2016 Fiscal Year Research-status Report
フォノニック結晶構造を用いた小型軽量音響レンズとクローキング材料の開発
| Project/Area Number |
15K06624
|
|---|
| Research Institution | Kanagawa University |
|---|
Principal Investigator |
土屋 健伸 神奈川大学, 工学部, 准教授 (50291745)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 信行 神奈川大学, 工学部, 教授 (20016801)
穴田 哲夫 神奈川大学, 付置研究所, 名誉教授 (20260987)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | フォノニック結晶構造 / 音響レンズ / 平面レンズ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，フォノニック結晶構造を用いた音響レンズとクローキング材で海洋中の画像取得装置の性能を向上させることである．水中物体や資源探査に用いられる音響カメラの中核となるレンズの形状は凹型形状がほとんどである．しかし．フォノニック結晶構造を用いることでレンズの形状をある程度自由化することが可能であり，既に平面型の音響レンズを設計・試作することに成功している．
さらにフォノニック結晶の構造パラメータを変化させることでレンズの集束音場の制御を試みた．構造体の周期性や周囲媒質を変更することで多様な状態に対応できる音響レンズを設計した．海洋で用いる音響レンズの実用化に当たっては大きさと重量の問題点があることから，素材をステンレス製からシリコンゴム製に変更して重量を軽くした．
水中映像装置用音響レンズやクローキング材の音場測定は，大型ゆえに大型水槽での計測が必要であるが当研究室では保有していない．そこで大型レンズの製作を行う前に，試料の構造パラメータの縮尺を変更して波長オーダーで等価となる小型レンズを試作する縮尺変更した等価モデルを試作し， 測定結果を設計アルゴリズム（GPU-FDTD with GA）にフィードバックして，さらに最適なレンズを設計することで効率的に音響レンズを開発する．本年は主にレンズ性能をシミュレーションにて確認した．また，従来の音響レンズを用いた海洋でのトライアル実験を実施した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
フォノニック結晶の構造パラメータを変化させることでレンズの集束音場の制御を試みた．構造体の周期性や周囲媒質を変更することで多様な状態に対応できる音響レンズを設計した．さらに菱形形状の音響レンズや凸面形状のレンズなどの試作を行った．さらにレンズ外周部にクローキング材を配することで音波の伝搬経路の制御には成功しているが，完全なクローキング状態には達していない．また，適用周波数範囲も少なく，入射角度も制限されているため，帯域や適応入射範囲を広げるための最適パラメータを検討している．
|
| Strategy for Future Research Activity |
クローキング材の反射率を抑えるため，構造パラメータの最適化を行う．さらに入射角度によって反射が生じている現状を改善するため，構造パラメータを局地的に変化させて一部の特異的な反射を抑制する構造体を設計する予定である．
|
| Causes of Carryover |
予定していたアルバイトを雇用しなかったために予定していた人件費を使用しなかったため．物品としてGPUの購入費が安価であったため
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
アルバイトを新規に雇用する．複数枚のGPUとサイズ縮尺モデルを製作する
|
Research Products
(4 results)
-
-
-
[Presentation] 各種音響レンズの特性2017
Author(s)
土屋健伸，遠藤信行，松本 さゆり，森 和義
Organizer
海洋音響学会可視化技術
Place of Presentation
東京工業大学大岡山キャンパス，東京
Year and Date
2017-03-13 – 2017-03-13
Invited
-
