| 研究概要 |
本研究の目的は,応答が遅い汎用の温度センサを,独自の周波数応答理論とディジタル信号処理を用いて応答補償することで,「丈夫」で「速い」センサを実現し,その適用範囲を飛躍的に拡大することである.これに関する技術はこれ迄にもたびたび提案されているが,実用化には遠い.実用化を阻む最大の原因は,センサの応答特性が測定対象の物性(たとえば水や空気),流速,汚れといったセンサ周囲の状態によって大きく変化することである.このため,動特性の校正データを用いて応答補償できる場合は極めて限られる.本研究の目標は,センサ周囲の状態によらず高い精度と信頼性を発揮する応答補償技術を確立することである.本年度の実績は次のとおりである.
(1)熱電対,抵抗線という測定原理・形状・応答特性が大きく異なる温度センサの周波数応答を統一的に表す理論解を導出し,その妥当性を実験的に検証した.この解を利用して,抵抗線の周波数応答に見られる特異性(低周波数域での利得低下)の同定とその補償に成功した.(2)周波数領域での応答補償法には多くの利点があるが,高速フーリエ変換に固有の問題がその適用範囲を狭めている.本研究では,この問題を回避する信号処理法を提示し,その有効性を実験的に検証した.(3)細線熱電対の周波数応答理論を,熱電対を構成する2つの素線の物性の差異を正しく反映できる形式に拡張し,素線物性が周波数応答に及ぼす影響を明らかにした.さらに,被覆された細線温度センサの周波数応答の理論解を導出し,被覆の有無が周波数応答に及ぼす影響を正しく予測・評価した.また,最も単純な1次遅れ系で応答補償できる条件を明確にした.(4)周波数領域での相互相関係数(コヒーレンス)を評価規準に用いてセンサ時定数を推定し応答補償する方法を開発し,計測ノイズに対してロバストであることを実験的に示した.
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