ヘルムホルツ共鳴現象を利用した農産物・食品の空隙率非破壊評価法の開発

利用亥姆霍兹共振现象开发农产品和食品孔隙率无损评价方法

• 批准号: 15780172
• 负责人: 西津 貴久
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15780172/
• 关键词: ヘルムホルツ共鳴; 粒体; 空隙; 流れ抵抗; 粘性減衰; 1自由度振動系; 泡沫; 音響インテンシティ; ホイップ; 吸音

多孔質体にヘルムホルツ共鳴法を適用した場合,その音響系を粘性減衰力が作用する1自由度の振動系で等価的に置き換えたモデル式を提案しているが,これは音響管内の空気柱の変位が非常に小さく空気流速が極めて小さいために,気柱が受ける抵抗がダルシー則に従って速度に比例することを前提としている.この際の空気流速は粒子速度に相当するが,音圧を80dB(=0.2Pa),空気中の音速と密度をそれぞれ340m/s,1.184kg/m^3とした場合,粒子速度は0.0005m/sとなる.所有する風速計及びマノメータの性能限界から,昨年度の通気抵抗計測実験では風速1m/s程度の風量を用いざるを得ず,粒子速度理論値に対して実に2000倍程度の隔たりがあった.本年度は,マスフローコントローラと微差圧計を用いて計測系を組みなおし,風速を0.042m/sまで低下させて計測を行った.昨年度と同様に0.2〜10mm径のガラス球,玄米,籾,大豆,小豆,コーンの堆積物を用いて計測した結果,計測データの傾向は提案モデルとよく一致し,共鳴周波数の支配因子は流れ抵抗であることが明らかになった.本理論とその計測結果について,ベルギーで開催された2004年農業工学ルーヴェン会議(2004年9月9〜18日)で発表を行った.本方式の実用化を考えた場合,計測中の雰囲気条件の変動に対する補正が重要になってくるため,ブランク計測不要の簡便な方法の検討もあわせて行った.共鳴器本体に小共鳴器を付加すると2自由度振動系となる.そのときの二つの共鳴周波数の比をとると,雰囲気条件に係るパラメータ(空気の密度比熱比)をキャンセルすることができる.補正効果の確認のために,気温5〜25℃,相対湿度40〜80%の範囲で変化させて体積推定計測を行ったところ,雰囲気変動による誤差を,補正なしの場合と比較して約10分の1程度まで減少させることができた.

When the resonance method is applicable to porous materials, the acoustic system is subjected to viscous attenuation force, and the vibration system with 1 degree of freedom is subjected to displacement and displacement, and the air velocity of the air column in the acoustic tube is extremely small, and the air column is subjected to resistance and displacement. In this case, the velocity of particles in the air is equivalent to the velocity of particles in the air. The acoustic pressure is 80dB(= 0.2 Pa). The velocity of sound in the air is 340m/s. In the case of 1.184 kg/m^3, the velocity of particles is 0.0005 m/s. All anemometers and their performance limits are different. Last year's ventilation resistance measurement results show that the wind speed is 1m/s and the air volume is 1m/s. The particle velocity theory results in a separation of 2000 times. This year, the wind speed of 0.042 m/s was measured by using differential pressure meters. In the past year, the accumulation of 0.2 ~ 10mm diameter particles, rice, soybean, small bean, and rice was measured. The results showed that the tendency of measurement was consistent with that of the previous year. The dominant factor of resonance frequency was the resistance of the current. The results of this theory and measurement were presented at the 2004 Agricultural Engineering Conference (September 9 - 18, 2004). In the case of practical application of this method, it is important to correct the change of the temperature condition in the measurement, and it is necessary to discuss the simple method of measurement. The resonator body is small, and the resonator body is small. The ratio of resonance cycle number of the two phases of the system is equal to the ratio of density to specific heat of air. The correction result is confirmed by the temperature of 5 ~ 25℃, the relative humidity of 40 ~ 80% and the error of the volume estimation measurement. The correction result is about 10 minutes and 1 degree.