アクリル板を伝って圧電素子に衝突する液滴の挙動と、その際に発生する電圧変化を同期計測した事例です。
研究開発や製品設計において、微小な衝撃力や圧力変化を定量化する場合、物理現象の視覚情報とセンサーから得られる信号情報の時間軸を一致させることが不可欠です。
本事例では、ハイスピードカメラPhantom Miro C321を用い、1,000fpsの動画データと圧電素子からの10V出力を同期させて収録しています。
物理現象の解析における課題
このような物理現象の解析には、いくつかの課題が存在します。
一つは、液滴の衝突や変形といったミリ秒単位の高速現象を正確に捉えるための時間分解能です。
もう一つは、センサーの出力波形と画像データの完全な同期です。
これらが乖離していると、波形のピークがどの瞬間の現象に対応しているのかを正確に特定できません。
同期計測の利点
本事例における同期計測の利点は以下の通りです。
- 液滴が圧電素子に接触した瞬間の立ち上がり電圧を、1,000分の1秒単位で特定
- 接触面積の拡大や液滴の飛散といった視覚的変化と、電圧値の相関関係を定量的に解析
- 外部信号（10V）を画像データと同一の時間軸で管理することによる、解析工程の効率化
Phantom Miro C321の特長
使用したPhantom Miro C321は、フルHD（1,920×1,080ピクセル）において最大1,480fpsの撮影が可能な小型ハイスピードカメラです。
200万画素の解像度を持ちながら、73×73×82.5mmという省スペース設計であるため、実験装置が混み合う研究環境でも柔軟に配置できます。
