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2019 年度 実施状況報告書

非定常熱流体解析に基づいた熱感知型センサーの多種物理量の同時測定化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K04915
研究機関立命館大学

研究代表者

大上 芳文  立命館大学, 理工学部, 教授 (30203722)

研究分担者 淺田 啓幸  立命館大学, 理工学部, 助教 (00822800) [辞退]
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード多種物理量の同時測定 / 回転速度 / 並進加速度 / 温度変化 / 3次元逆関数グラフ
研究実績の概要

多種物理量の同時測定化の原理を探究するために,簡単な数値計算モデルを作成し,数々のシミュレーションを行った.
まず,円筒形の装置の中心断面上の4カ所に熱源を置き,この装置を同時に並進加速度運動,および一定速度で回転させた.円筒の半径は0.01m,高さも0.01mである.並進加速度は0g(m/s), 1g, 2g, 3g,回転速度はπ(rps),2π,3πとし,それらすべての組み合わせでシミュレーションを行ない,装置内の温度変化を測定した.
これらの結果を用いて,x軸を並進加速度,y軸を回転速度,z軸を時間的に変化する温度の最大値と最小値とする3次元をグラフを作成した.このグラフの逆関数を求めれば良いが,数式を用いて解析することは困難なので,コンピューターを用いた3次元逆関数グラフという手法を考案し,それを用いることで上述の目的を達した.すなわち,x軸を最小温度,y軸を最大温度,z軸を並進加速度,もしくは回転速度とするグラフを作成した.このグラフのデータを装置に内蔵することで,装置の測定した温度から,並進加速度と回転速度の同時測定が可能となる.
次に上記装置をある点を中心に回転させ,回転半径と回転速度が同時に計測できるか否かを確認した.このときの回転半径は0(m), 0.01, 0.02, 0.03, 0.04とし,回転速度は0(rps), 0.1, 1, 10, 40である.温度の測定箇所は2カ所とした.前述の手法を用いて,最終的にx軸を測定点1の温度変化量,y軸を測定点2の温度変化量,z軸を回転半径,もしくは回転速度とするグラフを作成した.このデータを用いて回転半径と回転速度の同時測定が可能となる.
本研究結果は7th Global Nanotechnology Congress and Expo(December 02-04, 2019)にて招待講演として報告した.

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

熱検知型センサーの研究は「研究実績の概要」で述べたように,ある程度のシミュレーション結果が出ており,国際会議(招待講演)で報告を行った.一方,噴流型センサーについては2019年度の終盤になり新型コロナの影響で研究が停止しており,データ解析や学会報告もできない状況である.
また,実験的研究も同様であり,設計の途中で停止している状況である.

今後の研究の推進方策

2020年度,5月現在も新型コロナの影響で,学生も教員も大学に入れない状況であり,研究を推進することが困難である.特に実験はリモートワークでは全く不可能である.
自宅待機が解除され次第,これまで滞っていた数値シミュレーションと実験装置の設計,作成,実験的研究をスピード感を持って行うとしか言い様がない.

次年度使用額が生じた理由

新型コロナの影響で研究が休止し,実験装置の設計,製作,部品の購入ができなかったため,次年度使用額が生じた.
自宅待機要請が解除され次第,研究を再開し実験に取り組みたい.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] 3軸型流体式ジャイロスコープを用いた多種物理量の測定原理の解明2020

    • 著者名/発表者名
      小澤 風馬,淺田啓幸,大上芳文
    • 学会等名
      日本機械学会 関西支部第95期定時総会講演会
  • [学会発表] 3軸型流体式ジャイロスコープを用いた多種物理量の測定と実機開発2020

    • 著者名/発表者名
      清水 綾人,小澤 風馬,淺田啓幸,大上芳文
    • 学会等名
      2019年度学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] 熱検知型3軸加速度センサーの熱流体解析2020

    • 著者名/発表者名
      伊達 駿斗,淺田啓幸,大上芳文
    • 学会等名
      日本機械学会 関西支部第95期定時総会講演会
  • [学会発表] Computational Experiments on the Step and Frequency Responses of a Three-Axis Thermal Accelerometer, and Application to Measurement of Multiple Physical Quantities2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Ogami
    • 学会等名
      7th Global Nanotechnology Congress and Expo
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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