| 研究課題/領域番号 |
19K14930
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 創価大学 |
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研究代表者 |
山崎 大志 創価大学, 理工学部, 助教 (30822663)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 光ファイバセンサ / 構造ヘルスモニタリング / 異常診断 / ヘテロコア / 加速度センサ / 振動計測 / 異常検知 / 低周波振動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
屋外環境下で長期的に行われる構造ヘルスモニタリングのための新たなセンシング技術として、任意箇所の曲げ量を光強度変化として測れるヘテロコア光ファイバセンサを用いた振動に基づく構造ヘルスモニタリングシステムの構築を目的とする。具体的には、検査対象の固有振動や非定常な振動パターン、構造物の発する振動音に応答するセンサ方式を開発し、周波数特性の最適化方法を調査する。本方式は計測原理上センサ部における温度依存性がなく、LED光源を用いた低コストの計測システムが確立しているため、これまでの光ファイバセンサで実現しなかった、ロバスト性とコスト効率に優れた光ファイバ式振動計測デバイスが実現できる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、次世代インフラメンテナンスの実現に向けて、ロバスト性とコスト効率に優れたヘテロコア光ファイバセンサを応用した加速度センサを開発し、インフラ構造物が発する低周波振動のモニタリング性能を検証した。本研究を遂行するにあたり、ヘテロコア光ファイバセンサがμε相当の微小歪みまで検出可能であることを実証し、1 kHz以下の周波数帯域で加速度計測が可能なセンサを開発することに成功した。また、提案技術の実地検証として、高架橋下に加速度センサを設置し、車両走行時の加速度波形から橋梁の健全性診断の指標となりうる固有振動数及び変位推定を行い、構造ヘルスモニタリングにおける本提案技術の有用性を実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本申請研究で開発した光ファイバ加速度センサは、既存の電気センサに匹敵するコストパフォーマンスとノイズフリーなセンシングを実現し、過酷環境下で長期的な運用が求められる次世代インフラメンテナンスの要求に応えうる新たな光ファイバセンサIoTデバイスといえる。本提案技術では、コンクリート構造物やモータ・エンジンなどの機械が発する1 kHz以下の振動計測が可能であり、車両走行時における数 Hz程度の橋梁の振動モニタリングを通して実環境での有用性を示した。
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