2014 Fiscal Year Research-status Report
光の中から音情報を取り出す方法と光波マイクロホンの開発・技術統合体系化
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25420419
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
園田 義人 東海大学, 産業工学部, 教授 (90117143)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐松 崇史 東海大学, 基盤工学部, 教授 (60299667)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 光マイクロホン / 可聴音 / 超音波 / レーザ / 光ファイバセンサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）要素技術の統合と高機能化システムの検討：
音の進入方向により観測面内での回折像の位置が変わるので、円周上に並べた多チャンネル光ファイバを用いることにより音の進入方向毎の分離測定が可能であることを従来の研究で明らかにしている。また、対向する光ファイバの出力光（２出力）は位相が逆転しているためそれらを作動検出することでSN比を改善できる可能性がある。今回は、光ファイバ束による音方向分離の動作を実験的に確認するとともに、対向するファイバ出力光（２出力）をオートバランス光レシーバに導き、自動平衡差動検出方式によりＳＮ比を改善する方法を実験的に検証した。SN比の改善が可能なことを実験的に確認したが、数値目標とした最大40dB程度のSN比改善には至らなかった。今後、音方向を特定し、その方向分離音を効率的に再生することを可能とする技術の実現を目指す。
（２）光ファイバ共振器の試作と高感度化の検討：
光ファイバ中にBG（ブラッグ回折格子）を２つ作成することで、ファイバ中に共振部を設けることが可能である。これにより高感度の光ファイバ方式音波検出装置が実現できる可能性がある。ここでは、レーザ波長633nmで間隔が数mm程度のFBG共振構造の作成を行った。これにより水中超音波10MHz、20Pa程度の検出が可能なことを実験的に確認した。さらに、水中及び空気中での音検出性能（信号増幅率、感度、周波数特性、ダイナミックレンジ、等）を明らかにする必要がある。
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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
（１）円周上に並べた多チャンネル光ファイバとオートバランス光レシーバを用いた音方向分離とSN比改善を図る装置を完成させ、当初の目標性能の実現までには至っていないが、実行可能性を実験的に示し、今後の最終段階の研究展開が見通せる状況となった。
（２）光ファイバ中にBG（ブラッグ回折格子）を２つ作成して光共振部とするファイバセンサ（試験機）が実現できた。このセンサについても性能の検証が十分行えた状況にはなっていないが、基盤装置は完成し今後の最終段階の研究展開が見通せる状況となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
機能統合したシステムの完成，及び、技術継承のための技術統合体系化（総合資料の作成）：
（１）従来の開発技術を統合したシステムの完成と性能評価：
ノイズ低減化及び音方向分離等の高機能化を図った技術をさらに統合し、実用化に向けたプロトタイプ装置を完成させると共に、その総合的な性能を実験的に明らかにする。
（２）光波マイクロホンを伝承継承するための総合資料（理論・設計からハードウェア構成・製作・基本特性まで）の作成：
本研究で提案し開発してきた「光で音を聞く方法」もしくは「光波マイクロホン技術」を、音響分野や超音波分野を始め音に関わる研究者・技術者に広く公開し伝承することを意図し、これまでに確立してきた理論、ハードウェア、設計法、基礎的データ・基本特性（周波数特性、指向性、ダイナミックレンジ、感度、等々）を集大成し、工学分野及び社会一般向けに、総合技術資料として提示する。
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| Causes of Carryover |
消耗品費の使用にあたっては、高額な備品機器類と違い、研究の実施状況・流れにより若干流動的で端数が出たりするところがあり、微弱な次年度持ち越し額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の消耗品費で使用する予定である。
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