特許 6571142 低周波音測定装置と風雑音低減拡張方法及び風雑音低減拡張ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6571142

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】低周波音測定装置と風雑音低減拡張方法及び風雑音低減拡張ユニット

(51)【国際特許分類】

   G01H 3/00 20060101AFI20190826BHJP

【ＦＩ】

   G01H3/00 A

【請求項の数】4

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-161395(P2017-161395)

(22)【出願日】2017年8月24日

(62)【分割の表示】特願2015-111267(P2015-111267)の分割

【原出願日】2011年7月15日

(65)【公開番号】特開2017-223708(P2017-223708A)

(43)【公開日】2017年12月21日

【審査請求日】2017年9月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】597147463

【氏名又は名称】株式会社アコー

(73)【特許権者】

【識別番号】591104815

【氏名又は名称】株式会社アイ・エヌ・シー・エンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100093861

【弁理士】

【氏名又は名称】大賀 眞司

(74)【代理人】

【識別番号】100129218

【弁理士】

【氏名又は名称】百本 宏之

(72)【発明者】

【氏名】川上 福司

(72)【発明者】

【氏名】寺薗 信一

(72)【発明者】

【氏名】井上 保雄

【審査官】 山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０９１３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４６９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４６９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０７６０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 太田達也、矢野博夫、橘秀樹，“低周波音領域を含む環境騒音測定のための防風スクリーンの試作”，日本音響学会講演論文集，日本，日本音響学会，２０１１年 ３月，pp.1195-1196(3-10-13)

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｈ １／００ − １７／００

Ｈ０４Ｒ １／００ − １／０４

Ｆ０３Ｄ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

低周波音測定用のマイクロホン装置と、
前記マイクロホン装置からの出力による電気信号を処理して、低周波音を抽出するコントローラと、
前記マイクロホン装置の低周波風防と、
低周波音を発生する音源と前記低周波風防との間に設置されるユニットと、を備え、
前記ユニットは、
前記低周波風防を内部に収める枠体と、
前記枠体に固定されたネットと、を有し、
前記ネットは、風速に拘わらず、開口率が７０パーセント以上の通風性を呈する素材からなる独立ネットであって、オーディオ帯域で音響透過性が９０％以上である、
低周波音測定システム。

【請求項2】

前記ネットが、地表面と直角な鉛直軸を基準に、音源よりも前記低周波風防側に傾斜して配置される、請求項１記載の低周波音測定システム。

【請求項3】

前記低周波風防は前記マイクロホン装置を覆う主風防を有する、請求項１又は２記載の低周波音測定システム。

【請求項4】

低周波音測定用のマイクロホン装置と、前記マイクロホン装置の低周波風防と、前記マイクロホン装置からの出力による電気信号を処理して、低周波音を抽出するコントローラと、を備える処理システムに適用される、低周波音を発生する音源と前記低周波風防との間に設置されるユニットであって、
前記低周波風防を内部に収める枠体と、
前記枠体に固定されたネットと、を備え、
前記ネットは、風速に拘わらず、開口率が７０パーセント以上の通風性を呈する素材からなる独立ネットであって、オーディオ帯域で音響透過性が９０％以上である、
ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、風力発電施設などから発生する低周波音を測定するための低周波音測定装置と風雑音低減拡張方法及び風雑音低減拡張ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

風力発電施設やエコキュートなどの施設・設備などから発生する低周波音（１００Hz以下）、あるいは超低周波音（２０Hz以下）は、聴覚の感度は低いものの、人体への曝露により、不眠や耳鳴りなどの健康被害をもたらすことで、近年大きな問題となっている。これらの評価や因果関係の調査には、低周波音などの正確な測定が必要である。そこで、風力発電施設などから発生する低周波音（低音域の騒音）を測定するための低周波音測定装置が提案されている。

【0003】

低周波音測定装置は、例えば、地表面上に設置された金属円盤上に配置されるマイクロホンと、略半球状に形成されて、マイクロホンを覆う低周波風防と、マイクロホンの出力による電気信号を処理し、風雑音が除去された測定対象音を抽出するコントローラを備えて構成される。

【0004】

マイクロホン用低周波風防としては、マイクロホンに装着された主風防と、略半球状に形成されて、マイクロホン及び主風防を覆う２次風防とを備えたものがある。主風防には、球形のものが用いられ、２次風防には、２層構造のものが用いられることがある。２層構造の２次風防は、防風層として、例えば、外側が布とアルミ箔繊維材で構成され、内側がアルミ箔繊維材で構成される。また、防風層としては、フッ素シートと厚手金属繊維シートを組み合わせて、１層で構成されたものもある。

【0005】

また、測定は概して、野外で行われ、マイクロホンに対する風の影響、つまり風切音（風雑音）が問題となるので、通常、ＪＩＳ C１４００−１１：２００５に従って、多孔質材料などを用いた半球型風防が用いられる。また、騒音測定装置としは、外部からの騒音に影響されず、測定対象が発生する騒音のみを測定できる騒音測定装置が提案されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０００−２７５０９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来の低周波音測定装置では、風防内部に設置されたマイクロホンへの風雑音低減効果は、高々２０〜２５dB程度であって、十分とはいえない。

