磁気インピーダンスセンサーによる地磁気観測実験と稠密観測網展開可能性の探索

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K18804
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 能勢 正仁 京都大学, 理学研究科, 助教 (90333559)
• 研究分担者: 松本 晴久 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, その他部局等, 研究開発員 (00425787) ; 小山 幸伸 大分工業高等専門学校, 情報工学科, 講師 (50598513) ; 北村 健太郎 徳山工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (60380549) ; 松岡 彩子 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (80270437)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2020-03-31
• キーワード: 磁気インピーダンスセンサー / 地磁気観測 / AE指数 / 地磁気計測システム / フラックスゲート磁力計 / データロガー

研究実績の概要

磁気インピーダンス(Magneto-Impedance (MI))センサーの製造メーカーであるアイチマイクロインテリジェント社の技術者と話し合い、既製品のセンサーを地磁気計測用に改良した。主な改良点は、磁場変動の交流成分だけでなく直流成分も計測できるようにしたことと、計測レンジを大幅に広げたことの2点である。改良型MIセンサーは一軸計測であるので、センサーを3つ組み合わせて、地磁気3成分を計測できるようにした。また、建物や電源などの人工ノイズ源から離れたところに設置できるように、約30mのケーブルを経由してデータを記録できるように工夫した。2018年3月からは改良型MIセンサーを用いて、京都大学の研究室内および京都府京丹後市峰山地磁気観測所において、テストデータの取得を開始し、フラックスゲート磁力計による計測結果と比較を行った。比較の結果、改良型MIセンサーは10万円以下と安価にもかかわらず、磁場の分解能はフラックスゲート磁力計に匹敵することが分かった。日本のような低緯度で観測されうるPi2地磁気脈動、夜側Pc4地磁気脈動、Pc5地磁気脈動、湾型変化、Sq変動に加え、近隣を走る鉄道からの漏洩電流による磁場変動も正確に記録できていた。ただ、温度によって計測値が大きく変化するため、この温度ドリフト効果を小さくすることが必要であることが明らかになった。研究分担者の北村博士と小山博士の協力の元、基礎データを福岡県篠栗町と大分県大分市でも基礎データを取得した。

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

今回の研究課題を開始する前に、既製品MIセンサーによる予備計測を行っていた。それによると、MIセンサーを地磁気変動観測装置として用いることのできる可能性が明らかになったが、正確な計測のためには改良が必要であることが分かった。そこで、平成29年度は、製造メーカーであるアイチマイクロインテリジェント社の技術者と話し合い、既製品のセンサーを地磁気計測用に改良するところから始めた。改良には約半年がかかったため、2018年3月になって、ようやく改良型MIセンサーによる地磁気計測テストを行い、MIセンサーの磁力計としての応用可能性を評価するための基礎データを取り始めることができた。現時点では、まず基礎データを正しく取得するために、データロガーなどの開発は行わず、これまでの利用実績のあるものを用いている。

今後の研究の推進方策

基礎データをアイチマイクロインテリジェント社の技術者にフィードバックし、さらなるMIセンサーの改良が可能かどうかを議論するつもりである。温度変化による計測値の変化が大きいため、特に温度ドリフト効果を小さくする点に注力する。
地磁気観測システムを安価に作成するために、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器やデータを記録するロガーの汎用品利用や自作を行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

平成29年度は、アイチマイクロインテリジェント社の技術者との打ち合わせに多くの時間を割いたため、物品の購入やセンサー設置のための旅費などをあまり使う必要がなかった。平成30年度は、改良型MIセンサーを複数点購入するために使用する予定である。また、A/D変換器やデータロガーの汎用品利用や製作を行い、それを用いた計測実験を多数行う予定であるため、そのための物品費や旅費として使用する。

