音の見える超高感度高速位相シフト干渉計システムによる流体音響現象の解明

使用超灵敏高速相移干涉仪系统阐明流体声学现象，让您看到声音

• 批准号: 13J06125
• 负责人: 庄司 衛太
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J06125/
• 关键词: 光学計測; 流体音響現象; 光干渉計; 位相シフト技術

本研究では，新たな光学システムを提案することによる，音場の高精度可視化計測を目的としている．これまでには位相分解能の向上と大きな可視化領域の確保を目的とし，従来とは異なる光学構成および位相シフト技術を有する位相シフト干渉計を提案し，自然対流や強制対流などの現象を観察してきた．さらに位相シフト技術の高速現象への適用を目的として，新たな光学素子としてアルバプリズム，アルバプリズムが出力する画像を処理するための画像処理プログラムを開発した．本年度はこれまでに開発してきた光学システムを統合，かつ問題点を改善することで全く新しい光学システムの構築を目指した．まず構築した光干渉計の拡大光学系をレンズ系によって構成することで光学収差を低減し，また様々な風洞へ適用できるような光学系を構築した．さらに構築した光学系は境界層のような可視化計測を行うために，同様の光学系を利用しながら大視野のみならず微小視野の可視化計測を可能としている．またアルバプリズムについては構造を簡略化し，光学収差の低減や有効視野の拡大，迷光防止といった改善を施した．画像処理プログラムについても，光学系やアルバプリズムで生じてしまった画像歪みを補正する機能などを付加し，より高精度な位相シフトデータの取得を可能とした．上記の光学系を統合し，直径300 mmの可視化視野を有する大型位相シフト干渉計を構築した．構築した光学系で球周りの自然対流の可視化計測を行うことで，球周りの境界層や球上部のプルームを大視野で可視化し，さらに温度境界層の位相シフトデータを取得することに成功した．これにより音場の計測に必要な大視野での可視化かつ高い分解能を有する計測装置のプロトタイプが完成した．

这项研究旨在通过提出新的光学系统来对声场进行高精度可视化。到目前为止，为了改善相位分辨率并确保一个大型可视化区域，我们提出了一种相移干涉仪，具有不同的光学配置和相移技术，并观察到现象，例如自然对流和强迫对流。此外，为了将相位转移技术应用于高速现象，我们开发了一种新的光学元素，这是一种用于处理Alba Prisms和Alba Prisms输出的图像的图像处理程序。今年，我们旨在通过整合到迄今为止开发的光学系统并改善问题来构建一个全新的光学系统。首先，通过使用镜头系统构建构造的光学干涉仪的放大光系统，减少了光学畸变，并构建了可以应用于各种风隧道的光学系统。此外，构造的光学系统允许使用类似的光学系统等可视化测量值，例如边界层，不仅可以看到大型视野，而且可以实现小型视野的可视化测量。 Alba Prism的结构已被简化，并进行了改进，例如减少光学畸变，扩展有效的视野并防止流浪光。图像处理程序还包括一个函数，以纠正由光学系统和Alba棱镜引起的图像失真，从而更准确地获取相移数据。集成了上述光学系统以构建一个大相移干涉仪，其直径为300 mm的可视化视野。通过使用构造的光学系统可视化球体周围的自然对流，我们在广阔的视野中可视化球体周围的边界层和球体上方的羽流，并成功地为温度边界层获得了相移数据。这完成了具有高分辨率和可视化的测量设备的原型，这对于测量声场是必不可少的。

项目成果

高速位相シフト干渉計の開発と加熱細線周りの非定常熱伝導の高精度可視化計測

高速相移干涉仪研制及加热细线非稳态热传导高精度可视化测量

• 发表时间: 2014
• 作者: Eita Shoji;Atsuki Komiya;Junnosuke Okajima;Shuichi Moriya and Shigenao Maruyama;庄司衛太，小宮敦樹，岡島淳之介，川村博，圓山重直
• 通讯作者: 庄司衛太，小宮敦樹，岡島淳之介，川村博，圓山重直

Quantitative and high-speed measurement of temperature field by phase-shifting interferometer

相移干涉仪定量高速测量温度场

• 发表时间: 2014
• 作者: Eita Shoji;Atsuki Komiya;Junnosuke Okajima;Shuichi Moriya and Shigenao Maruyama
• 通讯作者: Shuichi Moriya and Shigenao Maruyama

Effect of beam deflection on measurement of boundary layers using phase-shiftin a interferometer

光束偏转对干涉仪中使用相移测量边界层的影响

• 发表时间: 2013
• 作者: Eita Shoji;Atsuki Komiya;Junnosuke Okajima;Shuichi Moriya and Shigenao Maruyama;庄司衛太，小宮敦樹，岡島淳之介，川村博，圓山重直;Eita Shoji
• 通讯作者: Eita Shoji

Quantitative isualization of boundary layers using quasi common path phase-shifting interferometer

使用准共路径相移干涉仪对边界层进行定量可视化

• 发表时间: 2013
• 作者: Eita Shoji;Atsuki Komiya;Junnosuke Okajima;Shuichi Moriya and Shigenao Maruyama;庄司衛太，小宮敦樹，岡島淳之介，川村博，圓山重直;Eita Shoji;Eita Shoji
• 通讯作者: Eita Shoji