2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a complete non-contact thermophysical properties measurement combining the levitation technique and the emissivity-free temperature measurement
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16K14169
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
小畠 秀和 弘前大学, 地域戦略研究所, 准教授 (10400425)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 善郎 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, 首席研究員 (60358265)
笹嶋 尚彦 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, 主任研究員 (70357127)
山口 祐 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (80612176) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電磁浮遊法 / 2波長反射率比法 / 高温融体 / 非接触 / 温度計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
東北大学で開発された、電磁浮遊法と静磁場印加を組み合わせた超高温熱物性計測システムによって、非接触で高温融体の熱物性測定が可能となった。1)試料の容器からの汚染を抑えられること、2)対流を抑制した恒温金属融体の熱伝導率測定が可能なことから、この計測システムによる熱物性計測は世界的にも高く評価されている。しかし、非接触での熱物性計測には融体試料の放射率が必要なため、このシステムによる融体の熱物性測定には、試料の放射率は常に一定であると仮定する必要がある、融点が未知の試料に対しては正確な測定が行えない等の問題があった。
一方、産総研では補助光源を用いて試料の反射率比を求めることで放射率に依存しない温度測定を可能とした2波長反射率比法を開発している。この手法は電子基板などへの温度モニタリングやステンレス平板の温度計測への適応が進められているが、サイズの小さな球状試料や高温の溶融金属については、まだ研究が必要である。
本研究では、これら電磁浮遊技術を活用した熱物性計測技術と、放射率に依存しない温度計測技術を組み合わせ、完全非接触熱物性計測法を構築することを目的としている。これまでの研究で、浮遊液滴を模擬した銅、ニッケル、および白金球に対して2波長反射率比法を適応し、放射率に依存しない温度計測を行い、本手法の適応性について検証を行ってきた。その結果、本手法によって計測された温度は1300 Kまでの温度範囲において、温度モニタリング用に試料表面に融着させた熱電対の指示温度と20℃以内の精度で一致することが分かった。このことから本手法を高温の金属球に適応することで、放射率が未知の物質であっても実際の温度と±2%以下の温度範囲で測定できることが分かった。また温度計測法による不確かさ評価を行い、参照光源の二波長の輝度比を正確に決定することが測定精度向上にとって重要であることが分かった。
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