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円筒軸に音波を入射すると散乱、回析し、位相が変化することを利用して、位相角の遅れ量から円筒軸径を求める安価で、非接触、高精度な計測法の開発を試みた。平面スピーカ、マイクロホンおよびFFTアナライザーを用いた実験及び一次元平面音波の無限長剛体円筒軸による散乱音場の理論解析を行い、両者の比較をした。
さらに、精度の向上を図るため、一対の反射壁を入射音波と平行に対向させて設置した場合について、理論解析及び実験を行って、軸直径と音圧の位相角の遅れ量との関係も求めた。解析は振動板による反射を零とした場合及び剛体反射壁がない場合についても行い、それらによる影響について検討した。
これらのことから以下のような結論を得た。
(1)位相角の遅れ量と軸径とは広範囲にわたりほぼ比例関係にあり、本方法が有用であり、かつ測定範囲が広いことを確認した。
(2)実験結果と振動板による反射を考慮した理論結果は良く一致した。
(3)振動板及び装置壁面による反射により位相角の遅れ量は変化し、無視できないことがわかった。
(4)周波数が1500Hz以下の場合、明確な反射壁による反射の影響は現れなかった。しかし、2000Hz以上で、かつ位相角の遅れ量がある程度大きくなる場合には、ある直径において位相角の遅れ量が急変する現象が現れ、測度精度が向上する効果が得られることを確認した。なお、実験では±0.01mmの精度まで改善されることを確認した。
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