[go: up one dir, main page]

JP2544535B2 - Measuring device and measuring method for moving sound source - Google Patents

Measuring device and measuring method for moving sound source

Info

Publication number
JP2544535B2
JP2544535B2 JP3093978A JP9397891A JP2544535B2 JP 2544535 B2 JP2544535 B2 JP 2544535B2 JP 3093978 A JP3093978 A JP 3093978A JP 9397891 A JP9397891 A JP 9397891A JP 2544535 B2 JP2544535 B2 JP 2544535B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sound source
moving
microphone
microphones
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3093978A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04324324A (en
Inventor
靖 高野
明由 飯田
悦子 相沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3093978A priority Critical patent/JP2544535B2/en
Publication of JPH04324324A publication Critical patent/JPH04324324A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2544535B2 publication Critical patent/JP2544535B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両や自動車な
ど、騒音を発しながら移動する移動体の移動経路やその
移動方向が計測時に予測または測定可能なときに、この
移動体上の音源分布を計測するための装置に係わり、特
に、移動中の音源の騒音の発生位置や強度分布を求め、
移動体からでる、例えば風切り音などの、低騒音化のた
めのデータの取得、位置や速度の検出などを行うための
計測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sound source distribution on a moving body such as a railroad car or an automobile when the moving path and the moving direction of the moving body moving while making noise are predicted or measurable at the time of measurement. Related to the device for measuring the noise, especially the noise generation position and intensity distribution of the moving sound source,
The present invention relates to a measuring device for acquiring data for noise reduction, such as wind noise, and detecting position and speed, which are emitted from a moving body.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のマイクロホンアレイを用いた移動
音源の計測装置の代表的な例としては、プロシ−ディン
グス オブ インター・ノイズ 88(1988年)の
第167頁より第170頁、及び第1391頁より第1
396頁(PROCEEDINGSOF INTER・
NOIZE 88(1988)、PP167−170、
PP1391−1396)に論じられている。
2. Description of the Related Art A typical example of a conventional moving sound source measuring apparatus using a microphone array is Proceedings of Inter Noise 88 (1988), pages 167 to 170, and 1391. More first
396 pages (PROCEEDINGSOF INTER
NOIZE 88 (1988), PP167-170,
PP 1391-1396).

【0003】又、1対のマイクロホンアレイを交差さ
せ、静止した音源の強さを解析する音源の計測装置の代
表的な例としては、日本音響学会誌44巻12号(19
88年)の第916頁より第922頁に論じられてい
る。
Further, as a typical example of a sound source measuring device for analyzing the strength of a stationary sound source by intersecting a pair of microphone arrays, the Journal of the Acoustical Society of Japan, Vol.
1988), pages 916-922.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記プロシーディング
ス オブ インター・ノイズ 88(1988年)に記
載のマイクロホンアレイを用いた移動音源計測装置で
は、1本のマイクロホンアレイのみを用いて、それぞれ
のマイクロホンでとらえた音響信号を移動音源から各々
のマイクロホンへの音波の到達時間だけずらして重ね合
わせることにより、高速鉄道車両の1次元的な音源分布
を求めている。しかし、1本のマイクロホンアレイでは
マイクロホンの配列方向に直交する方向の音源分解能が
ないため、2次元的な音源分解能がない。このため、正
確な移動音源表面上の音源分布が求められなかった。
In the moving sound source measuring apparatus using the microphone array described in the above-mentioned Proceedings of Inter Noise 88 (1988), only one microphone array is used and each microphone is used for capturing. The one-dimensional sound source distribution of the high-speed railway vehicle is obtained by shifting the acoustic signals from the moving sound source by the time of arrival of the sound waves to each microphone and superimposing them. However, one microphone array has no sound source resolution in the direction orthogonal to the array direction of the microphones, and thus has no two-dimensional sound source resolution. Therefore, the accurate sound source distribution on the moving sound source surface cannot be obtained.

【0005】また上記日本音響学会誌44巻12号(1
988年)に記載の1対のマイクロホンアレイを交差さ
せ、静止した音源の強さを解析する音源計測装置では、
円弧状のマイクロホンアレイを用いることにより、円弧
の中心での音源を他の音源から分離することができる
が、音源がマイクロホンアレイに対して相対的に移動す
る場合の考慮がなされておらず、移動音源上の音源分布
の計測に使用できなかった。また、マイクロホンの間隔
は測定する最高周波数の波長の1/2よりも狭くとらね
ばならないため、波長が短い場合にマイクロホンの数が
多くなり計算処理の負担が大きかった。
The above-mentioned Journal of Acoustical Society of Japan, Vol. 44, No. 12 (1
(1988), a pair of microphone arrays are crossed to analyze the strength of a stationary sound source.
By using an arc-shaped microphone array, the sound source at the center of the arc can be separated from other sound sources, but it is not taken into consideration when the sound source moves relative to the microphone array. It could not be used to measure the sound source distribution on the sound source. In addition, since the interval between the microphones must be narrower than 1/2 of the wavelength of the highest frequency to be measured, when the wavelength is short, the number of microphones increases and the calculation process is heavy.

【0006】本発明の第1の目的は、移動する音源表面
上の2次元的な音源分布を精度良く計測する移動音源の
計測装置あるいは計測方法を提供することにある。
A first object of the present invention is to provide a moving sound source measuring apparatus or measuring method for accurately measuring a two-dimensional sound source distribution on a moving sound source surface.

