JPS63120228A - Method for separating and measuring directional component of sound - Google Patents
Method for separating and measuring directional component of soundInfo
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- JPS63120228A JPS63120228A JP26561986A JP26561986A JPS63120228A JP S63120228 A JPS63120228 A JP S63120228A JP 26561986 A JP26561986 A JP 26561986A JP 26561986 A JP26561986 A JP 26561986A JP S63120228 A JPS63120228 A JP S63120228A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、複数の音源が配設され几空間内における任意
の点に対する音の方向成分を分離測定する方法に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for separating and measuring the directional components of sound with respect to an arbitrary point in a closed space in which a plurality of sound sources are arranged.
製造工場内の騒音を測定する場合lCは騒音計を用いて
任意の点の音圧を測定すれば良い。When measuring the noise in a manufacturing factory, IC can measure the sound pressure at any point using a sound level meter.
しかし、製造工場内には音源となる製造機器が複数配設
されているので、騒音計は各製造機器の音圧の総和を測
定することになり、特定の製造機器の音圧を測定できな
い。However, since a plurality of manufacturing devices that serve as sound sources are installed in a manufacturing factory, the sound level meter measures the sum of the sound pressures of each manufacturing device, and cannot measure the sound pressure of a specific manufacturing device.
そこで、アコースティックインテンシテイ法により各周
波数ごとの音の方向性と振幅を測定するようにして複数
の音源における測定点工りの方向と振幅を知ることがで
きるエリにした技術が知られている。Therefore, a technique is known in which the acoustic intensity method is used to measure the directionality and amplitude of sound for each frequency, thereby making it possible to know the direction and amplitude of measurement points in a plurality of sound sources.
かかるアコースティックインテンシテイ法を用い念技術
であると、各音源の周波数が異なれば前述のように測定
できるが、同一周波数であるとその合成の周波数が測定
されるので方向と振幅を測定できない。If the acoustic intensity method is used as a virtual technique, it can be measured as described above if the frequencies of each sound source are different, but if the frequencies are the same, the synthesized frequency is measured, and the direction and amplitude cannot be measured.
例えば、第3図において音源Aと音源Cの周波数が同一
でるるとすると測定値は音源Aと音源Cの合成の値とな
るので、音源Aと音@Bとの方向及び振幅を知ることが
できない。For example, in Figure 3, if the frequencies of sound source A and sound source C are the same, the measured value will be the composite value of sound source A and sound source C, so it is impossible to know the direction and amplitude of sound source A and sound @B. Can not.
そこで本発明は、同一周波数の複数の音源を配設した空
間内における任意の点に対する音源の方向と振幅を測定
できるよりにした音の方向成分分離測定方法を提供する
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for separating and measuring directional components of sound, which makes it possible to measure the direction and amplitude of a sound source with respect to an arbitrary point in a space in which a plurality of sound sources of the same frequency are arranged.
〔問題点?解決する九めの手段及び作用〕少なくとも2
つの無指向性マイクロホンとF・F、Tアナライザによ
って多数点の音圧データを測定して各測定点における複
素スペクトラム値を求め、その複素スペクトラム値に基
づいて所定のアルゴリズムによって各方向の振@を演算
するよつにしたもので、これKよって同一周波数の音源
の方向と振幅を測定できるようにしたものでおる。〔problem? Ninth means and action to solve] at least 2
Measure sound pressure data at multiple points using two omnidirectional microphones and an F/F/T analyzer to obtain complex spectrum values at each measurement point.Based on the complex spectrum values, vibrations in each direction are calculated using a predetermined algorithm. It is designed to perform calculations, and by using K, it is possible to measure the direction and amplitude of a sound source of the same frequency.
