Spectroscopic high-speed motion picture measurement of sound field with nanometer-order precision

纳米级精度的声场光谱高速运动图像测量

• 批准号: 22K18809
• 负责人: 粟辻 安浩
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18809/
• 关键词: 計測工学; 可視化技術; ホログラフィ; 音波; 高速度イメージング; スペクトロスコピ

音波の伝搬ならびにその音波を構成する各周波数が伝搬する3次元の様子をナノメートルオーダーで計測が可能な技術を創生することを目的として，3次元画像表示技術であるホログラフィを応用した計測法の創成し，その実証システムを設計・構築した．また，構築したシステムにより，複数の音波源から同時に発せられ伝搬する異なる周波数の音波を同時に記録し，異なる周波数の音波ごとに伝搬する様子を動画像として選択的に再生する能力を実証した．目的とする技術を実現するために，記録物体を音波とするマッハツェンダ干渉計を利用するディジタルホログラフィシステムを設計した．音源にはスピーカ，光源には連続波レーザ，ホログラムの記録には偏光高速度カメラを用いてシステムを構成した．3台のスピーカからそれぞれ39.5kHz，40.0kHzと40.5kHzの周波数の音波を同時に発してその伝搬の様子を構築システムにより毎秒10万コマの速度で記録した．記録した動画から各音波の複素振幅動画を再生した．その結果，3つのスピーカから発せられ空気中を伝搬する音波の同時動画イメージングに成功した．さらに，3つのスピーカから発したそれぞれの音波が同時に伝搬する様子の位相動画像を再生した．得た位相動画像に対して各画素の画素値の時間変化に対して時間的にフーリエ変換し周波数フィルタリングすることで位相動画像の時間周波数を求めた．求めた位相変化の時間周波数から，それぞれのスピーカから発せられる音波の周波数を求めた．その結果，周波数を指定することにより，3つの音波が同時に伝搬する動画像から，それぞれのスピーカから発せられる音波の伝搬の様子の選択的動画像イメージングができることを実験的に確認した．このことから，複数の周波数の音場に対して，周波数ごとに音場が伝搬する様子の動画像を再構成できる技術である「分音映像技術」を創生できたことを確認した．

Sonic の 伝 move な ら び に そ の sonic を constitute す る each cycle for が 伝 move す る 3 dimensional の others child を ナ ノ メ ー ト ル オ ー ダ ー で measuring が could な technology を creation す る こ と を purpose と し て, three dimensional picture presentation technology で あ る ホ ロ グ ラ フ ィ を 応 with し た measuring method の chuang cheng し, そ の card be シ ス テ ム を design, construct し た. ま た, constructing し た シ ス テ ム に よ り, plural の sonic source か ら simultaneously に 発 せ ら れ 伝 move す る different な る cycle for の sonic を に record し at the same time, different な る cycle for の sonic ご と に 伝 move す る others child を animation like と し て sentaku に renewable す る ability を card be し た. Objective と す を る technology be presently す る た め に, record object を sonic と す る マ ッ ハ ツ ェ ン ダ dry involved meter を using す る デ ィ ジ タ ル ホ ロ グ ラ フ ィ シ ス テ ム を design し た. Audio に は ス ピ ー カ, light に は even 続 wave レ ー ザ, ホ ロ グ ラ ム の record に は polarized high speed カ メ ラ を with い て シ ス テ ム を constitute し た. Three の ス ピ ー カ か ら そ れ ぞ れ 39.5 kHz, 40.0 kHz と 40.5 kHz の cycle for の sonic を simultaneously に 発 し て そ の 伝 move の others child を build シ ス テ ム に よ り in their second 100000 コ マ で の speed record し た. Record the た animation ら the amplitude animation of the complex elements of each sound wave を regeneration た た. そ の results, 3 つ の ス ピ ー カ か ら 発 せ ら れ in empty 気 を 伝 move す る) の and animation イ メ ー ジ ン グ に successful し た. さ ら に, 3 つ の ス ピ ー カ か ら 発 し た そ れ ぞ れ の sonic が simultaneously に 伝 move す る others child の phase animation like を regeneration し た. た phase animation like に し seaborne て pixels の pixels each numerical の time variations change に し seaborne て time に フ ー リ エ variations in し cycle for フ ィ ル タ リ ン グ す る こ と で phase animation like の time cycle count を め た. O め た phase - change の time cycle for か ら, そ れ ぞ れ の ス ピ ー カ か ら 発 せ ら れ る) の cycle for を o め た. そ の as a result, the cycle for を specified す る こ と に よ り, 3 つ の sonic が simultaneously に 伝 move す る animation like か ら, そ れ ぞ れ の ス ピ ー カ か ら 発 せ ら れ る) の 伝 move の others child の sentaku animation like イ メ ー ジ ン グ が で き る こ と を be 験 に confirm し た. こ の こ と か ら, plural の cycle for の sound field に し seaborne て, cycle for ご と に sound field が 伝 move す る others child の animation like を reconstitution で き る technology で あ る "partials image technology" を creation で き た こ と を confirm し た.

项目成果

並列位相シフトディジタルホログラフィ―を用いた熱源周辺の動的な空気の3 次元温度分布の動画像記録

使用并行相移数字全息技术对热源周围空气的动态三维温度分布进行视频记录

• 发表时间: 2022
• 作者: 公文雄基;井上智好;西尾謙三;Manoj Kumar;的場 修;夏鵬;粟辻安浩
• 通讯作者: 粟辻安浩

粟辻安浩のホームページ

淡辻泰弘的主页

Numerical verification of parallel two-step phase-shifting digital holography for single-shot imaging

单次成像并行两步相移数字全息术的数值验证

• 发表时间: 2023
• 作者: R. Todo;T. Inoue;S;Hashimoto;S;Notte;K;Nishio;S;K;Rajput;O. Matoba;Y. Awatsuji
• 通讯作者: Y. Awatsuji

High-speed/ultrafast holographic imaging using an image sensor

使用图像传感器的高速/超快全息成像

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Awatsuji;T. Inoue;T. Kakue;O. Matoba
• 通讯作者: O. Matoba