騒音計を利用した音の効果的低減法

音響インテンシティ手法を使用せず、騒音計(またはマイクロホン)を使用して音源からの音圧レベルを測定し、その測定値をマッピングすることで、騒音の発生源並びにその分布を求め 、簡易的に音の効果的低減を図る方法を紹介します。

通常、騒音の効果的低減のためには、音源位置の推定や、音源からの放射量、測定面を通過していく音響エネルギーの方向などを求める音響インテンシティ手法が使用されますが、特殊な音響インテンシティプローブや専用ソフトウェアを使用するため、 現場で簡便に測定・解析することは大変でした。

本例は、「会議室に設置してある自動販売機のから発生する騒音が大きく、室内の騒音環境に影響を及ぼしているということで、騒音計、及びFFTアナライザを用いて自販機の騒音測定を行い、騒音の発生源を探る」という状況を取り上げています。 なお、測定値のマッピングのために、表計算ソフトウェア Excelと、O-Chart「グラフ作成ツールの2種類を利用 した結果を示します。

 

イラスト(騒音計を利用した音の効果的低減法)

 

機器構成

  型名 品名 備考

1

CF-9200 ポータブルFFTアナライザ 現場での機動的な計測が可能

2

LA-3560 高感度精密騒音計 MIシリーズマイクロホンでも可

3

O-Chart グラフ作成ツール グラフ及びレポート作成用のアプリケーションソフトウェア
*型名・品名は各製品情報にリンクしています

 

 

測定方法

1. 測定する自販機の前面を 8 (H) × 5 (W) ポイントでメッシュをきり、各々のポイント(計 40 ポイント)音圧を騒音計にて測定します。この時、自販機前面と騒音計のクリアランスは約 2 cm と極力近接させます。

イラスト(自動販売機前面の8x5の測定メッシュ)

2. 騒音計の AC 出力を CF-9200 等の FFT アナライザに入力し、各ポント5秒間のパワースペクトル加算平均を行います。

ここでは、以下の条件設定を行っています:
・周波数レンジ:800 Hz
・ウィンドウ関数:ハニング

周波数レンジを 800 Hz と設定していますが、これは今回の場合 800 Hz 以上の周波数には特徴的なピークもなく、かつレベルも低いことによります。
パワースペクトルの周波数特性から音圧の高い特徴的な成分を抽出します。ここでは、右図のように、100、144、200、441、636Hz、並びにオーバオール 値(800 Hzまでの)に注目します。
CF-9200 特徴的周波数成分の各ポイントの音圧レベルをテキストファイルで書き出します。

画面データ(測定されたパワースペクトル)

上記データはオーバオール値が一番高い
ポイント(OverAll Y: 58.21dB)のパワースペクトル

3. 次にExcelのグラフ機能(等高線)または、 O-Chart を使用して各周波数成分毎の音圧マップを作成していきます。
右に、周波数成分 800 Hz までのオーバオール音圧レベルリストを参考として掲げます。

音圧マップ作成手順はこちらを参照下さい。

ボタン(音圧マップ作成手順<O-Chart>)
(Flash Movie 2.8MB 4分44秒)

ボタン(音圧マップ作成手順<Excel>)
(Flash Movie 1.4MB 2分36秒)

54.74 54.04 53.90 53.90 53.10
55.29 55.69 55.59 55.35 54.02
55.62 55.84 55.77 55.51 54.26
56.55 55.50 55.50 54.91 54.62
55.88 56.08 55.73 55.23 53.95
56.28 56.59 56.60 55.52 53.85
57.37 58.21 57.33 56.03 54.23
58.14 57.84 57.27 55.77 53.90

(単位:dB)

 

解析データ例

  • オーバオール値(800 Hz までの)の音圧マップ

全体の騒音レベル(800 Hz までのオーバーオール)の音圧マップです。この音圧マップから、自販機前面左下部 が最も音圧レベルが高く、騒音源となっていることが認められます。

Excel

データ(800 HzのExcelでの音圧マップ)

O-Chart

データ(800 HzのO-Chartでの音圧マップ)

  • 100 Hz の音圧マップ

左下部の音源から放射状に音圧が伝わっていることが分かります。

Excel

データ(100 HzのExcelでの音圧マップ)

O-Chart

データ(100 HzのO-Chartでの音圧マップ)

  • 144 Hz の音圧マップ

左下部の音源は一致してますが、中央上部にも音源がみられます。位置的にはアクリル板で覆われているポイントであり、共振の可能性も考えられます。

Excel

データ(144 HzのExcelでの音圧マップ)

O-Chart

データ(144 HzのO-Chartでの音圧マップ)

  • 200 Hz の音圧マップ

音源は左下部に見られますが、音圧が高い所が中央左、右上部にも見られます。中央左は冷たい飲物を提供している部分であり保冷機構と関連の可能性が考えられます。

Excel

データ(200 HzのExcelでの音圧マップ)

O-Chart

データ(200 HzのO-Chartでの音圧マップ)

  • 441 Hz の音圧マップ

左下部の音源とは無相関の音圧マップを呈してます。音源の位置としてはコイン投入部でありインバーターの騒音とは無関係と思われます。 個別の対策が必要と考えられます。

Excel

データ(441 HzのExcelでの音圧マップ)

O-Chart

データ(441 HzのO-Chartでの音圧マップ)

  • 636 Hz の音圧マップ

左下部と中央左に音源が見られます。音圧マップから中央左の方が広い音源となっています。200 Hz と同様 、中央左は保冷機構と関連関連の可能性が考えられます。

Excel

データ(636 HzのExcelでの音圧マップ)

O-Chart

データ(636 HzのO-Chartでの音圧マップ)

※上記 O-Chart のコンター図は透明度を 40% に設定しています。
コンターの透明度設定は O-Chart の Ver1.10 より実装されます。

ポイント

  • 機器から放射されている音圧のマップは、騒音計とFFTアナライザを使用して、 簡易的に求めることが出来ます。
  • 騒音源(今回はインバータ音)と暗騒音との差が10 dB以上あり、暗騒音を考慮に入れる必要が無いので騒音計を用いて音源探査を行いました。暗騒音との差が10 dB以内の場合は、 音の強さとともに音の方向をベクトル量としてとらえることが出来る音響インテンシティ法が 有効です。
  • O-Chart のコンターマップを使用することで、よりスムーズな等高線を描くことができます。 また、取り込んだ写真などの画像データ上に、コンターマップを配置し、 マップの透明度を指定する事で、解析結果をより具体的なイメージとして捉えることが出来ます。加えて、O-Chart 内に文章、表等を簡単に加えることが出来ますので、O-Chart 単体でレポート作成まで行うことが出来 、計測・解析からレポート作成までの一連の作業の効率化が図れます。


小野測器では、本アプリケーションによる測定を、音響・振動に精通したコンサルティンググループで承っております。詳しくはこちらのページを参照下さい。

 



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