第1図は本発明に係る音の方向成分分離方法を実施する
装置の一例を示し、装置本体1に設ケ念ステッピングモ
ータ2で棒材3?回転自在とすると共に、その回転中心
に騒音計を構成する無指向性の固定用マイクロホン4を
設け、棒材3に騒音計を構成する無指向性の移動用マイ
クロホン5を設けて移動用マイクロホン5が固定用マイ
クロホン40周りに円弧軌跡紮描いて移動するようにし
である。FIG. 1 shows an example of an apparatus for carrying out the directional component separation method of sound according to the present invention. In addition to being rotatable, an omnidirectional fixed microphone 4 constituting a sound level meter is provided at the center of rotation, and an omnidirectional mobile microphone 5 constituting a sound level meter is provided on the bar 3 to create a mobile microphone 5. is arranged to move in a circular arc around the fixed microphone 40.
前記固定用マイクロホン4は騒音計のアンプ6を経てF
−F−Tアナライザ(高速7一リエ変換解析機)7のA
チャンネル6に接続し、移動用マイクロホン5は騒音計
のアンプ9全経てF、I?・Tアナライザ7のBチャン
ネルlOに接続してるると共に、F、F、Tアナライザ
7の出力側はコンピュータ11に接続され、コンピュー
タ+1゜の演算結果は70ツビーデイスク712に記憶
されルト共に、コンピュータ)1よりモータドライバー
13金経てステツーピングモータ2にステッピングパル
スを送るようにしてろる。The fixed microphone 4 passes through the amplifier 6 of the sound level meter to the F
-F-T analyzer (high-speed 7-tier transform analyzer) 7 A
Connected to channel 6, mobile microphone 5 is connected to F, I? through the amplifier 9 of the sound level meter.・It is connected to the B channel IO of the T analyzer 7, and the output sides of the F, F, and T analyzers 7 are connected to the computer 11, and the calculation result of the computer +1° is stored in the 70-tube disk 712. ) 1 sends stepping pulses to the stepping motor 2 via the motor driver 13.
そして、固定用、移動用マイクロホン4.5によって得
られ九音圧データはアンプ6.9によって±Iどの電圧
に増幅されてI”、F′Tアナサイザ7のA、Bチャン
ネルg、10にそれぞれ入力され、入力された信号はp
−p’、rアナライザ7によってAチャンネルδ側のパ
ワー・スペクトラムとA、Bチャンネル6.10間のク
ロス・スペクトラムに加工されてコンピュータ11に転
送される。The nine sound pressure data obtained by the fixed and mobile microphones 4.5 are amplified to ±I voltage by the amplifier 6.9 and sent to channels A and B of the F'T analyzer g and 10, respectively. The input signal is p
-p', r Analyzer 7 processes the power spectrum of the A channel δ side and a cross spectrum between the A and B channels 6.10, and transfers it to the computer 11.
コンピュータI IUIk送1tL7tクロス・スペク
トラムfAチャンネルgのパワー・スペクトラムで割っ
てBチャンネル10側の相対複素スペクトラムを演算し
、その相対複素スペクトラムを70ツビーデイスク+2
VC記憶する。Computer I IUIk transmission 1tL7t Cross spectrum fA Divide by the power spectrum of channel g to calculate the relative complex spectrum on the B channel 10 side, and calculate the relative complex spectrum by 70tB disk + 2
VC memorized.
70ツビーデイスク12に記憶され比データはミニコン
に移堰れて後述するアルゴリズムにし比がって、そのデ
ータを演算処理しCRT 47’l:はグロツターに出
力するようにしである。The ratio data stored in the 70-tube disk 12 is transferred to the minicomputer, which processes the data according to an algorithm to be described later, and outputs it to the CRT 47'.
次に測定方法を説明する。Next, the measurement method will be explained.
装置本体1を測定すべき空間の任意の位置に設置し、ス
テッピングモータ2で棒材3を回転させて移動用マイク
ロホン5で所定角度毎の各測定点の音圧を測定すると共
に、固定マイクロホン4で基準点の音圧を測定する。The device main body 1 is installed at an arbitrary position in the space to be measured, the bar 3 is rotated by the stepping motor 2, and the sound pressure is measured at each measurement point at each predetermined angle with the moving microphone 5. Measure the sound pressure at the reference point.
このよ5にすることで2つのマイクロホンで多点の音圧
全順時に取り込みできる。By setting the number to 5, it is possible to simultaneously capture the sound pressure at multiple points using two microphones.
