| 研究課題/領域番号 |
21K04087
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| 研究機関 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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研究代表者 |
和田 篤 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 教授 (40434021)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 光ファイバ / ひずみ計測 / 温度計測 / 半導体レーザ / フーリエ変換 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、ひずみと温度変化を同時に測定可能で、かつ、高速で高精度な測定が可能な光ファイバセンサを実現する事である。センシング素子として、高複屈折ファイバ上に低反射率光ファイバ・ブラッググレーティングFBGを2つ書き込むことで構成したファブリ・ペロー干渉計(FBG-FPI) を導入する事で高精度なひずみと温度の多点同時測定を、センサ応答の読み出しに半導体レーザの高速波長掃引を用いる事で高速な測定を実現する。
既に、高複屈折ファイバ上に構成した低反射率FBG-FPIを用いて温度とひずみの同時センシングを試みており、単点センサとして使用した場合は同等の条件で高反射率のFBG-FPIを使用した時よりも高精度な測定ができること、その一方で、設置する低反射率FBG-FPIを追加し、多点センサとして使用した場合は、計測点を数点増やしただけで測定精度が低下する事が分かっている。
今年度は、センサ出力の解析手法の改良を主として行った。半導体レーザを電流変調することによって得られる波長の変化は時間に対して非線形である。周波数解析の手段として用いられる高速フーリエ変換は等間隔にサンプリングされたデータを前提にしており、これを利用するために取得データを波長方向に再サンプリングしている。解析手法の改良方針として、再サンプリングのアルゴリズムの改善という方針と、高速フーリエ変換を利用せず、取得データを直接フーリエ変換するという方針の二つの方針を同時に試み、結果を比較した。現時点では直接フーリエ変換する手法において、相対的に高い計測精度が得られている。また、センサ信号の時間遅延の補正なども導入し、解析アルゴリズムにおける細部に修正を施し、解析後に得られる測定精度の向上を図った。
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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
取得データの解析アルゴリズムの改良に取り組み、概ね期待通りの計測精度の向上が確認できている。
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| 今後の研究の推進方策 |
実際にある程度高速な温度とひずみの多点同時測定を行い、測定精度を検証する。実験で確認された誤差の量と傾向を解析し、いくつかの誤差要因について事前に想定した補正方法で実際に補正可能かを試み、計測精度の向上を図る。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
理由の一つは国際会議参加費の繰越である。研究に関する議論と情報収集の場として最も相応しいと考えている国際会議が、オンライン開催ではなく、1年延期の決定をした。
また、購入を検討していた器材が市場の半導体が不足した影響で入手困難となり、購入ができなかった。そのため、今後、市場が落ち着くのを待って再度購入を試みる事にした。
使用計画は国際会議の参加費と器材の購入である。
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