特許 7467317 音響検査装置及び音響検査方法

(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】2024-04-05

(45)【発行日】2024-04-15

(54)【発明の名称】音響検査装置及び音響検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/12 20060101AFI20240408BHJP

   G01N 29/32 20060101ALI20240408BHJP

【ＦＩ】

G01N29/12

G01N29/32

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020188628

(22)【出願日】2020-11-12

(65)【公開番号】P2022077684

(43)【公開日】2022-05-24

【審査請求日】2023-02-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】江波戸 明彦

(72)【発明者】

【氏名】西村 修

(72)【発明者】

【氏名】後藤 達彦

【審査官】比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２０８７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１０３０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０４１９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４０７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７１１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１６９４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２７０８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０４３３５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ２９／００－Ｇ０１Ｎ２９／５２

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのスピーカから検査対象物に向けて加振音を放射する加振音源と、
前記検査対象物の近傍に配置されて前記検査対象物からの放射音を収集する第１のマイクロホンと、前記第１のマイクロホンに対して前記加振音の放射方向に沿った方向において間隔を空けて配置されて前記検査対象物からの放射音を収集する少なくとも１つの第２のマイクロホンとを有するマイク群と、
前記第１のマイクロホンを介して収集された放射音の第１の音圧レベルと、前記第２のマイクロホンを介して収集された第２の音圧レベルとに基づいて前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンとの間の第１のインパルス応答を算出する少なくとも１つのインパルス応答算出部と、
前記第１のインパルス応答から前記加振音に相当する成分を除去する少なくとも１つの除去部と、
前記除去部から出力される第２のインパルス応答を周波数特性に変換する周波数変換部と、
前記周波数特性に基づいて前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンとの間の平均音響エネルギーを算出するエネルギー算出部と、
前記平均音響エネルギーに基づいて前記検査対象物の異常の有無を判定する異常判定部と、 を具備する音響検査装置。

【請求項2】

前記除去部は、前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンとの間隔に応じた時間幅に相当するインパルス応答の成分を除去する、
請求項１に記載の音響検査装置。

【請求項3】

前記第２のマイクロホンは、それぞれが前記第１のマイクロホンに対して異なる間隔を有する少なくとも２つの第２のマイクロホンを有し、
前記インパルス応答算出部は、前記第１のマイクロホンを介して収集された放射音の第１の音圧レベルと、それぞれの前記第２のマイクロホンを介して収集された第２の音圧レベルとに基づいて前記第１のマイクロホンとそれぞれの前記第２のマイクロホンとの間の複数の第１のインパルス応答をそれぞれ算出する少なくとも２つのインパルス応答算出部を有し、
前記除去部は、前記第１のマイクロホンとそれぞれの前記第２のマイクロホンとの間隔に応じた時間幅に相当する前記インパルス応答の成分を除去する少なくとも２つの除去部を有する、
請求項２に記載の音響検査装置。

【請求項4】

前記第１のインパルス応答から変換された周波数特性である第１の周波数特性と前記第２のインパルス応答から変換された周波数特性である第２の周波数特性とのゲインの差に基づいて前記除去部における除去が高い信頼性で行われている帯域である第１の信頼区間を抽出する第１の信頼区間抽出部をさらに具備し、
前記エネルギー算出部は、前記第２の周波数特性のうちの前記第１の信頼区間の帯域において前記平均音響エネルギーを算出する、
請求項２又は３に記載の音響検査装置。

【請求項5】

前記第１の信頼区間抽出部は、前記第１の周波数特性と前記第２の周波数特性との前記ゲインの差が１０ｄＢ以上である帯域を前記第１の信頼区間として抽出する、
請求項４に記載の音響検査装置。

【請求項6】

前記除去部における除去が行われる前の周波数特性に基づいて算出された第１の平均音響エネルギーと前記除去部における除去が行われた後の周波数特性に基づいて算出された第２の平均音響エネルギーとのゲインの差に基づいて前記除去部における除去が高い信頼性で行われている時間幅である第２の信頼区間を抽出する第２の信頼区間抽出部をさらに具備し、
前記エネルギー算出部は、前記除去が前記第２の信頼区間で行われている前記周波数特性に基づいて前記平均音響エネルギーを算出する、
請求項２乃至５の何れか１項に記載の音響検査装置。

【請求項7】

前記第２の信頼区間抽出部は、前記第１の平均音響エネルギーと前記第２の平均音響エネルギーとのゲインの差が１０ｄＢ以上である時間幅を前記第２の信頼区間として抽出する、
請求項６に記載の音響検査装置。

【請求項8】

前記加振音源は、前記加振音の放射方向に沿った方向において間隔を空けて配置された少なくとも２つのスピーカから前記加振音を放射し、
それぞれの前記スピーカからの前記加振音が同期するようにそれぞれのスピーカからの前記加振音の放射タイミングを遅延させる少なくとも１つの遅延部と、
前記第１のマイクロホンを介して収集された放射音の第１の音圧レベルと、前記第２のマイクロホンを介して収集された第２の音圧レベルとに基づいて算出される伝達関数において前記遅延によって表れるピークを検知するノッチ判別部と、
前記ピークに基づいて前記平均音響エネルギーの算出に用いられる前記周波数特性を補正する補正部と、
をさらに具備する請求項１乃至７の何れか１項に記載の音響検査装置。

【請求項9】

少なくとも１つのスピーカから検査対象物に向けて加振音を放射することと、
前記検査対象物の近傍に配置されて前記検査対象物からの放射音を収集する第１のマイクロホンを介して収集された放射音の第１の音圧レベルと、前記第１のマイクロホンに対して前記加振音の放射方向に沿った方向において間隔を空けて配置されて前記検査対象物からの放射音を収集する第２のマイクロホンを介して収集された第２の音圧レベルとに基づいて前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンとの間の第１のインパルス応答を算出することと、
前記第１のインパルス応答から前記加振音に相当する成分を除去することと、
前記除去がされた後の第２のインパルス応答を周波数特性に変換することと、
前記周波数特性に基づいて前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンとの間の平均音響エネルギーを算出することと、
前記平均音響エネルギーに基づいて前記検査対象物の異常の有無を判定することと、
を具備する音響検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、音響検査装置及び音響検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

検査対象物の異常を、音響波を利用して非破壊で検査するための技術が提案されてきている。このような技術では、検査対象物に向けて加振音を放射し、検査対象物からの放射音を収集することで異常の検査が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２８４０９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

