坑井内計測用光干渉型4成分マイクロ弾性波検出器の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555278
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 新妻 弘明 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90108473)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森谷 祐一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60261591) ; 浅沼 宏 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50250717) ; 江刺 正喜 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (20108468)
• Keywords: マイクロセンサ / 地下マイクロセンシング / 多成分弾性波検出器 / ファブリ・ペロー干渉計 / 3次元粒子運動軌跡 / マイクロゾンデ / スペクトル行列

Research Abstract

本研究は、新妻らが試作に成功した地下弾性波計測用光干渉型マイクロ加速度センサーを4成分組み合わせ、坑井内で弾性波の3次元粒子運動軌跡を検出可能な完全受動型地下弾性波検出器を開発することを目的とする。平成13年度の研究実績の概要は以下の通りである。
1. 干渉型マイクロ4成分弾性波検出器の製作
(1)広帯域、高感度かつクロス感度の小さい多成分計測用光干渉型加速度センサーについて、その加速度検出原理および性能を検討した。センサーを設計・試作し、周波数特性、感度、クロス感度、設置方向依存性等を実験室内で評価した。
(2)各センサーで検出した光信号の多重化伝送法を検討し、システムを試作した。
(3)3次元粒子運動軌跡を検出するためのセンサーの配置を検討し、センサーマウント部分を試作した。
(4)坑井内でセンサー部分を外圧から保護するための圧力容器について構造を検討し、試作した。
2. 光干渉型マイクロ弾性波検出器の性能評価
(1)1.で開発された光干渉型マイクロ弾性波検出器のプロトタイプについて、東北大学工学部内に既設置のテストフィールド(30m坑井3本)を使用し、現位置での弾性波計測を行った。
(2)テストフィールドで記録した信号をスペクトル行列解析、4成分コヒーレンシー解析等の多成分信号処理法により処理し、本弾性波検出器の3次元粒子運動軌跡検出能力を定量的に評価した。
(3)本弾性波検出器の坑井への固定方法を検討し、固定方法、固定状態と3次元粒子運動軌跡検出能力の関係を検討した。
(4)本弾性波検出器の性能の温度依存性を実験室内で評価し、本検出器の使用可能な温度範囲を明らかにした。

Research Products

• [Publications] 新妻: "マイクロセンサーによる地下弾性波計測"振動技術. 25-29 (2001)
• [Publications] H Asanuma, S Hasihmoto, G Suzuki, H Niitsuma, M Esashi: "Optical interference type micro hydrophone fabricated by micromachining"SEG Expanded Abstracts. 45-47 (2001)