【0008】

また、従来の風防、或いは防風スクリーンでは、以下のような課題がある。

【0009】

（１）風雑音の低減効果は、高々２５dBAであって、特に低域では不十分である。即ち、風力発電設備から発生する騒音は、低周波音、あるいは超低周波音であるので、強風下では、風雑音の低減効果の低い風防を用いても、騒音が風雑音によってマスクされ、もともと小さい低周波領域の騒音を計測・観測することができない。

【0010】

（２）低域で大きな風雑音効果を物理的な方法だけで実現しようとすると、風防の寸法が大きくなり、取扱や可搬性が非常に悪くなる。また、物理的な対応では、防風層の素材に、概して面密度の高い、密実な材料を使うことになる。その結果、内部の多孔質層による流れ抵抗が大きくなって、高音域の挿入損失が無視できなくなる。つまり、音響透過性が阻害され、その結果、風雑音が低減しても、測定対象音・音響に対する周波数特性などが不正確となる。

【0011】

（３）風速計などから風雑音などを推定するには、風向きや乱流による影響を考慮しなければならず、風向きを特定するための分析処理や大掛かりな測定装置が必要となる。しかも、実時間で刻々と変化する風速・風向きに対応する風雑音を予測するには限界がある。つまり、風速だけから、正確に風防内部のマイクに残留する残留風雑音を予測するのは困難である。

【0012】

（４）上記（２）に関連し、主風防や２次スクリーンの内側に、さらに防風層を３重、４重に設置しても、最外側の防風層（ＪＩＳなどによる場合は、「２次スクリーン（２次風防）」がこれに相当）が、大きな防風効果を発揮するものの、その内側では、ほとんど風速は零付近まで落ちる。さらに、最外側の防風層は、風により誘起した個体音が、円盤経由で内部に回り込むため、有効な風切音低減の拡張には繋がらない。

【0013】

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、風雑音をより低減することができる低周波音測定装置と風雑音低減拡張方法及び風雑音低減拡張ユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

前記目的を達成するために、本発明は、低周波風防の外部に配置された外側マイクロホンと、前記低周波風防の内部に配置された内側マイクロホンと、前記外側マイクロホンの出力信号と前記内側マイクロホンの出力信号を処理するコントローラとを備え、前記コントローラは、測定対象音が存在しない条件下で測定された測定値であって、前記外側マイクロホンの出力信号に含まれる風雑音の二乗実効値を示す第１の基準値と、前記測定対象音が存在しない条件下で測定された測定値であって、前記内側マイクロホンの出力信号に含まれる残留風雑音の二乗実効値を示す第２の基準値が記録される共に、前記第１の基準値と前記第２の基準値との差を示す第３の基準値が、前記第１の基準値と前記第２の基準値に対応づけて記録された管理テーブルを有し、前記測定対象音が存在する条件下で測定された測定値であって、前記外側マイクロホンの出力信号の二乗実効値を示す外側マイクロホン出力と、前記内側マイクロホンの出力信号の二乗実効値を示す内側マイクロホン出力との差を算出し、前記算出値を基に前記管理テーブルを参照し、前記算出値と前記第３の基準値が一致する場合、前記算出値に対応した前記残留風雑音の二乗実効値として、前記第２の基準値を前記管理テーブルから選択し、前記測定対象音が存在する条件下で測定された測定値のうち、前記外側マイクロホン出力と、前記選択した前記第２の基準値との差から、前記測定対象音の二乗実効値を示す実効真値を算出することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、風雑音をより低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】低周波音測定装置の第１実施例を示す構成図である。

【図2】管理テーブルの構成図である。

【図3】低周波音測定装置の第２実施例を示す構成図である。

【図4】低周波音測定装置の第３実施例を示す構成図である。

【図5】低周波音測定装置の第４実施例を示す構成図である。

【図6】低周波音測定装置の第５実施例を示す構成図である。

【図7】風雑音低減効果を説明するための特性図である。

【図8】風雑音低減拡張方法が適用された低周波音測定システムの第１実施例を示す構成図であって、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、平面図である。

【図9】風雑音低減拡張方法が適用された低周波音測定システムの第２実施例を示す構成図であって、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、平面図である。

【図10】風雑音低減拡張方法が適用された低周波音測定システムの第３実施例を示す構成図であって、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、平面図、（ｃ）は、縮小斜視図である。

【図11】風雑音低減拡張方法が適用された低周波音測定システムの第４実施例を示す構成図であって、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、平面図、（ｃ）は、縮小斜視図である。

【図12】風雑音低減拡張方法が適用された低周波音測定システムの第５実施例を示す構成図であって、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、平面図、（ｃ）は、縮小斜視図である。

