PCB社技術情報

音響技術に関するFAQ

Q78 マイクロホンのグリッドキャップを取り外しても良いのは、どのような時ですか?

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
グリッドキャップは決して取り外さないことを推奨します。グリッドキャップは、デリケートなダイアフラムを保護しています。専門の校正業者が幅広いレンジの感度を試験する場合にのみ、グリッドキャップを取り外す必要があります。

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Q77 ウィンドスクリーンを使うのは、どのような時ですか?ウィンドスクリーンの材質は何が良いですか?

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
ウィンドスクリーンの材質としては、連続気泡発泡体を推奨します。この材質は空気の流れによるインパクトを抑えつつ音を通すことができます。マイクロホンの近くを流れる風による乱流は、ノイズとして検知されることがあります。風速毎秒20メートル以下で、マイクロホンにほこりや湿気が入るのを防ぐために、ウィンドスクリーンは推奨されます。ウィンドスクリーンを使うと、感度が安定し、汚染物を防ぎ、マイクロホンの寿命が延びます。ウィンドスクリーンは、高周波数の信号を減衰させることがあります。

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Q76 プリポラライズド型ICPマイクロホンを、外部分極型プリアンプや電源と共に使用することはできますか?

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
はい、プリポラライズドICP®マイクロホンは、外部分極型マイクロホン用のプリアンプや電源と共に使用することができます。プリポラライズド型マイクロホンには、200V電源は不要ですので、電源は0Vに設定して下さい。200V分極を設定しても、マイクロホンが損傷することはありません。200Vモデルのプリアンプは、定格出力電圧が高いことが多い(14V vs 8V, 最大振幅)ので、プリポラライズド型マイクロホンと外部分極型の構成は、やや高めの音圧レンジに適していることがあります。また、電源とプリアンプをすでにお持ちでプリポラライズド型マイクロホンのみが必要な場合は、プリポラライズド型マイクロホンと外部分極型の構成にしてシステムコストを削減できます。

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Q75 ICPとは何ですか?

FAQ ID:セクション I:定義と専門用語

A
ICP®はPCB Piezotronics Inc.の登録商標です。ICP®はPCB®のセンサで、2-20 mAの定電流電源を使用できるエレクトロニクス回路を内蔵しています。ICP®センサから電源を供給される加速度計は、ハウジングにエレクトロニクス回路があります。ICP®センサから電源を供給してコンデンサマイクロホンを使用するには、プリポラライズド型マイクロホンとエレクトロニクス回路を内蔵したプリアンプが必要になります。

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Q74 PCB社製マイクロホン「377B02」とプリアンプ「426E01」に使用できる最大ケーブル長を教えてください。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
この質問に正確に答えるには、追加情報が必要です。ケーブル長は、様々な要因に左右されます。ケーブル1フィート当たりの静電容量をピコファラッドで表したもの(pF/ft)、マイクロホンの感度(mV/Pa)、デシベルで表した最大音圧レベル(dB)、測定される周波数(Hz)レンジと供給される定電流(mA)レベル等全てが、使用できる最大ケーブル長に影響します。設計上の利点として、プリポラライズド型またはICP®型のマイクロホンやプリアンプには、同軸ケーブルが使用できます。同軸ケーブルは、費用対効果が高く、ケーブルが長くても信号損失は最小ですみます。例:50 mV/Paのマイクロホンと100フィートの29 pFケーブルを使用して140 dBを計測しようとすると、9.7 kHzまでしか計測できません。定電流を4 mAまで増加させると、マイクロホンは25 kHzまで計測できます。最大音圧レベルはかなりな影響があります。音圧レベルを120 dB に抑えて2 mAのICP®センサパワーを使用することで、約500フィートのケーブルを使って19 kHz以上を計測できます。

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Q73 距離は音圧レベルにどのように影響しますか?

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
これは、音源の形状と相対的サイズによります。単純な音源であれば、音源は一つだけであり、音源のサイズは音の波長に比べて小さいです。大まかに言って、音の波長が音源の半径の10倍超であれば、これが当てはまります。この場合、音源を中心とする球面波の形で音は伝播します。任意の半径で音圧が一定であれば、これらの音波は放射対称性です。音源から離れるほど、伝播する球面波の半径は大きくなります。音源から離れるにつれて、音響パワーは拡散し、音圧レベルは下がります。理想的環境下では、音圧の減少は、音源からの距離に反比例します。距離が倍になれば、音圧は6 dB減少します。例えば、距離5メートルでの音圧レベルが100 dB (re 20uPa)であれば、距離10メートルでの音圧レベルは94 dB (re 20uPa)となります。(音源が非常に大きいかまたは周波数が非常に高くて波長が短いために)音源が音の波長と比べて大きければ、単純な音源と見なすことはできず、距離に応じた音圧レベルの変化を求めるには、追加の数学的分析が必要となります。

