特許 7283010 音源探査方法

(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】

(24)【登録日】2023-05-22

(45)【発行日】2023-05-30

(54)【発明の名称】音源探査方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/02 20060101AFI20230523BHJP

   G01H 3/00 20060101ALI20230523BHJP

【ＦＩ】

G01M17/02

G01H3/00 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018232800

(22)【出願日】2018-12-12

(65)【公開番号】P2020094904

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-10-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076314

【弁理士】

【氏名又は名称】蔦田 正人

(74)【代理人】

【識別番号】100112612

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲士

(74)【代理人】

【識別番号】100112623

【弁理士】

【氏名又は名称】富田 克幸

(74)【代理人】

【識別番号】100163393

【弁理士】

【氏名又は名称】有近 康臣

(74)【代理人】

【識別番号】100189393

【弁理士】

【氏名又は名称】前澤 龍

(74)【代理人】

【識別番号】100203091

【弁理士】

【氏名又は名称】水鳥 正裕

(72)【発明者】

【氏名】辻井 政統

【審査官】亀澤 智博

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－３０４４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２９２２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３２０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－００９９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５５１５７２６（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭５１－１３０２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－００４０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１６１３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１５１０６６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １７／００ －１７／１０

Ｇ０１Ｈ ３／００ － ３／１４

Ｇ０３Ｈ ３／００

Ｇ０１Ｓ ５／１８ － ５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タイヤを回転させながら前記タイヤから離れた複数の測定位置で騒音の音圧を測定し、その測定データに基づき音響ホログラフィを用いてタイヤの接地部分における音圧分布を求め、前記音圧分布に基づき前記騒音の音源を特定する音源探査方法において、
移動可能な移動マイクロホンを用いて複数の測定位置において順番に音圧を測定し、
前記移動マイクロホンによる各測定位置での測定にあたり、所定のレファレンス信号に基づき測定を開始及び終了し、
位置が固定された固定マイクロホンを用いて、前記移動マイクロホンによる各測定位置での測定と同期させて音圧を測定し、
前記移動マイクロホンの測定データと前記固定マイクロホンの測定データとを周波数分析して、各測定位置における前記移動マイクロホンの測定データの周波数分析データと、それに対応する前記固定マイクロホンの測定データの周波数分析データとの位相差を求め、それにより、各測定位置における前記移動マイクロホンの測定データの周波数分析データの間の位相差のうちの測定位置の違いに起因する位相差を求め、
前記の測定位置の違いに起因する位相差を使用して音響ホログラフィを用いてタイヤの接地部分における音圧分布を求め、
前記移動マイクロホンによる測定位置が、前記タイヤの前又は後ろにおける前記タイヤの下の場所であることを特徴とする、音源探査方法。

【請求項2】

前記移動マイクロホンによる測定位置が、前記タイヤの接地部分から２５ｍｍ～１００ｍｍ離れた位置である、請求項１に記載の音源探査方法。

【請求項3】

前記移動マイクロホンによる隣り合う測定位置の間の距離が１ｍｍ～１０ｍｍである、請求項１又は２に記載の音源探査方法。

【請求項4】

タイヤの回転に基づくパルス信号が発生し、
前記移動マイクロホンが各測定位置に移動してから所定回目の前記パルス信号が測定開始の前記レファレンス信号として設定され、前記移動マイクロホンが各測定位置に移動してから別の所定回目の前記パルス信号が測定終了の前記レファレンス信号として設定され、
各測定位置において、測定開始の前記レファレンス信号が発せられてから測定終了の前記レファレンス信号が発せられるまでの間、前記移動マイクロホンが測定を行う、請求項１～３のいずれか１項に記載の音源探査方法。

【請求項5】

タイヤの異なる２つの回転速度である第１回転速度と第２回転速度とが前記レファレンス信号としてあらかじめ設定され、各測定位置において、タイヤの回転速度が第１回転速度の時から第２回転速度の時までの間、前記移動マイクロホンが測定を行う、請求項１～３のいずれか１項に記載の音源探査方法。

【請求項6】

所定の大きさの軸力が前記レファレンス信号としてあらかじめ設定され、各測定位置において、測定される軸力が前記の所定の大きさ以上の間、前記移動マイクロホンが測定を行う、請求項１～３のいずれか１項に記載の音源探査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は音源探査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

