多点損傷センシングおよびワイヤレス化に対応した小型ひずみ計測センサの開発

• 研究課題/領域番号: 26282097
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 社会システム工学・安全システム
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 宇都宮 登雄 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (60176708)
• 研究分担者: 齋藤 敦史 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (30280994) ; 神田 淳 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究員 (40358693)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2014年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
• キーワード: 安全システム / 防災 / ヘルスモニタリング

研究成果の概要

CMOSインバータ発振回路を組込んだ小型センサを用い，ひずみ計測用ゲージとダミーゲージの出力差分を求めることで，ブリッジ回路と同程度のひずみ計測が可能となることを示した．続いて，この小型センサのひずみ計測値をワイヤレスでデジタル出力できる形式に発展させた．また，高サンプリング周波数で計測可能なレシプロカル法を採用した発振回路ひずみセンサを開発した．そして，これらの発振回路ひずみセンサにより，繰返し荷重を受ける試験部材の損傷状況の検出が可能であることを示した．さらに，発振回路ひずみセンサによる，静ひずみ，動ひずみの適切な計測手法を導いた．

研究成果

• [雑誌論文] ダミーゲージを併用した発振回路ひずみ計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宇都宮登雄，神田淳，齋藤敦史
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: 81 号: 830 ページ: 15-00269-15-00269
  • DOI: 10.1299/transjsme.15-00269
  • NAID: 130005105282
  • ISSN: 2187-9761
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of a Strain Sensor using an Oscillator Circuit (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Kanda, T. Utsunomiya and A. Saito
  • 雑誌名: Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences 巻: Vol. 57, No. 5 ページ: 272-278
  • NAID: 130003391927
  • 査読あり
• [学会発表] ワイヤレス化した小型発振回路センサによるひずみ計測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宇都宮登雄，神田淳，齋藤敦史，平山拓磨
  • 学会等名: 日本機械学会 関東支部第23期総会・講演会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 発振回路法を用いた疲労き裂進展に伴うひずみ変化の計測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北村春畝，宮野裕之，宇都宮登雄
  • 学会等名: 日本機械学会 関東学生会第56回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 発振回路を用いたひずみセンシングにおける動的ひずみ計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平山拓磨，齋藤敦史，宇都宮登雄，神田淳
  • 学会等名: 第58回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2016-08-03
• [学会発表] 小型発振回路センサーによる弾塑性ひずみ計測精度 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宇都宮登雄，神田淳，齋藤敦史，平山拓磨
  • 学会等名: 第58回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2016-08-03
• [学会発表] 発振回路法を用いたひずみセンシングにおけるサンプリング周波数向上に関する検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平山拓磨，齋藤敦史，宇都宮登雄，神田淳
  • 学会等名: 日本機械学会 関東支部第22期総会・講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] デジタル出力を可能にした小型発振回路センサーによるひずみ計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宇都宮登雄，神田淳，齋藤敦史，平山拓磨
  • 学会等名: 日本機械学会 関東支部第22期総会・講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] 多列継手有限要素解析に基づくスマートボルトによるボルト緩み検出可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笠原利行，高戸谷健，宇都宮登雄
  • 学会等名: 第57回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2015-08-07
• [学会発表] 発振回路を用いたひずみセンシングにおけるサンプリング周波数向上に関する検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平山拓磨，齋藤敦史，宇都宮登雄，神田淳
  • 学会等名: 第57回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2015-08-06
• [学会発表] ダミーゲージを併用した小型発振回路センサーによるひずみ計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宇都宮登雄，神田淳，齋藤敦史
  • 学会等名: 第57回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2015-08-06
• [学会発表] 小型発振回路センサーによるひずみ計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宇都宮登雄，神田淳，齋藤敦史
  • 学会等名: 日本機械学会 関東支部第21期総会・講演会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2015-03-20
• [学会発表] スマートボルトによる複合材せん断機械継手におけるボルト緩み検出の解析的検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笠原利行，高戸谷健，宇都宮登雄
  • 学会等名: 日本機械学会 関東支部第21期総会・講演会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2015-03-20
• [学会発表] 小型発振回路ひずみセンサーの基本計測特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宇都宮登雄，神田淳，齋藤敦史
  • 学会等名: 第56回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 浜松市浜北文化センター
  • 年月日: 2014-08-08
• [備考] ひずみリモート計測技術
  • URL: http://www.aero.jaxa.jp/research/basic/structure-composite/strain/
• [備考] お手軽、使える、ひずみ計測システム開発中
  • URL: http://www.aero.jaxa.jp/publication/magazine/pdf/sorasora_no50.pdf
• [備考] ひずみリモート計測技術
  • URL: http://www.aero.jaxa.jp/research/basic/structure/wireless/