音響計測 技術コラム

（完）逆二乗則成立エリアの設計論 ─ 無響室で“正しく測る”ための距離設計 ─

2025年11月7日

音響パワー測定

はじめに

無響室で音圧レベルを測るとき、最も基本的な前提は「音のエネルギーが距離の二乗に反比例して減衰する」──すなわち逆二乗則（Inverse Square Law）です。

しかしこの法則は、理想的な自由音場でのみ成り立ちます。
実際の無響室では、吸音性能・音源サイズ・測定距離・低周波条件などによって、逆二乗則が厳密には成立しない領域が存在します。

本稿では、無響室設計と測定条件設定における「逆二乗則成立エリア（K₂補正領域）」の考え方を整理します。

逆二乗則とは何か

点音源から放射される音は、球面状に広がりながら距離に応じて減衰します。
その音圧レベル Lp​​ は次式で表されます。

ここで、rは測定距離、r1は基準距離です。

この距離と音圧の関係が直線的に成立する範囲が、いわゆる「逆二乗則成立領域」です。

なぜ無響室でこの法則が崩れるのか

理論上、完全無響室では反射がゼロですが、実際の測定環境では次のような要因が誤差を生みます。

  • 吸音楔の残響成分（低周波では吸収しきれない反射）
  • 音源の大きさ（点音源ではなく指向性を持つ場合）
  • 測定距離の設定ミス（近接場・遠達場の境界を超えていない）
  • 壁面からの反射干渉（特に低域や大型音源時）

つまり、理想的な逆二乗則は「測定理論」ではなく、音場設計の品質指標として扱う必要があります。

逆二乗則成立距離の定義

JIS Z 8732 や ISO 3745（音響パワー測定規格）では、逆二乗則の成立を確認するための評価距離やK₂補正が定義されています。

一般的に、近接場（Near Field）と遠達場（Far Field）の境界は次式で表されます。

ここで D は音源の最大寸法、λ は波長です。
この条件を満たす距離以遠であれば、逆二乗則が概ね成立します。

したがって、音源サイズが大きいほど、低周波ほど、“測定距離を長く取る必要がある”というのが基本原理です。

無響室設計における実務的考え方

逆二乗則が成立する空間を確保するためには、吸音性能だけでなく「室の広さ」と「測定配置」が密接に関係します。

  • 低域吸音性能（f < 200 Hz）を十分確保する楔長
  • 音源—マイク距離の最適化（通常1〜2 m）
  • マイク配置の対称性（反射・干渉を防ぐ）
  • 測定線上に構造物を置かない

これらは、ISO 3745の性能区分 Class 1〜2 を満たすための必須条件でもあります。

K₂補正の意味と活用

現場では、完全に逆二乗則が成立するわけではありません。
そのため ISO では「K₂値」（逆二乗則からの偏差）を定義し、実測値が ±1.5 dB（Class 1）または ±2.5 dB（Class 2）以内に収まることを確認します。

K₂の安定性を確認することが、無響室の性能保証と音響測定の信頼性担保の両方につながります。

まとめ：測るための静けさ

無響室とは単に「静かな部屋」ではなく、音を正しく測るために静けさを制御した部屋です。

その中で、逆二乗則成立エリアの設計は、測定精度の根幹を支える見えない基準といえます。

静けさを“つくる”技術と“測る”技術。
その境界にあるのが、この距離設計の思想です。

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