そして、取り込んだ音圧に基づいてクロススペクトラム
を用いてデータを処理する。The data is then processed using a cross spectrum based on the captured sound pressure.
例えば、基準点の複素音圧スペクトラムをφ0)
+pt+g 、測定点の複素音圧スペクトラムをl
pm l−φ0ゝとすれば、両者間のクロススペクトラ
ムG!rrLはGem == l pz l l pm
l−φ(1)−φ(′)となり、基準点のパワースペ
クトラムG8とともにコンピュータ11に入力される。For example, the complex sound pressure spectrum at the reference point is φ0) +pt+g, and the complex sound pressure spectrum at the measurement point is l
If pm l−φ0ゝ, then the cross spectrum G between the two is G! rrL is Gem == l pz l l pm
l-φ(1)-φ('), which is input to the computer 11 together with the power spectrum G8 of the reference point.
コンピュータ11はクロススペクトラムGImを基準点
のパワースペクトラムGzzの平方根で割って測定点の
相対複素スペクトラム金演算する。The computer 11 calculates the relative complex spectrum of the measurement point by dividing the cross spectrum GIm by the square root of the power spectrum Gzz of the reference point.
G門/ Z−= I Pa l−φ℃)−φcy)ここ
で、φ(I)、φcm>Vi基準点、測定点の初期位相
でろρ、それぞれデータの取り込みのタイミングで変化
する。しかし二信号間の位相差φ<m)−φ(s)は取
り込みタイミングにかかわらず不変であるから、任意時
点で測定されたそれぞれの位相差は仮にφ(,1))=
=:Qとおいた時点でのそれぞれの位相φ1(m)と等
価でろる。すなわち、Gtm /’ F四= IPm
l gφ昨)−φ(,1=)= φ’(”)=+
h+、)lP*1g
=0となり、個々の測定点でクロススペクトラム金求め
ることで多点の複素音圧スペクトラム測定と同等の効果
を得ることができる。G gate/Z−=I Pal−φ℃)−φcy) Here, φ(I), φcm>Vi, the initial phase of the reference point and the measurement point, ρ, each changes with the timing of data acquisition. However, since the phase difference φ<m)−φ(s) between the two signals remains unchanged regardless of the acquisition timing, the phase difference measured at any point in time is temporarily calculated as φ(,1))=
=:Equivalent to each phase φ1(m) at the time of Q. That is, Gtm/'F4=IPm
l gφlast)−φ(,1=)=φ'(”)=+
h+, )lP*1g = 0, and by calculating the cross spectrum at each measurement point, it is possible to obtain the same effect as multi-point complex sound pressure spectrum measurement.
そしで、相対複素スペクトラムはミニコンに送って後述
するアルゴリズムで演算処理する。The relative complex spectrum is then sent to the minicomputer and processed using the algorithm described below.
以下に最小二粱法?用いた音源分離アルゴリズム?説明
する。Minimum two-year law below? What sound source separation algorithm did you use? explain.
任意の音源から放射される音波は、音源から十分VC離
れた点では平面波とみなすことができる。この時、空間
上の任意の点<x、y)における音圧Pjは
Pj= ΣIシui xExP(iwt+ 1hxx
+1kyy ) −(1)と表わされる。A sound wave emitted from any sound source can be regarded as a plane wave at a point sufficiently VC away from the sound source. At this time, the sound pressure Pj at any point in space < x, y is Pj = ΣI xExP(iwt + 1hxx
+1kyy) - (1).
音源が*数存在する場合、これらの各音源からの寄与の
線形和として考えることができる。When there are *number of sound sources, it can be considered as a linear sum of contributions from each of these sound sources.
