光学的音響計測による音源近接空間のセンシングと音源の記述

使用光学声学测量来感测声源附近的空间并描述声源

• 批准号: 20H02103
• 负责人: 及川 靖広
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02103/
• 关键词: 光学的音響計測; 偏光高速度干渉計; 音場; 音源; 最適化信号処理

本研究課題では，偏光高速度カメラを組み込んだ干渉計を用いた光学的音響計測手法を適用し音源に近接した空間の音場の計測法を確立し，その振る舞いをミクロに計測可能にする．それを基に音源を音響現象として記述することにより音源と音場を統一的に扱う手法を確立することを目指している．本年度は、昨年度の成果をさらに発展させ，音源の記述，音源と音場を統一的に扱う手法の確立をめざし，実験によって様々な音源に対して有効であることを明らかにするため，以下のことを実施した．それら成果を学会，論文等で発表した．(1)発音体の記述：キルヒホッフの積分公式を利用することにより，構築したシステムで計測した音圧分布から音源を囲む空間，閉曲面上の音圧と粒子速度を求め，それを利用して音響現象として音源を記述する手法を検討した．また，小型模型を用いた模型実験を行い，模型内音場全体を計測する手法，評価する手法を検討し，その有効性を確認した．(2)空力音の記述：気流内部に設置した角柱やエッジなどから発生する空力音に対して，流れと音の同時可視化計測とそれぞれの成分への分離手法を検討した．音の成分は波動方程式を満たすことや伝搬速度が一定であることに着目し，空間スペクトル領域でのフィルタリング処理や最適化処理などによる分離手法を確立した．(3)スパース最適化信号処理を用いた仮想音源推定：音源の記述である音響現象を生じさせる仮想点音源の集合をスパース最適化信号処理により求める手法を検討した．測定結果，数値計算結果を比較し，提案手法の妥当性，有効性を明らかにした．

在这个研究项目中，我们应用光学声学测量方法，使用带有偏振高速相机的干涉仪，建立了一种测量靠近声源的空间中的声场的方法，使得在微观下测量其行为成为可能。等级。基于此，我们的目标是通过将声源描述为声学现象，建立一种统一处理声源和声场的方法。今年，我们将进一步发展去年的成果，目标是建立一种统一描述声源、处理声源和声场的方法，并通过实验证明它对于各种声源都是有效的。这。结果在学术会议、论文等上发表。 (1)发声体的描述：利用基尔霍夫积分公式，根据所构建的系统测得的声压分布，确定声源周围空间和封闭表面上的声压和质点速度，然后将声音压力和粒子速度是使用“我们研究了一种将声源描述为声学现象的方法”来计算的。我们还使用小型模型进行了模型实验，研究了测量和评估模型内部整个声场的方法，并验证了其有效性。 (2)空气动力学声音的描述：对于安装在气流内的棱镜和边缘产生的空气动力学噪声，我们研究了同时可视化和测量气流和声音并将它们分离成各自成分的方法。针对声音成分满足波动方程且传播速度恒定的特点，建立了利用空间域和谱域的滤波处理和优化处理的分离方法。 (3)使用稀疏优化信号处理的虚拟声源估计：我们研究了一种使用稀疏优化信号处理来获得一组虚拟点声源的方法，这些虚拟点声源产生描述声源的声学现象。通过对比测量结果和数值计算结果，阐明了该方法的有效性和有效性。

项目成果

Determination of microphone acoustic center from sound field projection measured by optical interferometry

根据光学干涉测量的声场投影确定麦克风声学中心

• DOI: 10.1121/10.0017246
• 发表时间: 2023
• 作者: Hermawanto Denny;Ishikawa Kenji;Yatabe Kohei;Oikawa Yasuhiro
• 通讯作者: Oikawa Yasuhiro

Optical measurement of sound field near musical instruments

乐器附近声场的光学测量

• DOI: 10.20697/jasj.77.9_601
• 发表时间: 2021
• 作者: 石川憲治; 矢田部浩平; 及川靖広
• 通讯作者: 及川靖広

Recording whistle sound using parallel phase-shifting interferometry and applying beamforming for the sound enhancement

使用并行相移干涉测量法记录口哨声并应用波束成形来增强声音

• 发表时间: 2022
• 作者: Haruka NOZAWA; Tsubasa KUSANO; Yasuhiro OIKAWA
• 通讯作者: Yasuhiro OIKAWA

Noise reduction by spatio-temporal filtering on parallel phase-shifting interferometry

并行相移干涉测量中的时空滤波降噪

• 发表时间: 2020
• 作者: Nachanant Chitanont; Pannarong Thongtangsai; Dabasvee Tachatanachai; Praewa Chatsuksiridech; Fumihiko Imaeda; Risako Tanigawa; Kohei Yatabe; Yasuhiro Oikawa
• 通讯作者: Yasuhiro Oikawa

Underwater sound visualization and temperature measurement using high-speed interferometer

使用高速干涉仪进行水下声音可视化和温度测量

• DOI: 10.1250/ast.43.177
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 0.7
• 作者: Yoshida Souta; Tanigawa Risako; Yatabe Kohei;Oikawa Yasuhiro
• 通讯作者: Oikawa Yasuhiro