| 研究概要 |
本研究では,細線プローブに周波数1ωの交流を印加し非線形効果により生じる3倍高調波成分から流体の熱物性値を計測する3ω法とプローブにステップ的に電圧を印加しプローブの温度応答から熱物性値を計測する非定常細線法を組み合わせ,さらに,得られた信号をウェーブレット分解し各周波数成分の持つ情報と非定常信号の持つ情報から,流体の各種物性値,物理量を一つのシステムで計測する手法の確立を目的とし,以下の研究を行った.
本年度は,まず,計測システムのハードの整備として,10μmの白金細線を張ったプローブ,抵抗の変化を検出するブリッジ回路,作動アンプを作成し,ロックインアンプ,波形記録用のデジタルオシロスコープを用い,3ω法による水,エタノール,空気等の静止流体の熱伝導率,温度伝導率の計測実験を行い,その性能を確認した.また,細線プローブに単一周波数1ωの交流電圧をステップ状に印加し,印加直後から定常状態に至る全時間領域の1ω応答および非線形効果から現れる3倍高調波3ω応答を記録し,ウェーブレット時間周波数解析プログラムを開発・使用して,直流加熱に対する応答と2ωの発熱に対する応答を取り出す試みを行った.直流加熱に対する応答および,2ω発熱に対する応答の両方から熱伝導率を求めることは可能であったが,3ω法で得られた値より精度は低く,今後,原因の解明と精度の向上が必要である.
さらに,今後,数値シミュレーションによる温度応答の予測と本手法の適応限界の解明として,対流の発生による計測への影響を評価し,また,印加周波数が高い場合に現れる流体の電気的効果の影響から,交流利用の限界を明らかにする.
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