2013 Fiscal Year Research-status Report
リニアFM信号とスペクトル分析を応用した新しい動物プランクトン観測技術の開発
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25630400
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Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
甘糟 和男 東京海洋大学, 学内共同利用施設等, 助教 (80452043)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 高周波広帯域エコーサウンダー / 動物プランクトン / 音響散乱スペクトル / リニアFM信号 / パルス圧縮処理 |
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| Research Abstract |
本研究のゴールは，AUV，水中グライダー，海底ケーブル観測網などの新しい海洋観測プラットフォームによる新しい動物プランクトン観測技術を開発することである。プランクトンネットは使用できないので高周波のエコーサウンダーを主測器とし，特に広帯域音波が送受信できる高周波広帯域エコーサウンダーを開発する。さらに，エコー波形をフーリエ変換して連続的で詳細なスペクトル形状を取得し，その形状からサイズを推定する手法を開発する。
平成25年度は，まずエコーサウンダーを構築するため，主要部の送受波器について検討した。中心周波数500 kHz（公称）の送受波器（音波が送波・受波するセンサー）を水槽で試験し，おおよそ200～700 kHzの音波が送波できることを確かめた。
次にエコーサウンダーの較正方法について検討した。従来の狭帯域エコーサウンダーに対しては，標準球と呼ばれる直径38.1mmのタングステンカーバイド球を用いた較正方法が一般的である。しかし，本研究のエコーサウンダーは高周波かつ広帯域であるので，金属球の音波散乱特性に鋭い共振特性が生じてしまい，そのままでは使用できない。そこで，広帯域音波の一つであるリニアFM信号を使用し，エコーにパルス圧縮処理を施すことで距離分解能を向上させ，これにより捉えられる標準球の鏡面反射を利用した較正方法を応用した。その結果，従来の標準球を利用しても鋭い共振特性を回避して較正が行えることを確かめた。
さらに，直径20.6 mmのタングステンカーバイド球とオキアミ類を想定した体長20～40 mmのヤマトヌマエビを測定対象とする水槽実験を行った。その結果，得られた音響散乱スペクトルは理論散乱モデルのスペクトルと一致することを確認し，測定方法および信号処理方法が正しいことを確かめた。
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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
当初の計画を変更したが，平成26年度以降の研究計画を前倒しして実施し，研究全体は目的に向かって着実に進んでいる。よって，おおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画では送受波器の設計・製作を考えていたが，市販されている高周波送受波器が応用できる可能性があることがわかったので，さらに検討を進める。また，エコーサウンダーを実海域で応用し，実用機への道筋を開く。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初計画していた送受波器の設計・製作には十分な経費が必要であると判断したこと，さらに既存の高周波送受波器が本研究に応用できる可能性が出てきたことから，送受波器の設計・製作に使用するハイドロフォンの購入は行わないこととしたため。
市販の高周波送受波器の応用について研究を進めるため，実験に必要な消耗品等を購入する。また，海上での応用実験に対応するため，データ収録装置を購入する。
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