【0007】本発明の第2の目的は、精度を落とすこと
なく、使用するマイクロホンの数をできる移動音源の計
測装置あるいは計測方法を提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a measuring device or a measuring method for a moving sound source, which can reduce the number of microphones to be used without lowering the accuracy.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明の移動音源の計測装置は、複数個のマ
イクロホンがアレイ状に配列され、かつ1対のマイクロ
ホンアレイを互いに交差させるとともに、この1対のマ
イクロホンアレイの各々を音源の移動方向と直交しない
方向に配置されたものであって、前記マイクロホンで検
出した音響信号を移動音源から各々のマイクロホンへの
音波の到達時間だけ補正する遅延時間計算装置と、該補
正後の信号を重ね合わせる加算装置と、該重ね合わせた
信号の周波数分析を行う周波数分析装置と、該周波数分
析されたスペクトルの平均化を行うデシベル算術平均装
置を備えたものである。
In order to achieve the first object, a measuring device for a moving sound source according to the present invention has a plurality of microphones arranged in an array and a pair of microphone arrays intersect each other. In addition, each of the pair of microphone arrays is arranged in a direction that is not orthogonal to the moving direction of the sound source, and the acoustic signal detected by the microphone is used only for the arrival time of the sound wave from the moving sound source to each microphone. A delay time calculating device for correcting, an adding device for superimposing the corrected signals, a frequency analyzing device for performing frequency analysis of the superimposed signals, and a decibel arithmetic averaging device for averaging the frequency analyzed spectra. It is equipped with.

【0009】又、1対のマイクロホンアレイを互いに十
字またはV字型に交差させたものである。
Also, a pair of microphone arrays are crossed with each other in a cross or V shape.

【0010】又、交差状であって、音源の移動方向と直
交しない方向に配置された複数個のマイクロホンを用
い、前記マイクロフォンで検出した音響信号を移動音源
から各々のマイクロホンへの音波の到達時間だけずらし
て重ね合わせることによりマイクロホンの指向性を高
め、音源の移動中に音源分布を複数回計測しこれを平均
して音源分布を計測するものである。
Further, using a plurality of microphones which are crossed and arranged in a direction not orthogonal to the moving direction of the sound source, the acoustic signals detected by the microphones are transmitted from the moving sound source to the respective microphones at the arrival time of sound waves. The directivity of the microphone is enhanced by shifting and superimposing it, the sound source distribution is measured multiple times while the sound source is moving, and this is averaged to measure the sound source distribution.

【0011】又、音源がマイクロホンアレイの近傍を通
過中に複数回測定した結果より、音源の分離を精度良く
行うため、音源の強さをデシベルで表し、計測結果の平
均を前記のデシベル値の算術平均をとるものである。
Further, based on the result of measuring the sound source a plurality of times while passing through the vicinity of the microphone array, in order to accurately separate the sound source, the strength of the sound source is expressed in decibels, and the average of the measurement results is expressed by It is the arithmetic mean.

【0012】又、精度良く移動音源の速度を計測するた
め、あらかじめ位置のわかっている移動音源上の2つの
音源から出る音を、移動音源近傍のマイクロホンで検出
し、その時間間隔から移動音源の速度を計算するもので
ある。
Further, in order to measure the speed of the moving sound source with high accuracy, the sounds emitted from two sound sources on the moving sound source whose positions are known in advance are detected by a microphone near the moving sound source, and the moving sound source is detected from the time interval. It calculates speed.

【0013】又、マイクロホンアレイ上のすべてのマイ
クロホンの出力を1台の計測装置で記録することができ
ない場合、複数の記録装置間の同期をとるため、それぞ
れの記録装置上の少なくとも1つのマイクロホンの出力
は他の記録装置上にも同時に記録するものである。
Further, when the outputs of all the microphones on the microphone array cannot be recorded by one measuring device, in order to synchronize a plurality of recording devices, at least one microphone on each recording device should be synchronized. The output is simultaneously recorded on another recording device.

【0014】上記第2の目的を達成するために、本発明
の移動音源の計測装置は、使用するマイクロホンをでき
るだけ少なくするため、アレイ状に配列したマイクロホ
ンアレイ上の個々のマイクロホンの間隔を、測定する音
の最高周波数での波長の長さの2分の1よりも長くとっ
たものである。
In order to achieve the second object, the moving sound source measuring apparatus of the present invention measures the distance between individual microphones on an array of microphones in order to use as few microphones as possible. It is longer than one half of the wavelength length at the highest frequency of the sound.

【0015】又、音源の移動中に音源分布を複数回計測
しこれを平均して音源分布を計測するものである。
Further, the sound source distribution is measured a plurality of times while the sound source is moving, and this is averaged to measure the sound source distribution.

【0016】[0016]

【作用】1本の直線的なマイクロホンアレイで、それぞ
れのマイクロホンでとらえた音響信号を測定対象の移動
音源から各々のマイクロホンへの音波の到達時間だけず
らして重ね合わせることにより、音波の到達時間の異な
る他の位置の音源と分離することができる。しかし、マ
イクロホンの配列方向と直角な方向に並んだ2つの音源
からの音は、音源の位置の違いによる、各々のマイクロ
ホンへの音波の到達時間の差が少ないため音源の分離が
困難である、すなわち、音源分解能が低いことになる。
このため、1本の直線状のマイクロホンアレイは、マイ
クロホンの配列方向にのみ指向性を持つことになる。そ
こで、1対のマイクロホンアレイを用いて、これらを互
いに十字またはV字型に交差させ、それぞれのマイクロ
ホンアレイの指向特性を重ね合わせることにより、2次
元的な指向性を持たせることができる。これにより、2
次元的な音源分布の計測が可能となる。
[Function] With a single linear microphone array, the acoustic signals captured by the respective microphones are overlapped by shifting the acoustic signals from the moving sound source to be measured to the respective microphones by shifting the arrival time of the acoustic waves. It can be separated from a sound source in another different position. However, it is difficult to separate the sound from two sound sources arranged in a direction perpendicular to the microphone arrangement direction because the difference in the arrival time of the sound wave to each microphone is small due to the difference in the position of the sound source. That is, the sound source resolution is low.
For this reason, one linear microphone array has directivity only in the microphone array direction. Therefore, two-dimensional directivity can be provided by using a pair of microphone arrays and crossing them in a cross or V shape to overlap the directivity characteristics of the respective microphone arrays. This gives 2
It is possible to measure the dimensional sound source distribution.

