防・減災を目的としたインフラサウンド検出のための光波利用センシングシステムの開発

开发利用光波探测次声波的传感系统，以达到防灾减灾的目的

基本信息

批准号：
22K04122
负责人：
大河正志
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04122/
关键词：
光波利用センサインフラサウンド微気圧変動 IoT

项目摘要

2022年度は，低域遮断周波数の低周波数化を目的に，チューブ付き半密閉空間構造を対象に，遮断周波数のチューブ長依存性，半密閉空間体積依存性，チューブ内径依存性について，実験的な立場で考察を行った。また，小孔付き半密閉空間を用いた光導波型センサを試作し，周波数特性を基に，遮断周波数の半密閉空間体積依存性について考察を行った。前者の研究課題については，まず，半密閉空間体積を12cm^2（実体積15.4cm^3），印加圧力振幅を500Pa，チューブ断面積を0.049mm^2とし，チューブ長を10，30，50，70，90mmと変えて，低域遮断周波数を評価した。各チューブ長の遮断周波数はそれぞれ576，201，123，83.8，66.1mHzで，フィッティング処理により，遮断周波数とチューブ長には反比例の関係があることが分かった。同様に，体積依存性においては，遮断周波数が体積に反比例することが，チューブ断面積依存性においては，遮断周波数がチューブ内断面積の1.8乗に比例することが分かった。ところで，これらの依存性の実験で得られた最小の遮断周波数は8.2mHzで，第1段階の目標値である1mHzを達成できていない。そこで，各種依存性を基に半密閉空間の設計を行い，実体積を103cm^3，チューブ断面積を0.013mm^2，チューブ長を50mm，印加圧力振幅を500 Paとして，周波数特性を測定し遮断周波数を評価したところ1.55mHzとなり，第1段階の目標値をほぼ達成することができた。後者の研究課題については，小孔付き半密閉空間を有する光導波型センサを試作し，正弦波状の圧力を印加して，センサ出力の測定を行った。出力の検証用に準備した市販の圧力センサとほぼ同じ出力変化をしており，光導波型センサの動作が妥当であることが分かった。また，半密閉空間体積を30～118cm^3と変えて，遮断周波数の体積依存性について考察を行い，遮断周波数が体積に反比例することも明らかとなった。

在2022财年，为了降低低频截止频率，我们从实验的角度讨论了管长度的依赖性，半锁定空间的体积以及管的内径，目的是降低低频截止频率。我们还使用带有小孔的半封闭空间创建了原型的光学波导传感器，并基于频率特征，我们讨论了截止频率对半封闭空间体积的依赖性。关于以前的研究主题，通过将半锁定空间的体积更改为12cm^2（实际体积15.4cm^3），将施加的压力振幅（500Pa）（管横截面面积）更改为0.049mm^2，并将管长到10、30、50、50、50、70、70mmm。每个管长度的截止频率分别为576、201、123、83.8和66.1 MHz，拟合处理表明截止频率与管长度之间存在反比关系。同样，在体积依赖性方面，发现截止频率与体积成反比，而在管横截面依赖性中，截止频率与管子横截面区域的功率成正比。顺便说一句，这些依赖关系实验中获得的最小截止频率为8.2 MHz，无法达到第一阶段的目标值1 MHz。因此，基于各种依赖性，设计了半封闭的空间，体积为103厘米^3，管横截面面积为0.013mm^2，管长为50mm，施加的压力振幅为500pa，评估了截止频率，导致频率测量值为1.55mhz，几乎达到了。关于后一个研究主题，我们创建了一个原型光波导传感器，其半封闭空间带有小孔，并施加了正弦压力来测量传感器输出。已经发现，输出的变化几乎与准备用于输出验证的市售压力传感器相同，并且光波导传感器的操作是合理的。此外，通过将半封闭空间的体积从30更改为118 cm^3，考虑了截止频率的体积依赖性，并且还发现截止频率与体积成反比。