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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

基本信息

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

项目摘要

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．

Sound wave transmission and sound wave composition, each cycle number to transfer, 3-dimensional component, measurement, possible technology, creation, purpose, 3-dimensional image representation technology, design, construction, application, measurement, creation, design, construction, etc. The construction of multiple sound sources simultaneously transmits different frequencies of sound waves simultaneously records different frequencies of sound waves simultaneously and demonstrates the ability to reproduce different frequencies of sound waves. The purpose of this project is to create an environment The sound source, the light source, the continuous wave, the polarization, the high speed, the high speed, the high speed Record animation, reproduce animation of complex amplitude of each sound wave. As a result, the 3-star system was successfully launched in the air. In the meantime, the sound waves of the three waves are reproduced simultaneously with the phase animation images of the moving elements. To obtain the phase animation image, the pixel value is changed according to the number of cycles of the phase animation image. Find the number of cycles of the phase change and the number of cycles of the sound wave As a result, the number of cycles is specified, and 3 sound waves are simultaneously transmitted to the animation image. The animation image of the selection of sound wave transmission elements is confirmed. The sound field of multiple cycles is related to the number of cycles, and the animation image of the sound field is reconstructed.