| Project/Area Number |
22K14273
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
Shimoda Tomofumi 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (60880763)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | 加速度センサ / 振動計測 / 接触剛性 / レーザー干渉計 / 計量標準 |
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| Outline of Research at the Start |
加速度センサを用いた振動計測は基礎的な計測技術の一つとして高いニーズがある。しかし高周波数帯（数kHzから25 kHz）ではセンサと計測対象の間の接触剛性によりセンサ感度に大きな不確かさがあり、振動計測の確度を下げる大きな要因となっている。本研究では、センサ出力に現れる共振ピーク周波数から接触剛性の寄与を推定し、信号に補正を行うことで振動計測の確度を向上させる手法を提案・研究する。まず共振ピーク同定に必要な高周波数帯（< 100 kHz）までのセンサ感度評価システムを開発することで本手法の原理実証を行う。さらにセンサにランダム振動を加えて実際の計測を模擬し、実用性検証も行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this research, the effect of contact stiffness on accelerometer sensitivity in high-frequency vibration measurements was studied. First, a dynamical model of an accelerometer was developed to explain the mechanism by which contact stiffness affects the frequency characteristics of accelerometer sensitivity. The validity of the model was confirmed through experiments. The experimental results also showed that the frequency characteristics of the sensitivity change depending on the measurement target. By comparing the measured characteristics with the dynamical model, the contact stiffness was quantitatively estimated, and its dependence on the Young’s modulus of the target was determined. Furthermore, we have gained insights into improving vibration measurement accuracy by estimating and correcting the accelerometer’s sensitivity based on the obtained dependency.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で得られた知見は、高周波振動計測の精度を制限する主要因のひとつである接触剛性について、定性的・定量的な両面で理解を深めたものである。特に定量的な面は先行研究で十分に評価されておらず、評価方法も含めて本研究が新たに提案・実証したことで、加速度センサ感度の補正を可能にする展望を拓いた。これにより近年産業ニーズが高まりつつある高周波振動計測の精度向上に役立てられるほか、関連する計量標準の整備にも貢献できると期待される。
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