ランダム周波数入力に対応するSMAワイヤの高速応答手法に基づく新原理音声デバイス

一种基于SMA线材快速响应方法、支持随机频率输入的新原理音频设备

基本信息

批准号：
20K04340
负责人：
原田宏幸
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04340/
关键词：
形状記憶合金 SMA アクチュエータ音声音響計測機械学習

项目摘要

2022年度は，2021年度の課題であった，最適な入力条件の安定的な維持という課題の解決を目指すとともに，ランダムな周波数を持つ入力に対して，適切な出力を得る方法について検討した．さらに，SMAアクチュエータ構成のバリエーションとして，拮抗駆動方式について実験的に検討した．得られた結果の概要を以下に示す．各実験装置をPCからプログラム制御できるように構成し直し，これにより実験条件を自動的かつ細かく変更可能になった．このことにより，2021年度に観測が難しかった，高い音圧が得られる領域における応答挙動の観測が可能となった．結果として，その領域に高いピークが存在するのではなく，比較的平坦な特性を示すことがわかった．このことは，最適駆動条件をシビアに追い求める必要がない可能性を示唆している．各実験機器が連携したことにより，これまで，非同期的に記録されていた各種測定値が，同期して記録できるようになり，機械学習用途も含めて，有効なデータが獲得できるようになった．SMAアクチュエータに様々な電力振幅の正弦波を入力し，入力信号の振幅と，出力音圧との関係を調査した．得られた結果から入出力関係を数式モデル化することができた．この数式モデルに基づき，フーリエ変換と逆フーリエ変換を用いた入力信号の補正によって，SMAアクチュエータの周波数応答特性の平坦化を試みた．入力信号として，振幅成分の大きさが等しい広い周波数成分からなるホワイトノイズを用いた．各周波数成分の振幅の値を補正した入力信号と，補正を行っていない入力信号に対する応答の比較を行い，発生音の周波数応答特性の平坦化が可能であることを示した．拮抗駆動方式について，いくつかの駆動条件について検討した結果，1kHz以上周波数において従来の片側駆動より高い音圧が得られたが，それ以下の低周波数領域においては顕著な差を生じないことがわかった．

在2022财年，我们旨在解决2021年的挑战，即维持稳定的最佳输入条件，还研究了为具有随机频率的输入获得适当输出的方法。此外，对拮抗驱动方法进行了实验研究，作为SMA执行器构型的变化。获得的结果在下面概述。重新配置每个实验设备，以允许从PC进行程序控制，从而可以对实验条件进行自动和详细的更改。这使得可以观察到可以获得高声压的区域的反应行为，这在2021财年很难观察到。结果，我们发现该地区存在而不是高峰，它们表现出相对平坦的特征。这表明无需认真追求最佳的驱动条件。随着每个实验设备的协作，现在可以同步记录以前异步记录的各种测量值，从而允许获取有效的数据，包括机器学习目的。各种功率振幅的正弦波输入了SMA执行器，并且研究了输入信号的幅度与输出声压之间的关系。从获得的结果中，输入/输出关系可以建模为数学模型。基于此数学模型，我们试图通过使用傅立叶变换和逆傅立叶变换来校正输入信号，从而使SMA执行器的频率响应特性更平坦。作为输入信号，使用了由具有相等幅度分量幅度的宽频率分量组成的白噪声。我们比较了对输入信号的响应，该输入信号已校正了每个频率分量的振幅值和尚未校正的输入信号，并表明可以扁平生成的声音的频率响应特性。由于检查了拮抗驾驶方法的几个驾驶条件，因此发现在1KHz以上的频率上获得了比常规单侧驾驶更高的声音，但在较低的频率范围内没有显着差异。