【0017】又、音源が移動するので、音源の移動とと
もに音源とマイクロホンアレイの相対位置が変化し、指
向性のパターンは変化する。このため、一回の測定で、
特定の2点の音源分離精度が低くても、音源が別の位置
に移動したときの測定でこれらの音源分解能が十分であ
れば、複数回の測定の平均により、2つの音源の分離精
度の向上が可能となる。
Further, since the sound source moves, the relative position of the sound source and the microphone array changes as the sound source moves, and the directivity pattern changes. Therefore, in one measurement,
Even if the sound source separation accuracy of two specific points is low, if the sound source resolution is sufficient for the measurement when the sound source moves to another position, the separation accuracy of the two sound sources can be calculated by averaging multiple measurements. It is possible to improve.

【0018】一対のマイクロホンアレイは、分解能を上
げるため移動音源の正面にできるだけ近い位置に配置す
る。このとき、1対のマイクロホンアレイが各々音源の
移動方向と直交、および、平行な場合、これらのアレイ
はそれぞれ、音源の移動方向および移動方向に直交する
方向に常に分解能が低い。このため、音源の移動中に複
数回の測定を行っても移動音源上の移動方向もしくは移
動方向に直交する方向に並んだ2つの音源の分離精度を
向上することができない。一方、一対のマイクロホンア
レイの両方を音源の移動方向に直交させなければ、音源
の移動により音源分解能の低下する方向が変化するの
で、音源移動中の数回の測定結果の平均により、一様な
音源分解能を得ることができる。
The pair of microphone arrays are arranged as close as possible to the front of the moving sound source in order to improve the resolution. At this time, when the pair of microphone arrays are orthogonal to and parallel to the moving direction of the sound source, these arrays always have low resolution in the moving direction of the sound source and in the direction orthogonal to the moving direction. Therefore, even if the measurement is performed a plurality of times while the sound source is moving, it is not possible to improve the separation accuracy of the two sound sources arranged in the moving direction on the moving sound source or in the direction orthogonal to the moving direction. On the other hand, unless both the pair of microphone arrays are orthogonal to the moving direction of the sound source, the direction in which the sound source resolution decreases due to the moving sound source changes. The sound source resolution can be obtained.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1から図7によ
り説明する。図1に本発明の一実施例である移動音源の
計測装置を鉄道車両本体の騒音源の探査に適用した例を
示す。図1に示すように、速度検出センサ5により鉄道
車両1が軌道2上を速度Vで、例えば直線的に移動する
ときにその速度を計測し、移動方向に平行な面内にマイ
クロホンアレイ3を設置する。マイクロホンアレイ3は
ほぼ直交するV字型に配置された1対のアレイ3aおよ
び3bよりなり、アレイ3aと3bはいずれも車両の進
行方向と約45度の角度をなすように設置している。ア
レイ3aおよび3b上にはM個のマイクロホン4が配列
されている。M個のマイクロホンの出力は接続ケーブル
10を介して、速度検出センサ5の出力とともに信号処
理装置6に入力される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows an example in which a moving sound source measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is applied to search for a noise source of a railway vehicle body. As shown in FIG. 1, the speed detection sensor 5 measures the speed of the railway vehicle 1 on the track 2 at a speed V, for example, when moving linearly, and the microphone array 3 is placed in a plane parallel to the moving direction. Install. The microphone array 3 comprises a pair of V-shaped arrays 3a and 3b arranged substantially orthogonal to each other, and the arrays 3a and 3b are installed so as to form an angle of about 45 degrees with the traveling direction of the vehicle. M microphones 4 are arranged on the arrays 3a and 3b. The outputs of the M microphones are input to the signal processing device 6 together with the output of the speed detection sensor 5 via the connection cable 10.

【0020】信号処理装置6内での処理の手順を以下に
示す。M個のマイクロホンのうち第j番目のマイクロホ
ン4jにより捕らえられた車両側面上の音源Sの時刻t
での放射音の波形Pj(t)は数1により表される。
The procedure of processing in the signal processing device 6 is shown below. Time t of the sound source S on the side of the vehicle captured by the j-th microphone 4j of the M microphones
The waveform Pj (t) of the radiated sound at is expressed by the equation 1.

【0021】[0021]

【数1】 [Equation 1]

【0022】ここで、S(t)は時刻tでの音源の強
さ、Rj(t)は音源Sより第j番目のマイクロホン4
jまでの距離、Aはマイクロホンの出力電圧感度、cは
音速を意味する。又、Rj(t)/cは、音源Sからで
た音が第j番目のマイクロホン4jに到達するまでの時
間遅れである。音源Sのt=0での座標が(Xs,Y
s,0)、移動方向をX方向にVとなるように座標系を
とり、このときのマイクロホン4jの座標を(Xj,Y
j,Zj)とすれば、Rj(t)は数2により計算でき
る。
Here, S (t) is the strength of the sound source at time t, and Rj (t) is the j-th microphone 4 from the sound source S.
The distance to j, A means the output voltage sensitivity of the microphone, and c means the speed of sound. Rj (t) / c is the time delay until the sound emitted from the sound source S reaches the j-th microphone 4j. The coordinates of the sound source S at t = 0 are (Xs, Y
s, 0), and the coordinate system is set so that the moving direction is V in the X direction, and the coordinates of the microphone 4j at this time are (Xj, Y).
j, Zj), Rj (t) can be calculated by Equation 2.

