2015 Fiscal Year Annual Research Report
多点損傷センシングおよびワイヤレス化に対応した小型ひずみ計測センサの開発
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26282097
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宇都宮 登雄 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (60176708)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 敦史 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (30280994)
神田 淳 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究員 (40358693)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 安全システム / 防災 / ヘルスモニタリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度は，研究項目(2)：ワイヤレス化したセンサによる“その場”,“継続・定期的”損傷センシング技術の構築 を実施した．はじめに，昨年度作製した，構成素子，補正法を修正し，かつマイコンチップを搭載してデジタル出力が可能となった試作小型センサのひずみ計測試験を行った．本試験より，試作小型センサによって，通常のブリッジ回路と同程度の精度でひずみの計測が可能であることを確認した．その後，損傷センシング試験に用いる試験片の設計および製作を行った．今年度は，この試験片を用いて，試作小型センサによるひずみ計測を塑性領域まで拡張して実施した．試験では，き裂発生の観察および画像取込みもあわせて試みた．本試験より，塑性ひずみに対しても通常のブリッジ回路と同程度の精度で計測可能であることを確認できた．（なお，これらの試験において，小型センサの計測値が安定しない場合が現れたため，その原因の検討を継続して行うこととなった．）
さらに，サンプリング時間（周波数）の向上のため，ひずみの計測法としてレシプロカルカウント法を用いた場合の，ひずみ計測のサンプリング周波数と計測精度について検討を行った．その結果，サンプリング周波数は120 Hzまで向上できる可能性のあることがわかった．
以上の検討結果を考慮し，今年度の小型センサにワイヤレス化を施した第2段階の小型センサの設計・再試作へと展開することができた．また，研究目的(3)：広い周波数帯域成分を持つ変動荷重下での動ひずみ計測における信頼性の検証 において実施予定の試験システムを“多軸振動非接触自動計測システム（Multi-axis Vibration Evaluating System: MaVES）”を用いて構築可能であることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度計画した事項について，以下の結果を得ることができた．
(1) デジタル出力を可能にした試作小型センサを用いたひずみ計測試験を行い，ブリッジ回路とほぼ同程度の精度でひずみ計測が可能となることを確認できた．
(2) レシプロカルカウント法によるひずみ計測では，120 Hz程度までのサンプリング周波数で計測が可能となることがわかった．
(3) ひずみ計測試験をもとに，ワイヤレス化した第2段階の小型センサの設計とおよび再試作を行うことができた．
計画していた損傷センシング試験については，試験実施のため導入予定であった“油圧掴み具”の設置が年度末まで遅れたため実施が不可能となった．これは，今年度，研究代表者の所属が変更となり，本試験に使用する疲労試験機の移設を検討する期間が必要となったことが原因である．“油圧掴み具”設置は完了したので，試験は次年度行う予定である．なお，損傷センシング試験にかえて，塑性領域まで拡張したひずみ計測試験を，試作小型センサを用いて行い，塑性ひずみについても通常のブリッジ回路と同程度の精度で計測可能であることが確認できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
ワイヤレス化を施した第2段階試作センサのひずみ計測試験を行い，ワイヤレスによる計測の正確さ（精度）を検証する．また，試作センサを，き裂進展下の損傷センシング試験に適用し，ひずみゲージ出力の時間的変化とき裂進展状況の関係を調査する．その結果をもとに，本センサによって検出可能な損傷レベルを明らかにする．さらに，“多軸振動非接触自動計測システム（Multi-axis Vibration Evaluating System: MaVES”を用いて構築した試験システムにより，第2段階試作センサに対して広範囲に振動周波数を変化させた動ひずみの計測試験を行う．振動計により計測した結果から評価したひずみと，センサのサンプリング時間を変化させた出力結果を比較し，動ひずみおよび加振振動数の計測信頼性（出力の正確さ，ばらつき）に関する検討を行う．
これらの検討結果にもとづいて，対策を施した第3段階の（最終的な）発振回路小型センサの作製を試みる．また，これまでの結果を総合して，静ひずみと動ひずみ計測を計測法によって区別するか，使用センサで区別するか といった静ひずみ／動ひずみの計測手法に関する検討を行う．
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| Causes of Carryover |
平成28年度では，損傷センシング，動ひずみの計測などの試験に加え，第3段階の（最終的な）発振回路小型センサの作製を計画している．それらの試験やセンサの設計・作製を実施するためには当初予算では不十分と考えられたため，平成27年度未使用額を平成28年度予算と合算し使用することが必要となった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度未使用額（807,780円）は平成28年度予算と合算し，計画している各種計測試験の遂行経費および，第3段階の（最終的な）発振回路小型センサの設計・作製費として使用する予定である．
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