実施形態は、音響波を利用した簡易な構成で検査対象物の異常を検査できる音響検査装置及び音響検査方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の音響検査装置は、加振音源と、マイク群と、インパルス応答算出部と、除去部と、周波数変換部と、エネルギー算出部と、異常判定部とを有する。加振音源は、少なくとも１つのスピーカから検査対象物に向けて加振音を放射する。マイク群は、検査対象物の近傍に配置されて検査対象物からの放射音を収集する第１のマイクロホンと、第１のマイクロホンに対して加振音の放射方向に沿った方向において間隔を空けて配置されて検査対象物からの放射音を収集する少なくとも１つの第２のマイクロホンとを有する。インパルス応答算出部は、第１のマイクロホンを介して収集された放射音の第１の音圧レベルと、第２のマイクロホンを介して収集された第２の音圧レベルとに基づいて第１のマイクロホンと第２のマイクロホンとの間の第１のインパルス応答を算出する。除去部は、第１のインパルス応答から加振音に相当する成分を除去する。周波数変換部は、除去部から出力される第２のインパルス応答を周波数特性に変換する。エネルギー算出部は、周波数特性に基づいて第１のマイクロホンと第２のマイクロホンとの間の平均音響エネルギーを算出する。異常判定部は、平均音響エネルギーに基づいて検査対象物の異常の有無を判定する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る音響検査装置の構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、加振音の除去前後でのインパルス応答と周波数特性をそれぞれ示す図である。

【図3】図３は、音響検査装置の動作原理を説明するための図である。

【図4】図４は、第１の実施形態に係る音響検査装置の動作を示すフローチャートである。

【図5】図５は、第２の実施形態に係る音響検査装置の構成の一例を示す図である。

【図6A】図６Ａは、振動放射音の発生タイミングの一例を示す図である。

【図6B】図６Ｂは、振動放射音の発生タイミングの別の例を示す図である。

【図7】図７は、信頼区間の抽出の概念を示す図である。

【図8】図８は、第２の実施形態に係る音響検査装置の動作を示すフローチャートである。

【図9】図９は、第２の実施形態の音響検査装置によってき裂を含む検査対象物に対して加振音を放射し、き裂からの放射音を収集した後の加振音の除去前後の周波数特性の実測結果を示す図である。

【図10A】図１０Ａは、収集された放射音に基づいてある時間幅で加振音が除去されたときの周波数特性の実測結果を示す図である。

【図10B】図１０Ｂは、収集された放射音に基づいて別の時間幅で加振音が除去されたときの周波数特性の実測結果を示す図である。

【図11】図１１は、軸力低下での実測結果を示す図である。

【図12】図１２は、除去の時間幅の信頼区間について説明するための図である。

【図13】図１３は、第３の実施形態に係る音響検査装置の構成の一例を示す図である。

【図14】図１４は、空間干渉ノッチについて説明するための図である。

【図15】図１５は、遅延処理によって伝達関数に現れる音圧レベルの差を示す図である。

【図16】図１６は、マイク間隔が拡げられることで現れる空間干渉ノッチの存在を加振音の遅延処理によって伝達関数の周波数特性に表した結果を示す図である。

【図17】図１７は、実際に２つのスピーカを２０ｃｍ離して、検査対象物から２．５ｃｍの位置に設置した第１のマイクにおいて加振音の位相が同位相になるように距離分だけ加振音の放射タイミングを遅延させた実測結果を示す図である。

【図18】図１８は、第３の実施形態に係る音響検査装置の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0007】

［第１の実施形態］
以下、図面を参照して実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態に係る音響検査装置の構成の一例を示す図である。第１の実施形態における音響検査装置は、加振音源１０１と、スピーカ１０２と、マイク群と、処理部１０４と、メモリ１０５と、ディスプレイ１０６とを有している。この音響検査装置は、検査対象物Ｏに向けて加振音を放射し、検査対象物Ｏからの放射音を収集することで検査対象物Ｏにおける異常の有無を検査する。検査対象物Ｏにおける異常は、例えば検査対象物Ｏに発生したき裂Ｃである。

【0008】

加振音源１０１は、検査対象物Ｏに対して放射される加振音を発生させるための音響加振信号を生成する音源である。加振音は、例えば１点の打音でよい。音響加振信号は、任意の手法で生成されてよい。

【0009】

スピーカ１０２は、検査対象物Ｏに対して向き合うように配置され、加振音源１０１から入力された音響加振信号に従って検査対象物Ｏに加振音を放射する。加振音により、検査対象物Ｏは、全体としてＤ方向に振動し、この振動に伴って検査対象物Ｏからは放射音が放射される。

【0010】

マイク群は、加振音の放射方向に沿って間隔を有するように配置された少なくとも２本のマイクロホン（マイク）である。第１のマイク１０３ａは、検査対象物Ｏから２．５ｃｍといった、検査対象物Ｏの近傍に配置される基準のマイクである。第２のマイク１０３ｂは、第１のマイク１０３ａに対して間隔を空けて配置されたマイクである。第１のマイク１０３ａ及び第２のマイク１０３ｂは、それぞれ、検査対象物Ｏからの放射音を収集し、収集した放射音を電気信号に変換して処理部１０４に出力する。

【0011】

処理部１０４は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ又はＤＳＰ等のデジタル信号処理器を有しており、音響検査装置に関わる各種の処理を行う。処理部１０４は、単一のＣＰＵ等で構成されていてもよいし、複数のＣＰＵ等で構成されていてもよい。処理部１０４は、例えばメモリ１０５に記憶されている音響検査プログラムを実行することによって、インパルス応答算出部１０４１と、除去部１０４２と、周波数変換部１０４３と、平均エネルギー算出部１０４４と、異常判定部１０４５として動作する。

【0012】

インパルス応答算出部１０４１は、第１のマイク１０３ａを介して収集される音響信号と第２のマイク１０３ｂを介して収集される音響信号のそれぞれをサンプリング周波数に従ってサンプリングする。そして、インパルス応答算出部１０４１は、第１のマイク１０３ａを介して収集される第１の音圧レベルと第２のマイク１０３ｂを介して収集される音響信号に基づく第２の音圧レベルとに基づいて、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間のインパルス応答を算出する。例えば、インパルス応答算出部１０４１は、畳み込み演算を用いた適応同定処理により、インパルス応答を算出する。

