高感度感圧塗料を用いた高精度・高時間応答性壁面上圧力分布計測システムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555047
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 益田 光治 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (40038097)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 尚之 石川島播磨重工業株式会社, 基盤技術研究所, 研究員 ; 半田 太郎 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助手 (30284566) ; 青木 俊之 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (20150922)
• Keywords: 感圧塗料 / PSP / 圧力計測

Research Abstract

感圧塗料は機能性塗料の一種で,この塗料に外部から紫外光を照射すると塗料を構成している分子が励起され,失活するときに燐光を発する.このとき燐光は塗料に接している気体中の酸素による消光作用をうけるため,酸素分圧が高いほど燐光強度は低くなる.このことを利用し,塗料を非測定物体の表面に塗布し,外部から紫外光を照射して,塗料の発する燐光強度を観測することにより,物体表面上の圧力分布を計測することができる.本研究は,この感圧塗料に関し,励起光強度と燐光強度の関係を始め,時間応答特性や気流温度と塗布面温度との関係など圧力測定上問題となる点を明らかにし,感圧塗料を実用レベルまで立ち上げることを目的とする.本研究においては,感圧塗料PtOEP, PtTFPP, H2TFPP, H2TCPPをTLCプレート上に塗布した実験を行い,これまでに次の結果を得ている.
(1)分光器により各種塗料の発する燐光のスペクトル成分を測定したところ,その強度が温度と圧力に依存することが分かった.そこで,光電子増倍管を熱雑音を低減するための高性能電子冷却器(で冷却し,燐光スペクトルの温度と圧力による変化の状態に関する基礎データを蓄積した.
(2)感圧塗料には経時変化が存在し,励起光強度が一定でも塗布後の経過時間によって燐光強度が異なる.そこで,各種塗料に対してこの経時変化の特性を詳細に調査し,計測システム構築に不可欠な,塗料の経時変化の時定を実験的に確定した.
(3)静圧の面測定を可能とするためには,CCDカメラをコンピュータに連結し,燐光強度分布から高精度で圧力を決定するためのソフトウェアが必要となる.そこで,昨年度購入した超高感度CCDカメラで面測定を行うための特殊なソフトウェアを開発した.

Research Products

• [Publications] 半田太郎: "感圧塗料の温度依存性の評価"可視化情報. 21・2. 303-306 (2001)
• [Publications] H.Katanoda: "Effect of Reynolds number on Pitot-pressure distributions in underexpanded supersonic freejets"J. Propulsion and Power. 17・4. 940-942 (2001)
• [Publications] 片野田洋: "適正膨張超音速噴流中に置かれた円柱まわりの流れ"日本機械学会論文集 B編. 67・663. 2687-2692 (2001)
• [Publications] 与那嶺牧子: "先細ダクトにおける複合圧縮流れの可視化"可視化情報. 21・2. 113-114 (2001)