【0023】[0023]

【数2】 [Equation 2]

【0024】ここで、信号処理装置6の中の遅延時間計
算装置61は、速度検出センサ5で検出した音源速度V
のデータから、数2によりRj(t)を計算し、M個の
マイクロホンの出力Pj(t)を、信号遅延回路62に
よりそれぞれ音源Sから各マイクロホンへの時間遅れR
j(t)/cだけ補正しPj(t+Rj(t)/c)と
する。補正されたマイクロホンの出力を加算装置63に
より加算すると、数3に示したように音源Sの波形が計
算できる。
Here, the delay time calculation device 61 in the signal processing device 6 uses the sound source speed V detected by the speed detection sensor 5.
Rj (t) is calculated by the equation 2 from the data of M, and the output Pj (t) of the M microphones is delayed by the signal delay circuit 62 from the sound source S to each microphone R.
Only j (t) / c is corrected to Pj (t + Rj (t) / c). When the corrected microphone outputs are added by the adder 63, the waveform of the sound source S can be calculated as shown in Equation 3.

【0025】[0025]

【数3】 (Equation 3)

【0026】ここで、Wjは、アレイの指向特性を改良
するための、各マイクロホン出力に対する窓関数であ
り、信号遅延回路62または加算装置63内でそれぞれ
のマイクロホン出力に対して積をとる。この値には直線
上に等間隔で配列されたM個のマイクロホンに対して
は、例えば数4に示した矩形窓、数5に示したハニング
窓などを用いる。
Here, Wj is a window function for each microphone output for improving the directional characteristics of the array, and is multiplied by each microphone output in the signal delay circuit 62 or the adder 63. For this value, for M microphones arranged at equal intervals on a straight line, for example, the rectangular window shown in Formula 4 or the Hanning window shown in Formula 5 is used.

【0027】[0027]

【数4】 [Equation 4]

【0028】[0028]

【数5】 (Equation 5)

【0029】さらに、音圧波形S(t)により音源の周
波数分析を、周波数分析装置64にて行う。周波数fで
のスペクトルSp(f)をN回測定し、デシベル算術平
均装置65で数6で示す平均処理を行い、デシベル算術
平均値Spa(f)を求める。
Further, the frequency analysis of the sound source by the sound pressure waveform S (t) is performed by the frequency analysis device 64. The spectrum Sp (f) at the frequency f is measured N times, and the decibel arithmetic averaging device 65 performs the averaging process shown in Formula 6 to obtain the decibel arithmetic mean value Spa (f).

【0030】[0030]

【数6】 (Equation 6)

【0031】ここで、S0はデシベル値を計算するとき
の基準値である。
Here, S0 is a reference value when the decibel value is calculated.

【0032】上記実施例の信号処理装置6内の信号処理
のフローチャートの一例を図2に示す。図2では、最初
にバッファ内に読み込んだ第j番目のマイクロホンの出
力より求めた音圧Pj(t)を用い、数3の処理を行っ
ている。図2では、バッファ内に存在しないデータが必
要になった時点で、新たに追加のデータを読み込んでい
る。
FIG. 2 shows an example of a flowchart of signal processing in the signal processing device 6 of the above embodiment. In FIG. 2, the sound pressure Pj (t) obtained from the output of the j-th microphone that is first read into the buffer is used to perform the processing of Expression 3. In FIG. 2, when additional data that does not exist in the buffer is needed, additional data is newly read.

【0033】FFTにより求めた周波数スペクトルSp
(f)は直ちに、20log(|Sp(f)|/So)
の演算を行いデシベル値に変換する。これより数6に基
づいた平均処理を行い、求めるSp(f)を得る。
Frequency spectrum Sp obtained by FFT
(F) is immediately 20 log (| Sp (f) | / So)
Is converted to a decibel value. From this, the averaging process based on Equation 6 is performed to obtain the desired Sp (f).

【0034】平均は時間の進行とともに、音源が移動す
るので、平均される周波数スペクトルはそれぞれ異なる
音源位置で求められたものである。このため、音源の2
次元的な分離性能は測定したスペクトル毎に異なる。図
3及び図4に音源分布計算値の一例を示す。図3および
図4では、一対のマイクロホンアレイ3aと3b各々に
27cm間隔で15本のマイクロホンを取付け、マイク
ロホンアレイより約5m離れたマイクロホンアレイの中
心よりも約1m高い位置を通過する点音源1aがあると
きに、数1から数4を用いて点音源1aを中心とする6
m×6mの範囲の枠8内での音源分布計算値を示す。図
3は音源がマイクロホンアレイの正面にある場合、図4
は音源がマイクロホンアレイの手前約10mの位置にあ
る場合である。
Since the averaging means that the sound source moves with the progress of time, the averaged frequency spectra are obtained at different sound source positions. Therefore, the sound source 2
The dimensional separation performance is different for each measured spectrum. An example of the sound source distribution calculated value is shown in FIGS. In FIGS. 3 and 4, 15 microphones are attached to the pair of microphone arrays 3a and 3b at intervals of 27 cm, and a point sound source 1a passing through a position about 1 m higher than the center of the microphone array about 5 m away from the microphone array is shown. At some point, using the equations 1 to 4, the point sound source 1a as the center 6
The sound source distribution calculation value within the frame 8 in the range of m × 6 m is shown. FIG. 3 shows the case where the sound source is in front of the microphone array.
Is the case where the sound source is located about 10 m before the microphone array.

