| 研究課題/領域番号 |
20K04292
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 愛知工業大学 |
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研究代表者 |
江上 泰広 愛知工業大学, 工学部, 教授 (80292283)
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| 研究分担者 |
松田 佑 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20402513)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 感圧塗料 / 差分計測 / 微小圧力変動 / 高精度計測 / 光電子増倍管 / 回転体 / 面計測 / 微差圧計測 / PSP / アナログ信号 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
プロペラなどの回転体の非定常な表面圧力分布の計測に，非接触で高空間分解能な計測が可能な感圧塗料(PSP)を適用する研究がなされている．しかし基準圧力（大気圧~100kPa）に対して圧力変動（<100 Pa）が0.1%以下と小さく，また回転移動するため十分な計測精度が得られていない．
本研究はPSPからの発光強度変化を光電子増倍管(PMT)を用いて高時間分解で取得することで回転によるデータの劣化を抑制しつつ，アナログ信号をフィルタ処理することで変動成分のみを抽出し高分解能計測することで微小な圧力変動を高精度計測する手法を確立する．
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| 研究成果の概要 |
感圧性塗料（PSP）を用いて微小な圧力変動を高精度に測定するために、差圧測定技術を開発した。PSPは絶対圧センサであるため大気圧付近の100Paの圧力変動による発光強度の変化は、0.1%以下であり，現在の高速度カメラの分解能が不十分である．光電子増倍管（PMT）のアナログ出力信号を信号フィルタで交流成分と直流成分を分離し、小さな交流成分を増幅し高分解能で測定することで精度を向上させた。その結果1300Hzで振幅20 Paの2次元圧力変動場を、ノイズ除去のための特別な信号後処理を行うことなく測定できることを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
物体表面の微小な圧力変動を高い精度で計測するために光電子増倍管を用いて感圧塗料からの発光の変動成分だけを増幅して差分計測する方法を開発した．これにより高度な信号処理を用いずとも，圧力変動を点計測で155HzのΔP~5Pa, 面計測で1300hzでΔP~20Paで計測できることを示した．これにより，従来の高速度カメラでは計測できなかった微小圧力変動を高精度で計測する手法を確立することができた．
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