多数のマイクロホンが平面上で縦横に並んだマイクロホンアレイが知られている。回転しているタイヤから発生する騒音の音圧を、このようなマイクロホンアレイを構成する多数のマイクロホンで同時に測定し、測定されたデータに対して音響ホログラフィ処理を行ってタイヤの接地部分における音圧分布を求める方法が知られている（例えば特許文献１参照）。このような方法において、図８に示すように、回転するタイヤＴの前方又は後方にマイクロホンアレイ１１２が配置されることが多い。また、このような方法において測定しようとしているのは、タイヤＴの接地部分Ｇから発生する騒音の音圧である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５０８９２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような方法において、マイクロホンアレイ１１２がタイヤＴの接地部分Ｇから離れていると、タイヤＴの接地部分Ｇから発生する騒音の音圧だけでなくそれ以外の暗騒音の音圧もマイクロホンアレイ１１２が測定してしまい、音源を正確に特定できないという問題があった。例えば図８のようにタイヤＴの前方又は後方にマイクロホンアレイ１１２が配置された場合、タイヤＴのトレッド面Ｔ１と、タイヤＴを回転させているドラムＤの表面Ｄ１との間の反射音が、大きな暗騒音となっていた。

【0005】

このような暗騒音の音圧が測定されないようにするためには、タイヤＴの接地部分Ｇの近くで音圧を測定する必要がある。しかし、マイクロホンアレイ１１２は多数のマイクロホンからなる大きなものであるため、タイヤＴの接地部分Ｇに接近させて配置することができない。

【0006】

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、暗騒音の影響を低減することができる音源特定方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の音源探査方法は、タイヤを回転させながら前記タイヤから離れた複数の測定位置で騒音の音圧を測定し、その測定データに基づき音響ホログラフィを用いてタイヤの接地部分における音圧分布を求め、前記音圧分布に基づき前記騒音の音源を特定する音源探査方法において、移動可能な移動マイクロホンを用いて複数の測定位置において順番に音圧を測定し、前記移動マイクロホンによる各測定位置での測定にあたり、所定のレファレンス信号に基づき測定を開始及び終了し、位置が固定された固定マイクロホンを用いて、前記移動マイクロホンによる各測定位置での測定と同期させて音圧を測定し、前記移動マイクロホンの測定データと前記固定マイクロホンの測定データとを周波数分析して、各測定位置における前記移動マイクロホンの測定データの周波数分析データと、それに対応する前記固定マイクロホンの測定データの周波数分析データとの位相差を求め、それにより、各測定位置における前記移動マイクロホンの測定データの周波数分析データの間の位相差のうちの測定位置の違いに起因する位相差を求め、前記の測定位置の違いに起因する位相差を使用して音響ホログラフィを用いてタイヤの接地部分における音圧分布を求め、前記移動マイクロホンによる測定位置が、前記タイヤの前又は後ろにおける前記タイヤの下の場所であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

実施形態の音源探査方法によれば、移動マイクロホンによる測定範囲を狭くすることができ、音源の近くで音圧を測定することが可能となるため、暗騒音の影響を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の音源探査方法の実施の様子を示す図。タイヤを軸方向から見た図。

【図2】実施形態の音源探査方法の実施の様子を示す図。図１の矢印Ａ方向から見た図。

【図3】音源探査装置の概念図。

【図4】移動マイクロホンの測定位置及び移動経路を示す図。

【図5】音源探査方法の全体のフローチャート。

【図6】音圧の測定のフローチャート。

【図7】音響ホログラフィ処理のイメージ図。

【図8】従来の音源特定方法の様子を示す図。タイヤを軸方向から見た図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施形態について図面に基づき説明する。なお、以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更されたものについては、本発明の範囲に含まれるものとする。

【0011】

図１及び図２に本実施形態の音源探査の様子を示す。図示省略するがタイヤＴのトレッド面Ｔ１には多数の溝が形成されている。タイヤＴがドラムＤに接触（接地）している状態でドラムＤが回転すると、ドラムＤの回転方向と反対方向にタイヤＴが回転し、タイヤＴの接地部分Ｇの溝等から騒音が発生する。本実施形態の音源探査方法は、そのときの騒音の音源の位置を特定する方法である。