【図13】独立ネットの風雑音低減効果を説明するための特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

【0018】

（第１実施例）
本実施例は、低周波風防の内外にマイクを配置し、各マイクの出力信号をコントローラで処理する。この際、コントローラは、測定対象音が存在しない条件下で測定された測定値が記録された管理テーブルと、測定対象音が存在する条件下で測定された測定値とを比較し、この比較結果を基に、風雑音が除去された測定対象音を求めるものである。

【0019】

図１は、低周波音測定装置の第１実施例を示す構成図である。図１において、低周波音測定装置は、略半球形状に構成された低周波風防１０と、低周波風防１０の外側に配置された外側マイクロホン（以下、外側マイクと称することがある。）１２と、低周波風防１０の内側に配置された内側マイクロホン（以下、内側マイクと称することがある。）１４と、コントローラ１６から構成される。

【0020】

低周波風防１０は、地表面上に設置された金属円盤１８上に配置される。なお、低周波風防１０は、地表面上に直接配置することも可能である。

【0021】

内側マイク１２と外側マイク１４は、それぞれ空気（音波）の振動に応答して電気信号を出力するセンサとして構成され、低周波風防１０の中心軸（仮想の中心軸）２０に沿って互いに離隔して配置される。外側マイク１２は、外側マイク１２に内蔵されたダイヤフラム（図示せず）が、低周波風防１０の表面と同一面となるように、低周波風防１０の頂部に配置される。内側マイク１４は、金属円盤１８の表面から、１mm〜数mm離れた位置に設置される。

【0022】

外側マイク１２と内側マイク１４は、それぞれ無指向性であって、低周波風防１０の中心軸２０に沿って設置されるので、各マイクの出力信号を処理または補正する際に、風向きに依存することがない。

【0023】

また、外側マイク１２と内側マイク１４は、低周波風防１０の中心軸２０に沿って設置されるので、外側マイク１２が設置される部分の風速に対応した風雑音が、各マイクによって検出されることになる。また、内側マイク１４は、金属円盤１８の表面に近接して設置されるので、正確な表面音圧を収音できる。

【0024】

コントローラ１６は、ヘッドアンプ２２、２４と、サウンドカード２６と、パーソナルコンピュータ２８から構成される。

【0025】

ヘッドアンプ２２は、外側マイク１２に接続され、外側マイク１２の出力による電気信号を増幅し、増幅した信号をサウンドカード２６に出力する。

【0026】

ヘッドアンプ２４は、内側マイク１４に接続され、内側マイク１４の出力による電気信号を増幅し、増幅した信号をサウンドカード２６に出力する。

【0027】

サウンドカード２６は、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器として構成されており、ヘッドアンプ２２、２４の出力による電気信号をそれぞれデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をパーソナルコンピュータ２８に出力する。

【0028】

パーソナルコンピュータ２８は、CPU（Central Processing Unit）、RAM（Random Access Memory）、ROM（Read Only Memory）、メモリ、入出力インタフェース（いずれも図示せず）などを有するコンピュータ装置として構成されており、メモリには、制御プログラムや管理テーブルなどが格納される。

【0029】

CPUは、メモリに格納された制御プログラムや管理テーブルを基に各種の演算処理を実行し、外側マイク１２と内側マイク１４の出力信号を基に風雑音の影響を受けない、測定対象音の二乗実効値（真値）や風速を求める処理を実行する。

【0030】

また、CPUは、低周波風防１０による挿入損失、或いは外側マイク１２と内側マイク１４の種類の違いなどにより、測定対象音測定時に、外側マイク１２の出力と内側マイク１４の出力とが異なる場合には、周波数帯域毎に、周波数補正のための処理を実行する。

【0031】

以下、CPUの具体的な処理手順について説明する。

【0032】

ここで、本実施例では、風雑音が、風速vに対して略１対１に対応することを前提に、外側マイク１２と内側マイク１４の各出力信号を基に風速を推定するとともに、風速に対応する風雑音の二乗実効値として、内側マイク１４に残存する風雑音（残留風雑音）の二乗実効値を算出し、この算出値を補正し、補正した算出値を基に測定対象音の二乗実効値を正確に推定することとしている。

【0033】

具体的には、外側マイク１２と内側マイク１４の各出力信号を基に、外側マイク１２と内側マイク１４でそれぞれ検出される測定対象音の音圧と、外側マイク１２と内側マイク１４でそれぞれ検出される風雑音の音圧と、を含む出力信号の二乗実効値を算出する。この際、以下の式を基に、内側マイク１４の出力信号の二乗実効値と、外側マイク１２の出力信号の二乗実効値を算出する。

【0034】

【数1】

【0035】

ここで、内側マイク１４と外側マイク１２との間には出力信号に差があることを考慮し、周波数帯域ごとに、周波数補正係数ａを用いて周波数補正処理（イコライジング）を行い、両者の実効値出力が、真の風雑音実効値に等しくなるようにする。

