海中・海底下における電波伝搬媒質の交流電気特性計測手法の研究

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K14517
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 吉田 弘 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋工学センター, 部長 (00359134)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 海水複素誘電率 / 長波の誘電率 / 損失媒質の誘電率

Outline of Annual Research Achievements

海水の複素誘電率をLF～HF帯で計測するために必要なテストフィクスチャを設計するために、他の周波数で実施されている複素誘電率計測方法と、電磁場の近傍界、導電損失媒質中の電磁場に関する論文や書籍を収集して解析した。計測方式として最適な方法は既存の情報からは特定できなかったが、低周波領域で有効な「容量法」と損失媒質中での測定に有効な「先端開放型同軸プローブ法」を製作して実験することで、まずは有効性を確認することとした。海中で直接計測できるように、フィクスチャを始め計測システム全体のの設計を開始した。また、海中に持ち込むためのLCRメータを選定して購入した。年度内に、容量型のテストフィクスチャの設計が概ね終了した。計測用のシミュレーション水槽（疑似海水＋硅砂）も準備した。
一方で、海中に直接交流電流を流した場合と、交流電場をかけた場合の海水の応答の違いを検討するために、微小ダイポールを製作して、海中における反射特性(S11)と透過特性(S21)を計測した。これらのデータは解析中である。
計画では、計測システムの試作を行い、計測を開始するはずであったが、フィクスチャの構成の決定に時間を要し、設計までが当年度の成果である。次年度早々に、設計した「容量法」フィクスチャを製作図面までに落とし込み、試作品による評価に取り掛かる予定である。また、並行して「プローブ法」によるフィクスチャも設計・製作し、評価を実施する。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初計画では、初年度にフィクスチャ試作まで実施し、簡単な試験を実施する予定であった。しかしながら、海水という損失媒質中で低周波（長波～短波）の計測を行うためのフィクスチャの設計に、計画以上の時間を要した。
これなら測れるという確定的手法が無いため、計測をしながらコンフィグレーションを変更できる自由度を有したフィクスチャを設計したため、物理的な手法のみならず、構造の検討にも時間がかかったためである。

Strategy for Future Research Activity

本研究で明らかにしたいことはターゲット周波数における複素誘電率であるが、当年度に実施する研究では、そのために、１）海水中（疑似水槽）での計測方法の確立、２）実海域での計測手法の確立をめざす。１）の達成のために、前年度設計したフィクスチャを実際に製作し、正しい複素誘電率が計測できるようにシミュレーション水槽を用いてチューニングを行う。これらを前期に終了させる（遅れた分の挽回）。これらの結果を秋の国内学会で発表する。確実に研究を推進するために、他の業務と統一した工程表を作成し、管理ツール(Jooto)を用いて管理する。２）実海域における海中での評価を行うための装置の製作を行い、実際に海中での現場複素誘電率計測を実施する。それらの結果は、平成29年度中に申し込みが可能な国際学会で発表する。

Causes of Carryover

進捗状況にも記載した通り、海水中で複素誘電率を計測するためのフィクスチャのデザインに計画以上の時間を要した。そのため、初年度の研究ではテストフィクスチャの設計までで研究が終了し、製作するための費用（予算約70万）を使用しなかった。また、試作機の評価結果まで到達できなかったために、学会発表等を行わなかったためにその分の費用が余ったが、一方で既所有のLCRメータでは性能が低く所望の研究データが得られないことが分かったために、新規にLCRメータを購入した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

未使用分に関しては、平成29年度早々にテストフィクスチャ2種類を製作するために使用する。