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特表2024-518938ハウジングの故障点を検出および位置特定するための方法および装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-05-08
(54)【発明の名称】ハウジングの故障点を検出および位置特定するための方法および装置
(51)【国際特許分類】
G01M 99/00 20110101AFI20240426BHJP
G10K 15/00 20060101ALI20240426BHJP
G01H 17/00 20060101ALI20240426BHJP
【ＦＩ】
G01M99/00 Z
G10K15/00 L
G01H17/00 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023568304
(86)(22)【出願日】2022-05-03
(85)【翻訳文提出日】2024-01-09
(86)【国際出願番号】 EP2022061817
(87)【国際公開番号】W WO2022233850
(87)【国際公開日】2022-11-10
(31)【優先権主張番号】21172680.7
(32)【優先日】2021-05-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521309879
【氏名又は名称】ミューズ エレクトロニクス ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】ツァッハ，ゲーラルト
(72)【発明者】
【氏名】レイナー，マックス
(72)【発明者】
【氏名】キルシュナー，マルクス
【テーマコード（参考）】
2G024
2G064
【Ｆターム（参考）】
2G024AD21
2G024BA11
2G024BA27
2G024CA13
2G024FA04
2G064AA12
2G064AB01
2G064AB02
2G064AB16
2G064AB22
2G064BA02
2G064BD02
2G064CC02
2G064CC41
2G064CC43
(57)【要約】
ハウジング（２）の故障（Ｆ）を検出し、位置特定するための方法であって、少なくとも２つのスピーカ（Ｌｉ）および少なくとも２つのマイクロフォン（Ｍｊ）をその中に配置することと、スピーカ（Ｌｉ）およびマイクロフォン（Ｍｊ）の各ペアリング（ｍ）および故障のないハウジングについて、スピーカ（Ｌｉ）からマイクロフォン（Ｍｊ）への音響伝達（Ｓｉ，ｊ）の基準周波数応答（ＲＥＦｍ）を測定することと、各ペアリング（ｍ）および故障のあるハウジングについて、音響伝達（Ｓｉ，ｊ）の現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）を測定することと、各ペアリング（ｍ）について、現在の周波数応答と基準周波数応答（ＲＥＦｍ）との間の差として差分周波数応答（ＤＩＦｍ）を決定することと、２つのペアリングの可能な組み合わせ（ｍ、ｎ）ごとに、ペアリングの差分周波数応答（ＤＩＦｍ、ＤＩＦｎ）間の相関測定値（Ｒｍ，ｎ）を計算することと、最高の相関測度（Ｒｍ，ｎ）を有する組み合わせ（ｍ、ｎ）を決定することと、同じスピーカ（Ｌｉ）または同じマイクロフォン（Ｍｊ）が、この組合せのペアリングに現れる場合、このスピーカ（Ｌｉ）またはマイクロフォン（Ｍｊ）に近接するものとして障害（Ｆ）を位置特定することを含む。本発明はさらに、この方法を実行するための装置（１）に関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
特に電子装置のためのハウジング（２）の故障（Ｆ）を検出および位置特定するための方法であって：前記ハウジング（２）の内部に少なくとも２つのスピーカ（Ｌｉ）および少なくとも２つのマイクロフォン（Ｍｊ）を配置するステップ、
スピーカ（Ｌｉ）およびマイクロフォン（Ｍｊ）の考えられるペアリング（ｍ）ごとに、このペアリング（ｍ）の前記スピーカ（Ｌｉ）から前記マイクロフォン（Ｍｊ）への音響伝達（Ｓｉ，ｊ）の基準周波数応答（ＲＥＦｍ）を測定するステップ；
ペアリング（ｍ）ごとに、このペアリング（ｍ）の前記スピーカ（Ｌｉ）から前記マイクロフォン（Ｍｊ）への前記音響伝達（Ｓｉ，ｊ）の現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）を後の時点で測定するステップ；
ペアリング（ｍ）ごとに、このペアリング（ｍ）の前記現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）とこのペアリング（ｍ）の前記基準周波数応答（ＲＥＦｍ）との間の差として差分周波数応答（ＤＩＦｍ）を決定するステップ；
少なくとも１つのペアリング（ｍ）について、このペアリングの前記差分周波数応答（ＤＩＦｍ）の検出測定値（Ｖｍ）を決定するステップ、および
この少なくとも１つの検出測定値（Ｖｍ）が所定の検出基準を満たす場合、
障害（Ｆ）を検出するステップ、
２つのペアリングの考えられる組み合わせ（ｍ、ｎ）のそれぞれについて、この組み合わせの前記ペアリングの前記差分周波数応答（ＤＩＦｍ、ＤＩＦｎ）間の相関測定値（Ｒｍ，ｎ）を計算するステップ、
最も高い相関測定値（Ｒｍ，ｎ）を有する組み合わせ（ｍ、ｎ）を決定するステップ、および同じスピーカ（Ｌｉ）または同じマイクロフォン（Ｍｊ）がこの組み合わせの前記２つのペアリングに現れる場合、前記障害（Ｆ）の位置を、任意の他のスピーカまたはマイクロフォンよりもこのスピーカ（Ｌｉ）またはマイクロフォン（Ｍｊ）に近いものとして特定するステップ、を含む方法。
