| 研究課題/領域番号 |
16K06398
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| 研究機関 | 秋田工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
駒木根 隆士 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (40370241)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 散乱波 / 流体 / スペクトラム / 非侵襲 / マイクロ波 / 誘電率 / 誘電損失 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，配管中などを流れる液状物体の性質や状態を動的に評価するため，サンプリングを行うオフライン計測や流路内へのセンサ設置等を行うこと無しに，非侵襲的に管中の液体試料の高周波比誘電率および誘電損失を測定する測定手法の確立を目的としている．
これまでに，球状容器に封入した水に対し照射した単一周波マイクロ波の散乱波電力と誘電率の関係を解析し，実験的にも強い相関があることが分かっている.この手法による円筒容器内の水の散乱波電力の理論的な解析を基に，水を長尺のパイプ中に封入して電波吸収体で遮蔽することでその一部を電波的に露出した状態について，分極の分布を考慮する誘電特性の補正係数を実験的に導出している．さらに，ポンプによる液体循環機構を構成し，液体回路の一部の管状部に上記の領域制限構造を持たせて測定を行った．その結果，照射電磁界の変化速度（周波数）が液体の流速より十分早い範囲で，静止した液体から得られる散乱波スペクトラムの測定結果と流動する液体の散乱波測定結果の間に有意な差異はなく、本測定法が液体循環系へ適用できることが分かった．
また，工業的に重要な潤滑や油圧作動に用いる油試料を測定対象とし，上記手法を拡張して広帯域の連続スペクトラムの差分評価を行う手法を開発した.加熱酸化試験による劣化や，水分および空気の混入による影響の評価実験を行い，その結果，特に加熱時間すなわち油劣化度と測定結果評価量の間に高い相関があることを確かめた．さらに，スペクトラム評価の精度向上のため，信号処理により直接波と散乱波の干渉改善する方法を提案した．併せて，測定系の実用性を高めるために，送受信アンテナの兼用化を行い，また周囲環境からの反射の影響を改善するためニューラルネットを用いたスペクトラム分析手法を導入した．測定環境として、より正確な基本特性取得のため電波暗室の特性改善を行っている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初計画では精度の良い流体試料の測定環境の構築のため，アンテナと液体循環配管の配置の最適化を検討して電波暗箱を設計製作する予定であった．液体循環系を含む測定環境からの電波の不要反射の影響を再評価したところ，測定精度の改善にために既設シールド室内に電波吸収体を設置する改造を実施することに計画を変更し，電波吸収体の最適配置の検討および施工工事業者の選定などのため遅れが生じた．
また，測定系の実用性を向上させるため，送受信アンテナの兼用化を図り，また取得データポイント数を増やしたことにより，データ解析手法の変更が必要となり，新たに周波数領域での処理手法とニューラルネット識別系の設計にためシステム化の遅れを生じた．
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| 今後の研究の推進方策 |
当初想定した小型電波暗箱での測定から，他の配管や壁等による反射の影響を軽減してより正確な評価が可能なシールド室の暗室化を行い，その内部にて測定評価を実施するため，既に電波吸収体を導入済みである．この後，敷設を行い測定評価する．
測定対象物として電解質の濃度を変えた液体試料を用いて，非接触・非侵襲な動的測定を実施し，本測定法の特性を検証する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の研究計画において測定評価設備として想定した電波暗箱について，簡易設備による予備実験の結果，所望の性能を得ることが難しいと判断された．
このため，既存設備のシールド室内に電波吸収体を設置して配管を敷設して測定することに計画を変更した．電波吸収体の納期が予想より長く，年度内納品ができなかったため次年度への繰越しが発生した．
すでに電波吸収体は納品されているが，工事業者の選定が不調となり，最終的な測定環境の整備が遅延することとなった．測定設備整備を進め，これまで簡易設備で取得した基礎データを基に，すみやかに研究計画にある測定評価を実施する予定である．
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