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0220_1-9-5

各種多孔質材料の音響特性

第 59報音響管計測における緩支持による曲げ振動の抑制

木村 正輝 (ブリュエル・ケアー・ジャパン )

佐藤 利和 (ブリュエル・ケアー・ジャパン )

山口 道征 (エム・ワイ・アクーステク )

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内容

はじめにはじめに

緩支持法

緩支持管による音響管計測

まとめ

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背景 (第 58報 [1]まとめ )– 3 種類の押切カッタ (100 , 99 , 98 ) ⌀ ⌀ ⌀ を用いてサンプル径の異

なるグラスウール (GW) のサンプルを作製，音響特性を計測» 音響管内の支持条件として「内壁拘束」 (100⌀ カッタ )，「スラ

イディング」 (99⌀ カッタ ) ，「隙間あり」 (98⌀ カッタ )を実現» GWにおけるサンプル作製条件を確認

– 課題» サンプル作製条件は材料によって異なる → 曲げ振動抑制に課題

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10 100 1000 10000

20.0t Dissipation αa-τ a

Frequency (Hz)

100φ

99φ

98φ

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10 100 1000 10000

20.0t Dissipation αa-τ a

Frequency (Hz)

100φ

99φ

98φ

はじめに

右図：各支持条件における

，厚さ 20 mm 相当の空気終端吸収率

GW96KGW32K

内壁拘束スライディング隙間あり

内壁拘束スライディング隙間あり

曲げ振動の影響

(内壁拘束 )

曲げ振動の影響

(内壁拘束 )

[1] 木村他 , 音講論 (秋 ), 1031-1034 (2013)

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はじめに

曲げ振動抑制– ハニカムによる支持 (第 57報 [2])

» ハニカムでサンプル表面を固定 → 内部振動が抑制できない [3]

– 針 (釘 )刺し法 [4] » 針により内部振動を抑制 (リジッド化 )

→ 針自体による内部構造変化の恐れ– 緩支持法 [5]

» 大きめのサンプルホルダにサンプルを緩く支持 → 内部構造変化なし，サンプル切断精度の考慮不要　　 (断面変化による音響特性変化あり )

報告内容– 緩支持法による曲げ振動抑制効果の確認

[2] 木村他 , 音講論 (春 ), 1217-1220 (2013) [4] 例えば 岩瀬他 , 音講論 (春 ), 805-806 (1996)[3] 山本他 , SDT技交会 , SDT13013 (2013) [5] 中川他 , 音講論 (春 ), 801-802 (2004)

Sample Holder

Adjust Ring Sample

Microphones

# of needles

porosity

TCL

Err

or

%

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内容

はじめに

緩支持法緩支持法

緩支持管による音響管計測

まとめ

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緩支持法 概要

サンプル設置部の内径が通常の音響管より若干大きな緩支持ホル ダ を用い，サンプルを緩く支持して音響特性を計測する方法

Loosely-supported Holder

Adjust Ringsfor sample

(106 )⌀

Sample(aprx 105 )⌀

Microphones

Adjust Ringsfor air-gap(100 , 20t)⌀

Rigid plate

Type 4206Large (100 )⌀

B&K 4206型用緩支持ホルダ （背後空気層 20 mm の場合のサンプル設置例）

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1

10 100 1000 10000

20.0t Absorption α h

Frequency (Hz)

4206

LSH

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

10 100 1000 10000

Chrc. Impedance Zc/Z0

Frequency (Hz)

4206

LSH

Real

Imag

0

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0.4

0.5

10 100 1000 10000

Attenuation Const. α (dB/cm)

Frequency (Hz)

4206

LSH

0

50

100

150

200

250

300

350

400

10 100 1000 10000

Phase Velocity C(m/s)

Frequency (Hz)

4206

LSH

緩支持管 音響特性 (20mm相当空気層 )

4206 型太管の セットアップと 支持ホルダでの 果と比標準 緩 計測結 較– 音 特性 響 : 背後空 気層 20 mm, 40 mm の吸音率から 2 Cavity 法 [6] で算

出

– 温 気 25 ℃， 気圧 1020 hPa ( 音速 346.3 m/s)

音 特性に断面 化の影 響 変 響 (100 ⌀ 106 )⌀ 壁 端吸音率，空 端エネルギ 剛 終 気終 評価値 ( 反射率，吸 率，透収 過

率 ) では差はなし

剛壁終端吸音率 特性インピーダンス比 位相速度減衰定数

0.90

< 0.04(音響管仕様範囲内 )

1.01

実部の比率が 断面積比 (0.89)

に一致

334

347

断面変化の影響あり(0.96倍 )

管内減衰微小

[6] H.Utsuno et. al., J. Acoust. Soc. Am. 86(2), 637-643 (1989)

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内容

はじめに

緩支持法

緩支持管による音響管計測緩支持管による音響管計測

まとめ

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大 → ⌀ 小 大 → t 大

緩支持管による音響管計測 試験サンプル

– 公称厚さ 20 mm のグラスウール (GW) 3種類» 公称密度 30K, 60K, 90K» 作製方法：押切 (104.5⌀ カッタ使用 )» 各 7サンプル

Diameter ⌀ [mm] Thickness t [mm] Bulk Density ρ [kg/m3]avg SD avg SD avg SD

GW30K 105.79 0.62 19.07 0.36 31.0 3.0GW60K 105.09 0.17 19.59 0.17 58.8 3.3GW90K 104.96 0.22 19.82 0.15 90.3 5.8

Distribution avg ± 2σ

104

105

106

107

108

Diameter (mm)

GW30K GW60K GW90K

18

19

20

21

Thickness (mm)GW30K GW60K GW90K

0

20

40

60

80

100

120

Bulk Density (Kg/m̂3)

GW30K GW60K GW90K

物性値

緩支持管内径(106 ) ⌀ より大

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緩支持管による計測

各サンプルの剛壁終端吸音率を計測» 背後空気層 0 mm (剛壁密着 )» 背後空気層 20 mm» 背後空気層 40 mm

「吸音率」以外の表示方法にて各サンプルと比較– 音響特性 ( 背後空気層 20 mm, 40 mmの吸音率より 2 Cavity法 [6]にて算出 ) * 予稿集に掲載

» 特性インピーダンス» 減衰定数» 位相速度

– 厚さ 20mm 相当 空気終端条件 エネルギ評価値 (音響特性より算出 )

» 反射率» 吸収率» 透過率

[6] H.Utsuno et. al., J. Acoust. Soc. Am. 86(2), 637-643 (1989)

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1

10 100 1000 10000

20.0t Transmission τa

Frequency (Hz)

Average(All)Average(WellCond)

0

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10 100 1000 10000

20.0t Dissipation αa-τ a

Frequency (Hz)

Average(All)Average(WellCond)

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10 100 1000 10000

20.0t Reflection ra

Frequency (Hz)

Average(All)Average(WellCond)

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10 100 1000 10000

Meas. Absorption α(gap 40mm)

Frequency (Hz)

Average(All)

Average(WellCond)

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10 100 1000 10000

Meas. Absorption α(gap 20mm)

Frequency (Hz)

Average(All)Average(WellCond)

0

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10 100 1000 10000

Meas. Absorption α(gap 0mm)

Frequency (Hz)

Average(All)Average(WellCond)

GW30K 計測結果 (7 サンプル平均 値 ±2σ 範囲 ) 剛壁終端垂直入射吸音率実測値

厚さ 20 mm 相当 空気終端エネルギ評価値 空気層 20 mm 空気層 40 mm 空気層 0 mm

反射率 透過率吸収率

空気層 0mm条件での剛壁終端吸音

率 の 400 Hz付近において曲げ振動の影響を確認

• サンプル裏面が剛壁に接しているため

• 他の空気層条件では曲げ振動の影響はない (緩支持状態 )

• 音響特性，エネルギ評価値に影響しない

エネルギ評価値の150 Hz付近に曲げ振動の影響に似た挙動を確認

• 内壁拘束がないサ ンプルのみの平均

(青線 ) でも同様の結果

→ 曲げ振動の影響ではないと推測

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10 100 1000 10000

20.0t Transmission τa

Frequency (Hz)

Average

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0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

10 100 1000 10000

20.0t Dissipation αa-τ a

Frequency (Hz)

Average

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0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

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10 100 1000 10000

20.0t Reflection ra

Frequency (Hz)

Average

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0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

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10 100 1000 10000

Meas. Absorption α(gap 40mm)

Frequency (Hz)

Average

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

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10 100 1000 10000

Meas. Absorption α(gap 20mm)

Frequency (Hz)

Average

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0.2

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0.6

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10 100 1000 10000

Meas. Absorption α(gap 0mm)

Frequency (Hz)

Average

GW60K 計測結果 (7 サンプル平均 値 ±2σ 範囲 )

空気層 20 mm 空気層 40 mm 空気層 0 mm

反射率 透過率吸収率

剛壁終端垂直入射吸音率実測値

厚さ 20 mm 相当 空気終端エネルギ評価値

空気層 0mm条件での剛壁終端吸音

率 の 400 Hz付近において曲げ振動の影響を確認

• サンプル裏面が剛壁に接しているため

• 他の空気層条件では曲げ振動の影響はない (緩支持状態 )

• 音響特性，エネルギ評価値に影響しない

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10 100 1000 10000

Meas. Absorption α(gap 0mm)

Frequency (Hz)

Average

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0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

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10 100 1000 10000

Meas. Absorption α(gap 20mm)

Frequency (Hz)

Average

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0.5

0.6

0.7

0.8

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10 100 1000 10000

Meas. Absorption α(gap 40mm)

Frequency (Hz)

Average

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0.5

0.6

0.7

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10 100 1000 10000

20.0t Reflection ra

Frequency (Hz)

Average

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0.2

0.3

0.4

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0.6

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0.8

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10 100 1000 10000

20.0t Dissipation αa-τ a

Frequency (Hz)

Average

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0.5

0.6

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0.8

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10 100 1000 10000

20.0t Transmission τa

Frequency (Hz)

Average

GW90K 計測結果 (7 サンプル平均 値 ±2σ 範囲 )

空気層 20 mm 空気層 40 mm 空気層 0 mm

反射率 透過率吸収率

剛壁終端垂直入射吸音率実測値

厚さ 20 mm 相当 空気終端エネルギ評価値

空気層 0mm条件での剛壁終端吸音

率 の 400 Hz付近において曲げ振動の影響を確認

• サンプル裏面が剛壁に接しているため

• 他の空気層条件では曲げ振動の影響は僅か (緩支持状態 )

• 音響特性，エネルギ評価値に影響しない

800 Hz 以上の剛壁終端吸音率のばらつきが大

• 物性値のばらつきに起因した吸音ピーク値のばらつきによるもの

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内容

はじめに

緩支持法

緩支持管による音響管計測

まとめまとめ

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まとめ

従来法に対する緩支持法のメリット– GWサンプル（ 30， 60， 90 kg/m3）の曲げ振動を抑制できた

– 特に背後空気層適用時に効果的であった今後の展開

– 緩支持と材料物性のばらつき管理の併用

課題– 断面変化による音響特性への影響

» 補正方法の検討

– B&K 4206型緩支持による検討» 第 60 報 報告予定

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謝辞

　当研究の実施にあたり，試験材料の手配および試験サンプルの作製をしていただきました，

林テレンプ株式会社 技術研究所 実験部 音響実 林テレンプ株式会社 技術研究所 実験部 音響実験課験課

の皆様に深謝申し上げます。

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ご清聴ありがとうございました