都市ガスのスマート保安のための車載型レーザーガス漏えい検査システムの開発
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22K04644
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 25030:Disaster prevention engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
由井 四海 富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (10413759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石黒 農 富山高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40455126)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | ガス漏えい検査 / レーザーガス計測 / スマート保安 / レーザー分光法 |
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| Outline of Research at the Start |
都市ガスの供給網を維持保安するためには定期的な検査や改修が欠かせない。一方で、急速に進む少子高齢化・人口減少などにより、現状の仕組みを継続して利用することが難しくなってきている。そこで、これらの安全性を保ったまま検査の効率性を向上させるガス分野のスマート保安が求められている。ここでは、総延長が26万kmにもおよぶ都市ガス配管の漏えい検査を効率的に行うことを目標に、中赤外レーザー光を使った車載型のガス漏えい検査システムを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在主流のリモート型漏えい検査システムは感度が低いことから、利用する際の速度が人の歩く速さに限られ、総延長26万kmの配管を検査することができない。そこで、自動車に搭載することを前提としたシステムを考える。感度の低いことが車載型の開発を阻んできたため、ここでは複合的なアプローチで高感度化を図ることを研究の目的とする。本年度は、1.多重反射セルによる測定の高感度化 2.光源強度の安定性の評価を行った。測定の高感度化では、最初に広範囲を複数の光線源で測定するために光ファイバーで分岐することを試みたが、低い結合効率などの実用上の問題点があったため、空間伝播によって多重反射セルへ光を導入する方式に変更した。その結果、総光路長4.9mに相当するマルチパスの測定系を組むことで、シングルパスに比べて吸収強度が光学的厚さ比で15倍になることが確認された。光源強度の安定性の評価では、強度の時間変化について測定を行い2分間測定で±0.7%、10分間測定で2.1%のドリフト変動が見られた。これらの強度変化はシステムとしての最終的な測定感度に影響するため、より高感度な測定を実現する際には低減する必要がある。そこで、光源の構成要素の中で強度変動に大きく影響すると考えられる温度制御器について機器組み込み型2種と据え置き型1種の特性評価を行った。その結果、任意の温度センサー抵抗値においてそれぞれの制御器での変動の大きさは据え置き型が最小であった。車載型システムでは重量や電力に制限があり、機器組み込み型の温度制御器が必要となるが、据え置き型に比べて温度変動が大きくなっていたため、温度変動が直接強度変動に影響しない、あるいは強度変動を補償するような方策を検討する必要がある。また、以上の研究過程で得られた諸条件は次年度に予定されている研究の基礎的なデータとして利用される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当該年度の研究計画の一部については研究実績の概要で説明されているように実施されたものの、本研究で使用されている光源の主要部品である波長変換素子が損傷し、予定されていた研究内容を約半年間進めることができなかったため進捗状況はやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
要素技術の最適化と車載型システムの試作を行う。これまでに得られた実験結果である、吸収線の特性、変調方式の検討、マルチパスのレーザーメッシュについて、それらを組み合わせた場合の問題点を抽出した上で車載型システム全体の試作を行う。実験室とは異なる使用環境に対応するために、システムの各要素を最適化することを予定している。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