【請求項2】
前記相関測定値（Ｒｍ，ｎ）が、選択された周波数帯域における前記差分周波数応答（ＤＩＦｍ、ＤＩＦｎ）の相互相関から決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記周波数帯域が、２５０Ｈｚ～２ＫＨｚ、好ましくは３５０Ｈｚ～１．１ＫＨｚであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記最も高い相関測定値（Ｒｍ，ｎ）を有する組合せ（ｍ、ｎ）の決定する間、相関閾値（Ｃ）を超える組合せのみが考慮されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
少なくとも１つの差分周波数応答（ＤＩＦｍ）の総信号エネルギーが検出閾値（Ｄ）を超える場合、検出基準が満たされることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記それぞれの周波数応答（ＲＥＦｍ、ＳＰＥＣｍ）は、前記スピーカ（Ｌｉ）によって発せられるチャープを用いて測定されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記それぞれの周波数応答（ＲＥＦｍ、ＳＰＥＣｍ）は、前記スピーカ（Ｌｉ）によって発せられるディラックパルスを用いて測定されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記基準周波数応答（ＲＥＦｍ）および前記現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）が、それぞれ、複数の個々の測定値に渡って平均化されることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
特に電子装置のためのハウジング（２）の故障（Ｆ）を検出し、位置特定するための装置であって：前記ハウジング（２）の内部（３）に配置するための少なくとも２つのスピーカ（Ｌｉ）および少なくとも２つのマイクロフォン（Ｍｊ）と，前記スピーカ（Ｌｉ）に接続された信号発生器（５）と、前記マイクロフォン（Ｍｊ）に接続された評価回路（６）と、を備え、
前記評価回路（６）が、
スピーカ（Ｌｉ）およびマイクロフォン（Ｍｊ）の考えられるペアリング（ｍ）ごとに、このペアリング（ｍ）の前記スピーカ（Ｌｉ）から前記マイクロフォン（Ｍｊ）への音響伝達（Ｓｉ，ｊ）の基準周波数応答（ＲＥＦｍ）を測定し、
ペアリング（ｍ）ごとに、このペアリング（ｍ）の前記スピーカ（Ｌｉ）から前記マイクロフォン（Ｍｊ）への音響伝達（Ｓｉ，ｊ）の現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）を後の時点で測定し、
ペアリング（ｍ）ごとに、このペアリング（ｍ）の前記現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）とこのペアリングの基準周波数応答（ＲＥＦｍ）との間の差として差分周波数応答（ＤＩＦｍ）を決定し、
少なくとも１つのペアリング（ｍ）について、このペアリングの前記差分周波数応答（ＤＩＦｍ）の検出測定値（Ｖｍ）を決定し、この少なくとも１つの検出測定値（Ｖｍ）が所定の検出基準を満たす場合：
障害（ｆ）を検出し、
２つのペアリングの考えられる組合せ（ｍ，ｎ）ごとに、この組み合わせの前記差分周波数応答（ＤＩＦｍ、ＤＩＦｎ）間の相関測定値（Ｒｍ，ｎ）を計算し、次いで、
最も高い相関測定値（Ｒｍ，ｎ）を有する組合せ（ｍ，ｎ）を決定し、同じスピーカ（Ｌｉ）または同じマイクロフォン（Ｍｊ）がこの組合せの前記２つのペアリング（ｍ、ｎ）に現れる場合、前記故障（Ｆ）の位置を、任意の他のスピーカまたはマイクロフォンよりもこのスピーカ（Ｌｉ）またはマイクロフォン（Ｍｊ）に近いものとして特定するように構成されていることを特徴とする、装置。
【請求項10】
前記相関測定値（Ｒｍ，ｎ）は、選択された周波数帯域における前記差分周波数応答（ＤＩＦｍ、ＤＩＦｎ）の相互相関から決定されることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項11】
前記周波数帯域が、２５０Ｈｚ～２ＫＨｚ、好ましくは３５０Ｈｚ～１．１ＫＨｚであることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項12】
前記信号発生器（５）は、スピーカ（Ｌｉ）ごとにチャープを生成することを特徴とする、請求項９～１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項13】
前記信号発生器（５）は、スピーカ（Ｌｉ）ごとにディラックパルスを発生することを特徴とする、請求項９～１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項14】
前記基準周波数応答（ＲＥＦｍ）および前記現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）は、それぞれ、複数の個々の測定値に渡って平均化されることを特徴とする、請求項９～１３のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
〔技術分野〕
本発明は、音波を使用して、ハウジング内の故障を検出および位置特定するための方法および装置に関する。
〔背景技術〕
本発明は、音波を使用して、ハウジング内の故障を検出および位置特定するための方法および装置に関する。
〔背景技術〕
【0002】
