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簡易音圧センサの研究と製作２

簡易音圧センサの研究と製作２. 桐蔭横浜大学工学部電子情報工学科 3 年 Ｔ 16E028 　斉藤　喜一郎 Ｔ 16E020 　小倉　大八州 顧問　　杉本　恒美　助教授. 背景. 現在使われている音圧センサは高価なものが多く、すぐ破損してしまう。 今回の研究では安価な材料を使用し簡易的な音圧センサの研究と製作を目的とする。 音波の可視化を目指す。. 原理.

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簡易音圧センサの研究と製作２

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  1. 簡易音圧センサの研究と製作２ 桐蔭横浜大学工学部電子情報工学科3年 Ｔ16E028　斉藤　喜一郎 Ｔ16E020　小倉　大八州 顧問　　杉本　恒美　助教授

  2. 背景 • 現在使われている音圧センサは高価なものが多く、すぐ破損してしまう。 • 今回の研究では安価な材料を使用し簡易的な音圧センサの研究と製作を目的とする。 • 音波の可視化を目指す。

  3. 原理 • 圧電素子（PZT）は電圧を加えることにより振動する逆圧電効果という性質がある。この性質を使用して、振動により電圧が発生することも可能である。このことを利用しPZTとLEDを直結させて音圧センサとする。

  4. 実験装置 　　実験は凹型振動子を水中に沈め水中でおこなう。　極力大きな音波で実験をおこないたいため振動子の共振周波数をオシロスコープで計測。 530ｋHzが共振周波数であった。今後この値で電圧を0.7Vとし実験をすすめる。 100Φ100R 凹面振動子 任意波形発生装置 ｱﾝﾌﾟ

  5. 前回までの研究成果 • ＬＥＤとＰＺＴの音圧センサにバイアスを加えることによりLED不感帯をなくした。微量の発生電圧にも反応し、感度を飛躍的に改善させることが出来た。 • 小規模であるがラインセンサの試作品も製作に成功している

  6. 超音波センサの動作実験 　前回までに試作したラインセンサを使用し、凹面振動子の焦点面上の音圧分布及び、光電倍増管をもちいてバイアス電圧に対する光の強度変化を計測した。

  7. 凹面振動子の音圧分布計測 • 凹面振動子の中心から半径３ｍｍの焦点面上を１ｍｍ間隔で計測した

  8. バイアス電圧を加えた光強度波形

  9. ２次元センサへの挑戦 • 前回製作したラインセンサの欠点として、スライドさせ計測しなくてはならず、直感的な可視化にはなりづらかった。

  10. ２次元センサへの課題 • 抜本的な対策として回路の高密度化、それに伴う部品の小型化が必須である。 　 製作者のはんだ技術向上も必須であった。 2mm×2mm×2mmのPZT チップ抵抗１KΩ

  11. ２次元音圧センサ

  12. ２次元音圧センサの動作

  13. まとめ • 各種実験、製作においてセンサとしての有効性が飛躍的に向上した。 • 当初の目標である音場の可視化は成功した。

  14. 均一のPZTを使っていない事による光度の違いをなくす。均一のPZTを使っていない事による光度の違いをなくす。 基礎研究は終了したと考えているので今後は製品化する前提での製品のクオリティーを高めていきたいです。 課題

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