| 講演名 | 2022-07-29 超音波たわみ振動を用いた位置検出センサの薄型化 中岡 夏海(同志社大), 山本 詠明(同志社大), 小山 大介(同志社大), |
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| 抄録(和) | 本報告では，超音波振動板の放射インピーダンスの変化を利用して，振動板前方に存在する物体の位置を検出する方法について検討した．この超音波式タッチレス位置検出センサは，矩形振動板（幅20 mm，長さ100 mm，厚さ1 mm）と，PZT振動子（幅20 mm，長さ20 mm，厚さ2 mm）で構成される．センサ構造は有限要素解析シミュレーションの結果に基づいて決定し，被検出物体である矩形金属ブロックをセンサ面に平行に設置した．振動板には共振周波数でたわみ振動モードが励起され，音波は振動板と物体間の空気中に放射される．物体と振動板間の音場がセンサの検出特性に与える影響を調べた結果，空気中に音響定在波が発生するとセンサの電気インピーダンスが大きく変化したことから，センサの放射インピーダンスが物体位置に依存することが明らかとなった．センサの入力電流の振幅と位相を測定することで，最大60×27mm2の２次元領域内の物体位置を一意に決定することができた． |
| 抄録(英) | This paper investigates a method to detect the position of an object in front of an ultrasonic vibrator using changes in the radiation impedance. The acoustic touchless sensor is composed of a rectangular vibrating plate (width: 20 mm; length: 100 mm; thickness: 1 mm) and a PZT transducer (width: 20 mm; length: 20 mm; thickness: 2 mm). The sensor configuration was determined based on the results of a finite element analysis simulation, and the object to be detected was arranged parallel to the sensor surface. A stripe flexural vibration mode was excited on the plate at the resonance frequency, thus radiating the sound wave into the air between the plate and the object. The effects of the acoustic field between the object and the plate on the sensor’s detection characteristics were investigated. When an acoustic standing-wave field was generated in the air, the electrical impedance of the ultrasound transducers changed dramatically, thus indicating that the radiation impedance of the sensor was dependent on the object position. By measuring the amplitude of the input current to the transducers and the phase difference between the input current and the voltage applied to the sensor, the object position could be determined uniquely within a two-dimensional area of 60×27 mm2. |
| キーワード(和) | 超音波 / タッチレスディスプレイ / 圧電素子 / 放射インピーダンス |
| キーワード(英) | ultrasound / touchless display / piezoelectric sensor / radiation impedance |
| 資料番号 | US2022-22 |
| 発行日 | 2022-07-22 (US) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | US |
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| 開催期間 | 2022/7/29(から1日開催) |
| 開催地（和） | 九州大学 筑紫キャンパス |
| 開催地（英） | Kyushu Univ. (Chikushi Campus) |
| テーマ（和） | 物性，超音波一般 (共催：日本レオロジー学会ナノオロジー研究会) |
| テーマ（英） | Material characterization, Ultrasonics, etc. |
| 委員長氏名（和） | 中村 健太郎(東工大) |
| 委員長氏名（英） | Kentaro Nakamura(Tokyo Inst. of Tech.) |
| 副委員長氏名（和） | 小池 義和(芝浦工大) / 渡部 泰明(都立大) |
| 副委員長氏名（英） | Yoshikazu Koike(Shibaura Inst. of Tech.) / Yasuaki Watanabe(Tokyo Metropolitan Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 吉澤 晋(東北大) / 平田 慎之介(千葉大) |
| 幹事氏名（英） | Shin Yoshizawa(Tohoku Univ.) / Shinnosuke Hirata(Chiba Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 大久保 寛(都立大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Kan Okubo(Tokyo Metropolitan Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Ultrasonics |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 超音波たわみ振動を用いた位置検出センサの薄型化 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Thin ultrasound sensor using flexural vibration. |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 超音波 / ultrasound |
| キーワード(2)（和/英） | タッチレスディスプレイ / touchless display |
| キーワード(3)（和/英） | 圧電素子 / piezoelectric sensor |
| キーワード(4)（和/英） | 放射インピーダンス / radiation impedance |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 中岡 夏海 / Natsumi Nakaoka |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 同志社大学(略称：同志社大) Doshisha University(略称：Doshisha Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 山本 詠明 / Eimei Yamamoto |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 同志社大学(略称：同志社大) Doshisha University(略称：Doshisha Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 小山 大介 / Daisuke Koyama |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 同志社大学(略称：同志社大) Doshisha University(略称：Doshisha Univ.) |
| 発表年月日 | 2022-07-29 |
| 資料番号 | US2022-22 |
| 巻番号（vol） | vol.122 |
| 号番号（no） | US-141 |
| ページ範囲 | pp.12-16(US), |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | 2022-07-22 (US) |