音響,音波,超音波,音響エレクトロニクス,電気音響工学,音響信号処理,非線形音響学,波形歪み,音響流,音響放射圧,音響計測,音響イメージンング,医用生体工学,数値音響学,QOL (Quality of life)
吸収の少ない低周波超音波を用いた,広範囲の超音波画像の取得を目指します.そのためにパラメトリック低周波音源とパルス圧縮技術の応用を試みています.
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(左) 高周波超音波による超音波画像.コイン表面からのエコーの強弱で画像化
(右) 低周波超音波による超音波画像.水中に設置されたアルミニウムブロックが可視化されている.
通常の超音波イメージングは対象物体と探触子の接触が必要ですが,必ずしもそのような状況が許されるわけではありません.そのために,時間反転波技術を用いて,単一素子超音波振動子によるイメージング技術の開発を行っています.
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(左) 単一素子音源によるタTR集束のシミュレーション.カウンタの値が800のときに右側壁面の中央に音波が集束し,時間的及び空間的に音波が集束することがわかる
(右) TR技術を用いた金属板の非接触超音波画像.中央に欠損を有する金属板の振動を可視化.TRを用いることで欠損部分が可視化されている
通常の音波による厚み測定の限界は波長で決まります.本研究では波長に比べ十分薄い薄膜の厚み測定について,透過・反射を用いた方法の検討を行っています.
一般的に音響強度の測定にはハイドロホンや放射圧天秤が用いられます.本研究では音響放射圧による水面の形状変化から,超音波振動子からの音響出力パワーの測定を検討します.また,放射圧と同時に発生する音響流についての検討も行っています.
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(左) 集束超音波による水面形状変化.集束超音波による放射圧で噴水が形成されている
(右) インクを使った音響流の可視化.音源が左側に設置されている
パラメトリックスピーカなどに用いられる超音波は高振幅である必要があります.その音圧は空中であればマイクロホンで計測可能ですが,耳の中の音圧とは必ずしも一致しないため,安全な音圧かどうか判断できません.そのため,ヒトの頭部モデルを用いて,鼓膜位置の音圧を推定する研究を行っています.
通常,到来音波の信号振幅を増幅させるに電気的な増幅器が用いられます.しかしながら,特殊環境において,必ずしも電源が確保できるわけではありません.そこで,電源を用いた音波増幅用音響デバイスとして音響ホーンの設計を行っています.音声帯域においてなるべく小型の音響ホーンを目指します.
音波は波であるため,拡がりながら空間を伝わる性質があります.そのため,特定の場所へ音楽やアナウンスを届けることは難しいです.この問題を克服するために超音波を用いた超指向性音響システムである.パラメトリックスピーカの開発を行ってきました.このパラメトリックスピーカが作る音場の音像について検討を行っています.
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(左) パラメトリックスピーカ用超音波放射器.直径1cm程度の超音波素子(超音波センサ)を円形に並べている
(右) 通常のスピーカとパラメトリックスピーカの音場の比較.周波数は1kHz
音波伝搬や音場を正確に予測するための音波伝搬シミュレーション法の研究を行っています.特に音響流や音響放射圧,またパラメトリックスピーカを解析するために必要となる非線形音波伝搬についての検討を行っています.