Infrasound Sensor INF03マルチファンクションI/OA/DボードアナログI/OボードADボードデータ収集ボードD/AボードデジタルI/OボードDAボードMultifunction-I/OI/OボードリモートI/ORemoteI/Oまたはトリガリングバッファ16Bit高速A/D同時サンプリングエンコーダーカウンタPWMSPDIF受託開発A/DボードアナログI/OボードADボードデータ収集ボードD/AボードデジタルI/OボードDAボードMultifunction-I/OI/OボードリモートI/ORemoteI/Oまたはトリガリングバッファ16Bit高速A/D同時サンプリングエンコーダーカウンタPWMSPDIF受託開発A/DボードアナログI/OボードADボードデータ収集ボードD/AボードデジタルI/OボードDAボードMultifunction-I/OI/OボードリモートI/ORemoteI/Oまたはトリガリングバッファ16Bit高速A/D同時サンプリングエンコーダーカウンタPWMSPDIF受託開発A/DボードアナログI/OボードADボードデータ収集ボードD/AボードデジタルI/OボードDAボードMultifunction-I/OI/OボードリモートI/ORemoteI/Oまたはトリガリングバッファ16Bit高速A/D同時サンプリングエンコーダーカウンタPWMSPDIF受託開発

インフラサウンド・マルチセンサー【1000Hz-0.1Hz ,60Pa】
アナログインターフェース

概要

    ■ 静電式差圧計(HF)によるインフラサウンドセンサー。
    ■  1000Hz~0.1Hzの広い周波数帯域をセンシング。
    ■ 手のひらサイズのコンパクト設計。
    ■ 0.1KPa、-90℃での動作が可能。(保証値ではありません)
    ■ アナログ電圧出力。  

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インフラサウンドシリーズにおける位置づけ

過酷環境での使用(-90℃、0.1KPaの超低圧低温環境でも動作する設計です)、超低消費電力が要求される(60mW)、電源電圧が不安定(6.5~32V)、設置スペースが少ない、可聴帯域寄りのインフラサウンドセンサーで良い、過大入力が必要ではない場合(130dB=60Pa)、アナログ電圧出力で良い場合に最適です。

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ラインナップ

  • INF03

開発にあたって

本製品の開発にあたっては、高知工科大学・電子光システム工学群・山本真行教授に、ご指導頂きました。国産のインフラサウンドセンサーを作りたいという教授の志に共感し、およそ10年の歳月をかけて共同開発をしてまいりました。本製品は、ロケットや気球に搭載する目的で小型軽量を重視して開発されました。また同理由から-90℃、0.1KPaの超低圧低温環境でも動作する設計になっております。本製品のカスタム版はインターステラテクノロジズ、MOMO3ロケットのペイロードに搭載されました(※)。2018年4月の打ち上げは残念ながら失敗しましたが、2019年5月の打ち上げには成功し、上空大気の音の収集に成功しました。(※ペイロードのクライアントは高知工科大学、弊社が大学にインフラサウンドセンサーを提供)

LinkIcon高知工科大学インフラサウンド観測ネットワークシステム
LinkIconインフラサウンド研究室
インフラサウンドinfrasound大気リモートセンシング低周波数一般的に、人間は20Hz~20kHz程度の周波数の音波を聞き取る能力を持っているといわれている。この周波数範囲の音を「可聴音」と呼び、この範囲を超えた音になると、人の耳で捉えることができなくなる。この可聴範囲外の音のうち、20kHz以上の高周波域の音を「ウルトラサウンド(超音波)」といい、20Hz以下の低周波域の音を「インフラサウンド」という。CTBTO微気圧計低周波騒音津波地震一般的に、人間は20Hz~20kHz程度の周波数の音波を聞き取る能力を持っているといわれている。この周波数範囲の音を「可聴音」と呼び、この範囲を超えた音になると、人の耳で捉えることができなくなる。この可聴範囲外の音のうち、20kHz以上の高周波域の音を「ウルトラサウンド(超音波)」といい、20Hz以下の低周波域の音を「インフラサウンド」という。火山土砂崩れ噴火EthernetWiFi一般的に、人間は20Hz~20kHz程度の周波数の音波を聞き取る能力を持っているといわれている。この周波数範囲の音を「可聴音」と呼び、この範囲を超えた音になると、人の耳で捉えることができなくなる。この可聴範囲外の音のうち、20kHz以上の高周波域の音を「ウルトラサウンド(超音波)」といい、20Hz以下の低周波域の音を「インフラサウンド」という。加速度騒音振動気圧リモートIOリモートI/Oアレー一般的に、人間は20Hz~20kHz程度の周波数の音波を聞き取る能力を持っているといわれている。この周波数範囲の音を「可聴音」と呼び、この範囲を超えた音になると、人の耳で捉えることができなくなる。この可聴範囲外の音のうち、20kHz以上の高周波域の音を「ウルトラサウンド(超音波)」といい、20Hz以下の低周波域の音を「インフラサウンド」という。

