広帯域超音波を用いた新しい巣穴形態計測法の開発

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本研究では，巣穴内部の形状，特にその長さ，直径，進展角度等を，短時間に計測できるスクリーニング手法の開発を目的とする．巣穴開口から内部へ広帯域超音波を送信し，その後受信した巣穴内部からの反射波より巣穴内部の長さや傾き，内径といった概形を推定する．これが実現できれば，巣穴内部の状態をより短時間かつ非破壊的に計測可能となることが期待できる．本年度は下記の検討を実施することによって，短時間に巣穴の長さ及び進展方向を同定できる手法確立のための知見を得た．はじめに，アクリル模型による室内実験により提案手法を評価し，I, U, Y 字状の模型において相対誤差8%以下の相対誤差で長さ推定が可能であることを確認した．その後，室内実験と実地調査より，実堆積物上における巣穴の長さ及び巣穴模型の伸展方向の推定可能性について，また時間領域差分（FDTD, Finite-difference time-domain）法を用いた2 次元シミュレーションを行い，本手法に適した周波数帯についても検証した．提案手法により，ヤマトオサガニの巣穴にて187 mmまでの長さを測定，また泥土を用いた模型実験より，巣穴の伸展方向を4°以下の誤差にて推定できることを確認した．さらに，2次元FDTD解析 によるシミュレーションより，100 kHz以下の比較的低い周波数帯を中心周波数とする音源を用いることで巣穴底部からの反射波をより判別しやすくなる可能性を確認した．