【0012】

＜実施形態の音源探査装置について＞
図３に、本実施形態の音源探査方法の実施に用いられる音源探査装置１０の一例を示す。音源探査装置１０は、騒音の音圧を測定する機器として、移動可能な１つの移動マイクロホン１２と、位置が固定されている１つの固定マイクロホン１４とを有している。

【0013】

また、音源探査装置１０は、移動マイクロホン１２及び固定マイクロホン１４が接続された音響ホログラフィ装置１６と、音響ホログラフィ装置１６が接続されたコンピュータ１８と、コンピュータ１８での計算結果を出力するディスプレイ等の出力装置２０とを有している。さらに、音源探査装置１０は、後述するレファレンス信号を取得するレファレンス信号装置２２と、移動マイクロホン１２を移動させる移動制御装置２４とを有している。レファレンス信号装置２２及び移動制御装置２４はコンピュータ１８に接続されている。

【0014】

前記の移動マイクロホン１２としては、先端の測定部が小さなものが使用される。例えば、移動マイクロホン１２は、先端の測定部の直径が例えば０．８ｍｍ～１．２ｍｍのプローブマイクロホン、１／２、１／４もしくは１／８インチマイクロホン（すなわち先端の測定部の直径が１／２、１／４もしくは１／８インチのマイクロホン）、又はＭＥＭＳ（Micro-Electrical-MechanicalSystems）マイクロホンである。

【0015】

移動マイクロホン１２は、その先端の測定部がタイヤＴのドラムＤへの接地部分Ｇに接近するように、配置される。移動マイクロホン１２による音圧の測定位置（すなわち移動マイクロホン１２の先端の測定部の位置）は、タイヤＴの接地部分Ｇから２５ｍｍ～１００ｍｍ（２５ｍｍ及び１００ｍｍを含む）離れた位置であることが好ましい。

【0016】

移動マイクロホン１２の具体的な配置場所としては、例えば、タイヤＴの前又は後ろの場所や、タイヤＴの軸方向（幅方向）の場所等が挙げられる。移動マイクロホン１２の好ましい配置場所は、タイヤＴの前又は後ろの場所である。移動マイクロホン１２のさらに好ましい配置場所は、図１に示すようなタイヤＴの前又は後ろにおけるタイヤＴの下の場所（言い換えれば、タイヤＴの前又は後ろで、かつ、タイヤＴのトレッド面Ｔ１とドラムＤの表面Ｄ１とに挟まれた場所）である。

【0017】

移動マイクロホン１２は移動制御装置２４の一部によって保持されており、移動制御装置２４によって移動させられる。移動制御装置２４は例えばロボットである。移動マイクロホン１２の測定部は所定の面積を有する平面上を移動する。この平面が移動マイクロホン１２による音圧の測定面３０である（図２参照）。測定面３０は、例えば、タイヤＴの接地部分Ｇから発生する騒音の進行方向に対して垂直な平面であり、移動マイクロホン１２がタイヤＴの前又は後ろに配置される場合はタイヤＴの前後方向に垂直な平面である。

【0018】

図４に移動マイクロホン１２による音圧の測定面３０を拡大して示す。図４には、移動マイクロホン１２の移動経路が破線で、停止位置が丸で示されている。移動経路は格子（好ましくは図４のように正方形を形成する格子）を描く。

【0019】

移動マイクロホン１２は、図４に示されている全ての停止位置で停止するが、そのための移動の順路は限定されない。一例としては、図４に矢印で示すように、移動マイクロホン１２は１番上（１列目）の移動経路を右に移動し、上から２番目（２列目）の移動経路を左に移動し、３列目を右、４列目を左、と移動して、その移動中に全ての停止位置で停止する。

【0020】

移動マイクロホン１２は各停止位置で停止している間に音圧の測定を行う。つまり図４に丸で示されている停止位置は、音圧の測定位置である。また、図４における一番外側の測定位置及び移動経路で囲まれている部分を測定面３０とする。

