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2016 年度 実績報告書

不確かさを制御した吸音測定を基盤とする建築音響シミュレーション技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16H04465
研究機関大分大学

研究代表者

大鶴 徹  大分大学, 工学部, 教授 (30152193)

研究分担者 富来 礼次  大分大学, 工学部, 准教授 (20420648)
岡本 則子  北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (00452912)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード建築環境・設備 / 室内音場シミュレーション / 境界条件 / 有限要素法 / 吸音測定 / 解析精度 / 不確かさ / 粒子速度センサ
研究実績の概要

本研究は、境界の吸音特性測定実験と数値シミュレーションの2者で構成される。
【実験】研究実施計画に順じ、音圧・粒子速度センサ(PUセンサ)の精密校正法を検討した。PUセンサを用いる各種測定結果で不確かさを生じる主要因と想定する「校正時と測定時の相対湿度差」について、残響室(大分大学情報基盤センター)内で湿度が室・音響管・試料それぞれで均一となるよう制御した上で実験を実施した。3種の材の吸音率が湿度変化によって変化していないことを、3台のPUセンサそれぞれについて確認した上で、相対湿度差を8%以下に抑えた場合、EA法で得られる吸音率の不確かさが0.02以下に留まることが明らかとなった。さらに、境界要素法による音源位置に関する検討とMicroflown社の音響管に加えステンレスと鉛製の音響管を作製した上でPUセンサの校正に関する検討等を実施した。
【数値シミュレーション】大規模解析用計算機を導入し、音響管の端部に各種吸音材を設置した1次元音場を有限要素法で解析、得られる精度の確認を行った。グラスウール等、一般的な材については実数と複素数のインピーダンス境界の双方が、十分高い精度で材のインピーダンス、ならびに、吸音率を再現できるのに対し、共鳴器については吸音特性の概要は求まるものの、実数と複素数のインピーダンス境界で与える結果に差異を生じた。また、小型模型室内音場に関し、EA法で測定したインピーダンスで境界条件を与えた場合のシミュレーション結果と実測値を比較する検討を開始し、残響曲線については改善の余地を残すものの、両者のインパルス応答のピークの位置が概ね一致する傾向を確認した。
得られた成果は、Applied Acousticsで論文として掲載するとともに、3つの国際学会(ICA、日米音響学会ジョイントミーティング、YKJCA)と日本建築学会、日本音響学会の研究発表会等で公表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

EA法に関する実験により、従来から大きな問題となっていた「湿度変化とPUセンサの不確かさ」の関連を明らかにし、国際的に権威ある Applied Acoustics へ学術論文として投稿し、査読を経て掲載された。3台のセンサを用い3種の試料を対象に、残響室・音響管・測定試料の湿度が同一とみなせるよう丁寧な実験を繰り返し得た成果は、音響学にイノベーションをもたらしつつある粒子速度計測技術の基盤とすべき重要な知見と考えている。その他に関しても、9件の論文として公表する等、順調に進展していることから総合して、当初の計画以上に進展しているものと判断した。

今後の研究の推進方策

28年度の成果に基づき、
【実験】EA法の測定範囲の拡大。測定周波数域を 50 Hz~3000 Hz 程度へと拡大するとともに、音場や測定試料についても、測定結果の不確かさとの関連など、明示していく。数値シミュレーション入力データとしての測定インピーダンスの的確さに関し着目していく。
【数値シミュレーション】小規模解析(昨年度から継続):音響管や模型室等の小規模空間。インパルス応答をはじめとする値をシミュレーションと実測で求め詳細に比較検討。中~大規模解析:3000立方メートルから10000立方メートル規模の空間。実測可能な建物に関する調査を行った上で、シミュレーションと実測を実施する。超大規模空間:全国共同利用施設のスーパーコンピュータ等の利用を念頭に、準備を開始する。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Sound absorption deviation measured using pressurer-velocity sensors by ensemble averaging technique under different relative humidity conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Toru Otsuru, Reiji Tomiku, Noriko Okamoto, Saki Yamauchi
    • 雑誌名

      Applied Acoustics

      巻: 122 ページ: 121-127

    • DOI

      0.1016/j.apacoust.2017.02.015

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Computational study in sound absorption characteristics of Helmholtz resonator using finite element method2017

    • 著者名/発表者名
      Sakura Saigo, Toru Otsuru, Reiji Tomiku
    • 雑誌名

      Proc. of Youngnam-Kyushu Joint Conference on Acoustics

      巻: USB ページ: 6 pages

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Influence of individual difference and relative humidity on sound absorption coefficient measurement using pressure-velocity sensor2017

    • 著者名/発表者名
      Saki Yamauchi, Toru Otsuru, Reiji Tomiku
    • 雑誌名

      Proc. of Youngnam-Kyushu Joint Conference on Acoustics

      巻: USB ページ: 6 pages

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] アンサンブル平均を用いた材料の吸音特性のin-situ測定法 ー受音及び音源の設定に関する数値解析的検討ー2017

    • 著者名/発表者名
      坂本浩平、大鶴徹、富来礼次、岡本則子
    • 雑誌名

      第56回日本建築学会九州支部研究報告集(環境系)

      巻: CD-ROM ページ: 4 pages

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] アンサンブル平均を利用した材料の吸音特性のin-situ測定に関する研究 ー音圧-粒子速度センサの校正に関する基礎的検討ー2017

