| 研究課題/領域番号 |
19K04445
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| 研究機関 | 金沢工業大学 |
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研究代表者 |
竹井 義法 金沢工業大学, 工学部, 教授 (30350755)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ガスセンサ / 部分空間法 / Prony法 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，高機能ガス・匂いセンサの開発を目的に，指数関数和で表現されるガスセンサ応答モデルのパラメータ推定と被検ガスや混合ガスである匂いの各成分，及びその濃度推定によって，申請者らが提案している部分空間Prony法によるガスセンサ応答モデルのパラメータ推定に基づく特徴抽出法の改良と，その逐次化によって，多入出力系とみなせるセンサアレイデータの一括処理が可能な匂い識別を実現を目指すものである．
本年度は，前年に引き続き，部分空間Prony法の同定アルゴリズムについて数値シミュレーションによる検討を進めた．ガスセンサ応答は，本来のセンサ構造に起因する応答特性のみならず，その測定系全体の伝達特性を表すものとなり，基本的に高次のモデルで表現される．ステップ入力に対するガスセンサ応答モデルとして，フロー系を模擬した，すわなち，ガス導入時の濃度変動による出力のオーバーシュートや，流路内に配置されたセンサの動作温度変化や吸排気量の非対称で生じるドリフト等を考慮したモデルを用いて部分空間Prony法によるパラメータ推定を検討した．その結果，部分空間法における補助時数やステップ応答からインパルス応答への変換を含む差分区間や部分空間同定法における補助次数に相当するパラメータ選定をモデル適合率とガスセンサ表面でのガス分子の吸脱着過程の特性に基づいて考慮する必要があるものの，本来推定したいガス種依存の応答成分を表す伝達関数表現における実根以外の成分についても精度よく分離・推定できる可能性を確認した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
提案する部分空間Prony法に対する数値シミュレーションによる評価を進め，その有効性が明らかになってきている．また，ターゲットとする半導体式ガスセンサに依存する測定系の課題がその動作方法の改善で解決したため，実験系の構築も進んでいる．今後，実測データによる評価検討を進めていく．
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| 今後の研究の推進方策 |
前年の課題であった測定系の構築が可能となったため，実測データによる評価を進める．また，アルゴリズムの逐次化について，センサ応答モデルである指数関数和のパラメータであるゲイン及び時定数を推定する各ステップにおけるそれぞれのデータ行列の構造から検討する．さらに，ターゲットガスが未知の場合はユーザが指定するパラメータのある種の探索が有効であることを確認しているため，その探索ステップも含めた提案手法の適用範囲について検討を進める．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究で提案する解析手法はセンサ材料内部への拡散が少ない薄膜型の半導体式ガスセンサが適している．そのようなガスセンサの利用を想定していたが，安定動作するために必要な駆動方式に制約があり，高サンプリングレートでなければ本来の特性評価ができないため，代替センサによる測定系の構築を進めながら素子選定の見直し，継続検討を行った点がある．現在，センサメーカからの協力も得て，一定の条件下で当初予定していた型のセンサを用いた計測が可能となったため，次年度での評価系構築へ算入する予定である．
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