Development of a Pitot tube type flow sensor for biologging of marine animals

开发用于海洋动物生物记录的皮托管式流量传感器

• 批准号: 20H02102
• 负责人: 高橋 英俊
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02102/
• 关键词: 流速センサ; ピトー管; バイオロギング; 海洋生物

ウミガメやペンギンなどの海洋動物は海流を巧みに利用し、遊泳運動の消費エネルギーを抑え効率よく目的地まで到達していると考えられており注目されている。この海流利用を評価する上で重要となるのが対水速度であるが、海洋動物の実測例は非常に限定されている。本研究の目的は、海洋動物に取り付け可能なピトー管型の流速センサを創成し、バイオロギングを用いてこれら海洋動物の対水速度を明らかにすることである。提案する流速センサは、ピトー管の筐体、動孔及び静孔に取り付けたメンブレン構造、内部に充填した非圧縮性のオイル、及び差圧センサ素子から構成される。令和4年度においては、当初の計画にあるピトー管型の水中流速センサをバイオロギング装置と統合し、実際のウミガメの甲羅に取り付け、遊泳する際のデータを取得した。装置の寸法として長さ15cmであり、ウミガメに対して十分に小さい。流速センサの後ろにロガーと電池が防水処理され配置されている構成とした。ロガーにはGPS、加速度センサ、圧力センサなどが搭載されている。それぞれの機器を3Dプリンタで製作した治具でまとめ、甲羅に取り外ししやすいようにした。まずは水族館で飼育下のウミガメに取り付け、まっすぐに遊泳させた際のデータを複数回記録した。計測したデータを解析した結果、カメラ画像から取得した速度の概算と計測した流速の平均値に相関関係が確認できた。さらに岩手県大槌町において野生のウミガメにセンサを取り付け、バイオロギング実験を行い、データを取得できることを確認した。

The sea animals in the sea are not only used for fishing, but also used for swimming. The current utilization is important to the evaluation of water velocity, and the measurement of marine fauna is very limited. The purpose of this study is to explore the possibility for marine animals to develop and utilize the flow velocity of a tubular structure in order to clarify the water velocity of marine animals. The proposed flow rate is based on the structure of the casing, the dynamic hole and the static hole of the tube, the internal filling, the non-compression, and the differential pressure. In 2004, the project was completed and the water flow rate of the pipe was adjusted. The equipment was integrated and the water flow rate was adjusted. The length of the device is 15 cm. The flow rate of the battery is low. GPS, acceleration, and pressure are the main features of the vehicle. The 3D machine was installed in the middle of the production process. The aquarium has a number of records of fish and water quality. The correlation between the measured velocity and the average velocity is confirmed. Iwate, Otsuchi, Japan

项目成果

Highly sensitive wave height sensor with MEMS piezoresistive cantilever and waterproof membrane

带MEMS压阻悬臂梁和防水膜的高灵敏度波高传感器

• 发表时间: 2023
• 作者: 小山健太朗;佐野涼太;田中有弥;鈴木孝明;T. Hirayama and H. Takahashi
• 通讯作者: T. Hirayama and H. Takahashi

Compact Pitot-static-tube-based waterflow sensor for biologging of marine animals

用于海洋动物生物记录的紧凑型皮托静压管水流传感器

• 发表时间: 2021
• 作者: T. Kishimoto;R. Saito;H. Tanaka and H. Takahashi
• 通讯作者: H. Tanaka and H. Takahashi

海中動物の対水速度計測のための高時間分解能流速センサシステム

用于测量海洋动物水下速度的高时间分辨率电流速度传感器系统

• 发表时间: 2022
• 作者: 岸本卓大;齋藤遼輔;田中博人;成岡優;黒田健太;佐藤克文;高橋英俊
• 通讯作者: 高橋英俊

MEMSピエゾ抵抗カンチレバーを用いた針型圧力センサ

采用MEMS压阻悬臂梁的针式压力传感器

• 发表时间: 2022
• 作者: 岸本卓大;高橋英俊
• 通讯作者: 高橋英俊

Pitot-Static-Tube-Based Waterflow Sensor for Marine Biologging via Inside Sealing of an Incompressible Liquid

基于皮托静压管的水流传感器，通过不可压缩液体的内部密封进行海洋生物记录

• DOI: 10.1109/jsen.2021.3094565
• 发表时间: 2021
• 期刊: IEEE Sensors Journal
• 影响因子: 4.3
• 作者: Kishimoto Takuto;Saito Ryosuke;Tanaka Hiroto;Takahashi Hideotoshi
• 通讯作者: Takahashi Hideotoshi