パラメトリックスピーカの新たな測定概念を応用した３次元音場再現システムの開発

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本研究は、建築材料の音響特性を高精度に計測し、3次元の音響シミュレーションシステムを開発するという最終目標に向けて、鋭い放射指向性をもつパラメトリックスピーカを音源として用いた吸音特性の測定法の開発を行うものである。その狭指向性により音波を材料に局所的に入射することで、不要な反射や回折の影響を低減し、従来の測定法で困難であった条件でも計測が可能となる、汎用的な測定法となることが期待される。パラメトリックスピーカを用いて可聴音を計測するためには、音源信号として用いる高音圧な超音波が受音系統で引き起こす、擬音とよばれる局所歪、およびそれに起因する計測誤差を低減する必要がある。そこで、受音点付近での超音波の音圧を低減することを考えた。まず、音源信号として位相反転信号を用いる信号処理的な制御、及びフォノニック結晶と呼ばれる物理フィルタを用いた構造的な制御により、この課題を解決した。次に、吸音材料として一般的に用いられる多孔質吸音材を対象に、垂直入射吸音特性の計測を行ったところ、2つの手法を用いることで、擬音の影響による計測誤差が低減できた。また、位相反転駆動方式では、超音波の低減領域が非常に狭く、特に入射角が大きい場合で受音点をその領域内に設置することが困難であった。しかし、その駆動方式に更なる改良を加えた結果、どの角度においても精度よく測定を行うことができた。以上の検討より、音源信号の位相反転駆動、またはフォノニック結晶をパラメトリックスピーカの狭指向性に組み合わせることで、不要な反射や回折、擬音の影響を低減し、従来困難であった入射角が大きい場合や試料サイズが比較的小さい場合にも、計測が可能となることを確認した。