【0021】

隣り合う測定位置（すなわち移動マイクロホン１２の停止位置）の間の距離Ｌは、１ｍｍ～１０ｍｍ（１ｍｍ及び１０ｍｍを含む）であることが好ましく、４ｍｍ～５ｍｍ（４ｍｍ及び５ｍｍを含む）であることがさらに好ましい。以上のような移動マイクロホン１２の移動経路及び停止位置は音源探査装置１０においてあらかじめ設定されている。

【0022】

固定マイクロホン１４が固定される位置は、回転するタイヤＴの接地部分Ｇから発生する騒音を測定できる位置であればどこでも良い。例えば、図１に示すように移動マイクロホン１２の背後の位置（すなわち、タイヤＴの接地部分Ｇから見て移動マイクロホン１２と同じ方向で、移動マイクロホン１２よりもタイヤＴの接地部分Ｇから離れた位置）に固定マイクロホン１４が固定される。固定マイクロホン１４としては様々なマイクロホンが適用可能だが、例えば１／２、１／４又は１／８インチマイクロホンが使用される。

【0023】

前記のレファレンス信号装置２２は、例えば、図２に示すようにタイヤＴの回転軸Ｓに設けられたロータリーエンコーダである。タイヤＴ及びその回転軸Ｓが回転すると、回転軸Ｓの回転角度に応じたパルス信号がこのロータリーエンコーダから発生しコンピュータ１８へ送られる。例えば、タイヤＴ及びその回転軸Ｓが１周すなわち３６０°回転するたびにパルス信号が１回発生する。

【0024】

このパルス信号は、移動マイクロホン１２による音圧の測定の開始と終了のためのレファレンス信号として使用される。そのために、移動マイクロホン１２による測定の開始とパルス信号との関係、及び移動マイクロホン１２による測定の終了とパルス信号との関係が、あらかじめ設定されている。例えば、移動マイクロホン１２が新しい測定位置に移動してから所定回目（例えば１回目）のパルス信号が測定開始のレファレンス信号として設定され、移動マイクロホン１２が新しい測定位置に移動してから別の所定回目（例えば２回目や３回目）のパルス信号が測定終了のレファレンス信号として設定されている。

【0025】

前記の音響ホログラフィ装置１６は、移動マイクロホン１２及び固定マイクロホン１４から音圧の測定データを取り込み、後述する周波数分析や音響ホログラフィの処理等を行って、タイヤＴの接地部分Ｇにおける音圧分布を計算する。また、前記のコンピュータ１８は、接続されている音響ホログラフィ装置１６及び移動制御装置２４の制御を行う。そして、音響ホログラフィ装置１６が求めたタイヤＴの接地部分Ｇにおける音圧分布を、出力装置２０へ出力する。

【0026】

＜実施形態の音源探査方法について＞
本実施形態の音源探査方法の大まかな流れを図５に示す。まずタイヤＴが回転し（Ｓ１）、次に移動マイクロホン１２及び固定マイクロホン１４による音圧の測定がなされる（Ｓ２）。次に、音圧の測定データに基づき、音響ホログラフィを利用してタイヤＴの接地部分Ｇにおける音圧分布が計算される（Ｓ３）。次に、タイヤＴの接地部分Ｇにおける音圧分布に基づき、音源が特定される（Ｓ４）。

【0027】

詳細に説明すると、まず、図１及び図２に示すようにタイヤＴがドラムＤに接地するよう配置される。次に、ドラムＤの回転が始まり、ドラムＤに接地しているタイヤＴの回転が始まる（Ｓ１）。タイヤＴの回転が始まると騒音が発生し始める。また、タイヤＴ及び回転軸Ｓの回転角度に応じてレファレンス信号としてのパルス信号が発生する。

