光学的圧力検知センサーを用いた高時間分解圧力計測

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750146
• Research Institution: Toyama Prefectural University
• Principal Investigator: 坂村 芳孝 富山県立大学, 工学部, 講師 (00264680)
• Keywords: 光学的圧力検知センサー / 時間分解圧力計測 / 周波数応答 / レーザーダイオード / 多孔性薄膜 / カセグレン光学系 / 光ファイバー

Research Abstract

ある種の物質から放射されるリン光の酸素消光現象を利用すると,物体表面上の空気の圧力変化を光学的手法によって計測することができる。このような発光物質を圧力検知センサーとして用いた表面圧力計測法を非定常流れ場に適用する場合に生じる種々の技術的課題を解決するため、平成12年度に引き続き,以下の実験的研究を行った.
平成12年度に実施された研究によりその有効性が確認された半導体レーザーを光源とし,光ファイバーおよびカセグレン光学系を応用した新しい時間分解圧力計測システムを構築した.さらに,これを用いて,多孔性薄膜上に発光物質を固定させた圧力検知センサーの周波数応答特性を調べた.
具体的には,高速回転する切り込み付き円盤を用いて噴流に周期的な変動を与え,その噴流を平板に衝突させることによって,キロヘルツオーダーの周期的な変動圧力場を作り出し,光学的圧力検知センサーを用いた時間分解圧方計測を行った.この計測と同時に,既存の高周波数応答圧力変換器を用いた圧力計測を行った.取得された圧力の時系列データは高速A/D変換器によって二値化された後パーソナルコンピュータに取り込まれ,離散フーリエ変換によって周波数領域におけるスペクトルデータへと変換された.これら2つの方法によって得られたスペクトル分布の比較から,本圧力計測システムは数キロヘルツの圧力変動に追従することが示され,平成12年度に得られたステップ応答から予測された高い周波数応答を有することが実証された.

Research Products

• [Publications] 中村 貴幸: "カセグレン光学系を用いたPSP計測"日本設計工学会北陸支部平成13年度研究発表論文集. 23-26 (2001)
• [Publications] 松本 尚之: "PSPによる変動圧力計測"第38回伝熱シンポジウム講演論文集. 483-484 (2001)
• [Publications] 松本 尚之: "PSPを用いた非定常計測"第29回可視化情報シンポジム講演論文集. 315-316 (2001)
• [Publications] 松本 尚之: "カセグレン光学系を用いた高空間分解PSP計測"第29回可視化情報シンポジム講演論文集. 317-320 (2001)
• [Publications] Sakamura, Y.: "Time-resolved pressure measurements in shock-induced flows"Abstracts of the 23rd International Symposium on Shock Waves. 29 (2001)
• [Publications] 中村 貴幸: "カセグレン光学系を用いた斜め衝突噴流のPSP計測"日本機械学会2001年度年次大会講演論文集. VI. 345-346 (2001)
• [Publications] 坂村 芳孝: "感圧塗料による時間分解圧力計測"可視化情報. 21・83. 28-33 (2001)
• [Publications] 坂村 芳孝: "カセグレン光学系を用いた変動圧力のPSP計測"第33回流体力学講演会講演集. 189-192 (2001)
• [Publications] Sakamura, Y.: "Optical measurements of high-frequency pressure fluctuations using PSP and Cassegrain optics"AIAA Paper 2002-0537. 1-9 (2002)
• [Publications] 鈴木 立之: "感圧色素を用いた表面圧力の時間分解計測"日本機械学会北陸信越支部第39回総会・講演会講演論文集. 49-50 (2002)