3 0 0 0 OA 光波マイクロホンによる沿面放電音の測定と解析
1 0 0 0 光の中から音情報を取り出す方法と光波マイクロホンの開発
本研究は、振動膜等の物体を一切使わず、レーザ光により音を直接検出する方法、あるいは光の中から音情報を取り出す方法(総称:光波マイクロホン)の技術確立を目的とした開発研究を実施した。同法は、空中音波の位相変調作用により発生した極微弱回折光を検出することで可聴音を検出・再生しようとする試みである。微弱回折光の検出には光学情報処理システムを用いるが、光学システム(特に音検出部にあたる光ビーム構造)をどう組めば可聴音の検出が最適化されるか、あるいは任意のニーズに適う音受信特性が実現できるか、などについては未解明の部分が多い。本研究では、光波マイクロホンの中核部である光学情報処理部及び音検出アンテナ部の理論的・実験的検討を行い、それらを総合した光波マイクロホンの技術確立などを行った。主要な内容を要約すると、次のようになる。レーザビーム伝送路(レンズ群からなる計測光学系)に音が入射した場合、入射点とフーリエ変換の関係にある位置に光検出面を置くことにより音信号が有効に取り出せる。音入射領域のレーザビームウェストのスポットサイズは音波長に近い方が信号強度が大きくなる。実用上は、数mmのビーム直径が使いやすい。音検出部の光ビームの構成と音受信特性を、主に単純反射形及び左右反転反射形ダブルビームを中心に検討し、光ビームの構成(1〜3次元的)を変化させることで、指向性、信号強度増幅などを変化させることができることなどを示した。
1 0 0 0 OA レーザ光による可聴音波の計測
- 著者
- 田中 啓一 野上 暁一 園田 義人
- 出版者
- 一般社団法人 電気学会
- 雑誌
- 電気学会論文誌E(センサ・マイクロマシン部門誌) (ISSN:13418939)
- 巻号頁・発行日
- vol.122, no.7, pp.362-368, 2002 (Released:2003-03-28)
- 参考文献数
- 10
- 被引用文献数
- 2
The experiment to detect the acoustic wave of an audible frequency region in air by a visible laser beam was carried out, showing that the audible waves with relatively long wavelength from 34 mm to 1700 mm could be directly detected by using a diode laser light of 670 nm and 6 mW. The frequency property was measured for each sound pressure from 75 dB to 100 dB and it is shown that the amplitude of output signal is linearly proportional to the sound frequency, which is consistent with the theoretical prediction. Furthermore, property of directivities in the planes vertical and parallel to the optical axis of laser beam propagation and the spatial profiles of the laser diffraction pattern for each incident angle of a sound wave were measured. The directivity property in the vertical plane for each frequency (200Hz to 10kHz) is very similar to each other and the full angle of half-maximum of directivity is about 120°. On the other hand, the directivity in the parallel plane for each frequency is different from each other. The directivity for low frequency is relatively broad. The full angle of half-maximum of directivity for 10 kHz is smallest and about 90°.