装置ハウジングの健全性を監視することは、ハッカー攻撃に対する防御の第一線として、政府、産業または軍事分野、特に、サーバ、コンピュータ、ラップトップ、ノートブック、およびスマートフォンなどの電子装置におけるセキュリティが重要であるアプリケーションにとって戦略的に重要である。例えば、穿孔、プローブまたは送信機のような異物の挿入、またはハウジング内部のシールの破壊によるハウジングへの操作は、そのようなハッカー攻撃の間違いのない兆候であり得る。このような物理的操作は、監視されるべき装置ハウジングが多数である場合、例えば、サーバキャビネットにおいて、又は現場において、又はそれらが外部から見えない場合には、検出されないままであることが多い。例えば、現場での漏洩につながる使用中の損傷は、しばしば隠されたままである。
【0003】
構造物の健全性を監視するために、構造物伝播音または空気伝播音の形で音波を使用することが知られている。例えば、監視されるべき内部に渡って複数のスピーカ／マイクロフォンのペアを分配することは、米国特許出願公開第２０１７／０３３８８０４号の明細書に記載されている。各スピーカ／マイクロフォンのペアの空中音響伝達経路は、適応デジタルフィルタとして接続された評価回路によってシミュレートされる。適応デジタルフィルタが初期状態と比較して大きく変化する場合、内部の障害が検出され、影響を受けるスピーカ／マイクロフォンのペアの近傍にあるものとして位置特定される。
【0004】
しかしながら、既知の音響故障検出方法は、検出された故障を、より正確かつ確実に位置特定し、その結果、故障を迅速に発見することができない。
【0005】
本発明の目的は、故障を検出し、検出された故障の位置を確実に特定することができる方法および装置を作成することである。
【0006】
この目的は、第１の態様において、特に電子装置のための、ハウジング内の故障を検出し、位置特定するための方法を用いて達成される。この方法は、以下のステップを含む：
ハウジングの内部に少なくとも２つのスピーカおよび少なくとも２つのマイクロフォンを配置するステップ；
スピーカとマイクロフォンの考えられるペアリングごとに、このペアリングのスピーカからマイクロフォンへの音響伝達の基準周波数応答を測定するステップ；
ペアリングごとに、このペアリングのスピーカからマイクロフォンへの音響伝達の現在の周波数応答を後の時点で測定するステップ；
ペアリングごとに、このペアリングの現在の周波数応答とこのペアリングの基準周波数応答との間の差として差分周波数応答を決定するステップ；
少なくとも１つのペアリングについて、このペアリングの差分周波数応答の検出測定値を決定し、この少なくとも１つの検出測定値が所定の検出基準値を満たす場合、
障害を検出するステップ、
２つのペアリングの考えられる組み合わせのそれぞれについて、この組み合わせのペアリングの差分周波数応答間の相関測定値を計算するステップ、
最も高い相関測定値を有する組み合わせを決定するステップ、および同じスピーカまたは同じマイクロフォンがこの組み合わせの２つのペアリングに現れる場合、障害を、任意の他のスピーカまたはマイクロフォンよりもこのスピーカまたはマイクロフォンに近いものとして位置特定するステップ。
ハウジングの内部に少なくとも２つのスピーカおよび少なくとも２つのマイクロフォンを配置するステップ；
スピーカとマイクロフォンの考えられるペアリングごとに、このペアリングのスピーカからマイクロフォンへの音響伝達の基準周波数応答を測定するステップ；
ペアリングごとに、このペアリングのスピーカからマイクロフォンへの音響伝達の現在の周波数応答を後の時点で測定するステップ；
ペアリングごとに、このペアリングの現在の周波数応答とこのペアリングの基準周波数応答との間の差として差分周波数応答を決定するステップ；
少なくとも１つのペアリングについて、このペアリングの差分周波数応答の検出測定値を決定し、この少なくとも１つの検出測定値が所定の検出基準値を満たす場合、
障害を検出するステップ、
２つのペアリングの考えられる組み合わせのそれぞれについて、この組み合わせのペアリングの差分周波数応答間の相関測定値を計算するステップ、
最も高い相関測定値を有する組み合わせを決定するステップ、および同じスピーカまたは同じマイクロフォンがこの組み合わせの２つのペアリングに現れる場合、障害を、任意の他のスピーカまたはマイクロフォンよりもこのスピーカまたはマイクロフォンに近いものとして位置特定するステップ。
【0007】
本発明による方法は、スピーカまたはマイクロフォンのうちの１つを取り囲む領域における故障の信頼できる位置特定を可能にする。多数のスピーカまたはマイクロフォンが、ハウジングの内部に渡ってほぼ均一に分配される場合、それに対応して位置に対する高い空間分解能が達成され得る。
【0008】
任意の相関測定値、例えば、（周波数ごとの）絶対値の合計もしくは二乗差、または２つのそれぞれ考慮される差分周波数応答間の差のＬ１、Ｌ２もしくはＬｐノルム、これらの差分周波数応答のスカラ積などが２つの差分周波数応答の一致のための相関測定値として使用されてもよい。相関測定値は、好ましくは選択された周波数帯域における差分周波数応答の相互相関値から決定され、これにより、信頼できる位置特定が可能となる。周波数帯域は、２５０Ｈｚ～２ｋＨｚ、好ましくは３５０Ｈｚ～１．１ｋＨｚであると特に好ましい。これらの周波数帯域における評価は、特に信頼できる位置特定の基準であることが証明されている。
【0009】
本発明の別の好ましい実施形態では、最も高い相関測定値を有する組合せの決定において、相関閾値を超える組合せのみが考慮される。したがって、位置特定の信頼性をさらに高めることができる。
【0010】
