F15飛来と超音波

私の職場は新千歳空港の西側にあります。

新千歳空港は南北に長い滑走路を持っていますが、民間航空機は離陸時も着陸時も空港の東側を飛びます。東京羽田行きが北へ向かって飛び立つときには、飛び立ってすぐに右に旋回して空港の東側でUターンをするようにして南西方向に飛行します。

新千歳空港の西側の空域は「官」が使っています。新千歳空港の西側には自衛隊第二空団の滑走路（旧千歳空港滑走路）があります。それで、職場の上空にはF15がよく飛来します。

今日も来ましたので、安手のデジタルカメラでどの程度写せるのか、シャッターを切ってみました。

こちらは縮小せずにトリミングをしたもの。F15のかたちはよく見えています。

このF15の垂直尾翼、2枚立っているのがこの写真でもわかると思います。この垂直尾翼なんですが、・・・

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下弦の月

陽が落ちてからふと西の空を見上げると、綺麗な下弦の月がありました。

安手のデジカメでこれがどこまで撮影できるかやってみました。

手振れを起こさないように固定して写したのがこれ。サイズを縮小しています。縮小率25％。

縮小せずにトリミングしたのがこちら。

安手のデジカメといえど、結構写せるもんだなという感想です。

ちなみに撮影時刻の月齢は1.9とのことです。こちらの月齢計算のページは、月齢イメージが出るようになっていて面白いですね。

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モバイル機器の落下衝撃対策

最近空港のロビーやJRのホームなどで、ウエイターがお皿を3本指で運ぶようなスタイルで、片手にノートパソコンを持ちながら移動する人を見かけることがあります。最初見たときはアホな変わり者、とみていたのですが、結構頻繁に見かけるようになりました。

先日は、空港でノートパソコンを開いたまま移動していた人がパソコンを落とすところを目撃してしまいました。液晶を壊した人、フレームが歪んでしまった人、私自身は経験ありませんが、身近に知っています。

パソコンが壊れることで怖いのはハードディスクがいかれて、データを取り出せなくなることですよね。そこで、パソコンの落下を検知して、ハードディスクのヘッドを格納するシステムを搭載した機種が登場しているようです。3軸の加速度センサが組み込まれているようです。

自由落下になると3軸の加速度センサの値がほぼゼロになることを利用しています。こちらのページ。いくつかの特許も出ているようです。昨日の記事で、Wiiリモコンの加速度センサの値がゼロになることを、WiiAccで確認しました。

Gsum=√（Gx^2+Gy^2+Gz^3）で加速度の値が出てきます。昨日のWiiリモコンのデータから、Gsumを出して、グラフにしてみました。10.11秒からおよそ0.4秒間ほぼゼロの時間があります。1ｍからの落下として、0.4秒以内に処理を終わらせなければならないでしょう。

でもこのシステムどの程度うまくいくのでしょう。というのは・・・・。

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自由落下の加速度値

WiiAｃｃで加速度を測定してみたいものは色々ありますが、手軽にできて面白く発展性もあると思うのは「自由落下」です。

自由落下では、無重力（無重量　微小重力）が出現します。3軸の加速度値はゼロになります。

WiiAccのバージョンアップ後のお試しとして、やってみました。落下距離1ｍに決めて何度かやってみました。

1ｍの落下距離では、ｔ＝√（2L/ｇ）で計算すると、0.45秒ということになります。実際にやってみると3軸の加速度センサの値がほぼゼロになるのは、0.40秒か若干下回るぐらい。何回やり直してもそうなります。若干落下時間が長くなるののならわかるけれど、短くなるのはなぜだろう。

0.40秒で落下距離を逆算すると0.78ｍということになります。

もしかしたらWiiAccの時間軸の較正に大きな誤差が生じているのか・・・・疑問を解決するために息子に協力してもらってビデオ撮影をして、映像の解析結果と照合しました。

YOUTUBEに動画をアップしました。

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WiiAccバージョンアップ

ニンテンドーWiiリモコンに搭載されている3軸加速度センサの値をパソコンに取得するソフトウエア「WiiAcc」をバージョンアップしました。

栃木県総合教育センター研修部の方から、WiiAccを使いたいというお知らせとともに、加速度値のキャリブレーション機能を搭載してほしいとのリクエストをいただいていました。こちら。

計測システムとして使うには当然のことでした。あれこれ迷いましたが、踏ん切りをつけてバージョン2.0として公開することにしました。

当然バージョンアップのメインは「加速度値のキャリブレーション機能」です。Wiiリモコンを衝撃を与えずに静かに3次元的に回転させると、XYZそれぞれの軸の最高値と最低値が取得できます。それが、1Gと-1Gに相当します。1Gと-1G差からスパンを、スパンと1Gの値からゼロ値を計算して、較正値として保存します。

何回か実施してたとえば平均値によって較正値を確定する方法もあるでしょう。このため1Gと-1Gの値を手入力できるようにもしてあります。較正値は保存できるようにしました。

自分でも何度もやってみましたが、上手い下手が出てきそうです。キャリブレーション名人が生まれたりして。

もうひとつ新しい機能を搭載しました。実はこちらのほうが手間がかかりました。

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三角関数ソフトバージョンアップ

271828さんのコメントを受けて、三角関数ソフト（「三角関数グリグリ」）をバージョンアップしました。

単位円に15度刻みで目盛りを入れました。30度ごとに線の濃さを変えることを含めて、コードとしては6行でした。今回はほかも少し変えましたので、20行弱の改変です。マイナーバージョンアップとしました。

