低周波電磁波ノイズ源の可視化に関する研究

低频电磁噪声源可视化研究

• 批准号: 14750287
• 负责人: 八木谷 聡
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750287/
• 关键词: 波源位置推定; MUSIC法; ループ電流波源; 可視化; 推定誤差; 低周波; EMC; EMI; ボリュームレンダリング; 低周波電磁波ノイズ; 近傍界; 電磁界センサ; ダイポール波源

電気・電子・情報機器や産業機器などから放射される不要電磁波ノイズを抑制するためには、機器のどの部分から実際にノイズが放射されているかを特定することが重要である。本研究では、特に従来あまり研究の行われていなかった低周波(数十MHz以下)に着目し、機器周辺の電磁界ベクトル分布を測定することにより機器内部の低周波電磁波ノイズ源を特定する逆問題の解法を検討し、波源の位置及び分布を目に見えるようにする「低周波電磁波源可視化装置」を開発することを目的とする。昨年度は、主に波源周辺で観測された磁界波形にMUSIC法を適用することにより、電気及び磁気ダイポール点波源の位置及び方向を推定する手法を検討した。その際の計算量を削減するために、位置の走査のみで方向も特定できる手法を開発し、また、粗い走査点上で求められた評価関数に補間を施すことで真の波源位置を精度良く推定することにも成功した。今年度は、MUSIC法を位置推定に適用した際に推定誤差分散を与える理論式を導出し、波源と電磁界センサの相対位置や観測信号のS/N比により、誤差分散がどのように変化するかをシミュレーションにより評価した。その結果、位置推定の誤差分散は、理論値が示す通り主としてS/N比に依存することを確認した。その際、MUSIC法では本質的に発生しないはずのバイアス誤差が見られたが、その原因は評価関数の補間にあることが分かった。また一方では、直線状電流波源や大きさを持つループ電流波源に対してもMUSIC法を適用することで、それらの位置や向きだけでなく長さや大きさをも推定できる可能性を示した。更に、任意のアングルから撮影された実際の波源のカメラ画像に、推定された波源位置及び向きを重ねて表示し、ボリュームレンダリングの手法も用いて波源を直感的に見ることのできる可視化ソフトウェアを開発し、実験によりその動作を確認した。

为了抑制从电气，电子，信息，工业设备等发出的不必要的电磁噪声。重要的是要确定实际发射噪声的设备的哪一部分。这项研究的重点是低频（少于数十MHz），这在过去尚未进行过多研究，旨在开发“低频电磁波源可视化设备”，从而使波源的位置和分布可通过测量设备周围电磁场向量的分布来可见。去年，我们检查了一种通过将音乐方法应用于主要围绕波源周围观察到的磁场波形来估算电气和磁偶极点波源的位置和方向的方法。为了减少目前的计算量，我们开发了一种方法，该方法只能通过扫描位置来识别方向，并通过将插值应用于在粗糙扫描点上获得的评估函数，以高精度成功地估算了真实波源的位置。今年，我们得出了将音乐方法应用于位置估计时给出估计误差差异的理论方程，并通过模拟评估误差方差如何根据波源和电磁场传感器的相对位置以及观察到信号的S/N比的相对位置变化。结果，已经证实，位置估计的误差差异主要取决于S/N比，如理论值所示。目前，发现音乐方法中基本上没有发生的偏差错误，但发现原因是评估函数的插值。另一方面，通过将音乐方法应用于线性电流波源和循环电流波源，不仅可以估算其位置和方向，还可以估算其长度和大小。此外，我们开发了一个可视化软件，该软件允许从任意角度捕获的实际波源的摄像机图像与估计的波源位置和方向叠加，并使用音量渲染技术来直观地查看波源，并通过实验确认其操作。

项目成果

K.Ishibana, S.Yagitani, I.Nagano, M.Kawauchi, Y.Yoshimura, H.Hayakawa, K.Tsuruda: "Localization and visualization of low-frequency electromagnetic sources"Proceedings of 2004 International Symposium on Electromagnetic Compatibility. (印刷中). (2004)

K. Ishibana、S. Yagitani、I. Nagano、M. Kawauchi、Y. Yoshimura、H. Hayakawa、K. Tsuruda：“低频电磁源的定位和可视化”2004 年国际电磁兼容性研讨会论文集（印刷版） ）（2004）

Y.Yoshimura, I.Nagano, S.Yagitani, T.Ueno, T.Nakayabu: "FDTD analysis of electromagnetic shielding clothes"The Transactions of IEE of Japan A. 123-A・7. 623-629 (2003)

Y. Yoshimura、I. Nagano、S. Yagitani、T. Ueno、T. Nakayabu：“电磁屏蔽衣服的 FDTD 分析” 日本 IEE 交易 A. 123-A・7 (2003)

長野勇, 吉村慶之, 八木谷聡, 横本広章, 登坂俊英, 中藪俊博: "薄板電磁シールド材の電気定数推定"電気学会論文誌A. 123・2. 192-199 (2003)

Isamu Nagano、Yoshiyuki Yoshimura、Satoshi Yagitani、Hiroaki Yokomoto、Tosaka Tosaka、Toshihiro Nakayabu：“薄板电磁屏蔽材料的电气常数的估计”日本电气工程师学会会刊 A.123・2.（2003 年） ）

S.Yagitani, K.Ishibana, I.Nagano, Y.Nishi, Y.Yoshimura, H.Hayakawa, K.Tsuruda: "MUSIC localization of low-frequency electromagnetic sources"Proceedings of 2004 URSI International Symposium on Electromagnetic Theory. (印刷中). (2004)

S.Yagitani、K.Ishibana、I.Nagano、Y.Nishi、Y.Yoshimura、H.Hayakawa、K.Tsuruda：“低频电磁源的音乐定位”2004 年 URSI 国际电磁理论研讨会论文集（印刷版） ）（2004）

Y.Yoshimura, I.Nagano, S.Yagitani, T.Ueno, T.Nakayabu: "FDTD analysis of electromagnetic shielding clothes"The Transactions of IEE of Japan A. (印刷中). (2003)

Y.Yoshimura、I.Nagano、S.Yagitani、T.Ueno、T.Nakayabu：“电磁屏蔽服的 FDTD 分析”日本 IEE 会刊 A.（出版中）。