2013 Fiscal Year Annual Research Report
ピエゾケ－ブルを用いた構造物簡易スマ－トセンサシステムの研究
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25242033
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
下井 信浩 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (10300542)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
間所 洋和 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (10373218)
青木 義男 日本大学, 理工学部, 教授 (30184047)
CUADRA CARLOS 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (30302194)
西田 哲也 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (40315627)
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| Project Period (FY) |
2013-10-21 – 2017-03-31
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| Keywords | スマ-トセンシング / ピエゾエレクトリックセンサ / 振動計測 |
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| Research Abstract |
橋梁や建築物等の構造物における締結部にセンサを装着することや利便性を考慮するとセンサ形状は，図3に示す様にボルト形状センサが考えられる．本センサ原理は，圧電素子であるピエゾケ－ブルを挿入するための中空のウレタン樹脂の中心部に接着固定して変形が可能なようにしている．振動等を加えることによりセンサ自ら電圧を発生し，ウレタンの弾性力によって繰り返しオフセットが可能な設計にしている．つまり振動の大きさによる出力電圧の違いを計測する事が可能である．このオリジナルの本センサにサンプリングの周波数や出力電圧の閾値が設定可能なマイコンを接続して振動試験器による振幅の変化を測定した．また計測値を用いた加速度変換及び変位の変換等の有効性について従来の計測機器の測定結果に対応した簡易計算技術と解析方法等を検討した． 測定項目は，振動装置において（1）振動台の振動をレ－ザ変位計で測定しながら振幅と周波数を一定状態で振動させ，ピエゾ振動計測センサはこの振幅による対応した変型が可能な治具に固定して周波数と振幅の変化による出力を測定する．(2)振動台をレ－ザ変位計で変位を測定しながら0.25mm，0.5mm，1mm と徐々に振幅を変化させ，各々の振幅における振動周波数１～15Hz まで変化させた時のピエゾ振動センサからの出力を測定し測定性能を評価する．(3)同様の振動試験を３軸加速度計とピエゾ振動計測センサとの比較測定試験を実施し，性能比較及び両センサの計測結果から得た数値を時間で微分した速度センサとしての用途についても性能を確認する．(4)振動試験器を用いて溶接構造物モデルの応力集中や疲労破壊の測定についてピエゾ振動センサと従来手法による測定結果を比較を実施した．
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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
1)構造物におけるピエゾ振動センサを用いた計測の基本性能の証明(25年度)
室内実験における加振機を用いた加速度計やレ－ザ変位センサとピエゾ振動センサによる計測値から本センサを用いた計測値の有効性や従来計測技術と比較した解析技術等の検討を実施した結果については機械学会に論文を投稿し,論文が採録された．
また,韓国の国際会議において本研究結果を発表したところ大変注目された．
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| Strategy for Future Research Activity |
モデル橋梁及びモデル建築物等における構造物の実装計測試験による従来計測技術との比較
秋田県由利本荘市子吉川に架けられている全長256ｍの飛鳥大橋において，橋脚の接合部に本センサユニットを敷設して上部を通過する車両の重量に比例した振動の大きさと比例した値を時系列に測定し,加速度,変位,固有振動数を解析する．また，同時に高性能の３軸加速度計，レ－ザ変位計,静荷重計測器等を同位置に敷設して計測し有限要素法（FEM）による解析結果と比較する．
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