例えば、全てのペアリングの差分周波数応答の最大振幅は、これが閾値を超える場合、故障の検出のための検出基準として使用され得る。検出基準は、好ましくは、少なくとも１つの差分周波数応答の総信号エネルギーが検出閾値を超えるときに満たされる。
【0011】
ペアリングのスピーカとマイクロフォンとの間の音響伝達の基準周波数応答および現在の周波数応答は、様々な方法で測定され得る。本発明の第１の実施形態では、それぞれの周波数応答がスピーカによって発せられるチャープを使用して測定される。第２の実施形態では、それぞれの周波数応答がスピーカによって発せられるディラックパルスを使用して測定され得る。チャープを使用した測定はやや時間がかかるが、より正確な結果が得られ、マイクロフォンによって受信され、経時的に記録されるサウンドパワーは、チャープが周波数上で（例えば、線形的または対数的に）掃引された場合、周波数応答を直接反映する。ディラックパルスを用いた測定はより高速であるが、マイクロフォンによって経時的に記録されたインパルス応答から周波数応答を計算するために、後続のフーリエ変換を必要とする。
【0012】
特定の実施形態のそれぞれにおいて、基準周波数応答および現在の周波数応答が複数の個々の測定値に渡って、例えば、一方が他方の直後に続く２つ以上の個々の測定値に渡ってそれぞれ平均化される場合、位置特定の信頼性はさらに高められ得る。
【0013】
第２の態様では、本発明は、特に電子装置のための、ハウジング内の故障を検出し、位置を特定するための装置を作成する。この装置は、ハウジングの内部に配置するための少なくとも２つのスピーカと少なくとも２つのマイクロフォンと、スピーカに接続された信号発生器と、マイクロフォンに接続された評価回路と、を備える。評価回路は、以下のように構成される：
スピーカとマイクロフォンとの考えられるペアリングごとに、このペアリングのスピーカからマイクロフォンへの音響伝達の基準周波数応答を測定し、
ペアリングごとに、このペアリングのスピーカからマイクロフォンへの音響伝達の現在の周波数応答を、後の時点で測定し、
ペアリングごとに、このペアリングの現在の周波数応答とこのペアリングの基準周波数応答との間の差として差分周波数応答を決定し、
少なくとも１つのペアリングについて、このペアリングの差分周波数応答の検出測定値を決定し、この少なくとも１つの検出測定値が所定の検出基準を満たす場合：
故障を検出し、
２つのペアの考えられる組み合わせごとに、この組み合わせの差分周波数応答の間の相関測定値を計算し、次いで、
最も高い相関測定値を有する組み合わせを決定し、同じスピーカまたは同じマイクロフォンがこの組み合わせの前記２つのペアに現れる場合、故障の位置を、任意の他のスピーカまたはマイクロフォンよりもこのスピーカまたはマイクロフォンに近いものとして特定する。
スピーカとマイクロフォンとの考えられるペアリングごとに、このペアリングのスピーカからマイクロフォンへの音響伝達の基準周波数応答を測定し、
ペアリングごとに、このペアリングのスピーカからマイクロフォンへの音響伝達の現在の周波数応答を、後の時点で測定し、
ペアリングごとに、このペアリングの現在の周波数応答とこのペアリングの基準周波数応答との間の差として差分周波数応答を決定し、
少なくとも１つのペアリングについて、このペアリングの差分周波数応答の検出測定値を決定し、この少なくとも１つの検出測定値が所定の検出基準を満たす場合：
故障を検出し、
２つのペアの考えられる組み合わせごとに、この組み合わせの差分周波数応答の間の相関測定値を計算し、次いで、
最も高い相関測定値を有する組み合わせを決定し、同じスピーカまたは同じマイクロフォンがこの組み合わせの前記２つのペアに現れる場合、故障の位置を、任意の他のスピーカまたはマイクロフォンよりもこのスピーカまたはマイクロフォンに近いものとして特定する。
【0014】
本発明による装置の利点および好ましい構成に関して、装置によって実行される方法に関する上記の記述が参照される。
【0015】
〔図面の簡単な説明〕
本発明は、添付の図面に示された例示的な実施形態によって、以下に、より詳細に説明される。図面に示すように：
〔図１〕図１は本発明の方法を実施するための本発明の装置のブロック図である。装置は監視される装置ハウジング内に設置される。
〔図２〕図２は、本発明の方法のフローチャートである。
〔図３〕図３は、振幅／周波数グラフにおける基準周波数応答と現在の周波数応答の例である。
〔図４〕図４は、障害のないハウジングの振幅／周波数グラフにおける差分周波数応答の例である。
〔図５〕図５は、障害があるハウジングの振幅／周波数グラフにおける差分周波数応答の例である。
〔図６〕図６は、２つのスピーカおよび２つのマイクロフォンを有する本発明の装置の場合の、４つの可能なペアのスピーカおよびマイクロフォンの６つの考えられる組合せからの差分周波数応答の相関測定値の例である。
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、添付の図面に示された例示的な実施形態によって、以下に、より詳細に説明される。図面に示すように：
〔図１〕図１は本発明の方法を実施するための本発明の装置のブロック図である。装置は監視される装置ハウジング内に設置される。
〔図２〕図２は、本発明の方法のフローチャートである。
〔図３〕図３は、振幅／周波数グラフにおける基準周波数応答と現在の周波数応答の例である。
〔図４〕図４は、障害のないハウジングの振幅／周波数グラフにおける差分周波数応答の例である。
〔図５〕図５は、障害があるハウジングの振幅／周波数グラフにおける差分周波数応答の例である。
〔図６〕図６は、２つのスピーカおよび２つのマイクロフォンを有する本発明の装置の場合の、４つの可能なペアのスピーカおよびマイクロフォンの６つの考えられる組合せからの差分周波数応答の相関測定値の例である。
