周波数領域の寿命法を用いた低速場での圧力および温度の高精度計測法の開発

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K04287
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19010:流体工学関連
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 宗像 瑞恵 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (30264279)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 感圧塗料 / 圧力分布計測 / 温度分布計測 / 蛍光寿命法 / 位相法 / 分子イメージング

研究成果の概要

励起光の強度をkHzオーダーの正弦波に変調させて発光強度の位相や振幅比を得るFLIM法(位相法)では、独立した複数の発光パラメーターを得ることに着目し、別センサで計測した温度データを用いた補正することなく、圧力と温度を同時に計測する手法の開発を行った。撮影には、高速度カメラ (CMOSカメラ) を用い、その露光タイミングを信号発生器によって制御することにより、半周期幅の４つの露光ゲートに分けて正弦波状の発光強度の変化を撮影し、圧力と温度を原理的にも物理的にも同時計測可能なシステムを構築して圧力・温度の同時計測法の高精度化を実現し、壁面への衝突噴流による検証実験により、その有効性を示した。

自由記述の分野

流体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では変調励起光を用いることによって、従来のパルス励起光を利用する時間領域の寿命法と異なり、発光強度の変調深度や位相など複数の特性値を得るため、それらと圧力や温度の関数式を連立して解くことにより、複数のシステムや温度センサデータによる温度補正なしで圧力分布と温度分布を同時に計測できることは、学術的にも意義深く、また、同時に温度分布や圧力分布が2次元的に得られるめ、時間的にもコスト的にも縮小化可能となり、各種空力設計や流れ現象解明に広く貢献する。