2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of PSP measurement system for detecting fien differential pressure on the surface of rotating blade
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20K04292
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
江上 泰広 愛知工業大学, 工学部, 教授 (80292283)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 佑 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20402513)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 感圧塗料 / 微差圧計測 / 回転体 / PSP / アナログ信号 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
感圧塗料(PSP)を用いた大気圧付近(~100kPa)での100Pa以下の微小な圧力変動の高精度計測法の研究を進めた．現在は高速度カメラで計測されたノイズレベルの高い画像データからDMDやPODなどの高度な後処理でいかにノイズを除去するかという研究が盛んに行われている．しかし，計測可能な最小圧力は元画像のノイズレベルに大きく依存する．本研究では光電子増倍管(PMT)のアナログ出力信号をフィルタ処理でDC成分とAC成分に分解し，双方を高分解能で計測することで計測元データの高精度化を実現する研究を推進した．本年度は以下の2項目について研究を実施した．
1) PMTを用いた微小圧力変動の面計測の高精度化 共鳴箱の中の時系列の圧力分布データを点計測のPMTを移動させて計測する試験を行い，高精度に必要な要件を昨年に引き続き調査した．点計測のデータを面情報に再構成するときに，圧力波に含まれる異なる周波数の重なりが，位相のずれを生じさせ誤差要因となることを見出した．また，信号のモード分解法の一種であるVMD処理を信号取得後に行うことで，ノイズが1/10程度軽減できた．これにより155 Hzでは4.6 Pa, 373～1041Hzでは20 Pa付近まで圧力変動を高いS/Nでの計測を実現した．
２) PMTを用いた圧力計測の回転体への応用
PMTを移動させながら回転体上の圧力計測を行い，高速度カメラで取得した結果との比較を行った．PMTは 1点の圧力計測能は高速度カメラよりもはるかに高いが，点情報を面情報への再構成時に測定点間の位相のずれが本計測法の一番大きな誤差要因となるためノイズ除去とは別の補正方法が必要であることがわかった．
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