し比がって、
hxj : k、wcO5e)’ 、 ky
j : bpsINθj kd波aとなジ、
この音圧データの複素スペクトラムのW成分は
P = F;PjwXE’yCP (1ltxjx +
1ky)’y) −(3)となる。この時の未知数は
各音源に対し4て入射角θと振tviepの二個である
から、予じめ1個の方向成分を仮定しておき、各測定点
のデータから最小二乗法により個々の方向成分の寄与V
+求めることで、含量の項が消えるから容易に方程式を
解くことができる。Accordingly, hxj: k, wcO5e)', ky
j: bpsINθj kd wave a and naji,
The W component of the complex spectrum of this sound pressure data is P = F; PjwXE'yCP (1ltxjx +
1ky)'y)-(3). The unknowns at this time are the incident angle θ and the amplitude tviep for each sound source, so one directional component is assumed in advance, and the individual Contribution of direction component V
By finding +, the content term disappears, making it easy to solve the equation.
すなわち、空間上の任意の点<z、y)の音圧が第2図
に示−r工うにル方向の仮定した音源で成り立っている
ものとすれば、この時、その点にお灯る複素スペクトラ
ムのW成分Pは、(31式より
P = ΣPjup X E X P (i
kxj x+ 1kyj y ) −−−
(4)と表わされる。In other words, if the sound pressure at any point < z, y in space is made up of the assumed sound source in the direction shown in Figure 2, then the complex light at that point is The W component P of the spectrum is (from equation 31, P = ΣPjup X E X P (i
kxj x+ 1kyj y) ---
It is expressed as (4).
任意の点において実際に測定されたNM個の複素スペク
トラム値PM、J、(4くNM)から、この仮定した音
源方向の寄与度(この場合、複素振幅P)lとなる。ン
を求めるためには、測定値P JI Jと(4)式との
二乗誤茅#8が最小になるよつに係数Pノ′Wを決定し
てやれば良い。From the NM complex spectrum values PM, J, (4 x NM) actually measured at any point, the contribution of the assumed sound source direction (in this case, the complex amplitude P) l is obtained. In order to find the value, it is sufficient to determine the coefficient P'W so that the square error #8 between the measured value P JI J and the equation (4) is minimized.
・・・(5)
(5)式の値?最小にするには任意の係数Pによる偏微
分値を0になるようにすれば良い。したがって、
aΣ#″/ a p a = Q工り
=Σ# xp (ihx−1x4+1kyLyJ、)×
7)+414 ・(6)l−1
ここで、添字りは0.1・・・、ルー1である。...(5) Value of formula (5)? In order to minimize it, the partial differential value by an arbitrary coefficient P may be set to 0. Therefore, aΣ#''/ a p a = Q machining = Σ# xp (ihx-1x4+1kyLyJ,) x
7) +414 (6) l-1 Here, the subscript is 0.1..., 1.
(6)式7行列を用いて表現するとすればここで、
ajL = Σ−XF (1kxj x4−1− ik
’/jy’)X gXF (ihrJx4+ikg’$
)1M==測定点数、(xi、y4)=測定点の座標(
Ax 、 4y )= x方向、y方向の波数、4エヨ
4eosθ、4y = 41iルθ4=波数、θ=方向
角、
pHt =測定点のスペクトラム値。(6) If expressed using the Equation 7 matrix, ajL = Σ-XF (1kxj x4-1- ik
'/jy')X gXF (ihrJx4+ikg'$
)1M==number of measurement points, (xi, y4)=coordinates of measurement point (
Ax, 4y) = wave number in x direction, y direction, 4 eos θ, 4y = 41il θ4 = wave number, θ = direction angle, pHt = spectrum value of measurement point.
各々の行列、ベクトルを大文字A、P、Bt用いて表わ
すと、AXp=B ・・・(7)となる。したがって
、各方向の振幅ベクトルはp = 、4−’X B
・・・(6)で与えられる。When each matrix and vector is expressed using capital letters A, P, and Bt, AXp=B (7). Therefore, the amplitude vector in each direction is p = ,4−'X B
... is given by (6).
このようであるから、前述のようにして求められ危相対
複素スペクトラム値に基づいて前述のアルゴリズムに二
って各方向の振幅を演算することができる。Since this is the case, the amplitude in each direction can be calculated using the algorithm described above based on the critical relative complex spectrum values obtained as described above.