【0036】

即ち、CPUは、以下の処理を実行する。

【数2】

【0037】

この後、外側マイク１２の出力信号に、周波数補正係数aを掛け算するための処理を実行する。この際、低周波風防１０の風切音低減効果により、内側マイク１４で検出される風雑音の二乗実効値が、外側マイク１２で検出される風雑音の二乗実効値よりも１/qだけ下がったと仮定すると、以下の式が成立する。

【数3】

【0038】

上記（２）式×ａ−（１）式の演算を、以下に示すように、（６）式と（１）式を用いて行うと、（５）式より、風とともに、各マイク１２、１４に入る騒音・音響の影響がキャンセルされ、（７）式右辺の風雑音の項だけが残る。

【数4】

【0039】

一方、実際の測定に先立ち、屋内の静かな場所（無音屋外）、即ち、測定対象音が存在しない条件下で、様々な風速（v（m/s））の下で、内側マイク１４と外側マイク１２で検出される風雑音の二乗実効値を、周波数帯域ごと、例えば、１Hz〜２０kHzの範囲で、１/３オクターブ毎に計測し、各計測結果を、風速計の計測値とともに、図２に示す管理テーブル３０に記録し、さらに、引数となる（７）式右辺の演算を周波数帯域ごとに行い、各演算結果を、風速計の計測値に対応づけて管理テーブル３０に記録する。

【0040】

この際、内側マイク１４に残留する、残留雑音の二乗実効値には、残留雑音以外の成分として、内側マイク１４の自己雑音やプリアンプ２４の電気ノイズまたは測定現場の暗騒音なども含まれるが、風速が小さい場合には、これらの成分を内側マイク１４に残留する残留雑音の二乗実効値として処理する。

【0041】

実際の測定に際しては、測定対象音が存在する条件下で、外側マイク１２と内側マイク１４の各出力信号を基に、（１）式〜（７）式の演算を行い、（７）式右辺の値（演算値）を引数として、この引数の値を基に管理テーブル３０を参照する。この際、引数の値が、例えば、９２．１９であった場合、この引数の値に対応する残留風雑音の二乗実効値として、８０．１２を得ることができるとともに、この引数の値に対応する風速として、風速０．１０m/sを得ることができる。

【0042】

次に、求める測定対象音の二乗実効値は、以下の（８）式から求められる。

【数5】

【0043】

（８）式において、積分の第２項は、直交関数の積の積分により、零となり、積分の第３項と第４項は、風雑音の二乗実効値であって、本来、等しいものであるので、積分の過程で零となる。

【0044】

上述したように、内側マイク１４と外側マイク１２の各出力信号基に、（１）式〜（７）式の演算を行い、（７）式右辺の演算値を引数とし、この引数の値を基に管理テーブル３０を参照することで、内側マイク１４に残留する残留風雑音の二乗実効値と風速を求めることができる。さらに、内側マイク１４の出力信号の二乗実効値と、内側マイク１４に残留する、残留風雑音の二乗実効値との差を（８）式で演算することで、風雑音の影響を受けない、測定対象音の二乗実効値（真値）を求めることができる。

【0045】

本実施例によれば、内側マイク１４に残留する残留風雑音の影響を最小化するようにしたため、低周波風防１０の風切音低減効果（２０dB程度）と合わせて、４０dB以上の風雑音低減効果を得ることができるとともに、高速・無指向性の風速計を構築することができる。

【0046】

また、本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。

【0047】

（１）物理的な風雑音低減手段とは独立であって、電気的な信号処理手段を用いて、風雑音を低減するための処理を行っているので、物理的な風雑音低減手段の効果と電気的な信号処理手段の効果を合わせることで、高い風雑音低減効果が得られる。

【0048】

（２）風速の推定に内側マイク１４と外側マイク１２を用いているので、応答性が高く、且つ風速計の出力から風雑音を推定する方法よりも、各マイク間に存在し得る不確定性の影響を受けにくい。また、低周波音測定装置を風速計として構成する場合、内側マイク１４と外側マイク１２に無指向性マイクを使えば、高速且つ風向きによらず風速計を製作できる。

【0049】

（３）内側マイク１４と外側マイク１２の指向性中心軸は、円対象の低周波風防１０の対象軸（中心軸２０）に一致させているので、風向きによらず、風雑音は（無音下）外側マイク１０の出力による風雑音の二乗実効値と略１対１に対応し、高い安定性を持って、内側マイク１４の出力による残留風雑音の二乗実効値を求めることができる。

【0050】

（４）また、実際の測定では、測定対象となる騒音・音響が存在するため、外側マイク１２の出力による風雑音の二乗実効値だけから、内側マイク１４に残留する残留風雑音の二乗実効値を推定する方法だと、これら騒音・音響の影響を受け、正しい残留風雑音の二乗実効値を推定することができない。