【0035】音源分布計算では、数3の処理を本来の音
源位置1a以外の位置で行ったときでもS(t)が0に
ならないので、図3及び図4では、数6を用い音源1a
の位置でのスペクトルを0dBとしたときのデシベル値
が等しい位置を結んだ等音源強度線を表示してある。こ
こで音源1aの周囲に−3dBと表示された線が一般に
音源分解能と呼ばれている。図より音源の位置により音
源分解能が大きく異なることがわかる。
In the sound source distribution calculation, since S (t) does not become 0 even when the processing of the expression 3 is performed at a position other than the original sound source position 1a, the expression 6 is used in FIGS. 3 and 4.
The equal sound source intensity line connecting the positions where the decibel value is equal when the spectrum at the position is 0 dB is displayed. The line labeled -3 dB around the sound source 1a is generally called the sound source resolution. From the figure, it can be seen that the sound source resolution varies greatly depending on the position of the sound source.

【0036】図5に、音源がマイクロホンアレイの手前
約10m、5m、音源位置、通過後5m、10mとそれ
ぞれの位置にあるときの、音源分布の計算を5回おこな
い、得られた音源分布を数6によりデシベル算術平均し
た一例を示す。図5で−15dBの線の外側の領域7で
は真の音源位置1aでの値よりも−15dB以上低いこ
とを示す。図6に、従来行われている数3などにより得
られた音源分布を数7によりデシベル平均した結果を示
す。図5と図6を比較すれば、明らかなように、デシベ
ル値の算術平均を行った方が、相対的に音源分布の2乗
平均値の低い位置の重み付けが高くなるため、本実施例
のデシベル算術平均を用いた方が音源分解能がさらに向
上する。
FIG. 5 shows that the sound source distribution is calculated five times when the sound source is located in front of the microphone array at about 10 m, 5 m, at the sound source position, and at 5 m, 10 m after passing, respectively, and the obtained sound source distribution is shown. An example of the arithmetic mean of decibels given by Equation 6 is shown. In FIG. 5, the region 7 outside the line of −15 dB is lower than the value at the true sound source position 1a by −15 dB or more. FIG. 6 shows the result of decibel averaging by Equation 7 the sound source distribution obtained by Equation 3 that is conventionally performed. As is apparent from a comparison between FIG. 5 and FIG. 6, the weighting of a position having a relatively low root mean square value of the sound source distribution is higher when the arithmetic mean of the decibel values is performed, and therefore, in the present embodiment. The sound source resolution is further improved by using the decibel arithmetic mean.

【0037】[0037]

【数7】 (Equation 7)

【0038】なお、図3、図4、図5、および図6に示
す測定結果は、図1のマイクロホンアレイ3aと3b各
々に27cm間隔で15本のマイクロホンを取付けた場
合の4000Hzのついての例であり、マイクロホン間
隔dは音の波長λ約8.5cmの約3倍の場合である。
従来のマイクロホンアレイでは、日本音響学会誌44巻
12号(1988年)の第916頁より第922頁に論
じられているように、マイクロホンアレイ上の個々のマ
イクロホン間隔dは音波の波長λの1/2以下で行われ
てきた。これは入射角の異なる波長λの音波が間隔dの
マイクロホンで区別できる限界を示したサンプリング定
理に基づくものである。本実施例では、図7に示したよ
うにのように、音源1bとマイクロホン4a、4b、4
cおよび4dのマイクロホンの距離Ra、Rb、Rcお
よびRdを数3により計算しているので、すべてのマイ
クロホンが同一直線上になければ、マイクロホンアレイ
全体で3次元的に音源1bの一点に焦点を当てることが
でき、従来のサンプリング定理の限界を越えて、マイク
ロホン間隔dを1/2λ以上にできる。
The measurement results shown in FIGS. 3, 4, 5 and 6 are examples at 4000 Hz when 15 microphones are attached to each of the microphone arrays 3a and 3b of FIG. 1 at 27 cm intervals. And the microphone distance d is about 3 times the wavelength λ of sound of about 8.5 cm.
In the conventional microphone array, as described in pp. 916 to 922 of Vol. 44, No. 12 (1988) of the Acoustical Society of Japan, the distance d between the individual microphones on the microphone array is 1 of the wavelength λ of the sound wave. It has been done below / 2. This is based on the sampling theorem, which shows the limit that the sound waves of the wavelength λ having different incident angles can be distinguished by the microphone of the interval d. In this embodiment, as shown in FIG. 7, the sound source 1b and the microphones 4a, 4b, 4 are
Since the distances Ra, Rb, Rc and Rd of the microphones of c and 4d are calculated by the equation 3, if all the microphones are not on the same straight line, the microphone array as a whole is focused on one point of the sound source 1b three-dimensionally. The microphone spacing d can be set to 1 / 2λ or more, exceeding the limit of the conventional sampling theorem.

【0039】図8に、従来のプロシーディングス オブ
インター・ノイズ 88(1988年)の第167頁
より第170頁、及び第1391頁より第1396頁に
論じられていたマイクロホンアレイの一例を示す。従来
のこの装置では、移動音源の移動方向と平行および直交
する方向に配置していた。図8の配置のマイクロホンア
レイを用いて、図1に示す実施例で用いた処理方法によ
り図5に対応する処理を行うと、図9に示す結果とな
る。図9と図5を比較すると明らかなように、図5の音
源分解能の方が図9に示す音源分解能より高いことがわ
かり、本実施例の効果がわかる。
FIG. 8 shows an example of the microphone array discussed on pages 167 to 170 and 1391 to 1396 of the conventional proceedings of inter noise 88 (1988). In this conventional device, they are arranged in a direction parallel and orthogonal to the moving direction of the moving sound source. When the processing corresponding to FIG. 5 is performed by the processing method used in the embodiment shown in FIG. 1 using the microphone array arranged as shown in FIG. 8, the result shown in FIG. 9 is obtained. As is clear from the comparison between FIG. 9 and FIG. 5, it can be seen that the sound source resolution of FIG. 5 is higher than the sound source resolution shown in FIG. 9, and the effect of this embodiment can be seen.