【0028】

次の音圧の測定のステップ（Ｓ２）の流れを図６に示す。図６には移動マイクロホン１２による音圧の測定について示されている。まず、移動マイクロホン１２が最初の測定位置に移動し（Ｓ２－１）、その測定位置で待機する（Ｓ２－２）。そして、待機中に測定開始のレファレンス信号が発せられると（Ｓ２－３のＹＥＳ）、移動マイクロホン１２が音圧の測定を開始する（Ｓ２－４）。次に、音圧の測定中に測定終了のレファレンス信号が発せられると（Ｓ２－５のＹＥＳ）、移動マイクロホン１２が音圧の測定を終了する（Ｓ２－６）。これにより、測定開始のレファレンス信号が発せられてから測定終了のレファレンス信号が発せられるまでの間、移動マイクロホン１２が測定を行うことになる。その後、全ての測定位置での測定が終了していなければ（Ｓ２－７のＮＯ）、移動マイクロホン１２が次の測定位置に移動し（Ｓ２－１）、Ｓ２－２からＳ２－６までのステップが再度実施される。全ての測定位置での測定が終了していれば（Ｓ２－７のＹＥＳ）、音圧測定のステップＳ２が終了する。

【0029】

これに対し、固定マイクロホン１４による音圧の測定は、少なくとも移動マイクロホン１２による音圧の測定と同時に行われていれば良い。従って、移動マイクロホン１２による最初の測定位置での測定の開始時から最後の測定位置での測定の終了時までの間、固定マイクロホン１４が継続して音圧を測定し続けても良い。また、移動マイクロホン１２がレファレンス信号に基づき測定を開始したり終了したりするたびに、固定マイクロホン１４も測定を開始したり終了したりしても良い。

【0030】

このようにして移動マイクロホン１２による測定と固定マイクロホン１４による測定とが同期して行われるので、移動マイクロホン１２による各測定位置での測定データと、それに対応する固定マイクロホン１４による測定データとが紐付けされる。つまり、移動マイクロホン１２によるある測定位置での測定データ（「移動マイクロホンデータ」とする）と、移動マイクロホン１２がその測定位置で測定しているときの固定マイクロホン１４による測定データ（「固定マイクロホンデータ」とする）とが紐付けされる。

【0031】

次に、音圧の測定データに基づき、音響ホログラフィを利用してタイヤＴの接地部分Ｇにおける音圧分布が求められるステップ（Ｓ３）について説明する。

【0032】

背景技術に記載のようにマイクロホンアレイにより音圧が測定される場合は、各測定位置に配置されたそれぞれのマイクロホンで同時に測定が行われる。そのため、各測定位置での測定データの周波数分析データ同士の間（ただし同じ周波数の波形データ同士の間）には、位相差として、測定位置の違いに起因する位相差のみが存在する。ここで周波数分析データとは、測定データを周波数分析して得られる周波数毎の波形データのことである。

【0033】

それに対し本実施形態では、上記のように、１つの移動マイクロホン１２が移動しながら各測定位置で測定を行う。そのため、各測定位置での移動マイクロホンデータの周波数分析データ同士の間（ただし同じ周波数の波形データ同士の間）には、測定位置の違いに起因する位相差と、測定時刻の違いに起因する位相差とが含まれている。そこで、マイクロホンアレイで音圧を測定した場合と同じ音響ホログラフィ処理を可能とするために、測定時刻の違いから生じる位相差を解消する処理が行われる。この処理により、全ての測定位置において移動マイクロホン１２で同時に音圧を測定したとみなせるようになる。

【0034】

具体的には、まず、移動マイクロホンデータ及び固定マイクロホンデータの周波数分析が行われ、それぞれの周波数分析データが求められる。そして、各測定位置における移動マイクロホンデータの周波数分析データと、それに対応する（つまり移動マイクロホンデータと紐付けされている）固定マイクロホンデータの周波数分析データとの位相差（ただし同じ周波数の波形データ同士の位相差）が求められる。この位相差のことを「マイクロホン位相差」と言うこととする。マイクロホン位相差は全ての測定位置について求められる。また、マイクロホン位相差は、全ての周波数について求めることが可能だが、注目する特定の周波数についてのみ求められても良い。なお、マイクロホン位相差は、音圧測定のステップＳ２において各測定位置での音圧測定が終わるたびに計算されても良い。

【0035】

次に、異なる測定位置についてのマイクロホン位相差同士の位相差（ただし同じ周波数についてのマイクロホン位相差同士の位相差）が求められる。なお、マイクロホン位相差同士の位相差は、全ての周波数について求めることが可能だが、注目する特定の周波数についてのみ求められても良い。

