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

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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。