【0040】図10に本発明の他の実施例を示す。図1
0に示す実施例では、X字型に配置されたマイクロホン
アレイを用いて、マイクロホンアレイ正面を移動する自
動車から放射される騒音の音源探査を行う例である。図
10で自動車の天井面1cは、マイクロホンアレイの下
の方のマイクロホンからは直接見通せない。このため、
マイクロホンアレイ上のマイクロホンのうち天井面1c
などの音源を見通せる一部のマイクロホンアレイのみを
使用して音源分布の解析を行うこともできる。従来の装
置である図8に示した水平、垂直のアレイでは水平のア
レイ3d上のマイクロホンからは、見通せない位置で音
源の水平分解能がなくなるが、本実施例によれば、マイ
クロホンアレイのうち3eの部分で、水平と垂直の分解
能を持てるので水平分解能がなくなることがない。また
マイクロホンアレイ中のマイクロホン4e、または、移
動音源の近傍に設けたマイクロホンで捕らえた移動音源
の発生音の持続時間などから移動音源の移動速度を検出
することも可能である。
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention. FIG.
The embodiment shown in FIG. 0 is an example in which a microphone array arranged in an X shape is used to search for a sound source of noise emitted from an automobile moving in front of the microphone array. In FIG. 10, the ceiling surface 1c of the automobile cannot be directly seen through the microphones below the microphone array. For this reason,
Ceiling surface 1c of the microphones on the microphone array
It is also possible to analyze the sound source distribution using only some microphone arrays that can see the sound source. In the conventional horizontal and vertical arrays shown in FIG. 8, the horizontal resolution of the sound source disappears at a position where the microphones on the horizontal array 3d cannot see through. However, according to the present embodiment, 3e of the microphone arrays are used. Since there is horizontal and vertical resolution, the horizontal resolution will not be lost. It is also possible to detect the moving speed of the moving sound source from the microphone 4e in the microphone array or the duration of the sound generated by the moving sound source captured by the microphone provided near the moving sound source.

【0041】図11は、本発明の他の実施例を示す。図
11では、マイクロホンを3次元的にランダムに配置し
ている。複数のマイクロホンからの出力を2台の記録装
置9aと9bに記録し、その後、信号処理装置6に記録
装置9aおよび9bを接続し記録データを再生すること
により処理を行うことができる。ただし、この場合は、
数3に示される窓関数Wjは数4の矩形窓を使用する。
このとき、記録装置9aおよび9bの両方に同一のマイ
クロホン4fの出力を記録することにより、記録データ
の再生時にお互いの記録装置の同期をとることができ
る。
FIG. 11 shows another embodiment of the present invention. In FIG. 11, the microphones are randomly arranged three-dimensionally. The processing can be performed by recording the outputs from the plurality of microphones in the two recording devices 9a and 9b, and then connecting the recording devices 9a and 9b to the signal processing device 6 and reproducing the recorded data. However, in this case,
The window function Wj shown in Expression 3 uses the rectangular window of Expression 4.
At this time, by recording the output of the same microphone 4f in both the recording devices 9a and 9b, it is possible to synchronize the recording devices with each other when reproducing the recorded data.

【0042】さらに、記録装置を3台以上使用する場合
も、同様に、各々の記録装置に記録されたマイクロホン
アレイの信号のうちすくなくとも一つのマイクロホン出
力が、他の記録装置に記録されていればよい。また、移
動音源が、直線的に移動しない場合でも数2の計算で各
時刻での音源の移動速度を考慮することにより、処理可
能である。また、日本音響学会誌44巻12号(198
8年)に論じられているように、図1の一対のマイクロ
ホンアレイ3aおよび3b各々に対して数3をそれぞれ
適用して得られるSa(t)およびSb(t)の積によ
り音源Sを分離することも可能である。
Further, when three or more recording devices are used, similarly, if at least one microphone output of the signals of the microphone array recorded in each recording device is recorded in another recording device. Good. Further, even if the moving sound source does not move linearly, it can be processed by considering the moving speed of the sound source at each time in the calculation of Formula 2. Also, Journal of Acoustical Society of Japan, Vol. 44, No. 12 (198
8), the source S is separated by the product of Sa (t) and Sb (t) obtained by applying the equation 3 to the pair of microphone arrays 3a and 3b of FIG. 1, respectively. It is also possible to do so.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、マイクロホンアレイに
よる移動音源上の音源分布を、精度良く計測できるの
で、鉄道車両や自動車が、実際に走行しているときの、
騒音発生位置を見つけることができるので、上記の騒音
の効率的な低減、風切り音の発生源の探査などを精度良
く行うことができる。
According to the present invention, since the sound source distribution on the moving sound source by the microphone array can be accurately measured, when the railway vehicle or the automobile is actually traveling,
Since the noise generation position can be found, the above noise can be efficiently reduced, and the wind noise generation source can be searched accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す移動音源の計測装置の
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a moving sound source measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】信号処理のフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of signal processing.

【図3】音源がマイクロホンアレイの正面にあるときの
音源分布計算値を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a sound source distribution calculation value when a sound source is in front of a microphone array.