【0036】

移動マイクロホンデータと固定マイクロホンデータとは同時に測定されているため、マイクロホン位相差には測定時刻の違いに起因する位相差が含まれていない。そのため、マイクロホン位相差同士の位相差からは、測定時刻の違いに起因する位相差が解消されている。そのため、マイクロホン位相差同士の位相差は、測定位置の違いに起因する位相差である。

【0037】

このことについて、１点目と２点目の２つの測定位置についてのデータの処理を例にして説明する。まず、１点目の測定位置での移動マイクロホンデータの周波数分析データのある周波数ｆ１の波形データの位相をω_m1とし、それに対応する（すなわち１点目の測定位置での測定時の）固定マイクロホンデータの周波数分析データの前記周波数ｆ１の波形データの位相をω_f1とする。このとき、１点目の測定位置における前記周波数ｆ１についてのマイクロホン位相差（すなわち、１点目の測定位置における移動マイクロホンデータの周波数分析データのある周波数ｆ１の波形データと、それに対応する固定マイクロホンデータの周波数分析データのある周波数ｆ１の波形データとの位相差）Δω₁は、
Δω₁＝ω_m1－ω_f1
である。

【0038】

次に、２点目の測定位置での移動マイクロホンデータの周波数分析データの前記周波数ｆ１の波形データの位相ω_m2は、前記位相ω_m1に対して位置の違いに起因する位相差Δω_pと測定時刻の違いに起因する位相差Δω_tが加わったものなので、
ω_m2＝ω_m1＋Δω_p＋Δω_t
となる。また、２点目の測定位置での測定時の固定マイクロホンデータの周波数分析データの前記周波数ｆ１の波形データの位相ω_f2は、前記位相ω_f1に対して測定時刻の違いに起因する位相差Δω_tのみが加わったものなので、
ω_f2＝ω_f1＋Δω_t
となる。このとき、２点目の測定位置における前記周波数ｆ１についてのマイクロホン位相差（すなわち、２点目の測定位置における移動マイクロホンデータの周波数分析データのある周波数ｆ１の波形データと、それに対応する固定マイクロホンデータの周波数分析データのある周波数ｆ１の波形データとの位相差）Δω₂は、
Δω₂＝ω_m2－ω_f2＝（ω_m1＋Δω_p＋Δω_t）－（ω_f1＋Δω_t）＝ω_m1－ω_f1＋Δω_p
である。

【0039】

このようにして求まった１点目と２点目の測定位置についてのそれぞれのマイクロホン位相差すなわちΔω₁及びΔω₂から、マイクロホン位相差同士の位相差Δω_2-1を計算すると、
Δω_2-1＝Δω₂－Δω₁＝（ω_m1－ω_f1＋Δω_p）－（ω_m1－ω_f1）＝Δω_p
となる。このように、マイクロホン位相差同士の位相差Δω_2-1が測定位置の違いに起因する位相差Δω_pと等しいことがわかる。

【0040】

このようにして求まった測定位置の違いに起因する位相差を使用して音響ホログラフィ処理を行えば、マイクロホンアレイを使用して全ての測定位置において同時に音圧を測定しその測定データに基づき音響ホログラフィ処理を行った場合と同じ結果を得ることができる。

【0041】

音響ホログラフィ処理では既に確立されているＮＡＨ（Near Field Acoustic Holography：近距離場音響ホログラフィ）法等が利用される。簡単に説明すると、音響ホログラフィ処理では、測定面の各測定位置での測定データ（各測定位置で同時に測定されたとみなせる測定データ）の周波数分析データの位相及びレベルに基づき、音源面における音圧分布が計算される。図７のイメージ図に基づき説明すれば、測定面における音圧の分布p(x,y,z₁)のフーリエ変換P(k_x,k_y,z₁)と、音源面から測定面までの伝達関数Hの逆特性H^-1とから、音源面での音圧の分布p(x,y,0)が計算される。本実施形態では、上記の測定面３０において移動マイクロホン１２により測定された音圧分布から、タイヤＴの接地部分Ｇを含む面における音圧分布が求められる。この音圧分布は、全ての周波数について求めることが可能だが、注目する特定の周波数についてのみ求められても良い。

