2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a fiber-optic sensor system for distributed chemical sensing
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19H02388
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
岡崎 慎司 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50293171)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水谷 忠均 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究領域主幹 (00401232)
丸 祐介 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (20524101)
西島 喜明 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60581452)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光ファイバ水素センサ / エバネッセント波吸収型 / ファイバグレーティング型 / 白金担持酸化タングステン / 白金担持シリカ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である2021年度は前年度に先行して行った能代ロケット試験場におけるフィールド測定において良好な結果を得た多点グレーティング型センサデバイスの高度化を図るため、水素感応物質である白金担持シリカ膜の特性評価をさらに進めた。前年度確立した粒径7nmのフュームドシリカを白金担体とする作製方法によって得られた触媒粉末を充てんしたカラムを用いて水素応答特性を評価した結果、空気雰囲気下0.1～４vol%の水素濃度に対する直線的な温度上昇が得られ、その感度は約34℃/vol%であった。さらに触媒特性のばらつきを評価するために同一の作製法により作製した4サンプルについて空気雰囲気下1vol%水素に曝露してその温度上昇度を確認した結果、38.4±1.8℃の温度上昇度の再現性があることを示した。一方、繰り返し応答復帰特性を評価したところ、各サイクルで温度上昇は確認されたものの、サイクル数が増えるに従い温度上昇度は減少する傾向が見られ、平均して1サイクルごとに3.44％の温度上昇度低下が確認された。次に、繰り返し応答試験を１日ごとに行ったところ、温度上昇度の1サイクルごとに確認される低下は0.88％にとどまった。従って、応答性の低下は触媒層への水蒸気の蓄積によるものと考えられる。多点デバイスの試作・評価については、前年度に実施したフィールドにおけるロケットエンジン燃焼試験時のセンサ動作特性評価試験により、実際のロケットエンジン燃料配管システムには、エンジン燃焼試験時に部位により大きな温度分布が生じることが分かったので、補償用温度センサと触媒燃焼式グレーティングセンサを部位ごとに一対としたセンサ構造となるようデバイス設計・作製を行い、本年度行ったフィールド試験において光ファイバグレーティングセンサによる多点計測に成功し、その高度化と実環境における適用性を大きく向上させることができた。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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