【0051】

これに対して、本実施例では、外側マイク１２の出力による風雑音の二乗実効値と、内側マイク１４の出力による残留風雑音の二乗実効値との差、即ち、（７）式右辺の値を引数として、管理テーブル３０を参照し、内側マイク１４に残留する、残留風雑音の二乗実効値を求めているため、各マイク間で騒音・音響の影響は相殺され、正しい残留風雑音の二乗実効値を推定することができる。

【0052】

（５）内側マイク１４に残留する、残留風雑音の二乗実効値には、測定対象音の二乗実効値以外の全ての雑音成分、例えば、内側マイク１４の自己雑音やプリアンプ２４の電気的ノイズなどの雑音成分も含まれるが、これらの雑音成分も、残留風雑音の二乗実効値の一部として除去される。さらに、測定現場でどうしても回避できない暗騒音源がある場合、暗騒音源がある条件下で、管理テーブル３０に残留風雑音の二乗実効値を記録することで、暗騒音源の影響を回避することができる。

【0053】

（６）併用する物理的な低周波風防１０だけで、過度に風雑音を低減しなくても、小型の低周波音測定装置を用いることで、低域まで高い風雑音低減効果を実現できる。また、低周波風防１０として、風防層も軽微なもの（通気性の良い＝流れ抵抗の小さい、また密実でないもの＝開口率の小さいもの）を使用できるため、音響透過性が高く、広域での挿入損失を最小化できる。

【0054】

次に、図３に、マイクにコンデンサマイクロホンを用いた第２実施例を示す。

【0055】

図３において、内側マイク１４は、プリアンプを内蔵した無指向性コンデンサマイクロホンで構成され、低周波風防１０の中心軸２０に沿って、先端側を金属円盤１８に向けて吊り下げるように、配置される。この際、内側マイク１４は、その先端側のダイヤフラム面が、金属円盤１８に近接し、且つ金属円盤１８に触れないように配置されている。この場合、内側マイク１４と金属円盤１８とのギャップを、１m〜５mm程度に設定することで、内側マイク１４は、オーディオ周波数範囲（１Hz〜２０kHz）で、正確な地表面音圧を収音することができる。

【0056】

一方、外側マイク１２は、プリアンプを内蔵した無指向性コンデンサマイクロホンで構成され、低周波風防１０の中心軸２０に沿って、配置される。この際、外側マイク１２は、ダイヤフラム面が、低周波風防１０の表面に略一致するように、略１mm程度、低周波風防１０の外に突き出すように、上向きあるいは外向きで設置される。これにより、外側マイク１２は、低周波風防１０表面を通過する風による風雑音を有効に収音できる。

【0057】

内側マイク１４と外側マイク１２は、それぞれ無指向性であって、低周波風防１０の中心軸２０に沿って配置されるので、風向きによらず、風雑音の収音効果及び風雑音の低減効果は一定である。

【0058】

因みに、風雑音は、主に風の通過によるダイヤフラムへの負圧変動によるものであるので、外側マイク１２のダイヤフラムが、低周波風防１０表面と面一に設置されていても、外側マイク１２から風雑音が停止、または低減することをほとんどない。

【0059】

また、測定対象音である騒音・低周波音は、平面波として（波長に対し）遠方から到来するので、内側マイク１４と外側マイク１２からは、略同じ成分が出力される。各マイクで異なるのは、風雑音の大きさ、即ち、外側マイク１２の出力による、風雑音の二乗実効値と、内側マイク１４の出力による、残留風雑音の二乗実効値の大きさのみである。このため、無風化で、外側マイク１２の出力による、風雑音の二乗実効値と、内側マイク１４に残留する、残留風雑音の二乗実効値を測定し、各測定値を風速に対応づけて管理テーブル３０に記録することで、内側マイク１４に残留する、残留風雑音の二乗実効値や風速を得ることができる。

【0060】

また、コントローラ１６は、騒音計や低周波音圧計として構成することもできる。また、内側マイク１４を、主風防３２内に挿入し、内側マイク１４を主風防３２で覆うこともできる。

【0061】

また、低周波風防１０としては、多孔質シートを含む半円形保護ネット３４を、低周波風防１０の頂部から放射状に配置された複数の金属フレーム３６に固定する構造が採用されたものを用いることができる。金属円盤１８としては、円形のアルミベースを用いることができる。

【0062】

次に、図４に、外側マイクにシリコンマイクロホンを用い、内側マイクにコンデンサマイクロホンを用いた場合の第３実施例を示す。

【0063】

図４において、内側マイク１４は、プリアンプを内蔵した無指向性コンデンサマイクロホンで構成され、低周波風防１０の中心軸２０に沿って配置される。内側マイク１４は、主風防３２で略覆われ、その一部が、主風防３２から露出される。この際、内側マイク１４のダイヤフラムと金属円盤１８とのギャップは、１mm程度に設定されている。このため、内側マイク１４は、オーディオ周波数範囲（１Hz〜２０kHz）で、正確な地表面音圧を収音することができる。