〔発明の詳細な説明〕
【0016】
【0017】
ハウジング２は、技術構成要素４を収容するための内部３を有する。例えば、ハウジング２は、コンピュータ、サーバ、ノートブック、ラップトップ、スマートフォン等のハウジングである。ハウジング２は、必ずしも閉じられていなくてもよい。内部３はその中を音が伝播するための気体、通常は大気で満たされており、大気は、予め充填されているか、またはハウジング２の開口部を通って内部３に入り込む。
【0018】
ハウジング２の監視されるべき故障Ｆは、いずれかの欠陥、すなわち、ハウジング２の壁の孔、隙間または亀裂、ハウジング２から外れた技術的構成要素４、外れまたは破損したシールなど、ハウジング２の中または表面の何かが「欠けている」場所であり得る。あるいは、故障Ｆが異物であり、したがって、例えば、プローブ、タップワイヤ、送信機など、ハウジング２内の何か追加のものである。構成要素４が、例えば、ハウジング内でその位置を変化させ、衝撃によって緩み、移動すると、その元の位置に空隙が生じ、その新しい位置に異物を形成する。
【0019】
故障Ｆの検知及び位置特定のために、装置１は、ハウジング２の内部３に配置された２つ以上のスピーカＬｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｉ）と、これらから離間して、２つ以上のマイクロフォンＭｊ（ｊ＝１、２、・・・、Ｊ）とを備える。スピーカＬｉ、特にマイクロフォンＭｊを内部３に渡ってできるだけ均一に分散させることが好ましいが、それは故障Ｆの位置特定が後にマイクロフォンＭｊを取り囲むそれぞれの領域の空間分解能で実行されるからである。スピーカＬｉの数ＩとマイクロフォンＭｊの数Ｊは、必ずしも同一である必要はない。
【0020】
スピーカＬｉとマイクロフォンＭｊとの考えられるペアリング（ｉ、ｊ）ごとに、それらの間で音響伝達Ｓｉ，ｊが実行されてもよい。音響伝達Ｓｉ，ｊ（「音響伝達経路」）は、スピーカＬｉからマイクロフォンＭｊへの直接的な音響と、ハウジング２の内壁またはハウジング２の内部３の構成要素４への反響に起因して、ペアリング（ｉ、ｊ）のそれぞれのスピーカＬｉからそれぞれのマイクロフォンＭｊに到達する任意の形態の間接的な音響との両方を含む。できるだけ多くの間接的な音響を録音し、したがって内部３を広範囲に覆うために、スピーカＬｉおよび／またはマイクロフォンＭｊは、全方向性であってもよく、または対応して広い方向性を有してもよい。
【0021】
各スピーカＬｉは信号発生器５の出力に接続され、各マイクロフォンＭｊは評価回路６の入力に接続される。信号発生器５および評価回路６は、同期のために互いに通信することができる。信号発生器５は評価回路６と共に、例えば、マイクロプロセッサとして実装されてもよいし、そのようなマイクロプロセッサ上のソフトウェアで実装されてもよい。信号発生器５および評価回路６はまた、ハウジング２内の装置の既存の技術的構成要素４を使用して実現されてもよい。
【0022】
図２を参照すると、第１のステップ７では、このスピーカＬｉとマイクロフォンＭｊとの間の音響伝達Ｓｉ，ｊの基準周波数応答ＲＥＦｉ，ｊが装置１を用いて測定され、「音響」、すなわち、スピーカＬｉとマイクロフォンＭｊとの考えられるペアリング（ｉ、ｊ）ごとに故障Ｆのない非操作ハウジング２を検査する。以下の説明を簡単にするために、全ての考えられるペアリング（ｉ、ｊ）の集合｛（ｉ、ｊ）｝は、インデックスｍ（ｍ＝１，２、・・・、Ｍ）を用いて連続的に番号付けされ、すなわち、マッピング関数Φは、ペアリング（ｉ、ｊ）とインデックスｍ＝Φ（ｉ、ｊ）との間で選択される。マッピング関数Φはそれが固有であり、かつ、全単射である限り、任意に選択することができる。マッピング関数Φは、例えば、ｍ＝ｉ・・（Ｊ－１）＋ｊまたはｍ＝ｉ＋ｊ・・（Ｉ－１）である。
【0023】
例えば、２つのスピーカＬ１、Ｌ２および２つのマイクロフォンＭ１、Ｍ２のケースでは４つの考えられるペアリング（ｉ、ｊ）、すなわち、（１，１）、（２，１）、（１，２）、（２，２）があり、これらには以下のように、ｍ＝１，２，３，４のインデックスが付されている：
【0024】
【0025】
音響伝達Ｓｉ，ｊの基準周波数応答ＲＥＦｍの計測には、複数の可能性がある。一方で、信号発生器５はチャープ、すなわち、それぞれのスピーカＬｉによって発せられ、その周波数が経時的に測定される周波数領域に渡って掃引されるモノ周波数信号を生成することができる。それぞれのマイクロフォンＭｊによって記録された音響の大きさまたは電力は、経時的に記録され、周波数に渡って基準周波数応答ＲＥＦｍを直接的に再生する。あるいは、信号発生器５はディラックパルスを生成し、それぞれのスピーカＬｉが発し、それぞれのマイクロフォンＭｊによって経時的に記録されたインパルス応答は、次いで、フーリエ変換を受けて、周波数に渡る基準周波数応答ＲＥＦｍを決定する。発せられた信号はまた、符号化された信号であってもよく、例えば、より高い周波数の信号（例えば、４０ｋＨｚ）で再び「チョップ」され、したがって、擬似雑音信号になる。測定された基準周波数応答ＲＥＦｍは、後続の故障監視のために、例えば、評価ユニット６のメモリーに記憶される。
【0026】
基準周波数応答ＲＥＦｍは、例えば、２０Ｈｚ～２０ＫＨｚの可聴音響周波数領域でそれぞれ決定されるが、代替的に又は追加的に、２０Ｈｚ未満の超低周波領域又は２０ＫＨｚを超える超音波領域、例えば、１００ＫＨｚ又は２００ＫＨｚまでを含んでもよい。周波数領域の選択は、とりわけ、下端においてはハウジング寸法、および上端においてはやはり検出され得る故障のサイズによって決定される。
【0027】
