| 研究課題/領域番号 |
26709068
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 |
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研究代表者 |
福場 辰洋 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋工学センター, 技術研究員 (80401272)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 化学センサ / 深海 / 光ファイバ / 現場計測 / pH |
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| 研究実績の概要 |
平成27年度は、平成26年度に構築した光ファイバ端面で計測を行う従来方式の光ファイバpHセンサの卓上プロトタイプについて基礎的な評価を継続した。特に、光源および光検出装置（小型分光装置）について、pH計測精度に影響を与える長時間安定性を評価した。その結果、ハロゲン光源を用いた光源装置については十分な強度を有するものの、光強度の安定に時間を要するため、将来的に消費電力の低減も期待できるLED等への換装が望ましいことが明らかとなった。同時に高圧環境下での特性評価及び現場海域への展開に向けて、センサ装置の構成について検討を行い、ファイバ端面及び光反射用のミラーを直接高圧環境に暴露する簡素な構造のセンサ部を設計した。多点同時計測を可能にするヘテロコア光ファイバセンサについては、評価用として8点までの多点計測が可能な光ファイバセンサ及び光源・光検出装置としてのOTDR（Optical Time Domain Reflectmeter）装置をそれぞれ導入し、基礎評価を実施した。OTDR装置については可能な限り小型の設計とすることで、卓上の評価に加えて耐圧容器に収納して現場評価を実施することも可能な仕様となった。pH指示試薬として海水のpH計測に適したメタクレゾールパープルを固定したものを導入し、基礎的な評価を開始した。多点計測光ファイバセンサの現場展開に必須となる光ファイバ貫通コネクタに加え、pH計測部の保護構造について、来年度以降に開発予定の光ファイバセンサ敷設装置の構成も考慮しながら検討し、基礎的な設計を行った。現場展開に向けては、特に敷設・回収時のセンサの破断を防ぐために十分な引っ張り強度を有する光ファイバケーブルを基幹線として用い、ヘテロコア構造のpH計測部については、別途設計の保護容器に収納すること等を決定した。
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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
ファイバ端面で計測を行う従来方式の光ファイバpHセンサについては、引き続き複数のpH標準液を用いて性能評価を実施することができた。長期安定性に関する評価の結果、光源装置の改良によって、より安定したpH計測が可能になることが分かったため、次年度以降の装置改良につなげる予定である。併せて現場仕様の光ファイバ化学センサの実現に向けて、最低限の光学系を有するセンサ部の詳細設計を進めるなど順調に研究が進展している。
多点同時計測を可能にするヘテロコア光ファイバセンサについては、評価用の光ファイバセンサ及び光源・光検出装置を一式導入し、基礎的な評価を開始することができた。pH計測の精度や感度に関する詳細な評価については、OTDR装置導入時期の関係でやや遅れているが、これについては平成28年度早々に結論を出すことができる見込みである。pH計測に必要なOTDR装置については、当初案では卓上評価用のOTDRと現場計測用のOTDRを個別に製作する予定であったが、現段階でも十分な小型化が可能であると判断し、平成27年度内に円筒形の耐圧容器に収納可能な小型OTDRを実現できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度に引き続き、従来方式のファイバ端面計測光ファイバpHセンサについては、ヘテロコア光ファイバセンサより先行して、平成28年度中に現場展開可能なセンサシステムを実現できるように進める。これにより光ファイバ化学センサの現場展開に必要なノウハウを早期に確立することが可能になるため、ヘテロコア光ファイバセンサの迅速な現場展開につなげることができる。
多点同時計測を可能にするヘテロコア光ファイバセンサについては、光ファイバの曲がりを防ぐための固定法の確立に続き、現場への敷設法も含めた検討を総合的に実施する。同時にpHセンサとしての感度特性や長期安定性等について具体的な評価を速やかに実施すると共に、新たな現場化学センサによる海洋計測の新展開として学会発表などを積極的に行う。光ファイバ貫通コネクタについては、これまでの試作と評価において、良好な特性を示しているため、平成28年度には最終的に現場海域で使用するコネクタの製作に取りかかる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初予定では、光ファイバを用いた計測に必要なOTDR装置について、卓上型と現場型を個別に導入する予定であったが、仕様検討の結果、１台のOTDR装置で卓上評価から現場計測まで対応可能な装置を実現できた。そのため、次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成28年度前半において、これまでに製作したOTDR装置専用の電源および耐圧容器の設計製作、および計測データ表示用のソフトウエアの改善を行うために使用し、本研究をさらに効率的に推進するために使用する予定である。
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