2021 Fiscal Year Annual Research Report
符号化開口超音波探触子を用いた軟質チューブ内の高精度ドップラ流量計測に関する研究
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19K04409
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| Research Institution | Wakayama University |
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Principal Investigator |
村田 頼信 和歌山大学, システム工学部, 教授 (50283958)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超音波 / 流速計測 / パルスドップラ / 符号化開口 / 高分子圧電材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パルスドップラ法で流体中を流れる気泡の位置と速度を計測する場合，ワンショット（１回の超音波の送受信）で気泡からのエコーを高SN比で取得する必要がある．そこで，昨年度の研究で得られた知見を元に符号化積層探触子の高性能化を図った．そして，開発した符号化積層探触子を用いて，水中にて単一気泡が浮上する速度をパルスドップラ法で計測することを試みた．結果として，気泡が存在する位置を瞬時に検出可能であることを示し，また同時に計測した高速カメラによる結果に対し0.01m/sの誤差で速度計測も可能なことを実証した．しかしながら，気泡の位置検出における角度分解能が十分でなく実用への課題が残った．
一方で，M系列符号化アレイ探触子による気泡分布の可視化についても引き続き研究を進めた．まず，M系列符号化アレイ探触子において最適な素子間隔について検討を行った．また，これまでは送信時は単一の素子から超音波を送信子してM系列符号化アレイ探触子で受信する二探触子法での撮像を検討してきたが，新たに符号化アレイ開口を受信時だけでなく送信時にも利用する一探触子法での撮像についても検討した．結果として，シミュレーションにより，二探触子法に比べ，一探触子法の方が撮像結果のSN比が改善することを確認した．実際に63bit長のM系列符号化アレイ探触子を作製して，これを円柱面に配置して，水中において管内を模擬した円形領域内での瞬時撮像を試みた．金属製点物体を撮像領域内に配置し，これをワンショットで断面撮像を行った結果，点物体の位置を正確に検出できることを実証した．しかしながら，撮像結果のSN比は十分とはいえず，今後は圧縮センシングなどの技術を取り入れて改善していきたいと考える．
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