【0013】

除去部１０４２は、インパルス応答算出部１０４１で算出されたインパルス応答のうち、加振音Ｎの成分を除去して検査対象物Ｏのき裂Ｃの振動に伴う振動放射音Ｓの成分を抽出する。図２は、加振音の除去前後でのインパルス応答と周波数特性をそれぞれ示している。図２に示すように、インパルス応答算出部１０４１で収集されるインパルス応答には、破線で示される加振音の成分と実線で示される振動放射音の成分が含まれる。このため、インパルス応答に基づいて算出される周波数特性も、加振音の周波数特性と振動放射音の周波数特性の両方を含むことになる。検査対象物Ｏのき裂Ｃの振動に伴う振動放射音は、加振音に比べて微弱である。つまり、加振音は、振動放射音を励起するためには必要であるが、検査対象物Ｏの異常の判定のためには不要なノイズである。このため、除去部１０４２は、ノイズとなる加振音Ｎの成分を除去する。ここで、第１のマイク１０３ａ及び第２のマイク１０３ｂで収集される加振音Ｎは、スピーカ１０２からの直接波Ｎｄの成分と、検査対象物Ｏからの反射波Ｎｒの成分とを含む。直接波Ｎｄの成分は、第１のマイク１０３ａの設定又は適応同定処理によって除去され得る。一方、検査対象物Ｏからの反射波Ｎｒの成分は、例えばインパルス応答の最大ピークを検出し、インパルス応答における、最大ピークを含む所定の時間幅の成分、すなわち時間幅相当のサンプリング点数分を除去することで除去され得る。除去部１０４２は、このようなインパルス応答における、最大ピークを含む所定の時間幅の成分を除去する処理をする。図２のインパルス応答で示すように、振動放射音Ｓの残響は加振音Ｎ（＝Ｎｄ＋Ｎｒ）に比べて長い。したがって、インパルス応答における所定の時間幅の成分が除去されることにより、除去部１０４２から出力されるインパルス応答に基づいて算出される周波数特性は、振動放射音Ｓの周波数特性だけを含むことになる。後で説明するように、異常があるときと異常がないときとでは振動放射音の周波数特性に違いが生じることから、この違いにより、異常の有無が判定され得る。

【0014】

周波数変換部１０４３は、除去部１０４２から出力されるインパルス応答を周波数特性に変換する。例えば、周波数変換部１０４３は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transformation）を用いてインパルス応答を周波数特性に変換する。

【0015】

平均エネルギー算出部１０４４は、周波数変換部１０４３から出力された周波数特性における全域のゲインに基づいて第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間の平均音響エネルギーを算出する。

【0016】

異常判定部１０４５は、平均エネルギー算出部１０４４で算出された平均音響エネルギーに基づいて検査対象物Ｏにおける異常の有無及び異常があるときにはその異常の進展の度合いを判定する。例えば、異常判定部１０４５は、検査対象物Ｏと同様の検査対象物において異常があるときの平均音響エネルギーの閾値を記憶している。異常判定部１０４５は、平均エネルギー算出部１０４４で算出された平均音響エネルギーと閾値とを比較することによって、異常の有無を判定する。同様に、検査対象物Ｏと同様の検査対象物において異常が進展しているときの平均音響エネルギーの閾値を記憶している。異常判定部１０４５は、平均エネルギー算出部１０４４で算出された平均音響エネルギーと閾値とを比較することによって、異常の進展の度合いを判定する。

【0017】

メモリ１０５は、ＲＯＭ及びＲＡＭである。ＲＯＭは、音響検査装置の起動プログラム、処理部１０４によって実行される音響検査プログラムといった各種のプログラムを記憶している。ＲＡＭは、処理部１０４における各種の演算等の際の作業メモリとして用いられ得る。

【0018】

ディスプレイ１０６は、液晶ディスプレイ及び有機ＥＬディスプレイといったディスプレイであり、各種の画像を表示する。例えば、ディスプレイ１０６は、異常判定部１０４５による異常の有無及びその進展の度合いの判定結果を表示する。

【0019】

以下、第１の実施形態の音響検査装置の動作を説明する。まず、音響検査装置の動作原理を説明する。図３は、音響検査装置の動作原理を説明するための図である。検査対象物Ｏに向けて加振音を放射したとき、検査対象物Ｏは全体としてＤ方向に振動する。このとき、検査対象物Ｏの異常、例えばき裂Ｃの無い箇所は一様にＤ方向に振動する。一方、き裂Ｃの箇所については、図３に示すように、き裂Ｃの部位とその周辺は、他の部位のような板共振によるモード振動とは違い、局所的で不連続、かつ、非対称な振動場を有する。このようなき裂Ｃの振動は、図３で示すような、数ｍｍサイズの多数の振動要素Ｅｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）が２次元平板に分布し、それぞれの振動要素Ｅｉが異なる複素振幅で振動しているモデルで表される。実施形態の音響検査装置は、このようなモデルの振動に基づく放射音を検知する。

【0020】

このために、第１の実施形態の音響検査装置は、加振音の放射方向、すなわち放射音の放射方向に沿って間隔を空けて配置された２本のマイクである第１のマイク１０３ａと、第２のマイク１０３ｂによって検査対象物Ｏからの放射音を検知する。

【0021】

ここで、第１のマイク１０３ａ、１０３ｂでそれぞれ検知される振動要素Ｅｉから放射された放射音の音圧レベル（最大音圧レベル）をＰ１、Ｐ２とすると、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間の伝達関数Ｇは、以下の（式１）によって表される。また、振動要素Ｅｉから第１のマイク１０３ａまでの距離をｒ１ｉとし、振動要素Ｅｉから第２のマイク１０３ｂまでの距離をｒ２ｉとし、振動要素Ｅｉにおける体積速度（＝振動要素Ｅｉにおける振動速度ｖｉ×振動要素Ｅｉの面積ｓｉ）をｑｉとしたとき、音圧レベルＰ１、Ｐ２は、それぞれ、以下の（式２）、（式３）で表される。ここで、（式１）の＊（アスタリスク）は、複素共役を表す記号である。

【数1】

ここで、（式１）、（式２）、（式３）の関係を整理すると、伝達関数Ｇは、以下の（式４）で表すことができる。（式４）のαｉは、振動要素Ｅｉにおける複素振幅である。振動要素の一端である振動要素Ｅ１における体積速度をｑ１としたとき、ｑｉ、αｉ、ｑ１は、ｑｉ＝αｉ×ｑ１の関係を有する。また、β１ｉは、距離ｒ１ｉが関連した伝搬パス比による係数である。β２ｉは、距離ｒ２ｉが関連した伝搬パス比による係数である。β１ｉ及びβ２ｉはそれぞれ以下の（式５）、（式６）の関係を有する。また、（式４）のΔｒは、Δｒ＝ｒ２１－ｒ１１である。（式５）のΔｒ１ｉは、Δｒ１ｉ＝ｒ１ｉ－ｒ１１である。（式６）のΔｒ２ｉは、Δｒ２ｉ＝ｒ２ｉ－ｒ２１である。

