5. 音響インテンシティマイクロホンプローブ
音響インテンシティとは、音を「単位面積を単位時間あたり通過するエネルギーの流れ」として捉えるもので、その測定単位は w/m2 となります。音響インテンシティマイクロホンプローブは、複数のマイクロホンを組み込むことで、この音のエネルギーの流れを測定し、音の強さとともに流れの方向をベクトル量としてとらえることが出来るように設計されています。一般のマイクロホンでは、ある特定の場所（1点）での音の強さを表す音圧（単位：Pa）は測定可能ですが、流れの方向は測定出来ません。
音響インテンシティマイクロホンは、上に述べた特性から、音源探査や音響パワー測定に使用されます。音響インテンシティマイクロホンとして当社には、２組の音圧型マイクロホンを直線上に近接配置した一軸型（モデルMI-6410）と、４つのマイクロホンを正四面体の各頂点に配置した当社独自構造の３次元型（同MI-6420）があります。
5.1 一軸型プローブ ＜MI-6410＞
･ 構造
・原理
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この方式は、２マイクロホン法とも呼ばれます。Mic A に到達した音の波面がある時間差をおいて Mic B に達し、その時間差情報を利用して音の前後方向の判断とマイク軸への大きさ成分を計算します。
Mic A での音圧が p1（t）、Mic B での音圧が p2（t）である時、音圧の平均値
P（t） と、粒子速度 V（t）は次のように表されます：
この P（t）と V（t）を掛け合わせ、時間平均を取ることで、音響インテンシティを求めることが出来ます。
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| ■優位点 |
- 測定周波数範囲の異なる2組のプローブを同軸上に配置することにより、40Hz〜10kHzまでの周波数範囲を一度または同時に測定することが可能。
- ２組のプローブを同軸上に配置しているため音響中心が一致し、測定の際に誤差を生じない。
- プローブは固定の一本構造をとっているため、接触不良や機械的な損傷の危険が少ない。
- 1/4インチ径相当のマイクロホンカートリッジの採用により小口径かつシンプルな構造のため、音の流れを妨げない。
- 専用のマイクロホンアンプと音圧位相差校正器により、使いやすく、精度の高い測定が可能である。
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| ■注意点 |
- １回の測定では音のベクトルの1成分しか求めることが出来ない。
- 垂直方向では音響中心から測定対象への最短距離が50mmであり、至近距離での測定が出来ない。
- ２ペアマイクロホンの測定周波数範囲は、それぞれ40Hz〜1kHz、400Hz〜10kHzであり、中間領域(ie；200Hz〜5kHz）のみの測定には使いづらい。
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| ■適用規格 |
- IEC-1043 2マイクロホンを用いた音響インテンシティ測定装置に関する規格
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5.2 ３次元型プローブ ＜MI-6420＞
･ 構造
･ 原理
正四面体の各頂点 r1、r2、r3、r4 の位置に無指向性の音圧マイクロホンが配置されています。正四面体の重心
r0 は音響中心であり、ここを原点としたときの x、y、z 軸は図のようになります。 この方式のアルゴリズムは、先の ２マイクロホン法の拡張として考えられ、4つのマイクロホンの内、任意の２つのマイクロホンペア（６通り）について、２マイクロホン法を適用し、各ペア方向の音響インテンシティを求め、最後にマクロホンプローブの
X、Y、Z 座標方向の成分を計算して、3次元音響インテンシティを求めます。
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| ■優位点 |
- 4つのマイクロホンを使用して、3次元音響インテンシティ（音の3方向成分＝ベクトル）を一回の測定で求めることが出来る。
- 4つのマイクロホンを正四面体の頂点に配置した独自構造により、空間的な対象性を持ち、音響中心が共通である。
