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電磁力によるトルク計測技術を用いた万有引力定数の精密測定に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K06482
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 計測工学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

西野 敦洋  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (40415724)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード力学量計測 / 超精密計測 / キッブルバランス / 電磁力 / 万有引力定数 / 基礎物理定数 / キッブルバランス(ワットバランス) / 計測工学 / トルク
研究成果の概要

本研究課題では、電磁力による超微小トルクの計測技術によって、万有引力定数Gの精密測定を行うことが目的である。まず、電磁力による超微小トルクの計測技術を確立するために、一様な磁場を形成するためのヘルムホルツコイル内に設置された矩形コイルを一定の角速度で回転させた際に生じる誘導起電力と、その矩形コイルの角度位置を精密に評価するための電圧-カウンタ同時計測システム等を開発した。万有引力を発生させるための重力源として鋼球を製作し、質量と長さの国家標準にトレーサブルな評価を行うなどしてG評価の準備を進めることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

国際単位系SIにトレーサブルな電磁力による超微小トルク計測技術の確立により、信頼性の高い新たな微小トルク計測機器や高精度粘度計の開発、MEMS デバイスなどの新製品への応用が可能であると考えられる。また、本研究で提案する電磁力による超微小トルク計測技術を用いたGの精密評価は、G評価における全く新しい方法であるので、既存のG の結果における未知の誤差要因の検証に有益であると考えられる。そしてG がより信頼性の高い値に到達することは、重力の逆二乗則の検証などへの貢献が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 図書 (2件) 備考 (6件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Calibration of a torque measuring device using an electromagnetic force torque standard machine2019

    • 著者名/発表者名
      AtsuhiroNishino, KenichiFujii
    • 雑誌名

      Measurement

      巻: 147 ページ: 106821-106821

    • DOI

      10.1016/j.measurement.2019.07.049

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 電磁力式トルク標準機における高精度回転位置決め制御システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      西野 敦洋
    • 学会等名
      第35回センシングフォーラム 計測部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] REALIZATION OF A MICROTORQUE STANDARD BY USING AN ELECTROMAGNETIC FORCE TYPE TORQUE STANDARD MACHINE2017

    • 著者名/発表者名
      Atsuhiro Nishino
    • 学会等名
      IMEKO TC3, TC5 and TC22 International Conferences 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電磁力式トルク標準機を用いたJMIF015(TTSG-T102)によるトルクメータ校正方法に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      西野 敦洋, 大串 浩司, 藤井 賢一
    • 学会等名
      第34回センシングフォーラム 計測部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] はかる2017

    • 著者名/発表者名
      西野 敦洋(分担)
    • 総ページ数
      21
    • 出版者
      一般社団法人日本計量機器工業連合会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] 計測標準と計量管理2017

    • 著者名/発表者名
      西野 敦洋(分担)
    • 総ページ数
      64
    • 出版者
      一般社団法人 日本計量振興協会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 産総研-工学計測標準部門-力トルク標準研究グループ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/riem/ja/teams/ft-std/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 力トルク標準研究グループ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/riem/ft-std/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] 産総研-工学計測標準研究部門-力トルク標準研究グループ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/riem/ja/teams/ft-std/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 産業技術総合研究所:出版物(総合パンフレット)

    • URL

      http://www.aist.go.jp/aist_j/aistinfo/aistinfo.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 計量標準総合センター(NMIJ):電磁力による微小トルク計測技術の開発

    • URL

      https://www.nmij.jp/public/ResearchTopics/pdf/2017_07_No4.pdf

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 計量標準総合センター(NMIJ):力トルク標準研究グループ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/riem/ft-std/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 電磁力を利用した回転式トルク変換器の校正装置2019

    • 発明者名
      西野敦洋
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-126102
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] トルク検出機構2017

    • 発明者名
      西野敦洋、三上 浩、益子岳央
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所 他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-238737
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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