出典：建築物衛生管理技術者試験令和6年度(2024年)｜空気環境の調整第85問
問題
面音源からの音圧レベルの伝搬特性に関する次の文章の（ ）内に入る語句の組合せとして、最も適当なものはどれか。
下の図に示す寸法a✕b（a＜b）の長方形の面音源について、面音源中心から面に対して垂直方向への距離をdとした場合、音源付近d＜a／πでは（ア）としての伝搬特性を示し、a／π＜d＜b／πでは線音源に対応する減衰特性を、d＞b／πの範囲では（イ）に対応する減衰特性を示す。a／π＜d＜b／πの範囲で音源からの距離が2倍になると（ウ）dB減衰する。
(1) ア：点音源 イ：面音源 ウ：3
(2) ア：点音源 イ：面音源 ウ：6
(3) ア：面音源 イ：点音源 ウ：3
(4) ア：面音源 イ：点音源 ウ：6
(5) ア：面音源 イ：点音源 ウ：10
ビル管過去問｜面音源の音圧レベル伝搬特性を解説
この問題は、長方形の面音源から放射される音が、距離によってどのように減衰特性を変えるかを問う問題です。ポイントは、面音源の近傍では面音源として、途中の範囲では線音源として、十分離れた遠方では点音源として扱うという流れを正確に押さえることです。また、線音源の距離減衰は距離が2倍で3dB、点音源は距離が2倍で6dBという基本知識も必須です。したがって、正しい選択肢は(3)であり、アは面音源、イは点音源、ウは3となります。
(1) ア：点音源 イ：面音源 ウ：3
不適切です。面音源は、音源のすぐ近くでは面として広がりをもったまま作用するため、近傍のd＜a／πでは面音源としての伝搬特性を示します。したがって、アを点音源とするのは逆です。また、十分遠方のd＞b／πでは、音源全体の大きさが距離に比べて小さく見えるようになり、点音源として扱います。つまり、イも面音源ではなく点音源でなければなりません。ウの3dBだけは線音源の減衰量として正しいのですが、アとイの組合せが誤っています。この問題は一部だけ正しくても、全体の組合せが合っていなければ不正解になります。
(2) ア：点音源 イ：面音源 ウ：6
不適切です。まず、近傍のd＜a／πで点音源として扱うという点が誤りです。音源に近いほど、面としての広がりの影響を強く受けるため、面音源としての特性を示します。さらに、遠方のd＞b／πで面音源に対応するという点も誤りです。遠く離れると、広がった面音源も一つの小さな音源に見えるので、点音源に対応する減衰特性へ移行します。加えて、a／π＜d＜b／πの範囲は線音源に対応する領域であり、距離が2倍になったときの減衰量は6dBではなく3dBです。6dBという数値は点音源の減衰量であり、ここでも線音源と点音源の基本知識が混同されています。
(3) ア：面音源 イ：点音源 ウ：3
適切です。長方形の面音源では、音源のすぐ近くでは面としての広がりが支配的になるため、d＜a／πの範囲では面音源としての伝搬特性を示します。そこから少し離れたa／π＜d＜b／πでは、短辺方向の影響が薄れ、長手方向に伸びた形としてみなせるため、線音源に対応する減衰特性を示します。さらに、d＞b／πの遠方になると、長辺方向の広がりの影響も小さくなり、全体として点音源のように扱われます。また、線音源では距離が2倍になるごとに音圧レベルは3dB減衰します。したがって、アは面音源、イは点音源、ウは3の組合せが正解です。面音源、線音源、点音源へと距離に応じて見え方が変わることを、順序ごと覚えておくことが大切です。
(4) ア：面音源 イ：点音源 ウ：6
不適切です。アが面音源、イが点音源である点は正しいです。しかし、a／π＜d＜b／πの範囲は線音源に対応する減衰特性を示す領域なので、距離が2倍になったときの減衰量は3dBでなければなりません。6dBは点音源の減衰量です。つまり、この選択肢は前半の用語は合っていても、最後の数値だけが誤っています。試験では、このように途中まで正しそうに見える選択肢がよく出ます。用語だけで安心せず、減衰量の数値まで丁寧に確認する必要があります。
(5) ア：面音源 イ：点音源 ウ：10
不適切です。近傍で面音源、遠方で点音源というアとイの対応は正しいです。しかし、線音源領域における距離2倍時の減衰量は3dBであり、10dBではありません。10dBという数値は、音の大きさがかなり変化したと人が感覚的に受け取る目安として語られることはありますが、ここで問われている幾何学的拡散による理論的な距離減衰の値とは別の話です。音響分野では、感覚的な大きさの印象と、物理量としての音圧レベル変化を混同しないことが大切です。そのため、この選択肢は数値の面で不適切です。
この問題で覚えるポイント
面音源は、距離によって面音源、線音源、点音源の順に伝搬特性が変わります。 長方形面音源でa＜bの場合、d＜a／πでは面音源、a／π＜d＜b／πでは線音源、d＞b／πでは点音源として扱います。 点音源の距離減衰は、距離が2倍で6dB減衰します。 線音源の距離減衰は、距離が2倍で3dB減衰します。 面音源は理想的には距離による減衰が非常に小さいと考えます。少なくとも、点音源や線音源ほど大きくは減衰しません。 試験では、音源の種類ごとの減衰量の違いが頻出です。点音源6dB、線音源3dBは確実に区別できるようにしてください。 大切なのは、音源の実際の形が固定であっても、観測距離によって見かけ上の音源モデルが変わるという考え方です。これは騒音、音響、設備機器の配置検討でも重要な基本になります。
ひっかけポイント
もっとも多い罠は、近くでは点音源、遠くでは面音源と、順序を直感で逆にしてしまうことです。実際には逆で、近いほど広がりを強く感じ、遠いほど一つの点のように見えます。 線音源の3dB減衰と点音源の6dB減衰を混同しやすいです。距離が2倍なら6dBと思い込んでいると、途中の線音源領域で誤答します。 用語だけ正しく、数値だけ誤らせるパターンがよくあります。アとイが正しいからといって安心せず、最後の減衰量まで確認することが必要です。 日常感覚では、音は離れればすべて同じように小さくなるように感じますが、試験では音源の形状によって減衰の仕方が異なります。この日常感覚と専門知識のズレが狙われやすいです。 問題文にa＜bという条件があるのにも意味があります。短辺aでまず面音源から線音源へ移り、さらに長辺bを超えるイメージで点音源へ移るので、記号の大小関係も含めて整理して覚えると引っかかりにくくなります。
