音響周波数コムによる大自由度構造精密推定法の開発

• Project/Area Number: 13J10177
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Statistical science
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 大谷 隆浩 名古屋大学, 情報科学, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 周波数コム / 構造解析 / 信号解析 / ヘルスモニタリング / 音響周波数コム / 進化的計算

Outline of Annual Research Achievements

前年度に引き続き，精密小型加振機を用いた道路付属物の健全性評価手法の開発と，周波数コム型の弾性波・電磁波を発生する精密制御定常信号システム (アクロス) による地下構造の詳細解明に向けた検討を行った．
道路付属物の健全性評価手法については，精密小型加振機と無線加速度センサを用いた多点伝達関数計測の基礎実験と，伝達関数データから直接的に構造物のパラメータを推定する逆解析手法の数値実験について研究報告を行った．基礎実験においては鋼製の単純梁を試験対象として用い，同期した加振機とセンサを設置して振動応答を計測した．ARXモデルを用いて計測した応答波形を解析することにより，振動モード形状などを精度よく推定できることを示した．数値実験においては簡単な線形力学モデルを仮定して，計測雑音の大きさに応じて推定精度がどのように変化するかを調べた．低次の固有振動数やモード形状は高雑音でも比較的精度よく推定できるが，高次モードや構造パラメータをうまく推定するためには，高精度に伝達関数を計測する必要があることを示した．
弾性・電磁アクロスによる地下構造探査については，人工的に生成した電磁波により地下構造を調べる電磁アクロスのデータ解析に取り組んだ．本年度は，静岡大学で2007年から2012年までに行われた電磁アクロス試験送信の観測データを用いて，その解析手順を再検討した．観測データには気温変化に強く影響している日周変動や，地震や落雷などによるイベント的な変化，人為的と見込まれる雑音が多く含まれていることを示した．これにより，単純なデータのスタッキングだけでなく，天候・地震波形のような他の観測記録や，人為的雑音源の稼働状況など事前情報に基づいた雑音除去により，SN比を向上させられる見込みがあることを示した．

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Laboratory experiment of the structural sensing method using the accurate artificial vibrator (2015)
  • Author(s): Masayuki SAEKI, Tatsuya KURIHARA, Mika Tsukahara and Takahiro OHTANI
  • Journal Title: Advanced Engineering Informatics Volume: 未定 Issue: 4 Pages: 859-866
  • DOI: 10.1016/j.aei.2015.03.008
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 精密小型加振機を用いた振動特性同定手法の開発 (2015)
  • Author(s): 塚原美佳, 奥村昂史, 渡邉和樹, 大谷隆浩, 石井克哉, 佐伯昌之, 藤原鉄朗
  • Journal Title: 土木学会論文集A2(応用力学) Volume: 70
  • NAID: 130004961350
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 「電磁＋地震アクロス」で火山のどんな変動が見えるだろうか？ (2015)
  • Author(s): 藤井直之, 熊澤峰夫, 國友孝洋, 大谷隆浩, 中島崇裕
  • Organizer: 東京大学地震研究所 研究集会「地球内部構造の観測・監視技術の現状と未来」
  • Place of Presentation: 東京都文京区
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] 電磁アクロスにおける大規模データ解析の刷新に向けて (2015)
  • Author(s): 大谷隆浩, 鹿野豊, 中島崇裕, 國友孝洋, 藤井直之, 熊澤峰夫
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市
  • Year and Date: 2015-05-22
• [Presentation] 弾性波と電磁波を統合した全地球内部の物理的状態の能動的周波数コムスペクトル観測法 (2015)
  • Author(s): 熊澤峰夫, 東原紘道, 藤井直之, 國友孝洋, 竹内希, 小川康雄, 大谷隆浩
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市
  • Year and Date: 2015-05-22
• [Presentation] 電磁・弾性波アクロスの統合による火山熱水系の変動イメージングへ向けて (2015)
  • Author(s): 藤井直之, 中島崇裕, 國友孝洋, 大谷隆浩, 小川康雄, 熊沢峰夫
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市
  • Year and Date: 2015-05-22
• [Presentation] Preliminary experiments of a structural health monitoring method with an accurately controlled small vibrator and wireless sensor networks (2015)
  • Author(s): Takahiro Otani, Takafumi Okumura, Mika Tsukahara, Katsuya Ishii and Masayuki Saeki
  • Organizer: International Association for Bridge and Structural Engineering
  • Place of Presentation: 奈良県奈良市
  • Year and Date: 2015-05-13
• [Presentation] Development and verification of an accurate small vibrator and wireless acceleration sensors for vibration characteristic estimation (2015)
  • Author(s): Takafumi Okumura, Takahiro Otani, Mika Tsukahara and Masayuki Saeki
  • Organizer: International Association for Bridge and Structural Engineering
  • Place of Presentation: 奈良県奈良市
  • Year and Date: 2015-05-13
• [Presentation] 電気伝導度構造の能動的観測に向けた周波数領域電磁探査法の開発研究 (2015)
  • Author(s): 大谷隆浩, 熊澤峰夫, 小川康雄
  • Organizer: 平成26年度Conductivity Anomaly研究会
  • Place of Presentation: 京都府京都市
  • Year and Date: 2015-01-08 – 2015-01-09
• [Presentation] CAの能動的監視観測に向けた電磁アクロスの開拓研究の再起動 (2015)
  • Author(s): 熊澤峰夫, 小川康雄, 大谷隆浩, 東原紘道
  • Organizer: 平成26年度Conductivity Anomaly研究会
  • Place of Presentation: 京都府京都市
  • Year and Date: 2015-01-08 – 2015-01-09
• [Presentation] 精密小型加振機を用いた振動特性同定手法の開発 (2014)
  • Author(s): 塚原美佳, 奥村昂史, 渡邉和樹, 大谷隆浩, 石井克哉, 佐伯昌之, 藤原鉄朗
  • Organizer: 第17回応用力学シンポジウム
  • Place of Presentation: 沖縄県中頭郡
  • Year and Date: 2014-05-10 – 2014-05-11
• [Presentation] Constraint propagation + ant colony optimization for automated school timetabling (2013)
  • Author(s): Makoto Koshino, Takahiro Otani
  • Organizer: The 6th International Workshop on Computational Intelligence & Applications
  • Place of Presentation: 広島市立大学 (広島県広島市)
  • Year and Date: 2013-07-13
• [Presentation] 2経路フィードバック演算子dFLOのケース・スタディ-構造推定における観測データ取得手法と逆解析手法の最適設計 (2013)
  • Author(s): 大谷隆浩, 永井亨, 熊澤峰夫, 石井克哉
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場 (千葉県千葉市)
• [Presentation] A case study of the dFLO - Optimal designing of the data acquisition and the inverse problem on the structure estimation (2013)
  • Author(s): Takahiro Otani, Toru Nagai, Mineo Kumazawa, Katsuya Ishii
  • Organizer: Science as Method and Methodology for Problems on the Earth and Life
  • Place of Presentation: 名古屋大学 (愛知県名古屋市)