2021 Fiscal Year Research-status Report
High-Accuracy Measurement of Pressure and Temperature Using Frequency-Domain Lifetime Imaging Technique
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20K04287
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
宗像 瑞恵 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (30264279)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 感圧塗料 / 圧力分布計測 / 温度分布計測 / 流体計測 / 塗布方法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、感圧塗料（PSP）を用いた表面圧力分布の計測に加えて、温度も同時に計測する方法を開発することを目的としているが、従来の感圧塗料による表面圧力を計測する寿命法では，励起光としてパルス光を用いられてきたが、本研究では、照射する光の強度を正弦波などのように変調させて、発光強度の応答変化をカメラで撮影して圧力や温度分布を計測する。この変調光を照射する方法による計測は，これまでバイオ医療分野で細胞の寿命計測で利用されてきたが，幅広い産業分野の工業モデルでの圧力計測の適用例はほとんどなく，実用レベルに至っていないが、今回、壁面噴流実験で実証を試みた。
この周波数ドメインの蛍光寿命法(FLIM法(Fluorescence Lifetime IMaging technique))をPCOによって開発されたpco.flimカメラではなく、高速度カメラ（CMOSカメラ）のシングルショット(単一露光)により撮影できるシステムにより、圧力分布と温度分布が同時に計測ができることを平板モデルへの壁面噴流実験によって圧力センサや赤外線カメラによる計測結果とも比較して検証した。また、非定常計測するためのシステムに改良し、圧力分布および温度分布の非定常同時計測の検証実験を開始した。
さらに、ハンドスプレーで三次元モデルに一様に発光塗料を塗布するには熟練の技術が必要であるが、自動コーターによる塗布方法を試み、プロペラ表面に一様塗布する技術を開発し、圧力感度の面内ムラが2%程度にまで低減することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
圧力および温度同時計測手法の検証のために計測手法の精度が十分であるかの検討が必要ではあるが、より高精度で多様な手法での比較検証が可能となり、本開発手法の有効性が示されつつあり、非定常計測へ向けた試行も開始している。また、三次元モデルへの一様な発光塗料の塗布課題に対して、自動コーターでの塗布方法を試みたことにより、面内の圧力感度のムラが2％以下まで抑えられたモデルを作ることに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
温度感度も高い感圧塗料での試験や感温塗料と感圧塗料を塗布した資料での試験など、これまでとは異なる塗料により、さらに同時計測精度を高める。
また、非定常計測の計測精度検証のためのモデル実験をいくつか選定し、周波数ドメイン蛍光寿命法による非定常計測の計測精度を評価する。
自動コーターにより塗布した回転プロペラ上の圧力分布を計測し、その圧力分布から得られる推力と空力試験により得られるプロペラ推力とを比較検証し、吹き返しの影響を受けるプロペラの非定常圧力分布の計測を試みる。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍による塗料や機材の納期の遅れによるものや学会発表等による出張が執行できていないことが原因であり、翌年度、それらの物品で使用したり学会発表で使用予定である。
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