Transcript 簡易音圧センサの研究と製作

簡易音圧センサの研究と製作
Ｔ１７Ｅ００７ 伊藤 佑一
Ｔ１７Ｅ００４ 阿部 冬真
担当講師 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
が多く破損した場合、すぐに代用が出来ない。
○今回のプロジェクト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作成を目的と
する。
○音波の可視化を目指す。
原理


圧電素子（PZT）には音圧（振動）を加えることにより
電圧を生ずる逆圧電効果という性質がある。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。
しかし、このままではうまく作動しないため、電源を設
けて約０．６～０．７Ｖの電圧をあらかじめかけておく。
実験装置


実験は凹型振動子を水中に
沈めて行う。
ファンクションジェネレータで
共振周波数（５３０ｋＨｚ）を発
生させ、それをアンプで増幅
させたものを凹型振動子で
超音波として発生させている。
ファンクションジェネレータ
アンプ
凹型振動子
試作品
ラインセンサの作成を行った。
これは一つのセンサを並列に並べたものである。
写真では電源から電圧を掛けてＬＥＤを光らせて
いる。
→
実験方法
電源につないだ回路を水中に沈め、振動子の上で
動かしてＬＥＤの光度を見た。
今までは音圧センサを直接手
で持って実験を行っていた。
しかしこれでは実験者の手が
濡れてしまうときがあるため、
濡れないように持つ部分を作
成した。
なお、これは曲がるようになっ
ていて、音圧センサを縦にして
も横にしても対応できるように
なっている。
３次元キャド（ソリッドワークス）を使用したカバーの作成
回路を直接水中に入れていると錆びなどの劣化が起こる。
そのため回路を覆い、水の浸入を防ぐカバーの作成を行う必要があ
る。
３次元キャドを使用してカバーの設計を行った。
表面
裏面
ウインドウコンパレータ
与えられた電圧によってLEDが点灯するウイ
ンドウコンパレータの実験を試みた。この実
験ではOPアンプを用いて行った。
+入力
-入力
+
-
-V
OPアンプ(351N)
OPアンプの内部構造
+V
出力
+V
EL>Ei ならLED1点灯
EL
-
V+
+
V-
LED1
Ei
+
EH
V+
LED2
V-
Ei>EH ならLED2点灯
ウインドウコンパレータ
Eo
Ei
EH
EL
V+
E0
0
V-
今後の課題
ウインドウコンパレータ回路を作成し、回路に
PZTを導入することで、音圧の強さによって点
灯するLEDが変化するような音圧センサの製
作を目指す。