【数2】

ここで、き裂の有無及び深さの違い等によって振動要素Ｅｉが振動しやすくなれば、その分だけ体積速度ｑｉが増加する。したがって、αｉが増加する。さらに、き裂のサイズや進展によっては、その放射位置も変化し、β１ｉとβ２ｉが変化する。

【0022】

このように、間隔を空けて配置された２本のマイク間の伝達関数Ｇは、き裂の有無及びその進展の度合いによる振動放射音に応じて変化し得る。したがって、伝達関数Ｇを測定することにより、き裂の有無及びその進展の度合いが判定され得る。つまり、実施形態の音響検査装置は、振動要素からの放射音を間隔の異なる２本のマイクで収集することによってき裂の有無及びその進展がマイク間の伝達関数の変化として現れることを利用して、き裂の有無及びその進展の度合いを判定するように構成されている。さらに、実施形態の音響検査装置は、伝達関数をインパルス応答として測定し、このインパルス応答において加振音の成分を除去することで、加振音に埋もれている微弱な放射音の成分を抽出するように構成されている。

【0023】

ここで、図３では、検査対象物Ｏは、き裂Ｃである。実施形態の音響検査装置は、き裂Ｃと同様の原理に基づいて、ねじ等における軸力低下も検知し得る。

【0024】

また、実施形態では、検査対象物Ｏからの放射音が間隔の異なる２本のマイクで収集される。ここで、伝達関数Ｇの変化は、マイク間隔が拡大するほど大きくなる。したがって、マイク間隔は、適当な間隔に広げられてよい。さらには、間隔の異なる複数の第２のマイクが配置されてもよい。

【0025】

図４は、第１の実施形態に係る音響検査装置の動作を示すフローチャートである。図４の処理は、主に処理部１０４によって行われる。

【0026】

ステップＳ１において、加振音源１０１は、検査対象物Ｏに対して加振音を放射する。

【0027】

ステップＳ２において、第１のマイク１０３ａ及び第２のマイク１０３ｂは、集音を実施する。

【0028】

ステップＳ３において、処理部１０４は、第１のマイク１０３ａ及び第２のマイク１０３ｂでそれぞれ収集される音響信号の音圧レベルに基づき、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間のインパルス応答を算出する。

【0029】

ステップＳ４において、処理部１０４は、算出したインパルス応答における加振音の成分を除去する。

【0030】

ステップＳ５において、処理部１０４は、例えばＦＦＴにより、加振音の成分が除去されたインパルス応答を周波数特性に変換する。

【0031】

ステップＳ６において、処理部１０４は、周波数特性から第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間の平均音響エネルギーを算出する。

【0032】

ステップＳ７において、処理部１０４は、例えば算出した平均音響エネルギーを閾値と比較することで検査対象物Ｏにおける異常の有無及びその進展の度合いを判定する。

【0033】

ステップＳ８において、処理部１０４は、異常の有無及びその進展の度合いの判定結果を異常の診断結果として例えばディスプレイ１０６に出力する。

【0034】

以上説明したように実施形態によれば、検査対象物の異常を検査する音響検査装置において、加振音の放射方向に沿って間隔を空けて配置された２本のマイクを用いて検査対象物からの放射音が収集される。これにより、き裂の有無及びその進展がマイク間の伝達関数の変化として現れるため、２本のマイクを用いるだけという簡易な構成でき裂の有無及びその進展の度合いが判定され得る。

【0035】

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態を説明する。図５は、第２の実施形態に係る音響検査装置の構成の一例を示す図である。第２の実施形態における音響検査装置は、第１の実施形態と同様に、加振音源１０１と、スピーカ１０２と、マイク群と、処理部１０４と、メモリ１０５と、ディスプレイ１０６とを有している。ここで、第２の実施形態においては、第１の実施形態と異なる部分について主に説明する。第２の実施形態において第１の実施形態と同様の部分については説明を省略又は簡略化する。

【0036】

第２の実施形態では、マイク群は、第１のマイク１０３ａと、２本の第２のマイク１０３ｂ、１０３ｃとを有する。第１のマイク１０３ａは、検査対象物Ｏから２．５ｃｍといった、検査対象物Ｏの近傍に配置される基準のマイクである。第２のマイク１０３ｂ、１０３ｃは、第１のマイク１０３ａに対して加振音の放射方向、すなわち放射音の放射方向に沿って異なる間隔を空けて配置されたマイクである。つまり、第２のマイク１０３ｃは、第１のマイク１０３ａに対して第２のマイク１０３ｂよりもさらに広い間隔を空けて配置されたマイクである。前述したように、伝達関数の変化は、マイク間隔が広がるほどに大きくなる。したがって、第1のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｃとの間の伝達関数の変化は、第1のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間の伝達関数の変化よりも大きい。

【0037】

第２の実施形態の処理部１０４は、例えばメモリ１０５に記憶されている音響検査プログラムを実行することによって、インパルス応答算出部１０４１ａ、１０４１ｂと、除去部１０４２ａ、１０４２ｂと、周波数変換部１０４３と、信頼区間抽出部１０４６と、平均エネルギー算出部１０４４と、異常判定部１０４５として動作する。

【0038】

インパルス応答算出部１０４１ａは、第１のマイク１０３ａを介して収集される音響信号に基づく第１の音圧レベルと第２のマイク１０３ｂを介して収集される音響信号に基づく第２の音圧レベルとに基づいて、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間のインパルス応答を算出する。インパルス応答算出部１０４１ｂは、第１のマイク１０３ａを介して収集される音響信号に基づく第１の音圧レベルと第２のマイク１０３ｃを介して収集される音響信号に基づく第２の音圧レベルとに基づいて、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｃとの間のインパルス応答を算出する。

