レーザーブレイクダウンプラズマによる衝撃波を用いた微小空間のための音響加振法

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24656158
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 細矢 直基 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (40344957)
• 研究分担者: 梶原 逸朗 北海道大学, 大学院工学研究院, 教授 (60224416)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: レーザーブレイクダウン / プラズマ / 衝撃波 / 音響加振 / シュリーレン法 / 膜構造

研究概要

本研究では，レーザーブレイクダウンにより理想的な点音源を任意の位置に生成することで，微小空間に対して100 kHz程度の高周波数帯域の音響加振を実現する．音響加振は，スピーカにより加振する方法が一般的であるが，スピーカが音場の特性に影響を及すことや，スピーカの形状や大きさにより空間に配置できないことがある．レーザービームのスポット径を凸レンズにより数十μｍ程度に集光しレーザーブレイクダウンを発生させれば，生成される音源は点音源となることが予想される．この理想的な点音源を微小空間内における任意の位置に配置することができれば，音響加振の適用範囲拡大が期待できる．

研究成果

• [雑誌論文] Non-contact acoustic tests based on nanosecond laser ablation : generation of a pulse sound, source with a small amplitude (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki Hosoya, Itsuro Kajiwara, Tatsuo Inoue, Koh Umenai
  • 雑誌名: Journal of Sound and Vibration 巻: 333 ページ: 4254-4264
  • DOI: 10.1016/j.jsv.2014.04.050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Damage detection in membrane structures using non-contact laser excitation and wavelet transformation (2014)
  • 著者名/発表者名: Feblil Huda, Itsuro Kajiwara, Naoki Hosoya
  • 雑誌名: Journal of Sound and Vibration 巻: 333 ページ: 3609-3624
  • DOI: 10.1016/j.jsv.2014.04.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bolt loosening analysis and diagnosis by non-contact laser excitation vibration tests (2013)
  • 著者名/発表者名: Feblil Huda, Itsuro Kajiwara, Naoki Hosoya, Shozo Kawamura
  • 雑誌名: Mechanical Systems and Signal Processing 巻: 40 ページ: 589-604
  • DOI: 10.1016/j.ymssp.2013.05.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acoustic testing in a very small space based on a point sound source generated by laser-induced breakdown : stabilization of plasma formation (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoki Hosoya, Masaki Nagata, Itsuro Kajiwara
  • 雑誌名: Journal of Sound and Vibration 巻: 332 ページ: 4572-4583
  • DOI: 10.1016/j.jsv.2013.03.035
  • 査読あり
• [学会発表] Laser excitation system for measuring frequency response function of underwater structures (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki Hosoya, Itsuro Kajiwara, Koh Umenai
  • 学会等名: Proceedings of International Conference on Noise and Vibration Engineering (ISMA 2014),CD-ROM
  • 発表場所: ルーベン(ベルギー)
  • 年月日: 20140915-17
• [学会発表] Vibration test and health monitoring of membrane structure using non-contact laser excitation (2014)
  • 著者名/発表者名: Feblil Huda, Itsuro Kajiwara, Naoki Hosoya
  • 学会等名: Proc. SPIE 9064, Health Monitoring of Structural and Biological Systems 2014, 90640U
  • 発表場所: サンディエゴ(アメリカ)
  • 年月日: 20140309-13
• [学会発表] Vibration measurement and monitoring of a rotating disk using contactless laser excitation (2013)
  • 著者名/発表者名: Itsuro Kajiwara, Naoki Hosoya
  • 学会等名: Dynamic Systems and Control Conference (DSCC 2013),CD-ROM
  • 発表場所: スタンフォード(アメリカ)
  • 年月日: 20131021-23
