ファイバアレイ型多目的ポッケルス電位分布センサの試作

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555075
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 日高 邦彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90181099)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊田 亜紀子 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (20313009) ; 松岡 成居 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10114646) ; 千葉 政邦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (20011140)
• Keywords: ボッケルス / 沿面放電 / 電位分布 / 二次元 / 進展形状 / 電界センサ / 過渡現象

Research Abstract

本研究では実用機器中の静電位分布、放電進展に伴う電位及び電界の時間変化などを定量的に被測定対象空間に擾乱を与えず測定できるシステムの完成を目的としている。当初の計画においては、アレイ型光ファイバを光伝送に使用した電位分布測定システムを構築する予定であったが、昨年度、一本の光ファイバを用いた電位計を試作し、その特性評価を基に拡張システムの位置分解能の検討を行ったところ、光源・センサ間の光伝送に並列配置光ファイバを用いるとシステム全体の位置分解能は数mm程度に留まることが判明した。そこで、昨年度中にシステムの改良設計を行った。改良システムは、センサ部へはレンズ系により拡大したパルスレーザを入射し、受光器にはテーパファイバ付きCCDカメラを使用する。この改良システムにおいては、最大25.4mm×25.4mmの領域の二次元電位分布を、サブナノ秒の時間分解能をもって非接触測定可能である。
本年度は、まず二次元電位分布測定システムを構築し、球電極近傍の静電位分布の測定を行った。測定値と数値電界計算による理論値とを比較し、二次元電位分布が精度良く測定できることを確認した。最小検出可能電圧値は0.2kV以上に達する。なお二次元電位分布測定システムは、電位分布測定システム(現有)及び放電写真撮影用カメラとの同期観測が可能となっている。二次元電位分布測定システムの時間分解能は、光源の発光時間で決定され、本システムにおいては、0.2nsである。
これらの総合的な沿面放電測定システムを用いて、大気圧空気中の沿面放電を対象に測定を行い、沿面放電進展時の二次元電位分布のサブナノ秒オーダ計測に成功した。これらの測定データは、沿面放電進展機構の解明、モデル化のうえで必要不可欠なデータであると考えられる。

Research Products

• [Publications] A.Kumada: "Potential Distribution Measurement of Surface Discharge in SF6 Gas"Proc.of International Workshop on High Voltage Engineering(IWHV'00). Volume 1. 93-98 (2000)
• [Publications] M.Chiba: "Inception Voltage of Creeping Streamer and its Developing Length"Proc.of Asian Conference on Electrical Discharge. 203-206 (2000)
• [Publications] A.Kumada: "Potential Distribution Measurement of Negative Surface Discharge in Air, Nitrogen and SF6"Proc.of 13^<th> International Conference on Gas Discharge and Their Applications. Volume 1. 295-298 (2000)
• [Publications] 熊田亜紀子: "ポッケルス効果を用いた正極性沿面放電進展時の電位分布直接測定"電気学会論文誌A. 120-A,No.2. 204-210 (2000)
• [Publications] A.Kumada: "Potential Distribution Measurement of Surface Discharge in SF6"電気学会論文誌B. 121-B,No.8(掲載予定). (2001)
• [Publications] A.Kumada: "Two-Dimensional Potential Distribution Measurement of Surface Discharge with Sub-nano Second Resolution"12^<th> International Symposium on High Voltage Engineering (ISH2001),発表予定.