- 1/4インチ径のマイクロホンを細い軸の先端に配置したことで、音の流れを遮りづらくし、特に高周波数域の測定で精度が確保できる。
- 専用のマイクロホンアンプと位相差校正器により、使いやすく･精度の高い測定が可能。
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| ■注意点 |
- 3次元音響インテンシティを求めるためには、4つのマイクロホンからの信号を同時に処理できる演算処理器が必要である。
- 最高測定周波数は5kHz（2dB誤差）。
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| ■適用規格 |
現時点では有りません |
6. 騒音計
6.1 騒音計とは
騒音計は、騒音レベル（LA）･音圧レベル（LP）を測定する計測器です。測定精度の違いから、JIS
C1502「普通騒音計」及び JIS C1505「精密騒音計」等にその規格が定められています。更に、統計量としての時間率騒音レベル（LX）や、等価騒音レベル（Leq）、単発騒音暴露レベル（LAE）などの積分量を測定する機能を持った積分型騒音計があります。
6.1.1 普通騒音計と精密騒音計
普通騒音計は、屋外、工場、事務所などの環境騒音測定を目的とした騒音計で、現場での計測を簡単に行うことを目的としています。対して、精密騒音計は様々な分野の騒音研究、或いは評価を行うユーザのあらゆる計測条件にも対応できることを目的としています。
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精密騒音計 |
普通騒音計 |
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使用周波数範囲 |
20 〜
12500 Hz |
20 〜
8000 Hz |
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器差 |
0.7 dB
以下 |
1.5 dB
以下 |
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目盛り誤差 |
測定範囲に対して 0.7
dB 以下 |
測定範囲に対し 1
dB 以下 |
6.1.2 型式承認と検定
騒音計は、法定計量器に指定されており、国の検定制度があります。計量法によれば、騒音レベルの値を取引や、証明に用いる場合、検定に合格し、有効期限3年の騒音計を使用して測定する必要があります。騒音計の検定は、財団法人
日本品質保証機構（JQA）で行っており、検定に合格した騒音計には有効期限3年を記入した合格証が貼付されます。 当社は 97年9月に国内では初めて騒音計の指定製造業者指定を通産省より取得したことで、新品検定に際して、JQA
に代わり、当社内での検定が可能となっています。なお、騒音計を音響センサとして利用する場合には、必ずしも検定を受けている必要はありません。
6.2 騒音計の構造
・マイクロホンとプリアンプ
音を正確にキャッチして、電気信号に変換するのがマイクロホンであり、そのピックアップされた微細な電気信号をあるレベルまで増幅したり、インピーダンス変換するのがプリアンプです。音は、空気の疎密が交互に伝わってゆく波動現象ですので、この空気の疎密に比例した電気信号に変換するセンサとして、マイクロホンとプリアンプには感度の良いもの、周波数特性の良いものが要求されます。騒音計のマイクロホンには一般的にコンデンサ型が採用されています。コンデンサ型マイクロホンの詳細については、前ページを参照下さい。
･周波数補正回路
プリアンプからの電気信号をその周波数領域で重み付け（weighting）を行う回路です。重み付けには、次の3タイプがあります。
| ■ A
特性周波数重み付け（A-weighting） |
人間の聴覚の周波数特性を模したもので、低周波領域と高周波領域での感度が鈍くなる特性を持っています。騒音測定では、通常この重み付けが使用されます。 |
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| ■ C
特性周波数重み付け（C-weighting） |
比較的平坦な周波数特性を持ち、騒音計の AC 出力を録音する際や、衝撃音の測定の時に使用されます。 |
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| ■ F
特性周波数重み付け（F-weighting) |