• [学会発表] Non-contact vibro-acoustic tests based on nano-second laser ablation (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoki Hosoya, Tatsuo Inoue, Itsuro Kajiwara
  • 学会等名: 11th International Conference on Vibration Problems (ICOVP 2013), USB (No.248)
  • 発表場所: リスボン(ポルトガル)
  • 年月日: 20130909-12
• [学会発表] パルスレーザーを用いた高分子材料の振動試験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 馬場駿,細矢直基,前田真吾,梶原逸朗
  • 学会等名: 日本機械学会[No.13-18] Dynamics and Design Conference 2013 USB論文集
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 20130826-30
• [学会発表] Feblil Huda,非接触レーザー加振法を用いた膜構造のヘルスモニタリング (2013)
  • 著者名/発表者名: 新里淳,梶原逸朗,細矢直基
  • 学会等名: 日本機械学会[No.13-18] Dynamics and Design Conference 2013 USB論文集
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 20130826-30
• [学会発表] Bolted joint loosening detection by using laser (2013)
  • 著者名/発表者名: Feblil Huda, Itsuro Kajiwara, Naoki Hosoya, Shozo Kawamura
  • 学会等名: SPIE Smart Structures/NDE, 8695-109, 2013. Proc. SPIE 8695, Health Monitoring of Structural and Biological Systems
  • 発表場所: サンディエゴ(アメリカ)
  • 年月日: 20130310-14
• [学会発表] レーザブイクダウンによる非接触加振法を用いた膜構造の振動モード実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 新里淳,梶原逸朗,細矢直基
  • 学会等名: 日本機械学会[No.12-70]シンポジウム講演論文集(第11回評価・診断に関するシンポジウム)
  • 発表場所: 川崎市
  • 年月日: 20121210-11
• [学会発表] マイクロスマート構造のパッシブ/アクティブ併用振動制御――非接触レーザー加振システムによる制振特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 朱艶,梶原逸朗,細矢直基
  • 学会等名: 第55回自動制御連合講演会CD-ROM講演論文集
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 20121117-18
• [学会発表] Acoustic testing in a micro-space based on a point source generated by laser-induced breakdown (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoki Hosoya, Masaki Nagata and Itsuro Kajiwara
  • 学会等名: Proceedings of International Conference on Noise and Vibration Engineering (ISMA 2012), CD-ROM
  • 発表場所: ルーベン(ベルギー)
  • 年月日: 20120917-19
• [学会発表] 非接触レーザー加振技術を用いたモーメント加振法による周波数応答関数の推定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林明莉,滝口康太,細矢直基,梶原逸朗
  • 学会等名: [No.12-1]日本機械学会2012年度年次大会講演論文集
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 20120909-12
• [学会発表] レーザーアブレーションにより生成されるパルス音源を用いた音響加振法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上龍生,細矢直基,梶原逸朗
  • 学会等名: [No.12-1]日本機械学会2012年度年次大会講演論文集
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 20120909-12
• [産業財産権] 非接触式レーザー加振による構造物の振動特性の測定方法 (2012)
  • 発明者名: 梶原逸朗,細矢直基
  • 権利者名: 梶原逸朗,細矢直基
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2012-520295
  • 出願年月日: 2012-11-12
  • 外国
• [産業財産権] METHOD FOR MEASUREMENT OF VIBRATION PROPERTY OF STRUCTURE, AND VIBRATION PROPERTY MEASUREMENT DEVICE (2012)
  • 発明者名: Itsuro Kajiwara, Naoki Hosoya
  • 権利者名: Itsuro Kajiwara, Naoki Hosoya
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: No. 13704439
  • 出願年月日: 2012-12-14
  • 外国
• [産業財産権] METHOD FOR MEASUREMENT OF VIBRATION PROPERTY OF STRUCTURE, AND VIBRATION PROPERTY MEASUREMENT DEVICE (2012)
  • 発明者名: Itsuro Kajiwara, Naoki Hosoya
  • 権利者名: Itsuro Kajiwara, Naoki Hosoya
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: No. 11795411.5
  • 出願年月日: 2012-12-14
  • 外国