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教員紹介

陶 良 教授 工学博士

陶 良 教授 工学博士

略歴

ハルビン工大(中国),千葉工業大学 (2000~)

趣味・特技

サッカー,音楽

研究分野

音響信号処理工学
超音波計測
電子応用

主な担当科目

音響工学

音の弾性波としての物理的な性質、人間の聴覚の特性、また、音響機器の設計に必要な基礎的な考え方・手法として、音響系・機械系・電気系間の対応、更に、異なったシステム相互間の変換例として、音響電気変換器と電気音響変換器であるマイクロホンとスピーカの動作原理、制御方式、一般特性などについて解説する。

ひとこと

電気・電子・コンピュータの基礎を勉強し、世に出て、おおいに活躍したい人は是非EECEの門を叩いてください。

研究概要

目の見えないところの探査や非接触的な計測などに、超音波はよく使われている。受信信号に含まれた測定媒質の特性を抽出する信号処理方法について研究している。

代表として現在取り組んでいる以下4つのテーマについて紹介する。

1)地中埋設物の三次元映像化

日本の各地に散在している石器時代からの埋蔵文化財や、地下に埋設されたガス管、水道管などを、非破壊(堀返すことなく)で地表面上から探査することを目的としている。地中探査用の電磁誘導型音源を開発し、さらに極性振幅相関処理法を提案した。砂槽実験では地中複数の埋設物を三次元的に映像化することに成功した。

2)コンクリート強度の非破壊評価

高度成長期に建てられたコンクリート構造物の寿命限界時期の到来、住宅品質保証促進制度の法制化などにより、継続的な検査・補修による建造物の長期間使用化が土木建築業における中心業務となりつつあります。本研究は、コンクリート中を伝搬した超音波信号に線形予測信号処理を施し、Quality Factor(Q値)より、コンクリート強度の特徴を抽出する方法を考案した。異なった強度のコンクリート試料を使って実験した結果、その有効性が確認された。

3)適応送信とパルス圧縮を併用した距離測定

測定精度を向上させるために広帯域信号が望まれているが,送・受波器の感度特性や音波伝搬特性の影響で,受信信号の有効周波数帯域幅が制限される.この研究では,送・受波器の感度特性や音波伝搬特性を補正した適応送信信号を提案し,受信SN比を配慮し,送信信号の振幅を整合したFM適応送信信号を考案した.モデル水槽を用いて距離測定の実験を行った結果,受信有効周波数帯域幅が広く、圧縮信号スペクトルにおいては広い周波数帯域で平坦になっていることが確認されている。

4)時間反転波による水中通信

超音波は水中での減衰が電波より遥かに少ないため水中通信に良く使われているが、伝搬径路に障害があった場合、歪みの生じた信号を受信してしまう。その影響を減少させるため時間反転波が用いられている。本研究では、使用上の便利性を考え、単一の受信器を用いた。モデル水槽中の実験で、時間反転波を用いた場合、受信波形が修復されることが確認した。

研究室の様子

超音波による距離と速度の測定

超音波による距離と速度の測定

数年前の、空気中の移動物体(模型電車)の距離と速度を測定する風景です。現在の装置はだいぶ更新・改善されましたが、ひとつ記念として残しましょう。

地中埋設物の三次元映像化探査実験場

地中埋設物の三次元映像化探査実験場

地表面の音源とセンサーを設置している様子で、本研究室開発した自作音源の上に重りを載せるところです。津田沼校舎構内の実験場所で、3m×3m×3mの砂槽の中にあらかじめ埋設したコンクリートブロックを探査しています。音源駆動用とデータ収録用の器材などは砂槽そばの小屋にあります。

コンクリート強度評価

コンクリート強度評価

測定試料の表面に設置した音源とセンサーです。この実験も電磁誘導型音源を使って、自作したものです。

水中距離測定や水中無線通信実験用の水槽

水中距離測定や水中無線通信実験用の水槽

右側には送波と受波の2つのセンサー、左側にはガラス玉(測定目標物)です。

同じ場所での通信があり得ないので、通信の実験をする際には送信と受信のセンサーを両サイドに離します。

距離測定や水中無線通信実験用の器材例

距離測定や水中無線通信実験用の器材例

基本的には超音波を放射すると受信する2部分で、放射部の器材は任意波形発生器・パワーアンプで、受信部の器材はフィルタ・アンプ・デジタルオシロスコープから構成されます。

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