C 特性より更に広い周波数範囲に渡って、平坦（Flat）の特性を持ち、対象音の周波数分析を行う際に使用されます。 |
・動特性（時定数回路）
動特性とは、騒音計の指示メータ（ディジタル表示も含む）の動きに関する規定（JIS C
1505）で、早い動特性（FAST）と遅い動特性（SLOW）があり、FAST 特性は耳の時間応答に近似させたもの、SLOW
特性は変動する騒音の平均レベルを指示させるためのものです。通常、騒音の測定には、FAST が使用されます。なお、FAST
でも衝撃音の大きさは正しく測定できないため、更に応答速度の速いIMPULSE 等を装備した騒音計もあります。
・AC出力とDC出力
AC 出力は、マイクロホンで捉えた空気の疎密の度合いに比例した電気信号を出力します。DC 出力は、AC
出力を検波･動特性回路、対数演算回路を通してdB 単位に変換した信号で、騒音計の dB 表示値に相当します。騒音計を音響センサとして使用する場合には AC
出力を利用します。AC
出力信号は、音圧に相当する信号で、様々な周波数成分で合成された複雑な波形を持っています。騒音対策等で、対象とする騒音がどの様な周波数成分から成り立っているかが解ると効果的な対策を施すことが出来ることから、FFT
アナライザやリアルタイム（オクターブ）分析器への入力信号として、またレベルレコーダへの記録用に利用されます。
・表示
表示部は、DC
出力信号を騒音計で設定した測定レベルレンジに合わせた信号処理を施し、音のレベルとして視覚化します。表示には、針の振れによってレベルを指示するアナログ式のものと、数値で、或いは数値とバーインジケータによってレベルを示すディジタル式のものがあります。
6.3 騒音計の表示値
・音圧レベル（LP）
騒音の分野では、音波の振幅（音圧）の実用的な尺度として用いられています。単位はdBです。音圧レベルの大きい音波は強い音、小さい音波は弱い音ということが出来ます。周波数特性は
FLAT、あるいは C 特性が使用されます。
・騒音レベル（LA）
音圧レベル（LP）に A - 特性補正を行い、人間の聴覚に基づく量として表したもので、騒音の大きさの尺度として用いています。単位は dB です。
・等価騒音レベル（Leq）
変動する騒音を統計的に安定に表現でき、人間がどの程度の騒音にどれくらいの時間暴露されたかを評価する量であり、一定時間内の騒音の総エネルギーの時間平均値をレベル表示した値です。1997年10月より、我が国でも環境騒音評価量として採用され、騒音評価の重要な指標となってきます。
・単発騒音暴露レベル（LAE）
単発的または間欠的に発生する継続時間の短い騒音を測定する量として規定されています。これは、単発的に発生する騒音の全エネルギーと等しいエネルギーを持つ、継続時間1秒の定常音の騒音レベルに換算した値となります。
・時間率騒音レベル（LX）
変動騒音の評価量として古くから使われ、我が国において騒音規制法や環境基準などにおける騒音の評価量として用いられてきました。ある実測時間内の変動騒音に着目した場合、その騒音レベルがあるレベルを超えている時間の合計が実測時間（t2−t1）の
X % に相当するとき、その騒音レベルをX%時間率騒音レベルと呼び、Lx で表します。
6.4 騒音の測定方法
騒音の測定方法は、法律によって細かく定められています。騒音全般について、騒音の種類毎に騒音レベルの測定方法を定めた JIS Z 8731
は、1983年に改訂されましたが、旧JIS
は、多くの法律･条例等に引用されており、直ちに新しい方法に全面的に移行することは困難であるので、法律等に関連のある部分は、従来の方法が併記されています。
なお、JIS Z 8731 は、ISO と整合するため、今後全面改定される予定です。
6.5 騒音に関する法律
騒音に関連する我が国の主な法律は下記のようになります。これを基にして、政令･条例が定められ、監督官庁がそれぞれ決められていますが、実際には、公害関係は、市町村の「公害課」や「市民生活課」等の窓口で、企業の労働安全衛生の関係では、各都道府県並びに国の労働基準監督署が実務を行っています。
| ■ 環境基本法（環境庁） |
| ■ 騒音規制法（環境庁） |
| ■ 作業環境規制法（労働省） |
| ■ 建築基準法（建設省） |
| ■ 学校法（文部省） |
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