インフラサウンドとは

超低周波

インフラサウンドとは、人間の可聴周波数範囲(20 Hz~20 kHz)より、低い周波数(3mHz~100 Hz)の音波のことで、地球物理に関する様々な状態を把握出来ます。代表的なものとして、津波・火山噴火・地震・土砂崩れ・隕石や人工衛星の大気圏突入・各種人工騒音(風力発電・爆発音・核実験等)などが挙げられます。周波数は低いほど遠くまで減衰せずに届く性質があるため、インフラサウンドを用いれば遥か彼方で生じている現象を把握することができるのです。インフラサウンドは、マイクロホンで計測できる周波数範囲よりも大変低い周波数を扱うので、マイクロホンとは全く異なる専用のセンサーが必要になります。

ADXⅡ-INF01  ADXll-INF01
インフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震インフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震

微気圧

音は言い換えると気圧変化ですからインフラサウンドのような低周波は気圧計で捉えることができそうです。しかし気圧計が扱う測定レンジはKPa(キロパスカル)レベル、インフラサウンドセンサで検出したい圧力偏移は、最大10Pa(パスカル)以上、最小1mPa以下(ミルパスカル)と微小です。この観点でも専用のセンサーが必要となります。

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インフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震インフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震

低周波騒音との相違

低周波騒音計ではマイクロホンにG特性という20Hzを中心としたバンドパスフィルタを組み合わせたもので、主に20Hz付近の低周波音を計ります。このような低周波騒音計で20Hz以下の実態を計ることは困難です。真の低周波騒音の実態を計測するにはインフラサウンドセンサが必要なのです。

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インフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震インフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震

インフラサウンドセンサ

本製品は1000Hz~0.1Hzまでをセンシングする静電容量式の差圧計を複数実装し、これを位相等価器で合成します。センサーの出力はアナログ電圧信号なので、データ測定の為にはロガーやA/Dボード等が必要です。ロガーやA/Dボードは周波数帯域が0.1Hzまであるので、DCまで入力できる装置をご利用ください。
ico.pngインフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震インフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震

測定レンジ
130dB/SPL、110dB/SPL切り替え式
周波数特性
1000Hz~0.1Hz

運用と装置の能力

風の影響

ADXⅡ-INF01  ADXll-INF01インフラサウンド測定の最大の障害は風の影響です。強風にもなると500mPa程度の大きなノイズを発生させます。風の影響を軽減する方法としてよく使われる方法が、吸気口をパイプで分散する手法で、吸気管は、①先端下部より吸気する方法、②吸気管全体でゆっくりと吸収するポーラスパイプの2通りの方法があります。いずれも、時間的に異なる場所でサンプリングした気圧を合成するので、FIR型のデジタルフィルタと等価です。

前記の方法はかなり広い場所がないと実現できません。もっと簡単な豊富が、室内に設置する方法です。強風であっても、室内は静かであるのは、部屋そのものが風に対するフィルタの働きをしているからです。低周波数のインフラサウンドを計測する場合、部屋のフィルタ特性は殆ど悪影響を与えません。同時に、装置の防水・防塵や給電などを兼ねられるのも大きなメリットです。但し以下の2点に注意してください。

  • 測定室の急激な温度変化を避ける。温度変化は空気を膨張・収縮させ、微気圧の変化になりますので避けるべきです。
  • 扉の開閉等による気圧変化に注意(部屋の気圧が大きく変化します。出入りの少ない部屋で、かつ扉の開閉をゆっくり静かに管理すべきです)

強風時の実例を下に示します。

DATA2.png
ADXll-INF01インフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震インフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震ADXⅡ-INF01

過度応答と2ウェイの合成

下は部屋のドアを急激に開き。普通に閉める動作をFs=800Hzでデータ収集した時の波形です。

INF04-1.png

その他

  • 薄膜抵抗や低誘電コンデンサを使い高い直流精度を達成しています。

仕様

寸法
W88.2×D47.5×H24.1mm、シャーシ寸法、コネクタ突起含まず
電源電圧
DC6.5V~32V
消費電力
60mW(無負荷、代表値)
動作環境
-110~90℃ico.pngインフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震インフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震
10~90%RHADXll-INF01インフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震インフラサウンドinfrasound微気圧計低周波騒音津波地震ADXⅡ-INF01
0.1KPa~200Kpa

MultifunctionI/Oとは

MultifunctionI/O(マルチファンクションI/Oボード)は、アナログ入出力、デジタル入出力を有するI/Oボードであり、デジタルI/OにはPWMやエンコーダー・カウンタ、周波数カウンタなどが割り当てられています。またリングバッファとトリガによって、連続での高速データ収集が可能です。アナログ部は全機種16Bit分解能であり、高精度、低雑音が特徴です。要約すると、以下の各種ボードの機能を統合したものと言えます。

■ アナログ入力ボード(A/Dボード、AIボード)
■ アナログ出力ボード(D/Aボード、AOボード)
■ アナログ入出力ボード(A/D+D/Aボード)
■ デジタル入力ボード(DIボード)
■ デジタル出力ボード(DOボード)
■ デジタル入出力ボード(DIOボード)
■ データ収集ボード(I/Oボード)
■ 波形入出力ボード
■ リモートI/O ※一部の機種のみ

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