2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25249022
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
田中 信雄 首都大学東京, システムデザイン研究科, 名誉教授 (70305423)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福田 良司 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第一部研究技術グループ, 主任研究員 (60463030)
岩本 宏之 成蹊大学, 理工学部, 准教授 (90404938)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 絶対静粛空間 / エバネセント波 / 音響振動連成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
開空間場および閉空間場の二つの場からグローバル絶対静粛空間の創成に向けて研究を進めた。
開空間場においては、有限平板における透過損失効果を追及していく過程で発現する反共振現象に焦点を置き、トリビアル条件の観点より点音源アレイによる具現化を図ることを狙いとした。当該現象は振動モード群に依拠する音響パワー要素の相殺によって生じ、振動エネルギは増大するが、平板より放射する音響パワーはゼロとなる。つぎに、反共振現象を広領域に拡張するための制御手法を考案した。反共振現象に寄与する振動速度分布に現れるノーダルラインを利用する手法であり、これによると低周波領域の透過損失が劇的に向上することが確認された。さらに当該分布を規範とする点音源アレイによる模倣を行った。未だエッジ効果の影響を払拭するには至っていないが、方向としては正しいことを確認した。
閉空間場においては，市販の窓ガラスと五面の剛壁で構成される直方体キャビティを対象として，実験的アプローチにより窓ガラスに発現する連成現象を解明すると共に，振動・音響制御の立場からキャビティ内の静粛化を図った。まず、実稼働モード解析法により窓ガラスのダイナミクスを取得した結果、連成モードの中には窓ガラス支持の特殊性に起因する奇異なモード（これを本研究では”内爆モード”と呼ぶ）が発現することを突き止めた。当該モードは，強連成場でありながら音響モードが支配する孤立モードの特質が強く，振動モードの寄与が乏しいため，振動制御はこの場合可制御性が無く，音響制御のみが抑制可能となることが判明した。さらに、こもり音の本質を解明すべく、太鼓型キャビティを対象としてeigenpairの導出を試みると共に、数値解析の立場から強連成モードの考察を進めたが、当該システムにおける特性マトリックスの特異性が強く、数値解析を進めるに当たっては更なる技法の開発を必要とする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
５年計画にあたる３年目を終え、本研究プロジェクトの狙いであるグローバル絶対静粛空間の創成に向けて新たな知見が得られつつあり、最終的には伝搬しない音を放射するエバネセントスピーカの開発に向けて概ね順調に進捗している。本年度は開空間場および閉空間場の二つに定めて研究が進められた。まず、開空間場においては、有限平板における透過損失効果を追及していく過程で当該グループが見出している反共振現象を、トリビアル条件の観点より見直した。当該現象は単純に平板を加振する過程で発現する自然現象であり、音が音を相殺するキャンセレーションメカニズムが発現する奇異な現象を伴う。そこで、この現象を意図的に活性化することにより、ゼロパワー現象を自在に操作することができるので、「力ずくの制御」ではなく、本研究のスタンスである「自然の摂理に則った制御」を実現できる目処が立った。
閉空間場においては，市販の窓ガラスと五面の剛壁で構成される直方体キャビティを対象として，実験的アプローチにより強連成現象を考察することができた。その際に、窓ガラスの特殊な設置法に起因する奇異な連成現象に遭遇した。当該現象はカットオン周波数がゼロである場合に発生する平面波モードであり、その強烈なモード姿態のため、これを内爆モードと呼んだ。このモードは連成場に発生する孤立モードとしての特質を帯び、これを制御する立場からして興味深い結果が得られつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
５年計画の３年目を終了し、当該研究はおおむね順調に推移していることから、今後の推進方法は、これまでのアプローチ法を基本的に継続する。また、研究遂行の過程で興味深い現象や新たな着想が得られた場合には、柔軟なスタンスで当該研究を展開していきたいと考えている。
最終年度の前年に当たる本年度は、とりわけ当該研究のキーワードであるエバネセント波の本質を極めたいので、エバネセント波が発現する場を、これまでの開空間場および閉空間場に加えて、半開空間場をターゲットとして、エバネセント波の発生メカニズムを探求することにより、最終年度のエバネセントスピーカ開発に向けて可能な限りのフリーハンドを獲得したい。
さらに、音響分野ではトップクラスにあるアデレード大学（豪州）の研究グループとは、これまでも交流を深めてきており、昨年度は彼らの得意とするロングダクトのhigher modesに関して議論することにより、当該研究に資する新たな知見を得た。今後一層の研究交流に努め、双方のシナジー効果により実ある研究成果を挙げたいと考えている。
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