    • 著者名/発表者名
      山内沙紀、大鶴徹、富来礼次
    • 雑誌名

      第56回日本建築学会九州支部研究報告集(環境系)

      巻: CD-ROM ページ: 4 pages

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ヘルムホルツ型共鳴器を含む音場の有限要素解析 表面インピーダンス設定に関する基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      西郷さくら、大鶴徹、富来礼次
    • 雑誌名

      第56回日本建築学会九州支部研究報告集(環境系)

      巻: CD-ROM ページ: 4 pages

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 吸音測定におけるpuセンサ校正結果が与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      大鶴徹、富来礼次、山内沙紀
    • 雑誌名

      日本建築学会第77回音シンポジウム「puセンサを用いた音響計測の現状と可能性」

      巻: - ページ: 8-13

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 建築・環境音響学のイノベーション ーコンサートホールは消え去るの?ー2017

    • 著者名/発表者名
      大鶴徹
    • 雑誌名

      日本音響学会建築音響研究会資料

      巻: AA2017-9 ページ: 1-7

  • [雑誌論文] An discussion on the uncertainty of absorption char- acteristics measured by ensemble averaging technique for room acoustics simulations2016

    • 著者名/発表者名
      Toru Otsuru, Reiji Tomiku, Noriko Okamoto, Emi Ueda, Asami Nakamura
    • 雑誌名

      Proc. 22th International Congress on Acoustics

      巻: CD-ROM ページ: 8 pages

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] アンサンブル平均を用いた材料の吸音特性のin-situ測定法 ー受音及び音源の設定に関する数値解析的検討ー2017

    • 著者名/発表者名
      坂本浩平、大鶴徹、富来礼次、岡本則子
    • 学会等名
      第56回日本建築学会九州支部研究報告会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎市、長崎県)
    • 年月日
      2017-03-05 – 2017-03-05
  • [学会発表] アンサンブル平均を利用した材料の吸音特性のin-situ測定に関する研究 ー音圧-粒子速度センサの校正に関する基礎的検討ー2017

    • 著者名/発表者名
      山内沙紀、大鶴徹、富来礼次
    • 学会等名
      第56回日本建築学会九州支部研究報告会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎市、長崎県)
    • 年月日
      2017-03-04 – 2017-03-04
  • [学会発表] 第56回日本建築学会九州支部研究報告集(環境系)2017

    • 著者名/発表者名
      西郷さくら、大鶴徹、富来礼次
    • 学会等名
      第56回日本建築学会九州支部研究報告会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎市、長崎県)
    • 年月日
      2017-03-04 – 2017-03-04
  • [学会発表] 建築・環境音響学のイノベーション ーコンサートホールは消え去るの?ー2017

    • 著者名/発表者名
      大鶴徹
    • 学会等名
      日本音響学会建築音響研究会
    • 発表場所
      九州大学(福岡市、福岡県)
    • 年月日
      2017-03-04 – 2017-03-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Computational study in sound absorption characteristics of Helmholtz resonator using finite element method2017

    • 著者名/発表者名
      Sakura Saigo, Toru Otsuru, Reiji Tomiku
    • 学会等名
      Youngnam-Kyushu Joint Conference on Acoustics
    • 発表場所
      Pukyong National University (Busan, 韓国)
    • 年月日
      2017-02-04 – 2017-02-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of individual difference and relative humidity on sound absorption coefficient measurement using pressure-velocity sensor2017

    • 著者名/発表者名
      Saki Yamauchi, Toru Otsuru, Reiji Tomiku
    • 学会等名
      Youngnam-Kyushu Joint Conference on Acoustics
    • 発表場所
      Pukyong National University (Busan, 韓国)
    • 年月日
      2017-02-04 – 2017-02-04
    • 国際学会
  • [学会発表] 吸音測定におけるpuセンサ校正結果が与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      大鶴徹、富来礼次、山内沙紀
    • 学会等名
      日本建築学会第77回音シンポジウム
    • 発表場所
      建築会館(港区、東京都)
    • 年月日
      2017-02-02 – 2017-02-02
  • [学会発表] A Synthesized Boundary Condition for Wave-based Room Acoustics Simulations using Ensemble Averaged Impedance Measured In-situ2016

    • 著者名/発表者名
      Toru Otsuru, Reiji Tomiku, Noriko Okamoto, Sakura Saigo, Saki, Yamauchi
    • 学会等名
      ASA-ASJ Joint Meeting 2016
    • 発表場所
      Hilton Hawaiian Village (Hawaii , アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2016-11-29 – 2016-12-04
    • 国際学会
  • [学会発表] An discussion on the uncertainty of absorption char- acteristics measured by ensemble averaging technique for room acoustics simulations2016

    • 著者名/発表者名
      Toru Otsuru, Reiji Tomiku, Noriko Okamoto, Emi Ueda
    • 学会等名
      22th International Congress on Acoustics
    • 発表場所
      UCA Convention Center (Buenos Aires, アルゼンチン)
    • 年月日
      2016-09-05 – 2016-09-09
    • 国際学会
  • [備考] O2L Otsuru Lab. at Oita University

    • URL

      http://toikidenet.hwe.oita-u.ac.jp/otsurulab/index.html

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公開日: 2018-01-16  

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