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Q72 プリアンプによって、マイクロホンの感度は変化しますか。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
はい、ただし変化の程度はマイクロホンとプリアンプによります。全てのメーカーは通常、ゲイン(または減衰)をdB (re 1V/Pa)単位で表します。マイクロホンアセンブリの感度を求めるには、マイクロホンの感度から減衰を減算します(またはゲインを加算します)。例えば、感度が50 mV/Paまたは–26.02 dB (re 1 V/Pa)である377B02型マイクロホンを、ゲインが–0.05 dBである 426E01型プリアンプと共に使用すると、マイクロホンアセンブリの感度は–26.07 dBまたは49.71 mV/Paとなります。この場合、感度の変化は-0.6%のみです。市販のプリアンプの中にはゲインが-0.3 dBと大きいものがありますが、この場合は感度が3%超下がってしまいます。プリアンプのゲインを補正するには、マイクロホンとプリアンプの感度をセットで校正するのが最良の方法です。PCB社は、個別のマイクロホンのカートリッジの他、マイクロホン/プリアンプ一体型システムの両方を販売しています。

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Q71 テスト用(計測用)マイクロホンに使われる、LEMO®型ケーブルと同軸ケーブルの違いは何ですか。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
同軸ケーブルは、ICP®型プリポラライズド型マイクロホンまたは加速度計と共に使用するよう設計されています。同軸ケーブルには、シールド(グラウンド)に包まれた導体が入っています。両端のコネクタは、一般的にはBNC、SMBまたは10-32 (マイクロドット)タイプです。
LEMO®ケーブルは、外部分極型マイクロホン用に設計されています。同軸ケーブルは非常に費用対効果が良く(値段はLEMO®ケーブルの1/4から1/10であることが多く)、信号損失は最小のままで長い距離に使用できますが長距離でも最小の信号損失で使用できます。一方LEMO®ケーブルは複数の信号を伝える柔軟性を持ちます。これは、200V電源、mV出力信号、ヒーター向け電力等に必要となります。外部分極型アプリケーションで、もっともポピュラーなのは7ピンLEMO®コネクタとケーブルです。

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Q70 マイクロホン/プリアンプシステムの耐熱温度を教えてください。また、熱はアプリケーションにどのように影響しますか。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
使用耐熱温度は、通常各メーカーの仕様書に示されています。PCB社の一般的な精密プリポラライズド型マイクロホンの場合、120℃までの動作が保証されています。一般的な外部分極型マイクロホンの場合は、150℃です。使用温度が変化すると、感度も少し変化することがあります。感度の温度係数(例:–0.007 dB/℃)も各社から提供されています。プリアンプの使用耐熱温度はマイクロホンよりも低く、この温度によってマイクロホンアセンブリの実際の使用可能温度が決まります。
一般的なプリアンプの使用耐熱温度は60℃から80℃です。高温用に設計されたプリアンプは120℃です。プローブマイクロホン関しては、プローブのチップの先端で計測するので、800℃までの環境で計測できます(プローブは音信号を伝え、マイクロホンやプリアンプは熱源から離れた別のケースに入れるため熱の影響を受けません)。
 

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Q69 コンデンサ型マイクロホンと圧電型圧力センサとの違いは何ですか。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
コンデンサ型マイクロホンは、コンデンサを使っています。音圧がマイクロホンにインパクトを与えると、振動によりダイアフラム(振動版)とバックプレート(電極)間のギャップが変化します。この静電容量の変化により、電圧が出力されます。IEC 61094 規格は、コンデンサ型マイクロホンの寸法上の特性と動作基準を定めています。

圧電型圧力センサは、機械的ストレスに対して電荷を生じる(またその逆の現象も起こす)物質が使われています。この物質にはデバイスが圧力波を検知した時に生じる電流を流すために、電極が取り付けられています。圧電型圧力センサは、上記の規格には適合しません。コンデンサ型マイクロホンも圧電型圧力センサも、ともに音圧レベルを計測します。

