高レイノルズ数条件における高精度流量計測のための複測線式多点同時計測LDVの開発

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K14295
• 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: 古市 紀之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 工学計測標準研究部門, 主任研究員 (10334921)
• 研究分担者: 八賀 正司 富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (80123305)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 多点LDV / 管内流 / 流量計測 / 流速分布

研究実績の概要

H27年度においては、複測線式多点同時計測LDVシステムの構築を、光学系および制御系において実施した。
532nmと475nmの波長の異なるレーザーを用い、二計測線において計測が可能にするための光学システムを構築した。レーザーは、シリンドリカルレンズを用い、ライン状の測定体積に変換される。受光は、光ファイバーアレイ上にアクロマッティックレンズを用いて集光させるシステムとした。各ファイバはアバランシェフォトダイオードに接続され、ドップラー信号を検知される。当初、周波数シフトを施さない計画をしていたが、壁面近傍における流速計測の重要性を考慮し、周波数シフトにより計測を行うことができるシステムとした。
信号処理においては、オンボード上において、高速AD変換を各チャンネルごとに行う方法を選択した。最大の信号処理可能なチャンネル数は、30点となっている。信号処理としては、一定周期における流量情報を出力するために、100msの連続データ取得後、データ転送、信号処理の手順を踏み、1秒ごとの出力が可能なようなシステム構築を目指している。なお、連続的には約10秒程度の計測が可能である。流量は、壁面近傍の流速分布を補完したうえで、流速分布を積分することにより算出することとした。
以上の他、複測線式多点同時計測LDVの設置台および計測用ウィンドーチャンバーの設計等を実施し、H28年度のシステム完成後における実流試験に関する準備を行った。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

H27年度の研究計画としては、複測線式多点同時計測LDVの構築としており、H27年度でおよそ70%程度の進捗を予定していた。実績としては、送光、受光系といった光学系システムの構築、また信号処理システムの構築を進めてきており、およそ70%程度の進捗状況となっている。そのため、ほぼ順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

H28年度においては、システムの完成後、実流試験を実施しシステムの健全性を確認する。流量計測にあたっては、産業技術総合研究所における流量標準設備を用いることにより、その精度を確認することとする。試作されたシステムの問題点、改良点等を洗いだし、これらに対する修正を行うものとする。さらに、システム全体としての性能を確認することができた後、偏流等における非対称流れにおける流量計測に対する重み関数の設定等について検討を進めることとする。

次年度使用額が生じた理由

富山高専において担当している信号処理回路において、電子部品消耗品について、高流速対応に関して簡易試験実施後、その購入を決定する必要があったため、一部次年度の使用とすることとした。

次年度使用額の使用計画

信号処理回路に関して、電子部品（消耗品）の購入に充てる。