2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of pressure measurement system using optical method
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18K13771
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
武井 良憲 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 (00805145)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 圧力標準 / ファブリペロ / 真空 / 圧力 / 屈折率 / 熱力学温度 / 不確かさ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
圧力の絶対値を計測するために、圧力計は標準器を用いて校正される必要がある。本研究では、将来の圧力標準器の1つとするために、光学式圧力計測システムを開発している。気体の状態方程式および分子密度と屈折率の関係式を用いて、圧力は気体の屈折率と熱力学温度から求められる。光学式圧力計測システムを用いることで、1 Pa～100 kPa の圧力範囲においては従来の標準器よりも小さな計測の不確かさを達成できる可能性がある。さらに、光学式圧力計測システムは、広い範囲の圧力値を高分解能に非接触かつ連続的に計測可能である。
まず、新たな実験系の立ち上げとして、①ファブリ・ぺロ干渉計による屈折率計測システム、②恒温水を用いた真空チャンバの温調、③重錘形圧力天びんを用いた圧力場の安定化、の要素技術を確立した。その後、100 kPa ± 9 kPa の範囲の圧力を連続的に計測した。また、20 kPa, 40 kPa, 60 kPa, 80 kPa, 100 kPa の圧力点で、既存の標準を用いて校正された圧力計と比較した。各圧力点における繰り返し性も非直線性も、圧力計の校正の不確かさの範囲内であり、開発した光学的圧力計測システムが精確に圧力を測れていることを実証した。
今後は、光学式圧力計測システムを圧力の一次標準とすることを目指して、温度の絶対値計測やガス純度の評価などにも注力する。また、開発したシステムの応用展開を検討する。他国の研究グループも類似の研究を進めている中で、引けを取らないように、継続して研究開発に努める。
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