圧電型圧力センサによく使われる圧力単位は、1平方インチ当たりポンド(psi)であり、コンデンサ型マイクロホンにはパスカル(Pa)またはデシベル(dB)が使われます。圧電型圧力センサや一部の圧力センサは、ICP®センサまたはそれに類似した2-20 mAの定電流源から電力を使用することができます。
アプリケーションの観点から言うと、コンデンサ型マイクロホンのノイズフロアは多くの場合10-15 dBAと非常に低く、無響室に最適です。ヒトの可聴域より高い音や低い音も計測できるよう設計されています。圧電型圧力センサのノイズフロア仕様は、多くの場合90-100 dBと高いですが、200 dBを超える非常に高い音圧レベルも計測できます。圧電型圧力センサは非常に堅牢で、爆破試験などのアプリケーションに最適です。

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Q68 マイクロホンの最大音圧レベル限界とは何ですか?それはどのように仕様に記されていますか。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
マイクロホンが音圧の変化を検出すると、プリアンプが、音の振幅と周波数に比例した波形の電圧を出力します。音波の振幅が非常に大きいと、システムの機械的特性や電気的特性が非線形となり、波形がひずむことがあります。マイクロホンが正確に検出できる音圧レベルの限界は、パーセントとTHD(全高調波ひずみ)により表されます。
ダイナミックレンジの限界は、プリアンプ出力でTHD3%を生じるのに必要なピーク時音圧レベルになります。実際に計測できる最大音圧レベルは、マイクロホンの正確な感度レベルとプリアンプが供給するピーク電圧、プリアンプのDCバイアス電圧、そしてシグナルコンディショナの励起電圧に基づきます。
ダイナミックレンジの上限を上げるには、感度が低く、最大ピーク時電圧出力が高いマイクロホンを選択し、電圧振幅(DC バイアス + ピーク時出力電圧)にフルに対応できる十分な励起電圧を持ったシグナルコンディショナをお使いください。

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Q67 PCB社製アレイマイクロホンとPCB社製マイクロホン「377B02」との違いは何ですか?「130F20」も「377B02」両方とも、BNCコネクタ付属の自由音場型ICP®マイクロホンのようですが。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
PCB社製「130F20」は価格重視のマイクロホンであり、アレイアプリケーション用です。IEC 61094-4規格のマイクロホンを購入するには予算が足りないが高品質のマイクロホンを購入したいお客様向けです。規格に準拠したマイクロホンと比較すると、「130F20」の周波数レンジは狭く、ノイズフロアが高いです。傾向や一般的な周波数や振幅測定に向いていますが、温度や湿度の影響をより受けやすいです。
「377シリーズ」よりも安価な選択肢となります。 「377B02」は、クラス1音圧レベル測定システムに使用できます。IEC 61094-4規格は、試験測定システムに使われるマイクロホンの形、サイズ、品質に関する仕様についてユーザーが安心できるようにと制定されました。IEC 61072 (Class 1)は、音圧測定器に使われるシステム規格です。
「377B02」は、音圧レベルを非常に正確かつ安定的に出力するよう設計されています。環境条件が様々に変化しても非常に安定しており、広い周波数レンジにおいて非常に線形な特性を持ちます。

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Q66 NAHとは何ですか?また、「アレイ」マイクロホンとの関係を教えてください。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
NAHとは、近距離場音響ホログラフィのことです。一つのマイクロホンは、振幅と周波数を測定できます。位相整合特性の良い高性能なマイクロホンを複数使用することで、方向、粒子速度、音響強度を測定できます。そしてNAHソフトウェアシステムを使い、複数のマイクロホンを配置して、平面(2D)上でのノイズ源や伝播経路の音圧マッピングやホログラフィ試験を行うことで、ノイズや振動を最小化するためにエンジニアがかける時間とコストを減らすことができます。

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Q65 以前は低価格な声楽用マイクロホンを使っていましたが、試験測定用マイクロホンへのアップグレードを検討中です。基本的な違いは何でしょうか?また測定用マイクロホンの利点は何ですか。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
安価な音楽用マイクロホンは、「カラフルな」設計になっています。幾つかの周波数帯域を強調して、耳に心地よく響くように設計されています。残念ながら、音楽用マイクロホンの誤差は非常に大きいことが多いです(例:± 10 dB)。
試験測定用マイクロホンは、使用可能な周波数帯域が広く、ノイズフロアが低く、音圧計測レンジも広いです。重要なのは、試験測定用マイクロホンは、仕様に定められた誤差内で(多くの場合± 1 dBまたは ± 2 dB)音圧を正確に計測できるということです。

