Acoustic tomographic remote sensing of localized wind flow vector fields consisting of vortex component

• Project/Area Number: 19560417
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: AKIRA Yamada Tokyo University of Agriculture and Technology, 大学院・生物システム応用科学府, 教授 (20159213)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2008: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2007: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 計測システム / 音波トモグラフィ / 渦の風速ベクトル場計測 / 音波イメージング / 突風監視システム / 音波アレイセンシング / 遠隔トモグラフィ計測 / 交通安全システム / 竜巻防災システム

Research Abstract

本研究は、鉄橋等の交通路上の監視領域内の渦状の突風風速場を非侵襲、遠隔的に測定できる音波トモグラフィ計測法の実現に向けた検討を行った。そのために、交通路の両サイドに数mおきの荒い間隔で設置した音波センサ間の送受信伝搬時間データから、領域内に回転対称な渦が一つだけ存在するという仮定のもとに、領域水平断面内の渦の風速ベクトル場を再現するトモグラフィアルゴリズムを考案した。最初に、提案法に基づいたシミュレーション評価試験を行い、種々の前提条件(風速場の2 次元近似、音波の直線経路伝搬モデルなど)の妥当性や、監視可能な渦の風速場の範囲、センサの設置間隔と風速場の再現精度の関係、などの最適構成条件を明らかにした。さらに、監視領域の両サイドに10 対の音波送受信センサを配置した構成の1/250モデルの模擬試験装置(路幅50cm, 路長40cm)を構築した。本装置では多チャンネル経路間の伝搬時間をリアルタイム測定するために、多チャンネルデジタル信号処理ハードウェア回路を実装した。本試験装置を用いて、伝搬時間の取得精度や時空間的に変動する渦の風速場の再現性能を検証した。特に、実際の場合を想定して、監視領域上を通過する渦の風速場の再現試験を行った結果、想定される突風の通過時間内(1[s]~2[s]程度)に渦の風速場を準リアルタイムで精度よく再現できる性能を確認した。

Research Products

• [Journal Article] High-Speed Vortex Wind Velocity Imaging by Acoustic Tomography (2008)
  • Author(s): H.Li, T. Ueki, K. Hayashi and A.Yamada
  • Journal Title: Acoustical Imaging 29 Pages: 347-352
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imaging of time and space variation of vortex wind velocity fields using acoustic tomography (2008)
  • Author(s): H.Li and A.Yamada
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys 47 Pages: 3940-3945
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Speed Vortex Wind Velocity Imaging by Acoustic Tomography (2008)
  • Author(s): H. Li, T. Ueki, K. Hayashi, A. Yamada
  • Journal Title: Acoustical Imaging 29 Pages: 347-352
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imaging of time and space variation of vortex wind velocity fields using acoustic tomography (2008)
  • Author(s): H. Li, A. Yamada
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. 47 Pages: 3940-3945
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imaging of time and space variation of vortex wind velocity fields using acoustic tomography (2008)
  • Author(s): H. Li and A. Yamada
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. (In press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] H.Li, ATomographic vortex airflow imaging from single view acoustic travel time data.Yamada (2008)
  • Author(s): H.Li and A.Yamada
  • Organizer: IEEE Int.Ultrason. Symp
  • Place of Presentation: Beijing, China(P2M124-07)
• [Presentation] 渦の風速場のオンサイト音波トモグラフィ映像装置 (2008)
  • Author(s): 李海悦, 山田晃
  • Organizer: 電子情報通信学会超音波研究会
  • Place of Presentation: 静岡市(東海大)
• [Presentation] Tomographic vortex airflow imaging from single view acoustic travel time data (2008)
  • Author(s): Haiyue Li, A. Yamada
  • Organizer: 2008 IEEE Ultrasonics Symp.
  • Place of Presentation: Beijing, China
• [Presentation] Imaging of time and space variation of vortex wind velocity fields using acoustic tomography (2007)
  • Author(s): H. Li, T. Ueki and A. Yamada
  • Organizer: 28th Symp. Ultrason. Elec.
  • Place of Presentation: Tukuba, Japan
  • Year and Date: 2007-11-15
• [Presentation] 音波トモグラフィ法による時間的および空間的に変化する渦の風速分布の映像化 (2007)
  • Author(s): 植木、李、瀧川、有山、山田
  • Organizer: 日本音響学会2007秋季研究発表会
  • Place of Presentation: 甲府
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Presentation] High speed vortex wind velocity imaging by acoustic tomography (2007)
  • Author(s): H. Li, T. Ueki, K. Hayashi and A. Yamada
  • Organizer: 29th International Symposium on Acoustical Imaging
  • Place of Presentation: Shonan Village, Japan
  • Year and Date: 2007-04-18
• [Presentation] High speed vortex wind velocity imaging by acoustic tomography (2007)
  • Author(s): H. Li, T.Ueki, K.Hayashi and A.Yamada
  • Organizer: 29-th Int. Symp. Acoust. Imag., Shonan Village
  • Place of Presentation: Japan(p-20)
• [Presentation] 音波トモグラフィ法による渦風速場の高速測定 (2007)
  • Author(s): 植木尊昭, 李海悦, 林和裕, 山田晃
  • Organizer: 2007春季研究発表会
  • Place of Presentation: 東京都江東区( 芝浦工大)(2-P-28)(CD-ROM)
• [Presentation] Imaging of time and space variation of vortex wind velocity fields using acoustic tomography (2007)
  • Author(s): H.Li, T. Ueki and A. Yamada
  • Organizer: 28th Symp. Ultrason. Elec
  • Place of Presentation: つくば市(2-03P-18,pp.229-230)
• [Presentation] 音波トモグラフィ法による時間的および空間的に変化する渦の風速分布の映像化 (2007)
  • Author(s): 植木尊昭、李海悦、瀧川聡洋、有山祥子、山田晃
  • Organizer: 日本音響学会2007秋季研究発表会
  • Place of Presentation: 甲府市(山梨大)(2-P-18)(CD-ROM)
• [Presentation] Imaging of the vortex air flow profile by acoustic tomography (2006)
  • Author(s): K. Hayashi, H. Li, T.Ueki, A.Yamada
  • Organizer: 27th Symp. Ultrason. Elec
  • Place of Presentation: 名古屋市(P3-19 pp.441-442)
• [Remarks]
  • URL: http://www.tuat.ac.ip/~yamada/
• [Remarks]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/%7Ecrc/
• [Remarks]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~yamada/