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非定常圧力場可視化計測のための超高感度感圧分子センサの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20656031
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 流体工学
研究機関東北大学

研究代表者

浅井 圭介  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40358669)

研究分担者 永井 大樹  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70360724)
研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2009年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2008年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード可視化 / 流体工学 / 先端機能デバイス / 計測工学 / ナノ材料
研究概要

従来の圧力計測技術の限界を打ち破る革新的な手法として,1)信号処理や画像処理を利用した非定常計測手法と 2)ナノ多孔質膜を用いた感圧分子センサの開発に取り組んだ.今年度は感圧塗料計測の適用範囲を低速・非定常現象に拡大することを目的に,非定常計測手法として信号処理を利用したPhase-lock法および周波数解析を利用した手法の開発と高度化を,また多孔質アルミナを利用した差圧型感圧分子センサ膜の流れ場への適用を行った.合わせて感圧塗料による低速現象計測に対して理論誤差解析を行い,主要な誤差要因の特定および改善を行った.その結果以下に示す成果が得られた.
・角柱側面に周期的に生じる"ゆらぎ"をもった非定常圧力変動を基準現象として,信号処理を利用したPhase-lock法および周波数解析を利用した手法の開発と高度化を行った.その結果,これらの技術により角柱側面でピーク周波数150Hzで変動する圧力分布を振幅0.1~0.3kPaで正弦振動する圧力変動を捉えられることがわかった.加えて,低速現象計測に最適な感圧塗料の選定および信号・画像処理手法の改良を行うことで両手法の圧力計測精度や空間・位相分解能を大きく改善させ,より微小かつ高速な非定常現象への適用可能性を示した.
・流れ場中における多孔質アルミナを用いた差圧応答型PSPの特性を調べた.開発した差圧応答型PSPは,流れ場中において従来のPSPの数倍程度の圧力感度を持つことがわかった.ただし,PSPの発光は圧力に加え流速にも依存し,圧力を正確に測定するためには2つのパラメータを分離する機構やデータ処理手法を開発する必要があることがわかった.

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Oxygen-Sensing Properties of 5,10,15,20-Tetraphenylporphinato Platinum(II)and Palladium (II) Covalently Bound on Poly(isobutyl-co-2,2,2-trifluoroethyl methacrylate)2010

    • 著者名/発表者名
      OBATA, M
    • 雑誌名

      Journal of Polymer Science Part A, Polymer Chemistry vol.48 no3

      ページ: 663-670

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文]2009

    • 著者名/発表者名
      浅井圭介, 永井大樹(分担執筆)
    • 雑誌名

      MEMS/NEMS工学大全(分担執筆:8章9節「宇宙・飛行機」)((株)テクノシステム)

      ページ: 1028-1037

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文]2009

    • 著者名/発表者名
      浅井圭介(分担執筆)
    • 雑誌名

      乱流工学ハンドブック(4.2圧力の計測)(朝倉出版)

      ページ: 92-94

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] 多孔質膜を用いた差圧応答型PSPの開発2008

    • 著者名/発表者名
      依田大輔, 永井大樹, 浅井圭介
    • 雑誌名

      可視化情報学会論文集 28

      ページ: 21-26

    • NAID

      10019519021

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 音響共鳴管を用いた感圧塗料の周波数応答性評価2010

    • 著者名/発表者名
      杉本珠生
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会北部支部2010年講演
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2010-03-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Unsteady PSP Technique for Measuring Naturally-Disturbed Periodic Phenomena2010

    • 著者名/発表者名
      依田大輔
    • 学会等名
      48th AIAA Aerospace Sciences Meeting
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 低速流における感圧塗料計測の計測誤差とその精度評価2009

    • 著者名/発表者名
      依田大輔
    • 学会等名
      第37回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-07-22
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 角柱側面に生じる非定常圧力変動のPSP計測2009

    • 著者名/発表者名
      依田大輔
    • 学会等名
      第41回流体力学講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-06-19
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Aerodynamic Applications of Molecular Imaging and Sensing(Plenary)2009

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Asai
    • 学会等名
      2^<nd> German-Japanese Joint Seminar on Molecular Sensor Technology for Interdisciplinary Research
    • 発表場所
      Regensburg, Germany
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 偏揺角のついた単純自動車模型の風下側圧力分布のPSP計測2008

    • 著者名/発表者名
      依田大輔
    • 学会等名
      第36回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-07-22
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Luminescent Differential-Pressure Sensor Based on Gas Transfer through Porous Membrane2008

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yorita
    • 学会等名
      13th International Symposium on Flow Visualization
    • 発表場所
      Nice, France
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] PRESSURE-SENSITIVE PAINT MEASUREMENT OF THE UNSTEADY SURFACE PRESSURE FIELD BEHIND AN OSCILLATING FENCE ACTUATOR2008

    • 著者名/発表者名
      Taro Yamashita
    • 学会等名
      13th International Symposium on Flow Visualization
    • 発表場所
      Nice, France
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Flow-induced Vibration of a High-speed Train Running in a Tunnel2008

    • 著者名/発表者名
      Takeyuki Kodera
    • 学会等名
      The 2008 KSAS-JSASS Joint Internationa 1 Symposium on Aerospace Engineering
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] PSP Measurement of the Leeward-Side Pressure Distribution of a Simplified Car Model in Yaw2008

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yorita
    • 学会等名
      The 5th International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] MEMS/NEMS工学工学全集(第8章第9節宇宙, 飛行機)2009

    • 著者名/発表者名
      浅井圭介, 永井大樹(分担執筆)
    • 出版者
      (株)テクノシステム
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.aero.mech.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

URL: 

公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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