2021 Fiscal Year Annual Research Report
Midair Flow Control with High Spatiotemporal Resolution based on Ultrasound-Driven Streaming
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18H01458
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
長谷川 圭介 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 講師 (20733108)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 非線形音響 / 流体力学 / フェーズドアレー / 最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は超音波フェーズドアレーの作る（１）複数本の音響ビームによる流れの生成および、（２）音響ビームあるいは構造化音響ホログラフィを用いたマイクロホンを備えたデバイス定位の問題に取り組んだ。（２）の課題は直接的に本研究課題における流れ制御に寄与するわけではないが、本研究課題において大型のアレーシステムを組む際に必要となる各アレーユニットの空間位置合わせの自動化におけるとして将来的に活用される技術要素である。
（１）の課題に対しては、2本の直交する音響ビームを空間中に生成することにより、空中で向きが鋭く変わる折れ線状の流れを生成できることを実験的に明らかにした。これにより、匂い物質等の空中搬送において、障害物を避けて対象の箇所まで到達する複雑な搬送経路を実現できる可能性が示唆された。また、2本のビームに相当する流れがビームの重なる位置において合流し、合流後の流れの向きが2本の音響ビームの音響エネルギーの比率によって変化することも明らかにした。これは音響ビームの進行角度についてアレーの開口による限界がある現状において、ビームの振れない方向へ流れを作りうる点、および複数の流れを合流させることで空中物質混合などの新たな応用を創出しうる点において実用上の利点を有する実験結果である。
（２）の課題に対しては、超音波ビームの走査および2次元音圧パターンの生成、走査により、条件によっては半波長程度の誤差でのマイクロホンの三次元定位を可能とした。特に後者の手法においては実験的にも水平方向誤差を1/8波長以下とできることを明らかにしており、アレーユニットの位置合わせにおいて水平方向に限っては十分な定位精度を確保できた。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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