【0064】

一方、外側マイク１２は、プリアンプを内蔵した無指向性シリコンマイクロホンで構成され、低周波風防１０の中心軸２０に沿って配置される。この際、外側マイク１２は、厚さが約１mm程度で構成され、低周波風防１０の頂部に露出した状態で固定される。

【0065】

次に、図５に、外側マイクにシリコンマイクロホンを用い、内側マイクにエレクトレットコンデンサマイクロホンを用い、風防に空中音圧測定用球形風防を用いた場合の第４実施例を示す。

【0066】

図５において、内側マイク１４は、プリアンプを内蔵した無指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンで構成され、球形風防４０の中心軸４２に沿って配置される。内側マイク１４の先端側は、防水性ステンレス繊維シートを含む保護用金属ネット５０で覆われる。保護用金属ネット５０は、主風防として、略円筒形に構成され、円筒型金属ホルダ５２の先端側に装着される。円筒型金属ホルダ５２と内側マイク１４との間には、円筒形の気密ゴムパッキン５４が装着される。

【0067】

この際、円筒型金属ホルダ５２は、空中に配置されて支持装置（図示せず）によって支持されるので、内側マイク１４は、オーディオ周波数範囲（１Hz〜２０kHz）で、正確な空中音圧を収音することができる。

【0068】

一方、外側マイク１２は、プリアンプを内蔵した無指向性シリコンマイクロホンで構成され、球形風防４０の中心軸４２に沿って配置される。この際、外側マイク１２は、厚さが約１mm程度で、長さが５０mm〜２００mm程度の大きさで構成され、球形風防４０の頂部に露出した状態で固定される。

【0069】

球形風防４０は、多孔質素材、例えば、０．５mm角以下の金属ネット４４と、２〜４mm角の金属ネット４６が組み合わされた中空構造または充填構造で構成される。

【0070】

次に、図６に、外側マイクにシリコンマイクロホンを用い、内側マイクにシリコンマイクロホンを用い、風防に表面音圧測定用円筒型風防を用いた場合の第５実施例を示す。

【0071】

図６において、内側マイク１４は、無指向性コンデンサマイクロホンで構成され、円筒型風防６０の中心軸６２に沿って配置される。この際、内側マイク１４は、機体・車体などの測定対象６４の表面に配置される。このため、内側マイク１４は、オーディオ周波数範囲（１Hz〜２０kHz）で、測定対象６４の表面音圧を正確に収音することができる。

【0072】

一方、外側マイク１２は、無指向性シリコンマイクロホンで構成され、円筒型風防６０の中心軸６２に沿って配置される。この際、外側マイク１２は、円筒型風防６０の頂部に露出した状態で固定される。

【0073】

円筒型風防６０は、略円筒形状に形成され、機体・車体などの測定対象６４上に設置される。円筒型風防６０は、表面音圧測定という目的から、円筒型に構成され、内側マイク１４と外側マイク１２には、小型であることを特徴とするシリコンマイクロホンが用いられる。

【0074】

円筒型風防６０としては、球形風防４０と同様、防風層の基本的な構造は、多孔質素材で構成した中空構造でも、充填構造でも構わない。

【0075】

第２実施例〜第５実施例においても、第１実施例と同様な効果を得ることができる。

【0076】

次に、図７に、風雑音低減効果を説明するための特性図を示す。

【0077】

図７において、特性曲線２００、２０２、２０４は、送風機からの風を低周波音測定装置１０で測定したときの測定結果である。

【0078】

風防無しに相当する外側マイク１２の風雑音は、外側マイク１２の出力信号に含まれる風雑音の二乗実効値であって、特性曲線２００で示される。

【0079】

これに対して、内側マイク１４の風雑音は、低周波風防１０による風雑音の低減効果が得られるので、外側マイク１２の出力信号と内側マイク１４の出力信号を、（１）式から（７）式を基にコントローラ１６で処理しない場合、特性曲線２０２で示され、外側マイク１２よりも低減される。但し、内側マイク１４に残留する残留風雑音の低減効果は、２０dB程度であって、十分ではない。

【0080】

一方、外側マイク１２の出力信号と内側マイク１４の出力信号を、（１）式から（７）式を基にコントローラ１６で処理した場合、残留風雑音は、特性曲線２０４で示される。この場合、内側マイク１４に残留する残留風雑音は、低周波風防１０による風雑音の低減効果に加えて、さらに１０〜１５dB低減していることが分かる。

【0081】

（低周波音測定システム）
図８は、本発明に係る風雑音低減拡張方法が適用された低周波音測定システムの第１実施例を示す構成図である。

【0082】

図８において、低周波音測定システムは、マイクロホン１００と、マイクロホンを覆う主風防１０２と、マイクロホン１００および主風防１０２を覆う２次風防１０４と、金属円盤１０６を有する低周波音測定装置と、独立ネット１１０と、を備えて構成される。

