多次元符号化技術を用いる高機能アレイセンサの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450157
• Research Institution: YAMAGATA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 田村 安孝 山形大学, 工学部, 教授 (40171904)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 湯浅 哲也 山形大学, 工学部, 助教授 (30240146) ; 赤塚 孝雄 山形大学, 工学部, 教授 (80091875) ; 小山 清人 山形大学, 工学部, 教授 (60007218)
• Keywords: 多次元信号処理 / 超音波アレイセンサ / Δ-Σ変調 / 指向性制御 / 高分子圧電トランスデューサ

Research Abstract

1.センサアレイの組み込み
これまでの研究成果に基づいて新たにセンサアレイと新たな2値駆動回路を作製し、超音波符号化送信システムに組み込んだ。このシステムは厚さ50μmの圧電性高分子フィルムに直径2mmの電極を積層することで32個の送信素子と16個の受信素子アレイを構成し、インピーダンス変換回路と終端用抵抗をアレイ上に実装している。また、CPLDにより入力信号を2値駆動回路の制御信号に変換する回路を実装した。
2.性能評価手法の確立
収束音場や発散音場の発生について、波形歪の空間的分布を評価する手法を検討した。またシミュレーションにより、2値駆動回路の立ち上がりと立ち下がりの遅れ時間の差の影響を検証した。2値回路の遅れ時間の差は、2値駆動波形の正と負のパルスの幅が異なることになり、送信された波形が伝搬して重ね合わさった際に打ち消されずに残る成分が雑音となる。
3.動作試験
水中および寒天中での3次元撮像により性能評価実験を行なった。視野角や撮像可能距離、解像度などの性能を評価した。試作したシステムは、距離150mmにある直径3mmのスチールボール、直径3mmのシリコンロッドなどの3次元像を、1回の送受信で得ることが可能であった。一方、送信素子の感度の向上と、素子および電子部品の実装の高密度化が今後の課題であることがわかった。

Research Products

• [Publications] 不破慎吾: "非線形特性を持つトランスデューサを用いるエッジ接続型アレイ収束する連続波の発生"計測自動制御学会講演会予稿集(CD-ROM). 39. 303C-1(4) (2000)
• [Publications] 竹内宏樹: "2次元ΔΣ変調による音場制御空間ローパスフィルタによるアレイのデシメーション"計測自動制御学会講演会予稿集(CD-ROM). 39. 303C-2(4) (2000)
• [Publications] 高橋知伸: "レーザーポーリングを用いた高分子超音波トランスデューサの開発"超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム予稿集. 21. 89-90 (2000)
• [Publications] 吉澤重則: "3次元超音波撮像用アレイの構成と位置誤差補正"超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム予稿集. 21. 385-386 (2000)
• [Publications] 山本憲作: "Walsh関数変調波を用いた3次元超音波撮像システムの試作と評価"超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム予稿集. 21. 355-356 (2000)