【0042】

次の音源の特定のステップ（Ｓ４）では、タイヤＴの接地部分Ｇを含む面における音圧分布において最も音圧の高い部分が、その周波数の騒音の音源として特定される。騒音の音源として、例えば、トレッド面Ｔ１におけるいずれかの溝又はサイプが特定される。なお、音源の特定は、人が音圧分布をみて行っても良いし、コンピュータ１８が行っても良い。タイヤＴの設計者は、音源の特定の結果をもとに、タイヤＴのトレッドパターンの設計変更を行うことができる。

【0043】

＜実施形態の効果について＞
上記のように、本実施形態では、移動マイクロホン１２により複数の測定位置において順番に音圧が測定され、移動マイクロホン１２による各測定位置での測定と同期させて固定マイクロホン１４により音圧が測定される。そして、移動マイクロホンデータ及び固定マイクロホンデータが周波数分析され、各測定位置における移動マイクロホンデータの周波数分析データとそれに対応する固定マイクロホンデータの周波数分析データとの位相差がマイクロホン位相差として求められ、マイクロホン位相差同士の位相差が測定位置の違いに起因する位相差として求められる。そして、この測定位置の違いに起因する位相差に基づき音響ホログラフィによりタイヤＴの接地部分Ｇにおける音圧分布が計算されるので、各測定位置で同時に音圧が測定された場合と同じ音圧分布が得られる。

【0044】

すなわち、本実施形態では、移動マイクロホン１２により各測定位置において順番に音圧を測定するが、固定マイクロホンデータを利用したその後の処理を行うことにより、多数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイで音圧を測定した場合と同じ結果を得ることができる。

【0045】

ここで、マイクロホンアレイは多数のマイクロホンが並んだものであるため、隣接するマイクロホン同士を密着させたとしても所定以上の大きさになってしまい、それより小さくすることができない。

【0046】

それに対し、本実施形態では、移動マイクロホン１２の隣り合う測定位置の間の距離（言い換えれば、移動マイクロホン１２の移動距離）を任意に決めることができ、例えば１ｍｍ～１０ｍｍといった、マイクロホンアレイにおける隣接するマイクロホン間の距離より短い距離に設定することもできる。そのため、移動マイクロホン１２による測定面３０の面積を、マイクロホンアレイの面積よりも小さくすることができる。

【0047】

このように移動マイクロホン１２による測定面３０の面積を小さくすることができるため、移動マイクロホン１２による測定面３０を、マイクロホンアレイを配置できないような場所、例えばタイヤＴの前又は後ろにおけるタイヤＴの下のような狭い場所にも設定することができる。それにより、移動マイクロホン１２による測定面３０を、マイクロホンアレイよりも、タイヤＴの接地部分Ｇに接近させて設定することができる。具体例としては、タイヤＴの前又は後ろにおける、タイヤＴの接地部分Ｇからの距離が２５ｍｍ～１００ｍｍという近い場所に、移動マイクロホン１２による測定面３０を設定することができる。

【0048】

このように移動マイクロホン１２による測定面３０をタイヤＴの接地部分Ｇに接近させて設定することができるため、移動マイクロホン１２に入る暗騒音を少なくすることができる。例えば、移動マイクロホン１２による測定面３０を、タイヤＴの前又は後ろにおけるタイヤＴの下において接地部分Ｇに接近させて設定することにより、タイヤＴのトレッド面Ｔ１とドラムＤの表面Ｄ１との間の反射音が移動マイクロホン１２に入ることを防ぐことができる。そのため、本実施形態によれば、暗騒音の影響を低減させて音源を特定することができる。

【0049】

また、移動マイクロホン１２による各測定位置での測定にあたり、上記のようにレファレンス信号に基づき測定を開始及び終了するため、各測定位置での移動マイクロホン１２による測定条件を合わせることができる。

