| 研究概要 |
柔軟性のある管の内側を音波が伝搬すると音圧により菅の壁面が振動する.その壁面振動は管内の気体の圧縮性に影響を与え,管内での音速は変化する.一般に,壁面振動には周波数依存性があるため,音速も周波数に依存して変化する速度分散といわれる現象が起こる.
このような速度分散領域において,従来の定義による群速度は,壁面振動の共振周波数付近で発散してしまうため,本来の物理的意味を失ってしまうことが知られている.そこで本研究は,電磁波であるアルヴェン波において実証された新しい群速度の理論解析の手法を管内音波の速度分散現象に適用し,粘弾性管内の音波の群速度について理論的な検討を行い,実験を通し理論解析の妥当性を検討した.
実験では,内径12mm,内厚1.8mm,密度1,180kg/m^3の市販のシリコーンゴム管を用いた.管内を伝搬させる波束としては,任意波形発生器により作成したガウス変調パルスを用い,音源であるドライバユニットから管内に伝搬させた.受波は,マイクロホンに装着したプローブチューブを管壁面に作った小穴に差し込んで行った.そして,伝搬に伴う波形変化および群速度を測定した.また,受波信号をA/D変換し,伝搬に伴う中心周波数の変化についても調べた.その結果,多少のばらつきはあったものの,実験値と理論値はほぼ同様な傾向を示した.
今回は,マイクロホンによる管内音波の測定を対象としたが,今後は,管壁面の振動の測定も同時に行うことで,管内音波とのカップリングについても検討する予定である.
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