2023 Fiscal Year Annual Research Report
火山観測に用いられる超低周波音測定器の感度校正法の開発
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21K04101
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
山田 桂輔 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (90613993)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 計測 / 音響 / 校正 / 超低周波音 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超低周波音測定の信頼性向上を目的とし、0.1 Hz~1 Hzにおけるマイクロホン感度の校正法の開発を実施した。従来の校正法では、原理上避けられない音圧発生部からの空気漏れや前提とする断熱圧縮からの逸脱により、1 Hz以下の校正は困難である。これらの影響を受けない校正法として、液柱型圧力計の原理を応用した校正システムを新たに開発した。
開発において主な問題となったのは、暗騒音（外部ノイズ）およびシステム内の流体運動に伴う余剰圧力の発生である。このうち暗騒音に対しては、専用の遮音箱を新たに設計することで影響を十分に小さくできた。流体運動の影響に対しては、理論計算により補正式を構築することで影響の低減をはかった。しかし周波数が高くなるほど流体運動の複雑化により補正の信頼性が低下し、1 Hzでは目標とする不確かさにわずかに届かなかった。そこで新規校正法の開発に問題が生じた場合の計画に従い、従来法における発生圧力の補正法を改良することにより、校正の下限を0.5 Hzまで拡張することに成功した。0.5 Hzにおいて、新規校正法と従来法は連続性が確認できている。
研究期間内の目標は、新規校正法による校正値が、1 Hzにおいて従来法の校正値と0.2 dBの範囲内で一致すること、および校正の不確かさが、0.1 Hz ～ 1 Hzの範囲内で0.2 dB以下となることであった。一部周波数で方法に変更はあったが、本目標は達成された。
超低周波音は遠方まで届くため、大規模自然災害の観測に利用して防災に役立てる研究が進んでいる。本研究の成果により超低周波数領域におけるマイクロホンの感度が校正可能になることで、複数点での観測結果の正しい比較・統合が可能となり、超低周波音モニタリングによる防災システムの実用化の加速が期待できる。
なお、これらの研究成果は国際論文誌への投稿を準備中である。
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