ステップ７では、音響的にクリーンな方法で、互いに離間したＳｉ，ｊ音響伝達経路を測定することができるように、基準周波数応答ＲＥＦｍが順次測定されることは明らかである。
【0028】
任意選択で、それぞれの基準周波数応答ＲＥＦｍは複数の個々の測定値から、すなわち、多数の連続したチャープまたはディラックパルスによって平均化されてもよい。例えば２００Ｈｚ未満の衝撃雑音を除去し、測定値の外れ値またはノッチを平滑化し、またはマイクロフォンＭｊの受信信号が有意な評価のためには低すぎる信号対雑音比を送達する周波数領域を除去するなど、それぞれの基準周波数応答ＲＥＦｍを、さらに使用する前に、フィルタリングおよび／または重み付けすることもできる。
【0029】
故障Ｆの発生を検出し、その位置を特定するために、ペアリング（ｉ、ｊ）ごとに、音響伝達Ｓｉ，ｊの現在の周波数応答ＳＰＥＣｍ（図３）が、その後の任意の時点で、ステップ８において、それぞれのスピーカＬｉとそれぞれのマイクロフォンＭｊとの間で測定される。測定ステップ８では、現在の周波数応答ＳＰＥＣｍと基準周波数応答ＲＥＦｍとを比較することができるようにするために、ステップ７で基準周波数応答ＲＥＦｍを測定するために使用されたのと同じ測定法が使用される。
【0030】
現在の周波数応答ＳＰＥＣｍの測定ステップ８の間、多数の個々の測定に対する（任意の）平均化、または（任意の）フィルタリング、重み付け、もしくは平滑化は、計算時間を節約するために省略してもよい。
【0031】
音響的にクリーンな方法で、ペアリングｍの音響伝達Ｓｉ，ｊの応答を互いに分離するために、現在の周波数応答ＳＰＥＣｍが、再度、ステップ８で順に測定される。
【0032】
ステップ９において、それぞれのペアリングｍ＝Φ（ｉ、ｊ）について、現在の周波数応答ＳＰＥＣｍを測定した後、それぞれの現在の周波数応答ＳＰＥＣｍの、それぞれ関連する基準周波数応答ＲＥＦｍからの偏差、すなわち、この同じペアリングｍに関連する偏差から、差分周波数応答ＤＩＦｍ（図４、５）が決定される。それぞれの差分周波数応答ＤＩＦｍは、例えば、現在の周波数応答ＳＰＥＣｍとペアリングｍの基準周波数応答ＲＥＦｍとの間の単純な（周波数ごとの）差分（減算）、または、２つのカーブＲＥＦｍとＳＰＥＣｍとの間の（周波数ごとの）絶対値または二乗差などの、偏差の別の尺度であってもよい。任意のステップ１０において、それぞれの差分周波数応答ＤＩＦｍは、必要に応じて、重み付け又はフィルタリングされてもよい。
【0033】
続いて、ステップ１１において、少なくとも１つまたはそれぞれの差分周波数応答ＤＩＦｍのグローバル測定値Ｖｍ（図４、図５）が計算され、故障Ｆの存在を検出するために、ステップ１２において検出基準に対してチェックされる。測定値Ｖｍは、例えば、差分周波数応答ＤＩＦｍの最大振幅値、絶対値生成後のこの差分周波数応答ＤＩＦｍの平均値、またはそれぞれの差分周波数応答ＤＩＦｍの総合「信号エネルギー」Ｅであってもよい。後者は、例えば、差分周波数応答ＤＩＦｍを絶対値にかけ、次いで、例えば２０Ｈｚ～２０ｋＨｚの対象となる全周波数領域に渡って積分することによって計算することができる。
【0034】
ステップ８～１１は、ペアリングｍ＝Φ（ｉ、ｊ）毎に実行される（ループ１３参照）。あるいは、ステップ８～１１の各々がそれ自体のループ１３を有することもできる。
【0035】
その後、比較ステップ１２への移行が行われる。ステップ１２の比較ひいては検出基準は、例えば、測定値Ｖｍの少なくとも１つ又は全てが検出閾値Ｄを超える場合に満たされる。ステップ１２において、複数の測定値Ｖｍが一緒に評価されてもよいことは明らかである。例えば、全ての測定値Ｖｍの合計又は平均値を検出閾値Ｄと比較してもよい。
【0036】
比較ステップ１２の検出基準が満たされない場合（分岐「ｎ」）、故障Ｆは検出されず、この方法は必要に応じて、ステップ１４における待機時間ΔＴの満了後、ループ１５において、現在の周波数応答ＳＰＥＣｍの測定を更新するために、ループ１３の第１のステップ８に戻る。待機時間ΔＴは、例えば、ハウジング２がループ１５内のこれらの間隔で周期的に監視されるように、数秒または数分であってもよい。
【0037】
一方、比較ステップ１２が、検出基準が満たされる（分岐「ｙ」）という結果をもたらす場合、故障源Ｆの存在が認識され、この方法の位置特定セクション１６～１９への移行が実行される。
【0038】
検出閾値Ｄは経験的に選択されてもよく、任意選択的に、自動制御システムを用いて適応的に追跡されてもよく、すなわち、エラーのない場合、すなわち、故障Ｆがない場合、例えば、ハウジング２の小さな変化、すなわち、小さな故障Ｆの発生でさえも検出され得る程度まで低減されてもよい。
【0039】
２つのペアリング（ｍ、ｎ）の全ての考えられる組み合わせ（ｍ、ｎ）について、位置特定セクション１６～１９の第１のステップ１６において、この組み合わせ（ｍ、ｎ）の差分周波数応答ＤＩＦｍとＤＩＦｎとの間の相関測定値Ｒｍ，ｎが計算される。インデックスｎは、インデックスｍとは異なる組｛ｍ＝１，２、．．．、Ｍ｝（すなわち、ｎ≠ｍ）を示す。さらに、対称相関測定値Ｖｍについては、Ｒｍ，ｎ＝Ｒｎ，ｍなので、Ｍ個のペアリング、したがって相関測定値Ｒｍ，ｎに対して、考えられる組合せの総数
が存在する。したがって、ステップ１６は、ループ１７において、
回、すなわち、ｍ＞ｎである全てのｍ、ｎについて実行される。
【数1】
が存在する。したがって、ステップ１６は、ループ１７において、
【数2】
回、すなわち、ｍ＞ｎである全てのｍ、ｎについて実行される。
【0040】
２つのスピーカＬ１、Ｌ２と２つのマイクロフォンＭ１、Ｍ２を備えた装置１では、Ｍ＝４の考えられるペアリングｍまたはｎについて、図６はすべての
