空間電荷のリモートセンシングに関する研究

• 研究課題/領域番号: 10650273
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電力工学・電気機器工学
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 高木 伸之 岐阜大学, 工学部, 助教授 (80179415)
• 研究分担者: 王 道洪 岐阜大学, 工学部, 助教授 (20273120) ; 渡辺 貞司 岐阜大学, 工学部, 教授 (20021595)
• 研究期間 (年度): 1998 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円); 2000年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 1999年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円); 1998年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: 空間電荷 / 音波 / リモートセンシング / 雷 / 雷雲 / 避雷針 / 送電線 / 避雷

研究概要

空間電荷密度を測定する新たな装置を開発した。本装置では、空間電荷を音波により振動させ、このときに生じる電界変化の大きさから空間電荷密度を算出している。本装置はリアルタイムに空間電荷分布を測定でき、様々な分野での応用が見込まれる。例えば、避雷針や送電鉄塔周辺に発生する空間電荷と雷撃様相の関係を明らかにし、新たな避雷理論等を構築することが可能となる。また、雷雲内の電荷分布が分かればいつ落雷が発生するか予告する事も可能となる。
まず、この測定原理の妥当性を確かめるために理論的な予測を行った。その結果、音波の周波数を1kHz、音波の送信出力を900wとすると、地上で1μ v/mまで測定可能であれば、高度8000m程度までの空間電荷密度を1nC/m^3の分解能で測定可能であることが分かつた。
つぎに、この結果を実験的に確かめるために室内実験を行った。針対平板電極に直流高電圧を印可し、電極間に空間電荷を発生させ、これに音波を当てて、電界変化を測定した。その結果、数μC/m^3程度の空間電荷密度の検出に成功した。
さらに、冬季雷を対象とした屋外観測を福井県美浜町内で行った。雷雲通過時に木の先端で発生した空間電荷が数十nC/m^3程度存在し、高度の増加と共に電荷密度は減少する結果を得た。電界アンテナの受信感度をさらに高くできれば雷雲内の電荷密度も検知可能となる。