気・液界面の３次元リアルタイム計測法に関する基礎的研究

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23360395
• Research Institution: National Maritime Research Institute
• Principal Investigator: 星野 邦弘 独立行政法人海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (40399514)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池本 義範 独立行政法人海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (80358407) ; 牧野 雅彦 独立行政法人海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (90415795)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 気・液界面 / 3次元計測 / 超音波 / 球面音波

Research Abstract

（１）計測システムの詳細設計と試作
前年度に製作したし設計システムを用いて試計測を行った。その結果、計測・解析に問題となる程大きなノイズが発生し、この問題を解消する必要のありことが分かった。ノイズ対策として、各超音波トランスデューサのセンサー単独の出力の直近でバンドパスフィルターを通し、さらにプリアンプを通して増幅したのち、水中ケーブルで水面上にデータを転送する方式へ変更し、機器の設計・製作を再度行った。トランスデューサを追加したため、高速A/D変換器のチャンネル数の増設（8チャンネルから16チャンネルへ）を合わせて行った。超音波用パルス電源（高速、高圧バイポーラ電源）も１台から各チャンネル独立した複数台アンプシステムへ変更した。前年度製作した、5素子一体型ピエゾコンポジットトランスデューサアレイについてもノイズ対策を実施した。
（２）球面音波生成装置の製作
多数の超音波トランスデューサを組み合わせて、効率的にに球面音波を発生させる装置の設計と製作を行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

（理由）予想外のノイズに悩まされ、その対策に追われた。対策として、各チャンネルで完全に独立した高圧アンプと受波用の素子出力にバンドパスフィルター付きのプリアンプを設置するなどの対策を行い、ノイズを計測可能なレベルまで下げることができた。

Strategy for Future Research Activity

（１）平面水槽に造波した一方向波を開発したシステムで計測し、送信周波数と装置の設置角度等の微調整を行う。水槽内に起こした一方向規則波は、サーボ式波高計などのmm以下の精度の保証されたシングルポイント波高計を参照値として計測精度の検証を行う。
（２）多方向波不規則波を平面水槽に発生させ、計測された3次元波面の形状データから任意の場所の時系列データの作成、方向波スペクトルや有義波高などの波浪統計量を演算するソフトウェアを作成する。