【図4】音源がマイクロホンアレイの正面より10mず
れたときの音源分布計算値を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing calculated values of a sound source distribution when the sound source is displaced 10 m from the front of the microphone array.

【図5】本発明の一実施例による音源分布のデシベル算
術平均の例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a decibel arithmetic average of a sound source distribution according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例に従来の信号処理を行った例
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example in which conventional signal processing is performed in an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例におけるマイクロホン配置例
を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing an arrangement example of microphones according to an embodiment of the present invention.

【図8】従来の音源計測装置を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a conventional sound source measuring device.

【図9】従来の音源計測装置による計測例を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing an example of measurement by a conventional sound source measuring device.

【図10】本発明の他の実施例を示す移動音源の計測装
置を示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing a moving sound source measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の他の実施例を示す移動音源の計測装
置の構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of a moving sound source measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…移動音源、3…マイクロホンアレイ、4…マイクロ
ホン、6…信号処理装置。
1 ... Moving sound source, 3 ... Microphone array, 4 ... Microphone, 6 ... Signal processing device.

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数個のマイクロホンにより、これらのマ
イクロホンに対して相対的に移動する物体上の音源分布
を計測する移動音源の計測装置において、前記複数個の
マイクロホンがアレイ状に配列され、かつ1対のマイク
ロホンアレイを互いに交差させるとともに、この1対の
マイクロホンアレイの各々を音源の移動方向と直交しな
い方向に配置されたものであって、前記マイクロホンで
検出した音響信号を移動音源から各々のマイクロホンへ
の音波の到達時間だけ補正する遅延時間計算装置と、該
補正後の信号を重ね合わせる加算装置と、該重ね合わせ
た信号の周波数分析を行う周波数分析装置と、該周波数
分析されたスペクトルの平均化を行うデシベル算術平均
装置を備えたことを特徴とする移動音源の計測装置。
1. A moving sound source measuring apparatus for measuring a sound source distribution on an object that moves relative to these microphones, the plurality of microphones being arranged in an array. A pair of microphone arrays are crossed with each other, and each of the pair of microphone arrays is arranged in a direction that is not orthogonal to the moving direction of the sound source. A delay time calculation device that corrects only the arrival time of a sound wave to a microphone, an addition device that superimposes the corrected signals, a frequency analysis device that performs a frequency analysis of the superposed signals, and a spectrum of the frequency analyzed spectrum. A moving sound source measuring device comprising a decibel arithmetic averaging device for averaging.
【請求項2】複数個のマイクロホンにより、これらのマ
イクロホンに対して相対的に移動する物体上の音源分布
を計測する移動音源の計測装置において、前記複数個の
マイクロホンがアレイ状に配列され、かつ1対のマイク
ロホンアレイを互いに交差させるとともに、この1対の
マイクロホンアレイの各々を音源の移動方向と直交しな
い方向に配置されたものであって、前記マイクロホンの
うち前記移動音源の側面を見通せる位置のマイクロホン
で検出した音響信号を移動音源から各々のマイクロホン
への音波の到達時間だけ補正する遅延時間計算装置と、
該補正後の信号を重ね合わせる加算装置と、該重ね合わ
せた信号の周波数分析を行う周波数分析装置と、該周波
数分析されたスペクトルの平均化を行うデシベル算術平
均装置を備えたことを特徴とする移動音源の計測装置。
2. A moving sound source measuring device for measuring a sound source distribution on an object that moves relative to these microphones, the plurality of microphones being arranged in an array, and A pair of microphone arrays are crossed with each other, and each of the pair of microphone arrays is arranged in a direction that is not orthogonal to the moving direction of the sound source. A delay time calculation device that corrects the acoustic signal detected by the microphone by the arrival time of the sound wave from the moving sound source to each microphone,
An addition device for superposing the corrected signals, a frequency analysis device for performing frequency analysis of the superposed signals, and a decibel arithmetic averaging device for averaging the frequency-analyzed spectra. Measuring device for moving sound source.
【請求項3】複数個のマイクロホンにより、これらのマ
イクロホンに対して相対的に移動する物体上の音源分布
を計測する移動音源計測装置において、交差状であっ
て、音源の移動方向と直交しない方向に配置された複数
個のマイクロホンを用い、前記マイクロフォンで検出し
た音響信号を移動音源から各々のマイクロホンへの音波
の到達時間だけずらして重ね合わせることによりマイク
ロホンの指向性を高め、音源の移動中に音源分布を複数
回計測しこれを平均して音源分布を計測することを特徴
とする移動音源計測方法。
3. A moving sound source measuring apparatus for measuring a sound source distribution on an object that moves relative to these microphones by using a plurality of microphones, the direction being intersecting and not orthogonal to the moving direction of the sound source. Using a plurality of microphones arranged in the microphone, the acoustic signals detected by the microphones are superposed by staggering the arrival time of sound waves from the moving sound source to each microphone, thereby increasing the directivity of the microphones and A moving sound source measuring method characterized by measuring a sound source distribution a plurality of times and averaging the measured sound source distributions.
【請求項4】前記マイクロホンの間隔が、移動音源より
放射される音の最高周波数での波長の長さの2分の1よ
りも長く設定されている請求項1又は2に記載の移動音
源の計測装置。
4. The mobile sound source according to claim 1, wherein an interval between the microphones is set to be longer than ½ of a wavelength length at a highest frequency of sound emitted from the mobile sound source. Measuring device.
【請求項5】前記1対のマイクロホンアレイは互いに直
交し、かつ、音源の移動方向に対して約45度の角度を
なすように設定されている請求項1、2又は4に記載の
移動音源の計測装置。
5. The moving sound source according to claim 1, 2 or 4, wherein the pair of microphone arrays are set to be orthogonal to each other and to form an angle of about 45 degrees with respect to the moving direction of the sound source. Measuring device.
【請求項6】前記1対のマイクロホンアレイが互いV字
型に交差されている請求項1、2又は4に記載の移動音
源の計測装置。
6. The moving sound source measuring apparatus according to claim 1, 2 or 4, wherein the pair of microphone arrays intersect each other in a V shape.
【請求項7】音源分布の複数回の計測結果は、それぞ
れ、音源の強さをデシベルで表し、計測結果の平均を前
記のデシベル値の算術平均をとる請求項3に記載された
移動音源の計測方法。
7. The moving sound source according to claim 3, wherein a plurality of measurement results of the sound source distribution represent the strength of the sound source in decibels, and an average of the measurement results is calculated by an arithmetic mean of the decibel values. Measuring method.
【請求項8】前記マイクロホンアレイと相対的に移動す
る移動音源の速度は、移動音源近傍のマイクロホンの出
力中の移動音源上の異なる2点の音源から出る音の時間
間隔により求める請求項3又は7に記載の移動音源の計
測方法。
8. The speed of a moving sound source moving relative to the microphone array is determined by a time interval between sounds emitted from two different sound sources on the moving sound source, which are being output from a microphone near the moving sound source. 7. The method for measuring a moving sound source according to 7.
【請求項9】前記マイクロホンアレイ上の複数のマイク
ロホンの出力が同時に記録再生できる複数の記録装置に
記録され、それぞれの記録装置上の少なくとも1つのマ
イクロホンの出力は他の記録装置上にも同時に記録され
ている請求項3、7又は8に記載の移動音源の計測方
法。
9. The outputs of a plurality of microphones on the microphone array are recorded on a plurality of recording devices capable of recording and reproducing at the same time, and the outputs of at least one microphone on each recording device are simultaneously recorded on other recording devices. The method for measuring a moving sound source according to claim 3, 7, or 8.
【請求項10】移動音源の音の発生源が、前記マイクロ
ホンアレイ上のすべてのマイクロホンから見通せないと
き、マイクロホンアレイ上のマイクロホンのうち、前記
音の発生源を見通せるマイクロホンの出力のみから移動
音源計測をおこなう請求項3、7、8又は9に記載の移
動音源の計測方法。
10. When the sound source of the moving sound source cannot be seen from all the microphones on the microphone array, the moving sound source is measured only from the output of the microphones on the microphone array that can see the sound source. The moving sound source measuring method according to claim 3, 7, 8 or 9.
JP3093978A 1991-04-24 1991-04-24 Measuring device and measuring method for moving sound source Expired - Fee Related JP2544535B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3093978A JP2544535B2 (en) 1991-04-24 1991-04-24 Measuring device and measuring method for moving sound source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3093978A JP2544535B2 (en) 1991-04-24 1991-04-24 Measuring device and measuring method for moving sound source

