OpenTest を用いた ISO 3744 音響出力測定

EU 機械騒音指令などの規制の下では、玩具や電動工具から IT 機器に至るまで、より多くの製品が、単に「十分静か」とうたうのではなく、ラベルやドキュメント上で音響出力レベルを表示することを求められています.

ノートブック PC などの一般的なオフィス機器では、アイドル時の騒音はしばしば 30 dB(A) 前後であり、フルロード動作時には 40 dB(A) 近くまで達することがあります. これらの数値は通常、ISO 3744 などの規格に準拠して実施された音響出力測定から得られます.

音圧 vs. 音響パワー

騒音源は音響パワーを放射し、マイクロホンで測定しているのは音圧です.

音圧は、部屋の大きさ、残響、マイクロホンとの距離によって変化しますが、音響パワーは音源自身の「騒音エネルギー」であり、設置条件や環境によって変化しません. そのため、音響パワーは製品の外部騒音仕様を示す指標としてより適しています.

平たく言えば、次のようなイメージです:

• 音響パワーは原因──音源から放射されるエネルギー(単位:W / dB);
• 音圧は結果──私たちが聞き、測定する音圧レベル(単位:Pa / dB)です.

ISO 3744 は、「反射面上の実質自由音場」におけるこの手順を定義しています.すなわち、音源の周囲に包絡測定面上のマイクロホンを配置し、その面上で音圧レベルを測定し、所定の補正および計算を適用して、安定して比較可能な音響出力レベルを得ます.

Device Under Test: An Everyday Notebook Computer

ここでは、DUT は 17 インチのオフィス向けノートブック PC とします. 目的は、異なる動作状態(アイドル、オフィス負荷、フル負荷)における A 特性音響出力レベルを求め、次の目的に役立てることです:

• 各種冷却設計およびファン制御方式を比較する;
• 製品ドキュメントや適合性評価のための標準化されたデータを提供する;
• サウンドクオリティエンジニアリング(ファン騒音が不快かどうかなど)のための基礎データを提供する.

試験環境は、反射床を備えた半無響室です. ノートブック PC は反射面上に設置し、その周囲に(半球フレームまたは規則的なグリッドを用いて)複数のマイクロホン位置を配置します. 全体として、このセットアップは測定面および環境に関する ISO 3744 の要件を満たしています.

測定システム:SonoDAQ Pro + OpenTest 音響出力モジュール

ハードウェア側では、SonoDAQ Pro と測定用マイクロホンを使用し、規格に従ってノートブック PC の周囲に配置します.

OpenTest は openDAQ プロトコルを介して SonoDAQ と接続します. チャンネル設定画面では、使用するチャンネルを選択し、感度やサンプリングレートなどのパラメータを設定します.

標準からプラットフォームへ:音響出力に OpenTest を使う理由?

OpenTest は、CRYSOUND の次世代音響・振動試験プラットフォームです. OpenTest は、Measure、Analysis、Sequence の各モードを備えており、R&D ラボから繰り返しの量産試験まで幅広くカバーします.

音響出力アプリケーション向けに、OpenTest は 音圧ベースのソリューションを実装しており、ISO 3744(エンジニアリング・メソッド)に完全準拠するとともに、ISO 3745(精密メソッド)およびISO 3746(サーベイメソッド)にも対応しています. 試験環境と要求精度に応じて、柔軟に試験等級を選択できます. プラットフォームには専用の音響出力レポートテンプレートが含まれており、各種規格に準拠したレポートを直接生成できるため、Excel での手作業を繰り返す必要がありません.

ハードウェア側では、OpenTest は openDAQ、ASIO、WASAPI、NI-DAQmx を介して複数ブランドの DAQ デバイスと接続し、CRYSOUND SonoDAQ、RME、NI などのシステムを統合的に管理できます. 少数チャンネルでの検証から大規模なマイクロホンアレイまで、すべてを単一のソフトウェアプラットフォーム内で扱うことができます.

Three Steps: Running a Standardized ISO 3744 Sound Power Workflow

ステップ 1:パラメータ設定と環境準備

OpenTest で新しいプロジェクトを作成したら:

1. チャンネル設定ビューで、使用するマイクロホンチャンネルを選択し、感度、サンプリングレート、周波数重み付けなどのパラメータを設定します.
2. Measure > Sound Power に切り替え、測定パラメータを設定します:
   • 試験方法および測定面に関するパラメータ;
   • マイクロホン位置レイアウト;
   • 測定時間;
   • ISO 3744 に対応するその他のパラメータ.

このステップにより、規格の条項を再利用可能なOpenTest シナリオテンプレートへと実質的に落とし込むことができます.

ステップ 2:背景騒音を先に測定し、その後に動作騒音を測定

ISO 3744 によれば、装置の電源を切った状態と装置を動作させた状態の両方で、同じ測定面上の音圧レベルを測定し、背景騒音補正を行う必要があります.

OpenTest では、これを明確な 2 つの操作として実装しています:

• 背景騒音を取得
  ツールバーの背景騒音取得アイコンをクリックします. OpenTest は、設定された時間だけ周囲騒音を記録します.
  • サーベイメソッドでは、OpenTest は各チャンネルの LAeq を毎秒更新します;エンジニアリングおよび精密メソッドでは、各 1/3 オクターブバンドの LAeq を毎秒更新します.
• 動作騒音を取得
  背景騒音の取得が完了したら、Test アイコンをクリックします. OpenTest は次の処理を行います:
  a. 設定された時間だけ、ノートブック PC の動作騒音を記録する;
  b. 実時間の音圧レベルを毎秒更新する;
  c. 各ランをデータセットとして自動保存し、後でリプレイや比較ができるようにする.

Step 3: From Multiple Measurements to One Standardized Report

複数の動作状態(たとえば、アイドル、一般的なオフィス作業、フルロードストレス)の測定が完了したら:

• データセットビューで比較したい記録を選択し、重ね合わせて、条件ごとの音響出力の違いを確認します;
• Data Selector で保存アイコンをクリックし、対応する波形ファイルと CSV データテーブルをエクスポートして、後処理やアーカイブに利用します;
• ツールバーの Report をクリックし、プロジェクト情報と装置情報を入力して、含めるデータセットを選択し、グラフや表を調整して、ワンクリックで Excel レポートを出力します.

レポートには、測定条件、測定面、バンド別または A 特性音響出力レベル、背景騒音補正などの主要情報が含まれます. このレポートは、他の標準化された音響出力レポートソリューションと同様の考え方に基づいており、社内レビューや規制当局・顧客への提出にそのまま利用できます.

単一のノートブック試験から再利用可能な音響出力プラットフォームへ

ノートブック PC に対する ISO 3744 音響出力試験は、あくまで例のひとつに過ぎません. さらに重要なのは次の点です:

• 標準化された OpenTest シナリオは、プリンター、家電製品、電動工具など、さまざまな製品向けにクローンして利用できます;
• マルチチャンネルマイクロホンアレイや SonoDAQ ハードウェアは、同一プラットフォーム内の複数プロジェクト間で再利用できます;
• ソフトウェアによって試験ワークフローとレポートフォーマットが「固定」されるため、チーム間での引き継ぎ、レビュー、監査が容易になります.

音響出力測定機能を新たに構築する場合やアップグレードする場合は、ISO 3744 をバックボーンとし、OpenTest を、 環境、データ取得、解析、レポート作成 を再現可能なチェーンとして結び付けるプラットフォームとして検討してください.そうすることで、各試験は明確にトレーサブルとなり、一度限りの実験から、より容易に永続的な エンジニアリング資産.

www.opentest.com をご覧いただき、OpenTest の機能やハードウェアソリューションの詳細をご確認いただくか、下の「Get in touch」フォームから CRYSOUND チームにお問い合わせください.