2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high precision PSP method using structured illumination
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18K18822
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
松田 佑 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (20402513)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江上 泰広 愛知工業大学, 工学部, 教授 (80292283)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 感圧塗料 / 構造化光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄道・自動車車体表面での圧力分布の精密計測技術は，空気抵抗や空力騒音をはじめとした空力設計を行う上で非常に大きな貢献を果たす．そのため，高い空間分解能で圧力分布計測が実施できる感圧塗料（Pressure-Sensitive Paint; PSP）計測法が注目を集めている．本研究ではPSP計測法による圧力計測の高精度化を実現することを目指した．PSPは感圧性のりん光分子とそれを模型表面に固定するためのバインダーから構成される．PSPに励起光として青色・紫外光を照射するとりん光分子からりん光が発せられる．この発光強度は圧力に応じて変化するため，発光強度の強弱分布の計測を通じて圧力分布を計測できる．本研究では，励起光に空間変調をもたせた構造化光を利用する．すなわち，構造化光に同期したPSP信号を効果的に抽出することで，計測の高精度化を目指した．このような観点から，新しいPSP励起システムとして，デジタルミラーデバイス（Digital Mirror Devise; DMD）を用いた励起光システムを開発した．具体的には，ターゲットとする圧力範囲において優れた圧力感度を示すりん光分子を選定し，このりん光分子に合わせたバインダーを選定した．また，このりん光分子を励起するのに適した波長を有した光源を準備し，波長に合わせたDMDを用いて構造化光の形成を行った．さらに計測に際して，計測対象に適した構造化光のパターンの設計と検討を実施し，適切なパターンを選定した．また，PSP計測画像の位置合わせを簡易に実施するためにARマーカーを用いた手法を提案した．以上のような計測システムを開発し，実験室レベルでの衝突噴流試験を実施し，その有効性を確認した．合わせて近年注目度の高い，PSP計測画像から壁面せん断応力の算出を行う手法の検証も行った．
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