以上の説明において、入力者が仮定され次方向と一致し
た時にその分布は線状となって振幅値も入力し几ものと
一致するが、しかし、入射角が仮定した方向からずれる
にしたがって入射角近傍から他の方向成分まで誤差成分
があられれてくる。しかも、その振酩値は仮定した方向
からずれるにしたがって小さくなる。In the above explanation, when the input person is assumed to match the next direction, the distribution becomes linear and the amplitude value is also input, and it matches neatly.However, as the incident angle deviates from the assumed direction, the incident angle Error components are added from the vicinity to other direction components. Furthermore, the vibration value decreases as the direction deviates from the assumed direction.
そこで、実際の音源の方向tllE確に知るには、仮定
した方向と実際の入射音の方向とが一致し定時にその振
幅値が最大になるという性質を利用して、仮定する方向
を少しづクシ7トして解析することにより振幅の最大と
なる角度を検出することで%FJの音源の方向を正確に
知ることができる。Therefore, in order to accurately know the direction of the actual sound source, use the property that the assumed direction and the direction of the actual incident sound match and the amplitude value reaches its maximum at a fixed time, and gradually change the assumed direction. The direction of the sound source of %FJ can be accurately known by detecting the angle at which the amplitude is maximum by performing analysis.
同一周波数の複数の音源が配設され次空間内における任
意の点に対する音源の方向と振幅を測定することができ
、製造工場内の騒音分布がどのようでろるかを判断でき
て騒音対策の目安となる。Multiple sound sources with the same frequency are installed, and the direction and amplitude of the sound source can be measured at any point in the space. This makes it possible to determine the noise distribution within the manufacturing factory, which can be used as a guide for noise countermeasures. becomes.
第1図は本発明の方法を実施する装置の一例を示す説明
図、第2図は音源の仮定方向を示す平面図、第3図は従
来例の一例を示す平面図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing an assumed direction of a sound source, and FIG. 3 is a plan view showing an example of a conventional example.
Claims (1)
源の方向及び振幅を測定する方法において、少なくとも
2個の無指向性のマイクロホンとF.F.Tアナライザ
を使用して測定位置を異ならしめ、かつ音源の数と同数
若しくはそれ以上の回数測定して各測定点における複素
スペクトラム値を求め、その複素スペクトラム値に基づ
いて所定のアルゴリズムによつて各方向の振幅を演算す
るようにしたことを特徴とする音の方向成分分離測定方
法。A method for measuring the direction and amplitude of a sound source with respect to an arbitrary point in a space in which a plurality of sound sources exist, comprising at least two omnidirectional microphones and an F. F. Using a T-analyzer, measure at different measurement positions and measure the number of times equal to or more than the number of sound sources to obtain the complex spectrum value at each measurement point. Based on the complex spectrum value, each measurement is performed using a predetermined algorithm. A method for separating and measuring directional components of sound, characterized in that the amplitude in the direction is calculated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26561986A JPS63120228A (en) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | Method for separating and measuring directional component of sound |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26561986A JPS63120228A (en) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | Method for separating and measuring directional component of sound |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63120228A true JPS63120228A (en) | 1988-05-24 |
JPH0381089B2 JPH0381089B2 (en) | 1991-12-27 |
Family
ID=17419650
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26561986A Granted JPS63120228A (en) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | Method for separating and measuring directional component of sound |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63120228A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0996310A1 (en) * | 1998-10-19 | 2000-04-26 | Sulzer Innotec Ag | Method for determining the position and the intensity of sound sources |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5247341A (en) * | 1975-10-13 | 1977-04-15 | Hitachi Ltd | Data processing unit |
JPS5315383A (en) * | 1976-07-28 | 1978-02-13 | Smith Kline French Lab | Heterocyclic compound |
-
1986
- 1986-11-10 JP JP26561986A patent/JPS63120228A/en active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0996310A1 (en) * | 1998-10-19 | 2000-04-26 | Sulzer Innotec Ag | Method for determining the position and the intensity of sound sources |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0381089B2 (en) | 1991-12-27 |
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