2020 Fiscal Year Annual Research Report
Compact and high-sensitive pressure sensors with semi-closed structures for detecting slight pressure fluctuation due to tsunami generation
| Project/Area Number |
18K04163
|
|---|
| Research Institution | Niigata University |
|---|
Principal Investigator |
大河 正志 新潟大学, 自然科学系, 教授 (90213644)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 孝 新潟大学, 自然科学系, フェロー (10143752)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 微気圧センサ / 光導波型センサ / 津波 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年度は，小孔付き半密閉空間を有する光導波型微気圧センサを作製し，ステップ応答特性および周波数応答特性について考察を行った。まず，ダイヤフラム辺長20mm角，ダイヤフラム厚0.21mmおよび0.145mmの2種類の光導波型センサを試作し，位相感度の評価を行った。その結果，0.21mm厚の位相感度は291mrad/kPa，0.145mm厚は490mrad/kPaで，理論予測より低かったが，センサの応答特性の測定には支障ないものと判断した。
ステップ応答特性では，半密閉空間内部への印加圧力（減圧）を0.2，0.3，0.5，0.7，1kPaと変えて，誘起圧力差持続時間（以下，持続時間）の印加圧力依存性を調べた。半密閉空間の体積および小孔直径をそれぞれ10cm^3，40μm，光導波型微気圧センサの正方形ダイヤフラムの辺長および厚さをそれぞれ20mm，0.21mmとした。光導波型センサの出力波形は，市販センサによる半密閉空間圧力のモニタリング波形と高い類似性が見られた。しかし，ステップ応答測定前後における光導波型センサの出力の一致が良好ではなく，持続時間を決定することができなかった。次に，小孔直径を40，30，20，10μmと変えて，誘起圧力差持続時間の小孔面積依存性を調べた。印加圧力依存性と同様に，市販圧力センサのモニタリング波形と類似した波形が得られた。
周波数応答特性では，厚さ0.145mmおよび辺長20mmのダイヤフラムの光導波型微気圧センサと体積10cm^3の半密閉空間を用い，小孔直径を10，20，30，40μmと変えて，それぞれの遮断周波数を評価した。測定では，印加圧力の振幅を500Paとした。市販圧力センサによる半密閉空間圧力のモニタリング波形との類似性も良好で，光導波型センサの出力を基に決定した遮断周波数が，小孔面積に比例することを明らかにした。
|
