気音の発生箇所Eである取外し可能なパネルR3(図6参照)が全天球画像の中央に映っており、MUSICスペクトルを示すハッチングの領域が発生箇所Eに重なっている。つまり、漏気検知システム100により漏気箇所の特定に成功したと言える。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。
例えば、実施形態では複数のマイクロホンMから第2室内音の信号を受け付け、MUSICアルゴリズムにより漏気音の到来方向を推定していた。しかしながら、MUSICアルゴリズム以外の手法によって漏気音の位置を推定することもできる。
なお、漏気箇所が複数ありそれぞれで異なる漏気音が鳴っている場合でも、漏気検知システム100は複数の漏気箇所をそれぞれ特定することが可能である。
An image of a composite image in which a contour map of the MUSIC spectrum is superimposed on a spherical image in the verification experiment is shown in Fig. 12. In Fig. 12, the removable panel R3 (see Fig. 6), which is the location E where the air leak sound is generated, is shown in the center of the spherical image, and the hatched area indicating the MUSIC spectrum overlaps with the location E. In other words, it can be said that the air leak detection system 100 successfully identified the air leak location.
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this and can be practiced within the scope of the claims.
For example, in the embodiment, the second indoor sound signals are received from the multiple microphones M, and the arrival direction of the air leakage sound is estimated using the MUSIC algorithm. However, the position of the air leakage sound can also be estimated using a method other than the MUSIC algorithm.
Even if there are multiple air leak locations and each location produces a different air leak sound, the air leak detection system 100 can identify each of the multiple air leak locations.

1 音源探査システム
2 圧力差発生部
3 マイクロホンアレイ
4 A/D変換器
5 信号処理部(漏気判定部)
6 画像処理部
7 全天球カメラ(撮影部)
8 表示部
51 漏気音成分特定部
52 解析時間帯判定部
53 漏気音源推定部
61 全天球画像補正部
62 画像合成部
100 漏気検知システム
REFERENCE SIGNS LIST 1 Sound source detection system 2 Pressure difference generating unit 3 Microphone array 4 A/D converter 5 Signal processing unit (air leak determination unit)
6 Image processing unit 7 Spherical camera (photographing unit)
8 Display unit 51 Air leakage sound component identification unit 52 Analysis time period determination unit 53 Air leakage sound source estimation unit 61 Spherical image correction unit 62 Image synthesis unit 100 Air leakage detection system

Claims (3)

部屋の漏気を検知する漏気検知方法であって、
前記部屋の室内音を測定する室内音測定工程と、
前記室内音から前記漏気の有無を判定する漏気判定工程と、を有し、
前記室内音測定工程では、前記部屋の内外に圧力差を発生させない状態での第1室内音と、圧力差を発生させた状態での第2室内音とを複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイによって測定し、
前記漏気判定工程では、前記第1室内音と前記第2室内音との対比によって漏気の有無を判定し、
前記漏気判定工程は、
前記第1室内音の成分と前記第2室内音の成分とを比較することで、漏気によって発生する漏気音の周波数帯域を特定する漏気音成分特定工程と、
前記漏気音成分特定工程で特定された周波数帯域を解析対象とし、前記複数のマイクロホンから前記第2室内音の信号を受け付け、MUSICアルゴリズムにより前記漏気音の到来方向を推定する漏気音源推定工程と、を有する、
ことを特徴とする漏気検知方法。
An air leak detection method for detecting air leaks in a room, comprising:
an indoor sound measurement step of measuring indoor sound in the room;
an air leakage determination step of determining whether or not there is an air leakage from the indoor sound,
In the indoor sound measuring step, a first indoor sound is measured in a state where no pressure difference is generated between the inside and outside of the room, and a second indoor sound is measured in a state where a pressure difference is generated between the inside and outside of the room using a microphone array consisting of a plurality of microphones,
In the air leakage determination step, the presence or absence of air leakage is determined by comparing the first indoor sound with the second indoor sound ,
The air leak determination step includes:
an air leakage sound component identifying step of identifying a frequency band of an air leakage sound generated by an air leak by comparing the first indoor sound component with the second indoor sound component;
an air leakage sound source estimating step of analyzing the frequency band identified in the air leakage sound component identifying step, receiving signals of the second indoor sound from the plurality of microphones, and estimating the arrival direction of the air leakage sound using a MUSIC algorithm;
A method for detecting an air leak.
部屋の漏気を検知する漏気検知方法であって、
前記部屋の室内音を測定する室内音測定工程と、
前記室内音から前記漏気の有無を判定する漏気判定工程と、を有し、
前記室内音測定工程では、前記部屋の内外に圧力差を発生させない状態での第1室内音と、圧力差を発生させた状態での第2室内音とを測定し、
前記漏気判定工程では、前記第1室内音と前記第2室内音との対比によって漏気の有無を判定し、
前記漏気判定工程は、
前記第1室内音の成分と前記第2室内音の成分とを比較することで、漏気によって発生する漏気音の周波数帯域を特定する漏気音成分特定工程と、
前記漏気音成分特定工程で特定された周波数帯域について音圧レベルの時刻歴を作成し、当該時刻歴に基づいて、前記漏気音の解析を行う時間帯を判定する解析時間帯判定工程と、
前記漏気音成分特定工程で特定された周波数帯域、および、前記解析時間帯判定工程で判定された時間帯を解析対象とし、前記第2室内音から前記漏気音の到来方向を推定する漏気音源推定工程と、を有する、
ことを特徴とする漏気検知方法。
An air leak detection method for detecting air leaks in a room, comprising:
an indoor sound measurement step of measuring indoor sound in the room;
an air leakage determination step of determining whether or not there is an air leakage from the indoor sound,
In the indoor sound measuring step, a first indoor sound is measured in a state where no pressure difference is generated between the inside and outside of the room, and a second indoor sound is measured in a state where a pressure difference is generated between the inside and outside of the room,
In the air leakage determination step, the presence or absence of air leakage is determined by comparing the first indoor sound with the second indoor sound ,
The air leak determination step includes:
an air leakage sound component identifying step of identifying a frequency band of an air leakage sound generated by an air leak by comparing the first indoor sound component with the second indoor sound component;
an analysis time period determination step of creating a time history of sound pressure levels for the frequency bands identified in the air leakage sound component identification step, and determining a time period in which to analyze the air leakage sound based on the time history;
an air leakage sound source estimating step of estimating the arrival direction of the air leakage sound from the second indoor sound by analyzing the frequency band identified in the air leakage sound component identifying step and the time period determined in the analysis time period determining step,
A method for detecting an air leak.
前記解析時間帯判定工程では、音圧レベルの時刻歴から変位点検知を用いて前記漏気音が鳴り始める漏気音開始時刻を算出し、前記漏気音開始時刻から反射音の影響がない所定の時間帯を前記漏気音の解析を行う時間帯とする、
ことを特徴とする請求項に記載の漏気検知方法。
In the analysis time period determination step, the air leakage sound start time is calculated using displacement point detection from the time history of sound pressure levels, and a predetermined time period from the air leakage sound start time when there is no influence of reflected sound is determined as the time period for analyzing the air leakage sound.
3. The method for detecting an air leak according to claim 2 .
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