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2020 年度 実績報告書

プレート型地震に伴う津波発生検知を目的とした小型・高感度微気圧センサの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04163
研究機関新潟大学

研究代表者

大河 正志  新潟大学, 自然科学系, 教授 (90213644)

研究分担者 佐藤 孝  新潟大学, 自然科学系, フェロー (10143752)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード微気圧センサ / 光導波型センサ / 津波
研究実績の概要

令和2年度は,小孔付き半密閉空間を有する光導波型微気圧センサを作製し,ステップ応答特性および周波数応答特性について考察を行った。まず,ダイヤフラム辺長20mm角,ダイヤフラム厚0.21mmおよび0.145mmの2種類の光導波型センサを試作し,位相感度の評価を行った。その結果,0.21mm厚の位相感度は291mrad/kPa,0.145mm厚は490mrad/kPaで,理論予測より低かったが,センサの応答特性の測定には支障ないものと判断した。
ステップ応答特性では,半密閉空間内部への印加圧力(減圧)を0.2,0.3,0.5,0.7,1kPaと変えて,誘起圧力差持続時間(以下,持続時間)の印加圧力依存性を調べた。半密閉空間の体積および小孔直径をそれぞれ10cm^3,40μm,光導波型微気圧センサの正方形ダイヤフラムの辺長および厚さをそれぞれ20mm,0.21mmとした。光導波型センサの出力波形は,市販センサによる半密閉空間圧力のモニタリング波形と高い類似性が見られた。しかし,ステップ応答測定前後における光導波型センサの出力の一致が良好ではなく,持続時間を決定することができなかった。次に,小孔直径を40,30,20,10μmと変えて,誘起圧力差持続時間の小孔面積依存性を調べた。印加圧力依存性と同様に,市販圧力センサのモニタリング波形と類似した波形が得られた。
周波数応答特性では,厚さ0.145mmおよび辺長20mmのダイヤフラムの光導波型微気圧センサと体積10cm^3の半密閉空間を用い,小孔直径を10,20,30,40μmと変えて,それぞれの遮断周波数を評価した。測定では,印加圧力の振幅を500Paとした。市販圧力センサによる半密閉空間圧力のモニタリング波形との類似性も良好で,光導波型センサの出力を基に決定した遮断周波数が,小孔面積に比例することを明らかにした。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Frequency characteristics of a semi-closed structure in a guided-wave optical pressure sensor for detection of tsunami formation: investigation based on numerical simulations and experiments2020

    • 著者名/発表者名
      Toriyama Taiju、Ono Hana、Takaoka Naoto、Ohkawa Masashi
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 11274 ページ: 11274P1-8

    • DOI

      10.1117/12.2541707

    • 査読あり
  • [学会発表] 半密閉空間を有する光導波型微気圧センサにおける誘起圧力差持続時間のノズル長依存性の考察2021

    • 著者名/発表者名
      瀧口航, 高岡直人, 鳥山大樹, 大河正志
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2021
  • [学会発表] 小孔付き半密閉空間を有する光導波型微気圧センサのステップ応答特性2021

    • 著者名/発表者名
      上島知也, 鳥山大樹, 大河正志
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2021

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公開日: 2021-12-27  

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