【0039】

除去部１０４２ａは、インパルス応答算出部１０４１ａで算出されたインパルス応答のうち、加振音の成分を除去して検査対象物Ｏのき裂Ｃの振動に伴う振動放射音の成分を抽出する。除去部１０４２ｂは、インパルス応答算出部１０４１ｂで算出されたインパルス応答のうち、加振音の成分を除去して検査対象物Ｏのき裂Ｃの振動に伴う振動放射音の成分を抽出する。すなわち、除去部１０４２ａは、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間隔に応じた除去の時間幅で加振音の成分を除去する。また、除去部１０４２ｂは、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｃとの間隔に応じた除去の時間幅で加振音の成分を除去する。除去の仕方は、除去部１０４２と同じでよい。

【0040】

第１の実施形態でも説明したように、マイクで収集される加振音Ｎは、スピーカ１０２からの直接波Ｎｄの成分と、検査対象物Ｏからの反射波Ｎｒの成分とを含む。ここで、加振音の反射波Ｎｒは、振動放射音と同じ方向からかつほぼ同じタイミングでそれぞれのマイクに進入する。つまり、振動放射音と加振音の反射波とは、同じ時間帯に混在している。したがって、単純に加振音の反射波が除去されると、振動放射音の一部も除去される可能性がある。振動放射音の一部が除去されてしまうことにより、結果として、異常の判定の精度も低下する。

【0041】

さらに、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、振動放射音の発生タイミングは、加振音の放射のたびに変化し得る。したがって、一律的に除去の時間幅を決めることは望ましくない。そこで、実施形態ではマイク間隔に応じた除去の時間幅の異なる２つの除去部によって加振音が除去される。

【0042】

ここで、第２の実施形態では、マイク間隔の異なる複数の第２のマイクが予め用意されている。これに対し、１つの第２のマイクだけが用意され、第１のマイクとこの１つの第２のマイクとの間隔が変えられて複数回の検査が実施されてもよい。この場合、除去部は、第１のマイクと第２のマイクとのマイク間隔に応じて除去の時間幅を設定する。

【0043】

周波数変換部１０４３は、除去部１０４２ａ及び除去部１０４２ｂのそれぞれから出力されるインパルス応答を周波数特性に変換する。また、第２の実施形態においては、周波数変換部１０４３は、インパルス応答算出部１０４１ａで算出されたインパルス応答及びインパルス応答算出部１０４１ｂで算出されたインパルス応答も周波数特性に変換する。

【0044】

信頼区間抽出部１０４６は、周波数変換部１０４３で変換された周波数特性における信頼区間を抽出する。信頼区間は、除去部１０４２ａ及び除去部１０４２ｂにおける除去が高い信頼性で行われている帯域である。言い換えれば、信頼区間は、除去部１０４２ａ及び除去部１０４２ｂにおける除去が行われた際に振動放射音の成分が除去されない帯域である。

【0045】

図７は、信頼区間の抽出の概念を示す図である。実施形態では、信頼区間は、除去部による加振音の除去前後の周波数特性を比較することで判定され得る。ここで、図７の破線は除去前の周波数特性を示している。また、図７の実線は除去後の周波数特性を示している。前述したように、除去前の周波数特性は、加振音（直接波Ｎｄ＋反射波Ｎｒ）の特性と振動放射音Ｓの特性の両方を含んでいる。これに対し、除去後の周波数特性は、振動放射音Ｓの特性だけを含む。したがって、除去前に対して除去後のゲインの低下量が大きい帯域は、除去前の周波数特性における振動放射音の寄与の少ない帯域であると言える。つまり、このような帯域は、除去前の周波数特性が実質的に加振音（直接波Ｎｄ＋反射波Ｎｒ）の成分だけを含んでいると言える。したがって、このような帯域では、加振音の除去後においても振動放射音の成分は殆ど除去されない。実施形態では、除去前後のゲインの差が１０ｄＢ以上である帯域が信頼区間である。信頼区間抽出部１０４６は、周波数変換部１０４３で変換された除去部１０４２ａにおける除去前後の周波数特性におけるゲインの差が１０ｄＢ以上である帯域と、周波数変換部１０４３で変換された除去部１０４２ｂにおける除去前後の周波数特性におけるゲインの差が１０ｄＢ以上である帯域とをそれぞれ信頼区間として抽出する。なお、ゲインの差の閾値は１０ｄＢに限定されるものではない。

【0046】

平均エネルギー算出部１０４４は、信頼区間抽出部１０４６で抽出された周波数応答の信頼区間におけるゲインに基づいて第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間の平均音響エネルギー及び第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｃとの間の平均音響エネルギーをそれぞれ算出する。

【0047】

異常判定部１０４５は、平均エネルギー算出部１０４４で算出された平均音響エネルギーに基づいて検査対象物Ｏにおける異常の有無及び異常があるときにはその異常の進展の度合いを判定する。異常判定部１０４５は、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間の平均音響エネルギー及び第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｃとの間の平均音響エネルギーの両方を用いて判定をしてもよいし、一方のみを用いて判定をしてもよい。一方のみを用いる場合には、異常判定部１０４５は、例えばより信頼区間の広い方又はより平均音響エネルギーの高い方を用いて判定をしてよい。

【0048】

図８は、第２の実施形態に係る音響検査装置の動作を示すフローチャートである。図８の処理は、主に処理部１０４によって行われる。

【0049】

ステップＳ１０１において、加振音源１０１は、検査対象物Ｏに対して加振音を放射する。

【0050】

ステップＳ１０２において、第１のマイク１０３ａ及び第２のマイク１０３ｂ、１０３ｃは、集音を実施する。

【0051】

ステップＳ１０３において、処理部１０４は、第１のマイク１０３ａ及び第２のマイク１０３ｂでそれぞれ収集される音響信号の音圧レベルに基づき、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間のインパルス応答を算出する。また、処理部１０４は、第１のマイク１０３ａ及び第２のマイク１０３ｃでそれぞれ収集される音響信号の音圧レベルに基づき、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｃとの間のインパルス応答を算出する。

【0052】

ステップＳ１０４において、処理部１０４は、算出したそれぞれのインパルス応答における加振音の成分を除去する。

【0053】

ステップＳ１０５において、処理部１０４は、例えばＦＦＴにより、加振音の成分が除去されたそれぞれのインパルス応答を周波数特性に変換する。また、処理部１０４は、加振の成分が除去される前のそれぞれのインパルス応答を周波数特性に変換する。

【0054】

ステップＳ１０６において、処理部１０４は、除去前後の周波数特性を比較することにより信頼区間を抽出する。

【0055】

ステップＳ１０７において、処理部１０４は、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間のインパルス応答の周波数特性の信頼区間におけるゲインを用いて第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間の平均音響エネルギーを算出する。また、処理部１０４は、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｃとの間のインパルス応答の周波数特性の信頼区間におけるゲインを用いて第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｃとの間の平均音響エネルギーを算出する。