【0050】

より具体的には、上記のように、タイヤＴの回転に基づくパルス信号が発生するよう構成され、移動マイクロホン１２が各測定位置に移動してから所定回目（例えば１回目）のパルス信号が測定開始のレファレンス信号として設定され、移動マイクロホン１２が各測定位置に移動してから別の所定回目（例えば２回目や３回目）のパルス信号が測定終了のレファレンス信号として設定されている。そして、各測定位置において、測定開始のレファレンス信号が発せられてから測定終了のレファレンス信号が発せられるまでの間、移動マイクロホン１２が測定を行う。そのため、全ての測定位置において、タイヤＴの同じ回転数の間、音圧の測定を行うことができる。

【0051】

＜実施形態の変更例について＞
まず変更例１について説明する。

【0052】

変更例１では、移動マイクロホン１２による測定の開始及び終了の基準となるレファレンス信号として、上記実施形態のパルス信号の代わりに、タイヤＴの回転速度が利用される。そのために、レファレンス信号装置２２として、タイヤＴの回転速度を測定する回転速度計が設けられている。

【0053】

そして、タイヤＴの異なる２つの回転速度である第１回転速度と第２回転速度とがレファレンス信号としてあらかじめ設定されている。そして、各測定位置において、タイヤＴの回転速度が第１回転速度の時から第２回転速度の時までの間、移動マイクロホン１２が測定を行う。

【0054】

具体例としては、測定開始のレファレンス信号として第１回転速度が設定され、測定終了のレファレンス信号として第１回転速度よりも遅い第２回転速度が設定される。そして、タイヤＴがドラムＤ上で第１回転速度よりも速い高速で回転させられ、その状態でドラムＤを回転させるためのモーターの電源が切られる。すると、ドラムＤ及びタイヤＴの回転速度が徐々に落ちていく。そして、タイヤＴの回転速度が第１回転速度まで落ちた時に移動マイクロホン１２による測定が開始され、タイヤＴの回転速度がさらに第２回転速度まで落ちた時に移動マイクロホン１２による測定が終了する。これにより、モーターの音が消された状態で、タイヤＴの回転速度が第１回転速度と第２回転速度との平均速度のときの騒音の音源を特定することができる。

【0055】

別の具体例としては、測定開始のレファレンス信号として第１回転速度が設定され、測定終了のレファレンス信号として第１回転速度よりも速い第２回転速度が設定される。そして、タイヤＴの回転速度が徐々に上げられ、タイヤＴの回転速度が第１回転速度まで上がった時に移動マイクロホン１２による測定が開始され、タイヤＴの回転速度がさらに第２回転速度まで上がった時に移動マイクロホン１２による測定が終了する。これにより、タイヤＴの回転速度が第１回転速度から第２回転速度まで加速されたときの騒音の音源を特定することができる。

【0056】

変更例１において、タイヤＴの回転速度の代わりに、ドラムＤの回転速度がレファレンス信号として利用されても良い。

【0057】

次に変更例２について説明する。

【0058】

変更例２では、移動マイクロホン１２による測定の開始及び終了の基準となるレファレンス信号として、上記実施形態のパルス信号の代わりに、タイヤＴの回転軸Ｓに働く軸力が利用される。そのために、レファレンス信号装置２２として、タイヤＴの回転軸Ｓに働く軸力を測定する軸力計が設けられている。

【0059】

そして、所定の大きさの軸力がレファレンス信号としてあらかじめ設定されている。そして、各測定位置において、測定される軸力が前記の所定の大きさ以上の間、移動マイクロホン１２が測定を行う。つまり、軸力が徐々に大きくなって前記の所定の大きさを超えた時に移動マイクロホン１２の測定が開始され、その後軸力が徐々に小さくなって前記の所定の大きさを切った時に移動マイクロホン１２の測定が終了する。軸力の大きさは制駆動力に対応しているため、この方法により、所定以上の大きさの制動力や駆動力が生じているときの騒音の音源を特定することができる。

【符号の説明】

【0060】

Ｄ…ドラム、Ｄ１…ドラムの表面、Ｇ…接地部分、Ｓ…回転軸、Ｔ…タイヤ、Ｔ１…トレッド面、１０…音源探査装置、１２…移動マイクロホン、１４…固定マイクロホン、１６…音響ホログラフィ装置、１８…コンピュータ、２０…出力装置、２２…レファレンス信号装置、２４…移動制御装置、３０…測定面、１１２…マイクロホンアレイ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】