[發明專利]聲測定裝置

有效

• 申請號: 200980108071.0
• 申請日: 2009-03-05
• 公開（公告）號: CN101971248A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 羽入敏樹
• 申請（專利權）人: 學校法人日本大學
• 主分類號: G10K15/00
• 分類號: G10K15/00;G01H3/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 謝麗娜;關兆輝

技術領域

本發明涉及一種聲測定裝置，尤其是涉及利用多個單一定向性麥克風計算聲強等聲信息的聲測定裝置。

背景技術

以往，為了進行噪聲的評價、音樂廳等中聲音傳播的解析等，而對聲強進行計測。聲強與作為標量的聲壓不同，其是一種矢量，不僅包含來自聲源的聲所具有的聲的大小、頻率、波形等信息，還包含關于聲的方向的信息。即，根據聲強，不僅可以計測聲的大小，還可以計測聲來自哪個方向。

聲強用聲壓和質點速度的乘積來表示。在此，聲壓電平可以容易地測定，但質點速度不易測定。因此，一般采用以下方式(P-P方式)：將相位匹配的兩個無定向的麥克風相向或背向(背朝背)配置等，通過有限差分近似來確定質點速度。但是，在P-P方式中，由于麥克風的靈敏度差、相位差非常敏感，并且麥克風的間隔也需要嚴格管理等，因此難以處理。進而，需要根據來自聲源的聲的頻率來變更麥克風的間隔。

為了解決這些問題，本申請發明人對如下方式(C-C方式)的聲測定裝置進行了各種開發：使用多個被配置成定向性為180度反向的單一定向性麥克風，利用其定向性信息來計測聲強。例如，在專利文獻1中公開了一種能夠利用被配置成180度反向的麥克風的電平差的數據庫來求出聲源方向及聲源電平的裝置。

進而，本申請發明人還開發了如下的C-C方式的聲測定裝置(JP專利申請2007-054909)：利用由在直角坐標系的各軸上將定向性配置成180度反向的單一定向性麥克風對構成的接收部，進行預定的運算處理，從而不使用數據庫等就檢測出從聲源發出的聲的方向。

這種C-C方式的聲測定裝置可以解決麥克風相互間存在的固有的相位特性的不一致、麥克風間隔的頻率依賴性。

專利文獻1：國際公開第2006/054599號公報

發明內容

發明要解決的問題

但是，在現有的C-C方式的聲測定裝置中，例如在進行二維的方向檢測時，最低使用4個(4信道)單一定向性麥克風，將180度反向配置的麥克風對配置成以坐標的原點為中心而在x軸方向和y軸方向上正交。此外，進行三維的方向檢測時，最低使用6個(6信道)單一定向性麥克風，將180度反向配置的麥克風對配置成以坐標的原點為中心而分別在x軸方向、y軸方向、z軸方向正交。并且，通過與麥克風對的差分加算而求出各坐標軸方向的聲強分量，通過將其合成而求出聲強。從而，在現有的C-C方式的聲測定裝置中，在二維下最低需要4個麥克風，在三維下最低需要6個麥克風。

例如，在考慮了在玩具等中內置聲源方向測定裝置并向聲源的方向移動或旋轉的應用的情況下，優選可盡量價廉地實現的構成。此外，在這種用途中，還存在與測定精度相比更希望裝置小型化的情況。這種情況下，優選盡量減少麥克風的數量，但在上述例子中在二維下最低需要4個麥克風，在三維下最低需要6個麥克風，因此希望開發出更簡易的構成的聲測定裝置。

進而，在以180度反向配置的麥克風對為基本的現有的聲測定裝置中，存在若1個麥克風因故障等無法起作用則聲測定裝置完全無法起作用的情況。因此，難以應用于追求魯棒性(robustness，穩定性)的用途。

本發明鑒于這種情形，而要提供一種能夠解決麥克風的間隔的頻率依賴性并且減少麥克風的個數的聲測定裝置。此外，要提供一種能夠通過增加麥克風的個數來提高魯棒性的聲測定裝置。

用于解決問題的手段

為了實現上述本發明的目的，本發明的聲測定裝置包括：聲接收部，具有多個單一定向性的麥克風，多個麥克風被配置成朝向其靈敏度最大方向的單位矢量的總和為零；和運算部，將聲接收部的多個麥克風各自的測定值與各單位矢量相乘，利用其矢量合成來計算聲信息。

在此優選，聲接收部的多個麥克風被配置成各自的單位矢量的各自分量的平方的總和相等。

此外優選，聲接收部的多個麥克風的數量比計算的聲信息的空間維數多。

此外優選，聲接收部的多個麥克風各自的測定值為聲壓，運算部將多個麥克風各自的聲壓與各單位矢量相乘并計算作為其矢量合成的質點速度矢量。

此外優選，聲接收部的多個麥克風各自的測定值為聲壓，運算部還計算多個麥克風各自的聲壓的總和、即無定向的聲壓。

此外優選，運算部將質點速度矢量和無定向的聲壓相乘來計算聲強。

進而優選，聲接收部的多個麥克風各自的測定值為聲壓，運算部將多個麥克風各自的聲壓的平方與各單位矢量相乘，并計算作為其矢量合成的聲強。

在此優選，聲接收部由三個麥克風構成，各麥克風被分別配置成各單位矢量朝向如下方向：從三角形的重心朝向各頂點的方向或從各頂點朝向重心的方向。