【0056】

ステップＳ１０８において、処理部１０４は、例えば算出した平均音響エネルギーを閾値と比較することで検査対象物Ｏにおける異常の有無及びその進展の度合いを判定する。

【0057】

ステップＳ１０９において、処理部１０４は、異常の有無及びその進展の度合いの判定結果を異常の診断結果として例えばディスプレイ１０６に出力する。

【0058】

以上説明したように第２の実施形態によれば、マイク間隔が広げられたマイクが予め用意されていることにより、より多くの振動放射音の情報を取得することができる。また、マイク間隔に応じた除去の時間幅で加振音の除去が行われることで振動放射音の発生タイミングが異なる場合であっても加振音だけが選択的に除去され得る。結果として除去の精度が向上し、異常の判定の精度も向上する。さらに、除去前後の周波数特性の比較によって信頼区間が抽出される。これにより、除去が信頼性高く行われたか否かの確認も行われ得る。結果として除去の精度が向上し、異常の判定の精度も向上する。

【0059】

図９は、第２の実施形態の音響検査装置によってき裂を含む検査対象物に対して加振音を放射し、き裂からの放射音を収集した後の加振音の除去前後の周波数特性の実測結果を示している。除去前の周波数特性は、正常、き裂、き裂進展の何れもほぼ同じ特性を示す。除去前の周波数特性は、加振音の特性に相当するものである。一方、除去後の周波数特性においては、加振音が除去されることによって振動放射音の特性が現れる。図９の７ｋＨｚから９ｋＨｚの付近の帯域では１０ｄＢのレベル差がある。この７ｋＨｚから９ｋＨｚの付近の帯域が信頼区間である。一方、破線枠の帯域は１０ｄＢのレベル差がない帯域である。このような帯域では加振音の除去に伴って振動放射音も除去されてしまう。このような帯域は、異常の判定には使用されないことが望ましい。

【0060】

また、図１０Ａ及び図１０Ｂは、収集された放射音に基づいて異なる除去の時間幅で加振音が除去されたときの周波数特性の実測結果を示している。図１０ＡのＡの帯域は１０ｄＢのレベル差がある帯域である。したがって、異常の判定に使用できる。しかしながら、図１０ＡのＡの帯域では、正常とき裂との差異が現れていない。つまり、図１０Ａの例は、除去の時間幅に含まれる時間において振動放射音の成分が殆ど含まれていなかったことを示している。一方、図１０ＢのＢの帯域も１０ｄＢのレベル差がある帯域である。したがって、異常の判定に使用できる。そして、図１０ＢのＢの帯域では、正常とき裂との差異が現れているがわかる。このように、マイク間隔に応じて除去の時間幅が調整されることにより、振動放射音の成分だけが適切に抽出され得る。

【0061】

図１１は、き裂ではなく、軸力低下での実測結果を示している。振動放射音の変化により、破線枠Ｃで示す帯域において軸力の違いによる周波数特性の差異が現れているのがわかる。

【0062】

ここで、第２の実施形態では、信頼区間は、周波数帯域における信頼区間であるとしている。これに加えて、信頼区間は、除去の時間幅における信頼区間を含んでもよい。図１２は、除去の時間幅の信頼区間について説明するための図である。図１２の横軸は除去の時間幅を示し、図１２の縦軸は、横軸の範囲で除去がされた後の全域の平均音響エネルギーを示している。また、図１２の細線は除去前の時間幅毎の平均音響エネルギーを示し、図１２の太線は除去後の時間幅毎の平均音響エネルギーを示している。なお、除去前の時間幅毎の平均音響エネルギーは除去がされないために一定値である。また、前述したように、除去の時間幅が短いほど、インパルス応答における初期のインパルスピークの周辺だけが除去される。一方、除去の時間幅が長くなるほど、インパルス応答における後続の残響波の成分までが除去される。このとき、除去の前後での平均音響エネルギーの差が１０ｄＢ以下になっている除去の時間幅については、加振音に加えて振動放射音も除去されている可能性が高い。したがって、図１２に示すように、除去の前後での平均音響エネルギーの差が１０ｄＢ以上である時間幅も信頼区間とされてよい。この場合には、信頼区間抽出部１０４６は、信頼区間の除去の時間幅で除去が行われている周波数特性のみを平均エネルギー算出部１０４４に出力するように構成されていてよい。

【0063】

信頼区間抽出部１０４６は、周波数帯域の信頼区間を判定した後で除去の時間幅の信頼区間をさらに判定してよい。また、信頼区間抽出部１０４６は、周波数帯域の信頼区間を判定せずに、除去の時間幅の信頼区間を判定してよい。

【0064】

また、第２の実施形態では、第２のマイクは、２本のマイクである。第２のマイクは、異なる間隔を有して配置される３本以上のマイクであってもよい。これに伴い、インパルス応答算出部及び除去部も３つ以上あってもよい。また、周波数変換部、信頼区間抽出部、及び平均エネルギー算出部も第２のマイクの数だけあってもよい。

【0065】

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態を説明する。図１３は、第３の実施形態に係る音響検査装置の構成の一例を示す図である。第３の実施形態における音響検査装置は、加振音源１０１と、スピーカ群と、遅延部１０８ａ、１０８ｂと、マイク群と、処理部１０４と、メモリ１０５と、ディスプレイ１０６とを有している。ここで、第３の実施形態においては、第２の実施形態と異なる部分について主に説明する。第３の実施形態において第２の実施形態と同様の部分については説明を省略又は簡略化する。

【0066】

第３の実施形態では、１つのスピーカ１０２に代えて、３つのスピーカ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが配置される。３つのスピーカ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、加振音の放射方向に沿って間隔を空けて配置されたスピーカである。図１３では、スピーカ１０２ｃ、１０２ｂ、１０２ａの順で検査対象物Ｏから近い位置に配置されている。３つのスピーカが配置されることにより、振動放射音の励起力が高くなることが期待される。なお、図１３では、スピーカの数は３つであるが、スピーカの数は２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

【0067】

遅延部１０８ａは、スピーカ１０２ｂにおける加振音の放射タイミングを遅延させる。遅延部１０８ｂは、スピーカ１０２ｃにおける加振音の放射タイミングを遅延させる。遅延部１０８ａ及び１０８ｂは、例えば加振音源１０１からの音響加振信号を遅延させる遅延回路であってよい。

