強力電磁誘導トランスジューサによって形成される非線形集束音場の時間応答解析と実験

• Project/Area Number: 08750276
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Dynamics/Control
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 土屋 隆生 岡山大学, 工学部, 講師 (20217334)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1996: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 有限要素法 / 非線形音波 / 衝撃波 / 電磁誘導トランスジューサ / 振動モード / 時間応答

Research Abstract

これまでに開発された有限要素法による電磁誘導トランスジューサの応答解析シミュレータに媒質の非線形効果を組み入れた。衝撃波は立ち上がり時間が短いことから、精度良い解析のために2次要素を採用して音場を離散化し、安定な計算のために数値減衰の手法を採用した。2,3の数値実験を行い、トランスジューサの振動特性とそれによって形成される非線形音場との関係を検討した。その結果、トランスジューサの振動板に伸び振動が励起されると効率よく非線形音波が放射されることがわかった。
つぎに、開発された数値シミュレータの妥当性を検証するために、電磁誘導トランスジューサを試作した。振動板にはアルミニウム板を直径数十cmの球面状に整形したものを用いた。振動板の振動モードが音場に与える影響を検討するために、加振器を使用して2,3の振動モードを振動板に励起し、振動モードの計測を行った。振動モードはレーザードップラー振動計で計測し、音響負荷があるときと無負荷時の応答を比較して、その放射効率についても考察した。広帯域ハイドロホンプローブを用いて衝撃波形を観測し、数値シミュレータの結果と比較検討した。作成したトランスジューサのパワーが小さかったため、十分な衝撃波は得られなかったが、計算結果と実験結果の間によい対応がみられた。