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04324324A JPH04324324A (en) 1992-11-13
JP2544535B2 true JP2544535B2 (en) 1996-10-16

Family

ID=14097493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3093978A Expired - Fee Related JP2544535B2 (en) 1991-04-24 1991-04-24 Measuring device and measuring method for moving sound source

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2544535B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1183612A (en) * 1997-09-10 1999-03-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Noise measuring apparatus of moving body
AT413605B (en) * 2003-06-06 2006-04-15 Avl List Gmbh METHOD FOR DETERMINING AND / OR SIMULATING THE PREVIOUS NOISE IN A MOTOR VEHICLE
CH702399B1 (en) 2009-12-02 2018-05-15 Veovox Sa Apparatus and method for capturing and processing the voice
JP7053705B2 (en) * 2020-03-24 2022-04-12 本田技研工業株式会社 Abnormal noise determination device and abnormal noise determination method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04324324A (en) 1992-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9351071B2 (en) Audio source position estimation
KR20190030739A (en) A method of orienting an ultrasonic source and analyzing a polymerized image
CN109696480B (en) A method for localization and imaging of acoustic emission sources of glass fiber composites based on improved time-reversal algorithm
US20040252845A1 (en) System and process for sound source localization using microphone array beamsteering
CN113884986B (en) Beam focusing enhanced strong impact signal space-time domain joint detection method and system
JPH1151300A (en) Leakage monitoring device
KR101086304B1 (en) Apparatus and method for removing echo signals generated by robot platform
JPH05260589A (en) Focal point sound collection method
JP4909058B2 (en) Noise reduction device
JP2008249702A (en) Acoustic measuring device and acoustic measuring method
JPS6329216Y2 (en)
JPH1183612A (en) Noise measuring apparatus of moving body
JP2544535B2 (en) Measuring device and measuring method for moving sound source
JP5728378B2 (en) Noise reduction device
Su et al. Acoustic imaging using a 64-node microphone array and beamformer system
Drira et al. Image source detection for geoacoustic inversion by the Teager-Kaiser energy operator
Guarato et al. A beam based method for target localization: inspiration from bats' directivity and binaural reception for ultrasonic sonar
To et al. Power estimation of sound sources on low-speed electric trains using a deconvolution approach
CN112119642B (en) Acoustic system and related localization method for detection and localization of low-intensity and low-frequency sound sources
KR102207070B1 (en) A Simple Estimation Method for Estimating Sound Source Orientation in Reverberant Water Tank
KR102288131B1 (en) Hydrophone for obtaining sound pressure data
RU2541682C1 (en) Method of analysis of acoustic field of complex source
JP4921954B2 (en) Noise reduction device
US20230348261A1 (en) Accelerometer-based acoustic beamformer vector sensor with collocated mems microphone
KR20020075522A (en) A Method for Determining the Location of Sound Source

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees