インフラサウンド観測用動的圧力計測システムの開発

• 研究課題/領域番号: 19K15006
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分21030:計測工学関連
• 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: 飯泉 英昭 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 (90635822)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 動的圧力 / レーザー干渉計 / インフラサウンド / 計測 / 干渉計 / 動的圧力計測

研究開始時の研究の概要

本研究は、インフラサウンドと呼ばれている20 Hz以下の空気振動を圧力の絶対値として計測するシステムの開発が目的である。大気圧付近の静的な圧力に関しては、20 ppm以下の不確かさでの圧力測定技術、および短期的には1 ppm程度の安定した圧力発生技術を保有している。一方で、動的圧力測定技術はこれまでに確立されていない。レーザ干渉計で測定した光学的距離の変化から圧力値の変化を求める方法により圧力の高速測定が可能と考えられる。
そこで、本研究では高精度な静的圧力測定技術、安定した圧力発生技術と、光学的手法による高速測定を組み合わせることにより、高速高精度な新たな圧力計測システムを開発する。

研究成果の概要

本研究課題では、インフラサウンドと呼ばれる20 Hz以下、数百 Pa以下の大気圧変動を計測する技術を確立するため、高速測定が可能な光学的手法の利用を検討し、レーザー干渉計による動的圧力計測システムを開発した。レーザー干渉計により測定できる光路長変化が圧力に依存することを利用し、光路長変化と圧力変化を静的な条件で事前に評価しておくことで、レーザー干渉計による大気圧の動的計測に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

動的圧力の計測技術はこれまでに確立されていなかったが、既に高精度な計測技術が確立されている静的な圧力計測技術と高速測定が可能な光学的計測技術を組み合わせる事で、大気圧の動的計測技術の開発に成功した。
信頼性のある動的な大気圧計測技術を確立することで、インフラサウンド観測など大気圧変動を観測する現場で使用されている圧力計の動的特性を評価するための基準とすることができ、観測の精度、信頼性の向上に貢献できる。