個の考えられる組合せを示し、それぞれの差分周波数応答ＤＩＦｍおよびＤＩＦｎの相関測定値Ｒｍ，ｎがそれぞれ計算された。以下の表２を参照：
【数3】
個の考えられる組合せを示し、それぞれの差分周波数応答ＤＩＦｍおよびＤＩＦｎの相関測定値Ｒｍ，ｎがそれぞれ計算された。以下の表２を参照：
【0041】
【表2】
２つの差分周波数応答ＤＩＦｍ、ＤＩＦｎ間の相関測定値Ｒｍ，ｎは、例えば、絶対値の和または二乗差、差関数ＤＩＦｍ－ＤＩＦｎのＬ１、Ｌ２、またはＬｐノルム、差分周波数応答ＤＩＦｍ、ＤＩＦｎからのスカラ積など、２つの差分周波数応答の間の偏差である限り、当技術分野で知られている任意の方法で計算されてもよい。図示の実施形態では、相関測定値Ｒｍ，ｎは、２つの、それぞれ考慮される差分周波数応答ＤＩＦｍおよびＤＩＦｎの相互相関、特に、以下の相互相関から決定される。
【数4】
ここで、τ＝０であり、すなわち、周波数ｆの全領域に渡って、または任意に選択された周波数帯域内のいずれかについて、決定される。選択される周波数帯域は、例えば、２５０Ｈｚ～２ＫＨｚ、特に３５０Ｈｚ～１．１ＫＨｚである。
【0042】
続いて、全ての組合せの最も高い相関測定値Ｒｍ，ｎを有する組合せ（ｍ、ｎ）が、ステップ１８で決定される。図６の例では、これは第１の組み合わせ（１、２）である。
【0043】
以前は、すべての基準周波数応答ＲＥＦｍ、現在の周波数応答ＳＰＥＣｍ、および差分周波数応答ＤＩＦｍは、それらの量（振幅）について、すなわち、それらの位相を考慮することなく、実数値として測定および評価されていたが、任意選択で、複雑な方法で測定および評価されてもよい。その場合、例えば、相互相関の大きさ
を、ステップ１８における評価のための相関測定値Ｒｍ，ｎとして用いてもよい。ここで、τ＝０、＊は複素共役を示す。
【数5】
を、ステップ１８における評価のための相関測定値Ｒｍ，ｎとして用いてもよい。ここで、τ＝０、＊は複素共役を示す。
【0044】
ステップ１８で最も高い相関測定値を探すとき、任意で、相関閾値Ｃ（図６）を超える相関測定値のみが考慮されてもよい。相関閾値Ｃは、経験的に決定してもよい。相関測定値Ｒｍ，ｎを－１～＋１の範囲（図６参照）に正規化する場合、相関閾値Ｃは、例えば、０．５～１の範囲、特に約０．７５である。
【0045】
ステップ１８で決定された組み合わせ（ｍ、ｎ）を形成するこれら２つのペアリングｍ、ｎのスピーカおよびマイクロフォンのインデックス（ｉ、ｊ）は、その後、比較ステップ１９および２０で検査される。
【0046】
この目的のために、第１の比較ステップ１９では、ステップ１８で決定された組み合わせの両方のペアリングｍ、ｎにおいて同じスピーカのインデックスｉが発生するかどうかを調べ、第２の比較ステップ２０では、これらのペアリングｍ、ｎの両方において同じマイクロフォンのインデックスｊがそれぞれ発生するかどうかを決定する。比較ステップ１９が「ｙｅｓ」の結果をもたらす場合（分岐「ｙ」）、故障Ｆの位置はスピーカＬｉの近傍にあるものと特定し、比較ステップ２０が「ｙｅｓ」の結果をもたらす場合（分岐「ｙ」）、故障Ｆの位置はマイクロフォンＭｊの近傍にあるものと特定する。比較ステップ１９および２０の順序は任意であることは明らかである。スピーカＬｉまたはマイクロフォンＭｊの「近傍」という文言は、故障Ｆが任意の他のスピーカＬｋ≠ｉまたはマイクロフォンＭｋ≠ｊよりもこのスピーカＬｉまたはマイクロフォンＭｊに近いことを意味すると理解される。
【0047】
比較ステップ１９および２０の両方が「ｎｏ」（分岐「ｎ」）の結果をもたらす場合、位置特定は曖昧であり、この方法は任意で戻り、ステップ１４における待機時間ΔＴの満了後、必要に応じて、ループ１３の第１のステップ８に戻る。
【0048】
本発明は、図示された実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内に入る全ての変形、修正、およびそれらの組み合わせを含む。
【図面の簡単な説明】
【0049】
本発明は、添付の図面に示された例示的な実施形態によって、以下に、より詳細に説明される。図面に示すように：
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2024-01-10
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
特に電子装置のためのハウジング（２）の故障（Ｆ）を検出および位置特定するための方法であって：前記ハウジング（２）の内部に少なくとも２つのスピーカ（Ｌｉ）および少なくとも２つのマイクロフォン（Ｍｊ）を配置すること、
スピーカ（Ｌｉ）およびマイクロフォン（Ｍｊ）の考えられるペアリング（ｍ）ごとに、このペアリング（ｍ）の前記スピーカ（Ｌｉ）から前記マイクロフォン（Ｍｊ）への音響伝達（Ｓｉ，ｊ）の基準周波数応答（ＲＥＦｍ）を測定すること；
ペアリング（ｍ）ごとに、このペアリング（ｍ）の前記スピーカ（Ｌｉ）から前記マイクロフォン（Ｍｊ）への音響伝達（Ｓｉ，ｊ）の現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）を後の時点で測定すること；
ペアリング（ｍ）ごとに、このペアリング（ｍ）の前記現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）とこのペアリング（ｍ）の前記基準周波数応答（ＲＥＦｍ）との間の差として差分周波数応答（ＤＩＦｍ）を決定すること；
少なくとも１つのペアリング（ｍ）について、このペアリングの差分周波数応答（ＤＩＦｍ）の検出測定値（Ｖｍ）を決定すること、および
この少なくとも１つの検出測定値（Ｖｍ）が所定の検出基準を満たす場合、
障害（Ｆ）を検出すること、