研究成果

• [雑誌論文] Three-step buildup of the 17 March 2015 storm ring current: Implication for the cause of the unexpected storm intensification (2018)
  • 著者名/発表者名: Keika, K., K. Seki, M. Nose, Y. Miyoshi, L. J. Lanzerotti, D. G. Mitchell, M. Gkioulidou, and J. W. Manweiler, Three-step buildup of the 17 March 2015 storm ring current: Implication for the cause of the unexpected storm intensification
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 123 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1002/2017JA024462
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Van Allen Probes observations of second harmonic poloidal standing Alfven waves (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, K., S. Oimatsu, M. Nose, K. Min, S. G. Claudepierre, A. Chan, J. Wygant, and H. Kim
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 123 ページ: 1-27
  • DOI: 10.1002/2017JA024869
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The ARASE (ERG) magnetic field investigation (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka, A., M. Teramoto, R. Nomura, M. Nose, A. Fujimoto, Y. Tanaka, M. Shinohara, T. Nagatsuma, K. Shiokawa, Y. Obana, Y. Miyoshi, M. Mita, T. Takashima, and I. Shinohara
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 70 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1186/s40623-018-0800-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Van Allen Probes observations of drift-bounce resonance and energy transfer between energetic ring current protons and poloidal Pc4 wave (2018)
  • 著者名/発表者名: Oimatsu, S., M. Nose, K. Takahashi, K. Yamamoto, K. Keika, C. A. Kletzing, C. W. Smith, R. J. MacDowall, and D. G. Mitchell
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 123 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1029/2017JA025087
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simultaneous observation of auroral substorm onset in Polar satellite global images and ground-based allsky images (2018)
  • 著者名/発表者名: Ieda, A., K. Kauristie, Y. Nishimura, Y. Miyashita, H. U. Frey, L. Juusola, D. Whiter, M. Nose, M. O. Fillingim, F. Honary, N. C. Rogers, Y. Miyoshi, T. Miura, T. Kawashima, and S. Machida
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 70 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1186/s40623-018-0843-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pulsating aurora from electron scattering by chorus waves (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Kasahara, Y. Miyoshi, S. Yokota, T. Mitani, Y. Kasahara, S. Matsuda, A. Kumamoto, A. Matsuoka, Y. Kazama, H. U. Frey, V. Angelopoulos, S. Kurita, K. Keika, K. Seki & I. Shinohara
  • 雑誌名: Nature 巻: 554 ページ: 337-340
  • DOI: 10.1038/nature25505
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ionospheric Alfven resonator observed at low-latitude ground station, Muroto (2017)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., M. Uyeshima, J. Kawai, and H. Hase
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 122 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1002/2017JA024204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization and demonstration results of a SQUID magnetometer system developed for geomagnetic field measurements (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawai, J., M. Miyamoto, M. Kawabata, M. Nose, Y. Haruta, and G. Uehara
  • 雑誌名: Superconductor Science and Technology 巻: 30 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1088/1361-6668/aa733f
  • 査読あり
• [雑誌論文] haracteristics of seasonal variation and solar activity dependence of the geomagnetic solar quiet daily variation (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinbori, A., Y. Koyama, M. Nose, T. Hori, and Y. Otsuka
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 122 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1002/2017JA024342
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ground-based instruments of the PWING project to investigate dynamics of the inner magnetosphere at subauroral latitudes as a part of the ERG-ground coordinated observation network (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K., Y. Kato, Y. Hamaguchi, Y. Yamamoto, T. Adachi, M. Ozaki, S.-I. Oyama, M. Nose, T. 他40名
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 69:160 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1186/s40623-017-0745-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Study on Attitude Estimation for Small Satelliteby Lunar Outline Extraction (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirakoso N., K. Tajima, M. Ando, E. Chang, K. Kitamura, K. Imai, and Y. Shigematsu
  • 雑誌名: SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 巻: 10 ページ: 486-492
  • DOI: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geospace exploration project: Arase (ERG) (2017)
  • 著者名/発表者名: Y Miyoshi, Y Kasaba, I Shinohara, T Takashima, K Asamura, H Matsumoto,N Higashio, T Mitani, S Kasahara, S Yokota, S Wang, Y Kazama,Y Kasahara, S Yagitani, A Matsuoka, H Kojima, Y Katoh, K Shiokawa,K Seki, M Fujimoto, T Ono, and ERG project group
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 869 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/869/1/012095