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Q64 マイクロホンをパイプ内に埋め込んで使用したいと考えています。通気が悪いと問題が生じかねないことは理解しています。通気については、どのような事に注意すればよいでしょうか。通気を良くするにはどうすれば良いですか。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
マイクロホンをパイプの壁に埋め込む時には、ベントをふさがないようにしてください。ベントによって、気圧が外部と同じに保たれます。ベントがふさがれてしまうと、内部通気経路によってマイクロホンは気圧を安定させますがそれだけ余分に時間がかかってしまいます。そのため校正や立ち上げにかかる時間がより長くなります。
それにパイプ内の気圧が外部と異なると、試験結果が不正確になることがあります。前部通気型マイクロホン、または後部通気型マイクロホンに毛細管を使うことで、(パイプ内の)マイクロホン側の気圧とバックプレーン後ろの気圧を、プリアンプのベントを通して同じにすることを推奨します。そうすれば、立ち上げ時間は短くなり、試験結果もより正確になります。  

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Q63 「A特性周波数重み付け」とは何ですか。また、「A特性周波数重み付け」をどのように実行すれば良いですか。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
ヒトの耳の聞こえ方は、周波数による影響を受けます。等ラウドネス試験により、各周波数での人の耳の聞こえ方を調べた結果、平均的にはヒトの耳は4 kHz程度の音に最も敏感であることが分かりました。
50 Hzでは、100dBの信号は70dB程度にしか感じられません。このため、線形スケールでは同じデシベルレベルであっても、ギターの音はバスドラムよりも大きく聞こえたり、ブレーキのきしむ音はエンジンノックよりも嫌なものに聞こえたりします。
A特性周波数重み付けスケールは、基本的にはフィルタリングあり、各周波数でヒトの耳にこえる相対的デシベル効果を表わしたものです。これは、ソフトウェアで計算することもできますし、音圧レベル測定器内で実現することもできますし、インラインフィルターでも可能です。
 

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Q62 新型のプリポラライズド型マイクロホンと従来の外部分極型200Vマイクロホンアセンブリのそれぞれの利点と欠点は何ですか。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
殆どのアプリケーションでは、プリポラライズド型マイクロホンも200Vマイクロホンも試験結果は同じになります。200Vマイクロホンは、150℃までの高温環境下に適していますが、200V電源と7ピンケーブルが必要なため高価になってしまう欠点があり、またプリアンプの使用耐熱温度により使用可能温度が制限されてしまうかもしれません。
プリポラライズド型システムでは、電荷を持つエレクトレットが使われています。120℃を超える温度で動作させると、電荷がエレクトレット物質から逃げ出して、感度が落ちることがあります。プリポラライズド型マイクロホンは湿度が高い環境に適しています。高湿度下では、200Vマイクロホンは短絡の可能性があります。
プリポラライズド型マイクロホンには、安価な定電流源が使われているので、持ち運んでの使用や、音圧レベル測定器と組み合わせての使用に適しています。
プリポラライズド型マイクロホンは、2-20 mAの定電流電源を使用する殆どの加速度計やその他のセンサーと取り換えることができますので、セットアップ費用を低減できます。標準的な同軸ケーブルや安価な電源を使用できることからプリポラライズド型マイクロホンは、よく使われるようになってきました。

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Q61 PCB社製マイクロホンを、仕様にある周波数レンジを超えて使用することはできますか。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
可能ですが周波数レンジを超えてマイクロホンを使用した場合、誤差が仕様では± 2 dBのところ、± 3 dBのように大きくなる可能性があります。

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Q60 PCB社の校正証明書とともに届いたマイクロホンはそのまま使って良いのでしょうか。それとも、こちらでも校正する必要がありますか。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A
お客様の試験の前後に、現場で一点の校正を行うことを推奨しています。温度、湿度、気圧の変動による感度の変化に対応するには、実際の環境で試験するのが効果的です。試験の前後に、音響校正器(CAL200またはCAL250)またはピストンホンで校正すると、試験結果の信頼性は大きく向上します。

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Q59 マイクロホンとプリアンプは、別々に校正する方が良いですか。

FAQ ID:セクション Ⅳ:仕様説明

A

マイクロホンを様々なプリアンプと共に使用するかどうかによります。例えば、マイクロホンがプリアンプとは別に保管されていて、試験ごとに異なるプリアンプと共に使用される場合には、別々に校正することを推奨します。その場合、校正時に組み合わせる機器はストック品ではなく、より安定していて誤差も小さい「基準」機器と共に校正されるべきす。そうすれば、個々のマイクロホンやプリアンプはより正確に校正できます。

常に同じマイクロホンとプリアンプをペアとして使用している場合には、そのペアで一緒に校正することを推奨します。プリアンプはマイクロホンアセンブリの感度に少し影響を及ぼすので、一緒にアセンブリとして校正したほうが正確です。

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