２つのペアリングの考えられる組み合わせ（ｍ、ｎ）のそれぞれについて、この組み合わせの前記ペアリングの前記差分周波数応答（ＤＩＦｍ、ＤＩＦｎ）間の相関測定値（Ｒｍ，ｎ）を計算すること、
最も高い相関測定値（Ｒｍ，ｎ）を有する組み合わせ（ｍ、ｎ）を決定すること、および同じスピーカ（Ｌｉ）または同じマイクロフォン（Ｍｊ）がこの組み合わせの２つのペアリングに現れる場合、前記障害（Ｆ）の位置を、任意の他のスピーカまたはマイクロフォンよりもこのスピーカ（Ｌｉ）またはマイクロフォン（Ｍｊ）に近いものとして特定すること、を含む方法。
【請求項2】
前記相関測定値（Ｒｍ，ｎ）が、選択された周波数帯域における前記差分周波数応答（ＤＩＦｍ、ＤＩＦｎ）の相互相関から決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記周波数帯域が、２５０Ｈｚ～２ＫＨｚ、好ましくは３５０Ｈｚ～１．１ＫＨｚであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記最も高い相関測定値（Ｒｍ，ｎ）を有する組合せ（ｍ、ｎ）の決定する間、相関閾値（Ｃ）を超える組合せのみが考慮されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
少なくとも１つの差分周波数応答（ＤＩＦｍ）の総シグナルエネルギーが検出閾値（Ｄ）を超える場合、検出基準が満たされることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
それぞれの周波数応答（ＲＥＦｍ、ＳＰＥＣｍ）は、前記スピーカ（Ｌｉ）によって発せられるチャープを用いて測定されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記それぞれの周波数応答（ＲＥＦｍ、ＳＰＥＣｍ）は、前記スピーカ（Ｌｉ）によって発せられるディラックパルスを用いて測定されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記基準周波数応答（ＲＥＦｍ）および前記現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）が、それぞれ、複数の個々の測定値に渡って平均化されることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
特に電子装置のためのハウジング（２）の故障（Ｆ）を検出し、位置特定するための装置であって：前記ハウジング（２）の内部（３）に配置するための少なくとも２つのスピーカ（Ｌｉ）および少なくとも２つのマイクロフォン（Ｍｊ）と，前記スピーカ（Ｌｉ）に接続された信号発生器（５）と，前記マイクロフォン（Ｍｊ）に接続された評価回路（６）と、を備え、
前記評価回路（６）が、
スピーカ（Ｌｉ）およびマイクロフォン（Ｍｊ）の考えられるペアリング（ｍ）ごとに、このペアリング（ｍ）の前記スピーカ（Ｌｉ）から前記マイクロフォン（Ｍｊ）への音響伝達（Ｓｉ，ｊ）の基準周波数応答（ＲＥＦｍ）を測定し、
ペアリング（ｍ）ごとに、このペアリング（ｍ）の前記スピーカ（Ｌｉ）から前記マイクロフォン（Ｍｊ）への音響伝達（Ｓｉ，ｊ）の現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）を後の時点で測定し、
ペアリング（ｍ）ごとに、このペアリング（ｍ）の前記現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）とこのペアリングの基準周波数応答（ＲＥＦｍ）との間の差として差分周波数応答（ＤＩＦｍ）を決定し、
少なくとも１つのペアリング（ｍ）について、このペアリングの前記差分周波数応答（ＤＩＦｍ）の検出測定値（Ｖｍ）を決定し、この少なくとも１つの検出測定（Ｖｍ）が所定の検出基準を満たす場合：
障害（ｆ）を検出し、
２つのペアリングの考えられる組合せ（ｍ，ｎ）のごとに、この組み合わせの前記差分周波数応答（ＤＩＦｍ、ＤＩＦｎ）間の相関測定値（Ｒｍ，ｎ）を計算し、次いで、
最も高い相関測定値（Ｒｍ，ｎ）を有する組合せ（ｍ，ｎ）を決定し、同じスピーカ（Ｌｉ）または同じマイクロフォン（Ｍｊ）がこの組合せの前記２つのペアリング（ｍ、ｎ）に現れる場合、前記故障（Ｆ）の位置を、任意の他のスピーカまたはマイクロフォンよりもこのスピーカ（Ｌｉ）またはマイクロフォン（Ｍｊ）に近いものとして特定するように構成されていることを特徴とする、装置。
【請求項10】
前記相関測定値（Ｒｍ，ｎ）は、選択された周波数帯域における前記差分周波数応答（ＤＩＦｍ、ＤＩＦｎ）の相互相関から決定されることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項11】
前記周波数帯域が、２５０Ｈｚ～２ＫＨｚ、好ましくは３５０Ｈｚ～１．１ＫＨｚであることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項12】
前記信号発生器（５）は、スピーカ（Ｌｉ）ごとにチャープを生成することを特徴とする請求項９～１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項13】
前記信号発生器（５）は、スピーカ（Ｌｉ）ごとにディラックパルスを発生することを特徴とする請求項９～１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項14】
前記基準周波数応答（ＲＥＦｍ）および前記現在の周波数応答（ＳＰＥＣｍ）は、それぞれ、複数の個々の測定値に渡って平均化されることを特徴とする請求項９～１１のいずれか一項に記載の装置。
【国際調査報告】