【0083】

マイクロホン１００と、主風防１０２及び２次風防１０４は、地表面に設置された金属円盤１０８上に配置される。マイクロホン１００は、内側マイク１４と同一の機能を有し、図１のコントローラ１６と同一構成のコントローラ（図示せず）に接続される。

【0084】

このコントローラは、例えば、パーソナルコンピュータを用いて構成され、マイクロホン１００の出力による電気信号を処理し、風雑音が除去された測定対象音を抽出することができる。

【0085】

２次風防１０４は、例えば、半球体で構成され、この半球体の開口側が、金属円盤１０６上に配置される。この際、マイクロホン１００は、２次風防１０４の中心軸１０８に沿って配置される。

【0086】

独立ネット１１０は、風雑音の低減度合いを更に拡張することを目的として、主風防１０２と２次風防１０４を含む低周波風防（JIS C 1400-11：2005やIEC61400-11;2002に規定された規準に沿って作成された低周波風防）の外側にあって、以下の条件を満足するように、低周波風防とは独立して、測定対象音を発生する音源と低周波風防との間に設置され、且つ通風性・風透過性を有する風雑音低減拡張ユニットとして、金属または金属以外の材料を用いて構成される。

【0087】

具体的には、独立ネット１１０は、低周波風防よりも地表面からの高さが高く、低周波風防よりも幅が広く、平板状の枠体１１２と、枠体１１２に固定されたネット素材１１４を備え、以下の項目で規定された条件を満足するように構成される。

【0088】

（１）開口率が７０％以上であって、通風性があり、オーディオ帯域（２０Hz〜２０kHz）で、音響透過性が９０％以上であり、且つ、挿入損失が±２dB以内であって、金属または金属以外の材料を用いて構成される。

【0089】

（２）JISなどで規定される既存の風防の形状、例えば、半球型の形状であるのに対して、基本的には異なる形状、形態を有する。

【0090】

（３）金属円盤１０８とは振動的に縁が切れるように、地表面に直接設置される。なお、独立ネット１０６を、防振手段を介して、金属円盤１０８とは異なる位置に設置することもできる。

【0091】

（４）測定対象音を発生する音源との対向面または風の発生源との対向面が、地表面と直角な鉛直軸を基準に、低周波風防側に僅かに傾斜、例えば、θ＝１〜５度傾斜して設置される。

【0092】

次に、低周波音測定システムの第２実施例〜第５実施例を図９乃至図１２に示す。

【0093】

図９において、独立ネット１２０は、矩形形状に形成され、低周波風防よりも地表面からの高さが高く、低周波風防よりも幅が広く、上記（１）〜（４）の項目で規定された条件を満たすネットとして構成される。この際、独立ネット１２０は、矩形形状の枠体１２２と、枠体１２２に固定されたネット素材１２４を備え、仮想の中心線１２６を基準に、折れ曲がり、「く」の字型に構成される。

【0094】

図１０において、独立ネット１３０は、略円錐形状に形成され、矩形形状に形成され、低周波風防よりも地表面からの高さが高く、低周波風防よりも幅が広く、上記（１）〜（４）の項目で規定された条件を満たすネットとして構成される。

【0095】

この際、独立ネット１３０は、複数の鳥よけ棒１３２が組み合わされて、略円錐形状の枠体が構成され、この枠体にネット素材１３４が固定される。

【0096】

図１１において、独立ネット１４０は、略円筒状に形成され、低周波風防よりも地表面からの高さが高く、低周波風防よりも幅が広く、上記（１）〜（４）の項目で規定された条件を満たすネットとして構成される。

【0097】

この際、独立ネット１４０は、上下に配置された円形枠１４２、１４４の周囲にネット素材１４６が固定される。ネット素材１４６のうち、円形枠１４２と円形枠１４４との間に配置されて、斜面を形成するネット素材１４６は、斜面に沿って開閉自在に取り付けられる。

【0098】

図１２において、独立ネット１５０は、略半球型形状に形成され、上記（１）〜（４）の項目で規定された条件を満たすネットとして構成される。

【0099】

この際、独立ネット１５０は、略半球型形状に形成された枠体１５２の周囲にネット素材１５４が固定される。

【0100】

上記各独立ネット１１０、１２０、１３０、１４０、１５０は、風雑音低減拡張ユニットとして、運搬時に、嵩張らないように、折り畳みができるように構成することができる。この際、独立ネット１３０、１４０、１５０を、蝙蝠傘や折り畳み傘のように構成することもできる。

【0101】

また、各独立ネット１３０〜１５０としては、ネット素材１３４、１４６、１５４に防水性の素材を用い、内部の２次風防１０４やマイクロホン１００などに水が浸入しない構成とすることもできる。また、ネット素材１３４、１４６、１５４に金属製の網状素材や金属製繊維板あるいはシートを用い、風防効果と同時に電磁周動効果を持つように構成することもできる。