【0068】

第３の実施形態では、マイク群は、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとを有する。第２の実施形態と同様に、マイク群は、第１のマイク１０３ａと、第２のマイク１０３ｂ、１０３ｃとを有していてもよい。

【0069】

第３の実施形態の処理部１０４は、例えばメモリ１０５に記憶されている音響検査プログラムを実行することによって、インパルス応答算出部１０４１と、除去部１０４２と、周波数変換部１０４３と、信頼区間抽出部１０４６と、ノッチ判別部１０４７と、補正部１０４８と、平均エネルギー算出部１０４４と、異常判定部１０４５として動作する。

【0070】

インパルス応答算出部１０４１は、第１のマイク１０３ａを介して収集される音響信号に基づく第１の音圧レベルと、第２のマイク１０３ｂを介して収集される音響信号に基づく第２の音圧レベルとに基づいて第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間のインパルス応答を算出する。

【0071】

除去部１０４２は、インパルス応答算出部１０４１で算出されたインパルス応答のうち、加振音の成分を除去して検査対象物Ｏの振動に伴う振動放射音の成分を抽出する。

【0072】

周波数変換部１０４３は、除去部１０４２から出力されるインパルス応答を周波数特性に変換する。また、周波数変換部１０４３は、インパルス応答算出部１０４１で算出されたインパルス応答も周波数特性に変換する。

【0073】

信頼区間抽出部１０４６は、周波数変換部１０４３で変換された周波数特性における信頼区間を抽出する。

【0074】

ノッチ判別部１０４７は、マイクで収集される音響信号に基づき、加振音において空間干渉ノッチが発生している帯域である不感帯を判別する。

【0075】

図１４は、空間干渉ノッチについて説明するための図である。ここで、図１４の（ａ）は、所定のマイク間隔での第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間の伝達関数の特性を示している。図１４の（ｂ）は、図１４の（ａ）のマイク間隔で第１のマイク１０３ａ及び１０３ｂで収集される音響信号が表す音圧の周波数特性を示している。Ｐ１１は、第１のマイク１０３ａで収集される加振音Ｎの音圧レベルを示す。Ｐ１２は、第２のマイク１０３ｂで収集される加振音Ｎの音圧レベルを示す。Ｐ２１は、第１のマイク１０３ａで収集される振動放射音Ｓの音圧レベルを示す。Ｐ２２は、第２のマイク１０３ｂで収集される振動放射音Ｓの音圧レベルを示す。図１４の（ｃ）は、（ａ）よりも拡げられたマイク間隔での第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間の伝達関数の周波数特性を示している。図１４の（ｄ）は、図１４の（ｃ）のマイク間隔で第１のマイク１０３ａ及び１０３ｂで収集される音響信号が表す音圧の周波数特性を示している。

【0076】

図１４の（ａ）と図１４の（ｃ）の比較からも明らかなように、マイク間隔が広げられることにより、伝達関数の変化が大きくなる。ここで、加振音における一部の帯域の音圧レベルは、２本のマイク間の干渉による空間干渉ノッチの影響で低下する。加振音の音圧レベルが低下している帯域では、加振音の除去前後のゲインの差が１０ｄＢ以上とならない可能性が高くなる。ここで、図１４の（ｂ）と（ｄ）の比較からも明らかなように、マイク間隔が広げられることにより、空間干渉ノッチによる加振音の音圧レベルの低下がより大きくなる。

【0077】

ここで、第３の実施形態では複数のスピーカ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを用いることで振動放射音の励起力が向上されている。この際に、遅延部１０８ａ及び１０８ｂは、それぞれのスピーカから第１のマイク１０３ａに到来する加振音の振幅及び位相が一致するように加振音の放射のタイミングを遅延させる。このとき、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間の加振音の伝達関数の周波数特性における特定の帯域において、図１５の（ａ）の丸枠で示すように２つのマイクの音圧レベルの差が現れる。この丸枠で示した音圧レベルの差が生じる帯域は、加振音の空間干渉ノッチが発生する帯域と一致する。ノッチ判別部１０４７は、遅延部１０８ａ及び１０８ｂによる遅延処理が行われた状態で第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとで収集される音響信号をインパルス応答算出部１０４１から受け取り、この受け取った音響信号から加振音の伝達関数を算出し、伝達関数におけるピークを検出することで空間干渉ノッチが発生している帯域としての不感帯を判別する。

【0078】

図１６は、マイク間隔が拡げられることで現れる空間干渉ノッチの存在を加振音の遅延処理によって伝達関数の周波数特性に表した結果を示している。図１６のＴＳ１は、マイク間隔が第１のマイク間隔とされたときの振動放射音Ｓの伝達関数の周波数特性を示す。図１６のＴＮ１は、マイク間隔が第１のマイク間隔とされたときの加振音Ｎの伝達関数の周波数特性を示す。図１６のＰ１１１は、マイク間隔が第１のマイク間隔とされたときに第１のマイク１０３ａで収集される加振音Ｎの音圧レベルを示す。Ｐ１２１は、マイク間隔が第１のマイク間隔とされたときに第２のマイク１０３ｂで収集される加振音Ｎの音圧レベルを示す。Ｐ２１１は、マイク間隔が第１のマイク間隔とされたときに第１のマイク１０３ａで収集される振動放射音Ｓの音圧レベルを示す。Ｐ２２１は、マイク間隔が第１のマイク間隔とされたときの第２のマイク１０３ｂで収集される振動放射音Ｓの音圧レベルを示す。また、図１６のＴＳ２は、マイク間隔が第１のマイク間隔よりも広い第２のマイク間隔とされたときの振動放射音Ｓの伝達関数の周波数特性を示す。図１６のＴＮ２は、マイク間隔が第２のマイク間隔とされたときの加振音Ｎの伝達関数の周波数特性を示す。図１６のＰ１１２は、マイク間隔が第２のマイク間隔とされたときに第１のマイク１０３ａで収集される加振音Ｎの音圧レベルを示す。Ｐ１２２は、マイク間隔が第２のマイク間隔とされたときに第２のマイク１０３ｂで収集される加振音Ｎの音圧レベルを示す。Ｐ２１２は、マイク間隔が第２のマイク間隔とされたときに第１のマイク１０３ａで収集される振動放射音Ｓの音圧レベルを示す。Ｐ２２２は、マイク間隔が第２のマイク間隔とされたときに第２のマイク１０３ｂで収集される振動放射音Ｓの音圧レベルを示す。また、図１６のＴＳ３は、マイク間隔が第２のマイク間隔とされ、かつ、遅延処理がされたときの振動放射音Ｓの伝達関数の周波数特性を示す。図１６のＴＮ３は、マイク間隔が第２のマイク間隔とされ、かつ、遅延処理がされたときの加振音Ｎの伝達関数の周波数特性を示す。図１６のＰ１１３は、マイク間隔が第２のマイク間隔とされ、かつ、遅延処理がされたときに第１のマイク１０３ａで収集される加振音Ｎの音圧レベルを示す。Ｐ１２３は、マイク間隔が第２のマイク間隔とされ、かつ、遅延処理がされたときに第２のマイク１０３ｂで収集される加振音Ｎの音圧レベルを示す。Ｐ２１３は、マイク間隔が第２のマイク間隔とされ、かつ、遅延処理がされたときに第１のマイク１０３ａで収集される振動放射音Ｓの音圧レベルを示す。Ｐ２２３は、マイク間隔が第２のマイク間隔とされ、かつ、遅延処理がされたときに第２のマイク１０３ｂで収集される振動放射音Ｓの音圧レベルを示す。伝達関数ＴＳ２と伝達関数ＴＳ３との比較からも明らかなように、振動放射音については遅延処理の有無による特性の変化はない。一方で、伝達関数ＴＮ２と伝達関数ＴＮ３との比較からも分かるように、加振音については遅延処理によって空間干渉ノッチの帯域においてピークが発生する。

