光散乱現象を用いた音圧計測法に基づいた非接触騒音計測

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、光学干渉計および偏光高速度カメラを用いた２次元音場イメージング計測手法を提案し、その有効性を示すとともに、各種音響分野における応用研究を進めた。最終年度は、これまでの知見を活用して音場観測装置を構築し、直径100 mmの円形領域を毎秒10万枚の速度で撮影することに成功した。一連の研究によって、２次元可聴音場の瞬時・非接触イメージング計測手法を確立した。本年度は特に、計測手法の応用として、度量衡分野および音楽音響分野への応用研究を行った。度量衡分野においては、光位相計測に基づいた音圧の定量計測手法を提案した。具体的には、計測対象を軸対称音場に限定することで、偏光高速度干渉計による２次元投影音場から３次元音場の復元を行った。観測データから球面座標系におけるヘルムホルツ方程式の解の係数を最小二乗法を用いて推定することにより、任意の位置での音圧値の復元を可能にした。マイクロホンとの比較実験により、可聴音域において定量復元が可能であることを実証した。音楽音響分野においては、打楽器の放射原理解明を目的として放射音の観測を行った。音源として、その放射原理が未だ明らかになっていないカスタネットを用いた。偏光高速度干渉計による観測の結果、カスタネットのシェル間隙で共鳴現象が発生していることを発見した。シェル間隙での共鳴音場の解析から、空間的な特性が異なる２種類の共鳴現象を特定した。２つの共鳴の周波数は、マイクロホンで観測した周波数スペクトルの主要成分とよく一致した。これらの観測・解析によって、シェル内部形状がカスタネット音の音色を決定する支配的な要因である事を明らかにした。