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2022 Fiscal Year Research-status Report

広帯域超音波を用いた新しい巣穴形態計測法の開発

Research Project

Project/Area Number 22K18835
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

朝倉 巧  東京理科大学, 理工学部機械工学科, 准教授 (60778207)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 清家 弘治  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (20645163)
水野 勝紀  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (70633494)
Project Period (FY) 2022-06-30 – 2024-03-31
Keywords低生成物 / 巣穴形態 / 水中超音波 / 音響数値解析
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,巣穴内部の形状,特にその長さ,直径,進展角度等を,短時間に計測できるスクリーニング手法の開発を目的とする.巣穴開口から内部へ広帯域超音波を送信し,その後受信した巣穴内部からの反射波より巣穴内部の長さや傾き,内径といった概形を推定する.これが実現できれば,巣穴内部の状態をより短時間かつ非破壊的に計測可能となることが期待できる.本年度は下記の検討を実施することによって,短時間に巣穴の長さ及び進展方向を同定できる手法確立のための知見を得た.
はじめに,アクリル模型による室内実験により提案手法を評価し,I, U, Y 字状の模型において相対誤差8%以下の相対誤差で長さ推定が可能であることを確認した.その後,室内実験と実地調査より,実堆積物上における巣穴の長さ及び巣穴模型の伸展方向の推定可能性について,また時間領域差分(FDTD, Finite-difference time-domain)法を用いた2 次元シミュレーションを行い,本手法に適した周波数帯についても検証した.提案手法により,ヤマトオサガニの巣穴にて187 mmまでの長さを測定,また泥土を用いた模型実験より,巣穴の伸展方向を4°以下の誤差にて推定できることを確認した.さらに,2次元FDTD解析 によるシミュレーションより,100 kHz以下の比較的低い周波数帯を中心周波数とする音源を用いることで巣穴底部からの反射波をより判別しやすくなる可能性を確認した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

順調に進展しており,特段の問題がない.

Strategy for Future Research Activity

今年度は,提案したスクリーニング手法の基本原理の有効性を検証することができたが,実用化するための知見が不足していた.特に,200 mm以上の長さを有するような巣穴の場合には用いる超音波の減衰や散乱による精度低下が懸念され,また巣穴の直径,あるいは容積については検討できていない.そのため,本年度は,長さ方向の同定精度向上,音波の共鳴原理を用いた直径および容積の推定手法の検証,音波の散乱を軽減するための70 kHz 付近の周波数帯を使用した巣穴計測手法の検証を行う.さらに,現在は海中に限定していた計測手法を,陸上に存在する巣穴にも適用するため,水中超音波に代わり,空中超音波を用いた同定手法についても基礎的検討を進める.

Causes of Carryover

今年度は,既に研究室にて保有していた計測器による計測,および保有している計算機による音響伝搬を実施可能であり,また実施内容もそれらの保有設備で賄える基礎的検討であったため,次年度使用額が生じた.今年度,さらに拡張した解析実施のための高性能計算機の購入,および測定プローブの多チャンネル化などのために次年度使用額を使用予定である.

  • Research Products

    (7 results)

All 2022

All Presentation (7 results)

  • [Presentation] 超音波を用いた巣穴形態計測法の基礎検討2022

    • Author(s)
      立木魁、平澤昭樹、朝倉巧、水野勝紀、清家弘治
    • Organizer
      日本音響学会 2022年度春季研究発表会
  • [Presentation] 超音波を用いた巣穴形態計測法の基礎検討2022

    • Author(s)
      立木魁、平澤昭樹、朝倉巧、水野勝紀、清家弘治
    • Organizer
      海洋音響学会 2022年度研究発表会
  • [Presentation] 超音波を用いた巣穴形態計測法の基礎検討2022

    • Author(s)
      立木魁、平澤昭樹、朝倉巧、水野勝紀、清家弘治
    • Organizer
      海洋理工学会 2022年度春季大会
  • [Presentation] Basic study on the estimation method of burrows on the seafloor using ultrasound2022

    • Author(s)
      Hajime Tachiki, Haruki Hirasawa, Takumi Asakura, Katsunori Mizuno, Koji Seike
    • Organizer
      Inter-noise 2022
  • [Presentation] 超音波を用いた巣穴形態計測法の基礎検討2022

    • Author(s)
      藤丸暉基,平澤昭樹,立木魁,朝倉巧,水野勝紀,清家弘治
    • Organizer
      日本騒音制御工学会 2022年秋季研究発表会
  • [Presentation] 超音波を用いた底生生物の巣穴形態計測2022

    • Author(s)
      平澤昭樹,立木魁,藤丸暉基,朝倉巧,水野勝紀,清家弘治
    • Organizer
      海洋調査技術学会 第34回研究成果発表会
  • [Presentation] 水中超音波を利用した巣穴形態計測手法の開発2022

    • Author(s)
      立木魁,平澤昭樹,藤丸暉基,朝倉巧,水野勝紀,清家弘治
    • Organizer
      2023年2月 騒音・振動研究会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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