どうでしょう、以前の画面よりわかりやすくなったでしょうか。

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三角関数イメージソフトウエア

今日は出勤でした。その代わり明日から7連休。まとまった時間が取れますので、先延ばしにしていたいくつかのことを片付けようと思っています。

今日は三角関数のソフトウエアを公開します。三角関数を初めて学ぶときにこんなソフトウエアがあると理解が早まるかなと考えて作りました。左の図はその実行画面です。

常用対数盤につづく数学教材ソフトウエアシリーズ第2弾です。対数螺旋を調べるソフト「Spiral」も数学関連ではありますが・・・。

半径1の円の中で、グリグリ回しながらサイン・コサイン・タンジェントの関係をイメージといてとらえようというものです。こういうのって有りそうかなと思って調べてみましたが、さしあたり見つかりませんでしたので軽く作ってみました。

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団塊ジュニア向けフリーペーパー

R25の記事掲載誌が届きました。同封されていた説明書きによると、

発行形態：週刊誌（毎週木曜）

発行元：（株）リクルート

発行部数：60万部（首都圏）

価格：無料

内容：「25歳以上のオトコの情熱誌」をテーマにした、まったく新しい男性週刊誌です。団塊Jr.世代の「変らなきゃ」という気持ちを勇気づけ、行動を支援するための情報を、毎週提供してゆきます。

とあります。WikipediaにもR25の項がありました。

なるほどね。男性週刊誌から浮かぶイメージとはずいぶん違います。厚さも薄い。どちらかといえば、飛行機の中の機内誌に近いかもしれません。団塊Jr.世代向けで、そのターゲットとなるマインドが「『変らなきゃ』という気持ち」というのも面白い。私なんかは団塊Jr.のパパ世代（団塊の世代そのものか）ですから、なるほどそうなの、という感じです。

知り合いが、駅のスタンドの様子を撮影して送ってくれました。地方の皆さん、都会ではこんな風景があるらしいですよ。今度上京したときにでも探してみましょうか。

ところで、超音波をめぐるプチミステリー、少し波紋が広がっているのかな。

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共振と固有振動数のソフトウエア

VB（Visual Basic）でソフトを作っています。教材用に作ることが多いのですが、ほとんど特殊用途でマニアック。このソフトなどは自分では気に入っているのですが、相当にマニアック。それでも一部は技術者教育に役立ててもらっているものもあるのです。たとえばこちら。自著の挿絵を書くのに役立ったソフトもあります。

作ったものは役立つかどうかは別にして、原則公開することにしています。昨年公開したソフト一覧。

ジェットエンジンの材料力学に関するソフトや、大型旅客機の非破壊検査に関するソフトも作っているのですが、これらは諸般の事情により今のままでは公開できません。

今回はその中の一部を取り出して作り直したものを公開します。タイトルは「固有振動数と共振」。といっても私が作るものですから、そう難しいものではありません。初学者用に次の2つのことがイメージできるように、という目的で作ったものです。

（1）共振とは、外部から振動が与えられるとき、その振動数が固有振動数に近づくにつれ物体の振幅が急激に増大すること。

（2）長方形断面の片持ちはりについて、その要素（長さ・高さ・幅・密度・縦弾性係数＝ヤング率）が固有振動数にどのように影響するのか。

固有振動数を求める式は、たいていの機械工学の本に載っています。ですから手計算でもまたはエクセルの表計算を使っても値を求めることはそう難しい話ではありません。

このソフトの目的は固有振動数の値を求めることではなくて、式の意味をイメージとして作ることです。そのあたりが出来ている人はまったく必要ないでしょう。

ダウンロードは続きで・・・

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超音波探傷技術の源流

4月23日にドイツからお客様がみえました。その中に以前から超音波探傷をめぐる交流をさせてもらっている友人とも言えるPeter Renzelさんもいました。Renzelさんに会うたびに色々なことを教えてもらっています。今回の話題のひとつは「超音波探傷の源流は」でした。

Peter Renzelさん。太っ腹でしょう。

Renzelさんによれば、見方によって源流はいくつもある、とのことです。私流に解釈すれば、大河にいたる山の湧き水はいくつもあるということでしょう。それでもあえてといえば、固体中に超音波を伝搬させてきずを最初に見つけたのはロシア（当時ソ連）のSokolovといえるだろう、とのことです。Sokolovが行ったのは、連続波を使う透過法です。これは、レントゲン写真の考え方（X線の透過量の違いで内部の様子を知る）と同じ発想と考えてよいでしょう。現在の超音波探傷法は、山彦の原理を使うパルス反射法(pulse-echo method)です。

Renzelさんにいただいた「Ultrasonic Testing Material」で確認すると、1940年代で探傷に連続波を使う考えは消えてパルス反射法に置き換わりました。「Ultrasonic Testing Material」の中の記述では、パルス反射法を最初に使ったのはおそらくコウモリであろうとしています。以下、「Ultrasonic Testing Material」4th edition ｐｐ163-164からの引用・・・

　This, by far the most impotant method of  non-destructive testing of materials by ultrasonics, the pulse-echo method, was certainly first uesd by bats.

（中略）

　The first proposal to use pulse-echo techiques for material testing came in 1940 from Firestone in the USA.

　In an independent development in England, Sproule used the method in about 1942. In Germany a pulse-echo system was also developed by Kruse.

戦争という緊迫した状況下ですからね。技術交流などというのんびりした話はなしで、それぞれ別個にということでしょう。

第2次世界大戦後、ドイツで超音波探傷法を確立してゆくのはJ&H.Krautkramer博士兄弟でした。Peterによれば、Krautkramer博士兄弟が超音波探傷を研究しようとしたきっかけは、敗戦後の復興にとって鉄道レールが大丈夫かの確認が差し迫っての課題であったので、その確認に超音波が使おうと試みたこと、とのことです。

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