【0079】

図１７は、実際に２つのスピーカを２０ｃｍ離して、検査対象物Ｏから２．５ｃｍの位置に設置した第１のマイク１０３ａにおいて加振音の位相が同位相になるように距離分だけ加振音の放射タイミングを遅延させた実測結果を示す。図１７の（ａ）はマイク間の距離を１０ｃｍだけ拡大したときの加振音の伝達関数の特性を示す。図１７の（ａ）に示すように、遅延の有無で、ピークが卓越している。また、図１７の（ｂ）は、加振音の除去後のインパルス応答の周波数特性を示す。加振音の伝達関数におけるピークに相当する帯域は、顕著に空間干渉による音圧レベルが低下してしまう不感帯である。このような不感帯では、加振音の除去後において振動放射音の特性も劣化しているのがわかる。したがって、このような不感帯の特性は平均音響エネルギーの算出時に除外されることにより、異常の判定の精度は向上する。

【0080】

補正部１０４８は、平均エネルギー算出部１０４４での平均音響エネルギーの算出に用いられる周波数特性を補正する。例えば、補正部１０４８は、空間干渉ノッチが発生している帯域を除去する。

【0081】

平均エネルギー算出部１０４４は、信頼区間抽出部１０４６で抽出され、補正部１０４８で補正された周波数特性に基づいて平均音響エネルギーを算出する。

【0082】

図１８は、第３の実施形態に係る音響検査装置の動作を示すフローチャートである。図１８の処理は、主に処理部１０４によって行われる。

【0083】

ステップＳ２０１において、加振音源１０１は、検査対象物Ｏに対して加振音を放射する。このとき、遅延部１０８ａ及び１０８ｂは、スピーカ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃから放射される加振音が第１のマイク１０３ａにおいて同位相で収集されるようにスピーカ１０２ｂ及び１０２ｃの放射タイミングを遅延させる。

【0084】

ステップＳ２０２において、第１のマイク１０３ａ及び第２のマイク１０３ｂは、集音を実施する。

【0085】

ステップＳ２０３において、処理部１０４は、第１のマイク１０３ａ及び第２のマイク１０３ｂでそれぞれ収集される音響信号の音圧レベルに基づき、第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間のインパルス応答を算出する。

【0086】

ステップＳ２０４において、処理部１０４は、加振音の伝達関数を算出することによって不感帯を検出する。

【0087】

ステップＳ２０５において、処理部１０４は、算出したインパルス応答における加振音の成分を除去する。

【0088】

ステップＳ２０６において、処理部１０４は、例えばＦＦＴにより、加振音の成分が除去されたそれぞれのインパルス応答を周波数特性に変換する。また、処理部１０４は、加振の成分が除去される前のそれぞれのインパルス応答を周波数特性に変換する。

【0089】

ステップＳ２０７において、処理部１０４は、除去前後の周波数特性を比較することにより信頼区間を抽出する。

【0090】

ステップＳ２０８において、処理部１０４は、周波数特性における不感帯の帯域を除去する補正をする。

【0091】

ステップＳ２０９において、処理部１０４は、補正された帯域におけるゲインを用いて第１のマイク１０３ａと第２のマイク１０３ｂとの間の平均音響エネルギーを算出する。

【0092】

ステップＳ２１０において、処理部１０４は、例えば算出した平均音響エネルギーを閾値と比較することで検査対象物Ｏにおける異常の有無及びその進展の度合いを判定する。

【0093】

ステップＳ２１１において、処理部１０４は、異常の有無及びその進展の度合いの判定結果を異常の診断結果として例えばディスプレイ１０６に出力する。

【0094】

以上説明したように第３の実施形態によれば、複数のスピーカから検査対象物Ｏに向けて加振音が放射されることにより、振動放射音の励起力が向上する。また、複数のスピーカから放射される加振音が第１のマイク１０３ａに同位相で到達するように遅延処理がされることにより、加振音の伝達関数から空間干渉ノッチが生じている不感帯が判別され得る。不感帯の帯域が除去されることにより、異常の判定の精度も向上する。

【0095】

ここで、第３の実施形態において、ノッチ判別部１０４７は、空間干渉が発生する帯域が特定の帯域になるように遅延部１０８ａ及び１０８ｂによる遅延処理を制御してもよい。

【0096】

また、第３の実施形態においても第２の実施形態と同様にマイク間隔の異なる複数の第２のマイクが配置されてもよい。

【0097】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0098】

１０１ 加振音源、１０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ スピーカ、１０３ａ 第１のマイク、１０３ｂ，１０３ｃ 第２のマイク、１０４ 処理部、１０５ メモリ、１０６ ディスプレイ、１０８ａ，１０８ｂ 遅延部、１０４１，１０４１ａ，１０４１ｂ インパルス応答算出部、１０４２、１０４２ａ、１０４２ｂ 除去部、１０４３ 周波数変換部、１０４４ 平均エネルギー算出部、１０４５ 異常判定部、１０４６ 信頼区間抽出部、１０４７ ノッチ判別部、１０４８ 補正部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】