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Wire Probe Antenna (WPT) and Electric Field Detector (EFD) of Plasma Wave Experiment (PWE) aboard the Arase satellite: specifications and initial evaluation results (2017)
  • 著者名/発表者名: Kasaba, Y., K. Ishisaka, Y. Kasahara, T. Imachi, S. Yagitani, H. Kojima, S. Matsuda, M. Shoji, S. Kurita, T. Hori, A. Shinbori, M. Teramoto, Y. Miyoshi, T. Nakagawa, N. Takahashi, Y. Nishimura, A. Matsuoka, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, and R. Nomura
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 69:174 ページ: 2-18
  • DOI: 10.1186/s40623-017-0760-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Ionospheric Aflven resonator observed at low-latitude ground station (2017)
  • 著者名/発表者名: Nose, M, M. Uyeshima, J. Kawai, and H. Hase
  • 学会等名: IAGA 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Recent activity of DOI-minting to solar-terrestrial physics data in Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Nose, M, Y. Murayama, T. Kinoshita, Y. Koyama, M. Nishioka, M. Ishii, M. Kunitake, K. Imai, T. Iyemori, and T. Watanabe
  • 学会等名: IAGA 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Information about geomagnetic disturbances derived from global geomagnetic observation network: AE index, Dst index, and Wp index (2017)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., T. Iyemori, O. Troshichev, D. Sormakov, J. Matzka, G. Bjornsson, G. Schwarz, S. Nagamachi, P. Kotze, H. Theron, L. Wang, S. Egdorf, S.Gilder, J. J. Curto, A. Segarra, and C. Celik
  • 学会等名: CODATA 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Magnetic field dipolarization and its associated ion flux variations in the inner magnetosphere: Simultaneous observations by Arase and Michibiki satellites (2017)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., A. Matsuoka, S. Kasahara, S. Yokota, N. Higashio, H. Koshiishi, S. Imajo, M. Teramoto, R. Nomura, A. Fujimoto, K. Keika, Y. -M. Tanaka, M. Shinohara, I. Shinohara, and Y. Miyoshi
  • 学会等名: SGEPSS 2017
• [学会発表] Data Citation at World Data Center for Geomagnetism, Kyoto, International Workshop on Sharing, Citation and Publication of Scientific Data across Disciplines (2017)
  • 著者名/発表者名: Nose, M.
  • 学会等名: International Workshop on Sharing, Citation and Publication of Scientific Data across Disciplines
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Magnetic field dipolarization and its associated ion flux variations in the inner magnetosphere: Simultaneous observations by Arase and Michibiki satellites (2017)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., A. Matsuoka, S. Kasahara, S. Yokota, N. Higashio, H. Koshiishi, S. Imajo, M. Teramoto, R. Nomura, A. Fujimoto, K. Keika, Y. -M. Tanaka, M. Shinohara, I. Shinohara, and Y. Miyoshi
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Adjustment of the offset level for the simplified magnetometer using MI sensor (2017)
  • 著者名/発表者名: Kitamura K., R. Tanaka, M. Nose, T. Uozumi, and A. Yoshikawa
  • 学会等名: SGEPSS2017
• [学会発表] Localtime Dependence of the Pc5 Wave associated with MeV Electron Flux Enhancement Observed by two GOES Satellites (2017)
  • 著者名/発表者名: Kitamura K., S. Saita, Y. Tanaka, and A. Fujimoto
  • 学会等名: JPGU2017
• [学会発表] Initial results of the magnetic field experiment by the magnetometer (MGF) for the ARASE (ERG) mission (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayako Matsuoka, Mariko Teramoto, Reiko Nomura, Masahito Nose, Akiko Fujimoto, Yoshimasa Tanaka, Manabu Shinohara, Yoshizumi Miyoshi, Kazuo Shiokawa, Tsutomu Nagatsuma
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] The magnetic field investigation on the ARASE (ERG) mission (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayako Matsuoka, Mariko Teramoto, Reiko Nomura, Masahito Nose, Akiko Fujimoto, Yoshimasa Tanaka, Manabu Shinohara, Yoshizumi Miyoshi, Kazuo Shiokawa, Tsutomu Nagatsuma, Takeshi Takashima, Iku Shinohara
  • 学会等名: The 3rd ERG Mission Science Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] The magnetic field investigation on the ARASE （ERG） mission: Data characteristics and initial scientific results (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayako Matsuoka, Mariko Teramoto, Reiko Nomura, Yoshizumi Miyoshi, Masahito Nose, Akiko Fujimoto, Yoshimasa Tanaka, Manabu Shinohara, Tsutomu Nagatsuma, Kazuo Shiokawa, Yuki Obana, Takeshi Takashima, Iku Shinohara
  • 学会等名: Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences (SGEPSS)
  • 国際学会
• [学会発表] The magnetic field investigation on the ARASE (ERG) mission: Data characteristics and initial scientific results (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayako Matsuoka, Mariko Teramoto, Reiko Nomura, Masahito Nose, Akiko Fujimoto, Yoshimasa Tanaka, Manabu Shinohara, Tsutomu Nagatsuma, Kazuo Shiokawa, Yuki Obana, Yoshizumi Miyoshi, Takeshi Takashima and Iku Shinohara
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2017
  • 国際学会
• [備考] 能勢正仁のホームページ
  • URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/~nose/
• [備考] Substorm Swift Search
  • URL: http://s-cubed.info/
• [備考] Dst指数
  • URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dstdir/
• [備考] AE指数
  • URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/aedir/