エバネセント波超音波振動を用いた新しい液面レベル精密センシング手法の開発

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22560340
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東北学院大学
• 研究代表者: 山田 顕 東北学院大学, 工学部電子工学科, 教授 (80134021)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 超音波センサ / エバネセント波 / エネルギー閉じ込め振動子 / 液面レベル計測

研究概要

従来困難であった数百μm から数 mm 程度の微小液面レベル変動の検知を目的に、エネルギー閉じ込め振動モードで動作する圧電振動子のエバネセント波領域を巧みに利用した新しい液面レベル精密センシング手法を提案し、その有効性を実験により確かめた。利用する閉じ込め振動の種類や振動モードの次数による検知特性の違いを実験的に明らかにするとともに、センサの電気的等価回路モデルを構築し、数値シミュレーションによっても検証した。

研究成果

• [雑誌論文] Equivalent Network Representation for a Liquid-Level Sensor Operating in TrappedEnergy-Mode Thickness Vibration (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken Yamada, Tatsuya Koyama, and Shuichi Seto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 ページ: 07GC04-1-2
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.07GC04
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of Liquid-Level Sensors Operating in Trapped-Energy Vibration Modes by Finite Element Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken Yamada, Taku Abe, Seiya Kudo, Ryo Ishizuka, and Takahiro Oba
  • 雑誌名: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: 33 ページ: 63-64
  • URL: http://www.use-jp.org
• [雑誌論文] 周波数上昇型エネルギー閉じ込めを利用した液面レベルセンサの等価回路解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田顕、菅野浩史、瀬戸秀一
  • 雑誌名: 日本音響学会講演論文集 ページ: 1417-1418
  • URL: http://www.asj.gr.jp/
• [雑誌論文] Equivalent Network Representation of a Liquid-Level Sensor Operating in a Trapped-Energy-Mode Thickness Vibration (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken Yamada, Tatsuya Koyama, and Shuichi Seto
  • 雑誌名: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: 32 ページ: 369-370
  • URL: http://www.use-jp.org
• [雑誌論文] Use of Inharmonic Modes of Trapped-Energy Resonators for Liquid-Level Sensing (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken Yamada, Shuichi Seto, and Shuhei Horiuchi
  • 雑誌名: 2011 IEEE International Ultrasonic Symposium Proceedings ページ: 1522-1524
• [雑誌論文] エネルギー閉じ込め型圧電振動子を用いた液面レベルセンシングの等価回路解析による検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田顕、小山達也、瀬戸秀一
  • 雑誌名: 日本音響学会講演論文集 ページ: 1319-1320
  • URL: http://www.asj.gr.jp/
• [雑誌論文] 圧電厚み振動のエネルギー閉じ込めモードを利用した微小液面レベル変化の検知について (2011)
  • 著者名/発表者名: 瀬戸秀一、山田顕
  • 雑誌名: 東北学院大学環境防災研究所紀要 巻: 22 ページ: 26-37
  • URL: http://www.lib.tohoku-gakuin.ac.jp/
• [雑誌論文] Use of Trapped-Energy Mode of BackwardWave-Type Thickness Vibration for LiquidLevel Sensing (2010)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Seto, S. Horiuchi, and Ken Yamada
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 49 ページ: 07HC05-1-2
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.49.07HC05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liquid-Level Sensing Using Inharmonic Modes of Trapped-Energy Resonators (2010)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Seto, S. Horiuchi, and Ken Yamada
  • 雑誌名: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: 31 ページ: 183-184
  • URL: http://www.use-jp.org
• [雑誌論文] LiquidLevel Sensing by Trapped-Energy Mode of Backward-Wave-Type Thickness Vibration (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken Yamada, and Shuichi Seto
  • 雑誌名: 2010 IEEE International Ultrasonic Symposium Proceedings ページ: 1439-1441
  • DOI: DOI:10.1109/ULTSYM.2010.0365
• [雑誌論文] 周波数上昇型エネルギー閉じ込めの非調和振動による液面レベルセンシング特性について (2010)
  • 著者名/発表者名: 瀬戸秀一、山田顕
  • 雑誌名: 日本音響学会講演論文集 ページ: 1217-1218
  • URL: http://www.asj.gr.jp/
• [雑誌論文] エネルギー閉じ込めモードの非調和振動の利用による液面レベル・センシング特性の変化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀内修平、瀬戸秀一、山田顕
  • 雑誌名: 日本音響学会講演論文集 ページ: 1335-1336
  • URL: http://www.asj.gr.jp/
• [雑誌論文] エネルギー閉じ込め型圧電共振子を用いた微小液面レベル変化の検知 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田顕
  • 雑誌名: 計測と制御 巻: 49(1) ページ: 10-13
  • URL: http://www.sice.or.jp/
• [雑誌論文] エネルギー閉じ込めモード厚み振動を利用した微小液面レベル変化の検知 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田顕
  • 雑誌名: 超音波 THCHNO 巻: 2010.1-2 ページ: 90-92
  • URL: http://www.nikko-pb.co.jp
• [学会発表] Modeling and Analysis of a Liquid-Level Sensor Utilizing an Evanescent Field of a Trapped-Energy Vibrator (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken Yamada
  • 学会等名: 2013 Joint UFFC, EFTF and PFM Symposium
  • 発表場所: Prague (Czech Republic)
  • 年月日: 20130722-23
• [学会発表] Simulation of Liquid-Level Sensors Operating in Trapped-Energy Vibration Modes by Finite Element Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken Yamada
  • 学会等名: 33rd Symposium on Ultrasonic Electronics
  • 発表場所: 千葉大学(千葉市)
  • 年月日: 2012-11-13
• [学会発表] 周波数上昇型エネルギー閉じ込めを利用した液面レベルセンサの等価回路解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田顕
  • 学会等名: 日本音響学会秋季研究発表会
  • 発表場所: 信州大学(長野市)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Equivalent Network Representation of a Liquid-Level Sensor Operating in a Trapped-Energy-Mode Thickness Vibration (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken Yamada
  • 学会等名: 32nd Symposium on Ultrasonic Electronics
  • 発表場所: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Use of Inharmonic Modes of Trapped-Energy Resonators for Liquid-Level Sensing (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken Yamada
  • 学会等名: 2011 IEEE International Ultrasonic Symposium
  • 発表場所: Orlando, FL (USA)
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] エネルギー閉じ込め型圧電振動子を用いた液面レベルセンシングの等価回路解析による検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田顕
  • 学会等名: 日本音響学会秋季研究発表会
  • 発表場所: 島根大学(松江市)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Liquid-Level Sensing Using Inharmonic Modes of Trapped-Energy Resonators (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken Yamada
  • 学会等名: 31stSymposium on Ultrasonic Electronics
  • 発表場所: 明治大学(東京都)
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] Liquid-Level Sensing by Trapped-Energy Mode of Backward-WaveType Thickness Vibration (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken Yamada
  • 学会等名: 2010 IEEE International Ultrasonic Symposium
  • 発表場所: San Diego, CA (USA)
  • 年月日: 2010-10-12
• [学会発表] 周波数上昇型エネルギー閉じ込めの非調和振動による液面レベルセンシング特性について (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田顕
  • 学会等名: 日本音響学会秋季研究発表会
  • 発表場所: 関西大学(吹田市)
  • 年月日: 2010-09-14