【0102】

上記独立ネット１１０、１２０、１３０、１４０、１５０によれば、以下の効果を奏することができる。

【0103】

（１）形状、形態などが既存の風防（低周波風防）の防風層の構造とは異なり、既存の風防とは、振動的に縁切りとして設置されるため、それぞれが風防とは独立に機能し、効果的に風雑音の低減度を向上させることができる。

【0104】

（２）ほとんど風を通す通風性の独立ネットであるため、新たな空気渦流れを誘発せず、既存の風防の最外防風層に侵入する風の速さだけを効果的に低減し、風防系全体の風雑音の低減が実現できる。

【0105】

（３）同時に、独立ネットには、非常に開口率の高い素材を使うので、通風性であるばかりではなく、音響透過性を阻害する懸念はほとんどない。

【0106】

（４）通風性の独立ネットは、既存の風防の外側に設置されるため、概して大型化するきらいはあるが、例えば、蝙蝠傘などのように折り畳めるので、運搬にはほとんど支障を生じない。

【0107】

なお、低周波音測定システムを構成する場合、第１実施例〜第５実施例の低周波音測定装置（図１、図３〜図６に示す低周波音測定装置）のうちいずれかの一つの低周波音測定装置と、独立ネット１１０、１２０、１３０、１４０、１５０のうちいずれか一つの独立ネットを組み合わせることもできる。

【0108】

次に、図１３に、独立ネットの有無によって風雑音が変化することを説明するための特性図を示す。

【0109】

図１３に示す特性図を得るための測定では、独立ネット１４０などを使用しない場合、既存の風防から、数ｍ離れた位置に送風機を配置し、この送風機から、既存の風防に向けて風速７m/sの風を送り、内側マイク１４と外側マイク１２で風雑音を計測し、この計測結果を記録した。

【0110】

一方、独立ネット１４０などを使用する場合、独立ネット１４０などから１m離れた位置に送風機を配置し、この送風機から、独立ネット１４０などに向けて風速７m/sの風を送り、内側マイク１４と外側マイク１２で風雑音を計測し、この計測結果を記録した。

【0111】

図１３において、特性曲線３００は、独立ネット１４０などが無い状態で、風防として、既存の風防を用いた場合に、外側マイク１２から出力される風雑音の特性曲線である。特性曲線３０２は、独立ネット１４０などがある状態で、風防として、既存の風防を用いた場合に、外側マイク１２から出力される風雑音の特性曲線である。特性曲線３０４は、独立ネット１４０などの内側に５０mm厚のグラスウール（ファイバガラス）を付加し、風防として、既存の風防を用いた場合に、外側マイク１２から出力される風雑音の特性曲線である。特性曲線３００、３０２、３０４から、独立ネット１４０などが無い状態では、風防を用いても、十分な風雑音低減効果を得られないことが分かる。

【0112】

一方、特性曲線４００は、独立ネット１４０などが無い状態で、風防として、既存の風防を用いた場合に、内側マイク１４から出力される風雑音の特性曲線である。

【0113】

特性曲線４０２は、独立ネット１４０などがある状態で、風防として、既存の風防を用いた場合に、内側マイク１４から出力される風雑音の特性曲線である。この場合、独立ネット１６０が無いときよりも、全周波数帯域で、風雑音が１０〜１５dB低減し、１０Hzでも、風雑音が３５dB前後低減していることが分かる。

【0114】

特性曲線４０４は、独立ネット１４０などの内側に５０mm厚のグラスウール（ファイバガラス）を付加し、風防として、既存の風防を用いた場合に、内側マイク１４から出力される風雑音の特性曲線である。この場合、独立ネット１４０などが無いときよりも、全周波数帯域で、風雑音が１０〜１５dB低減している。但し、特性４０２が得られた構成のときよりも、挿入損失が悪化し、４Hz以上では、風雑音が増加している。なお、特性曲線４０６は、送風機のファンノイズの特性である。

【0115】

図１３に示す測定結果から、独立ネット１４０などを構成するに際して、通風性を有するネット素材を用いて構成することの妥当性が示されることになる。これは、独立ネット１４０などの開口率が高いので、音響透過性にほとんど影響がないことは当然である。即ち、独立ネット１４０などは、挿入損失が、略零であることになる。

【0116】

なお、独立ネット１１０、１２０、１３０、１４０、１５０のうちいずれか一つの独立ネットと、第１実施例〜第５実施例の低周波音測定装置のうちいずれかの一つの低周波音測定装置とを組み合わせる代わりに、図８乃至図１２に示されるように、独立ネット１１０、１２０、１３０、１４０、１５０のうちいずれか一つの独立ネットと、既存の低周波音測定装置（例えば、図８〜図１２に示す低周波音測定装置）とを組み合わせても、独立ネットが無いものよりも、風雑音を低減することができる。

【符号の説明】

【0117】

１０ 低周波風防、１２ 外側マイク、１４ 内側マイク、１６ コントローラ、１８ 円盤、１０２ 主風防１０４ ２次風防、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０ 独立ネット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】