レーザー誘起蛍光法による潤滑油膜温度と厚さの同時計測

本研究では、潤滑油に2種類の色素を混入し、両者の蛍光の強度比を用いて温度を、また蛍光強度の絶対値から油膜厚さを同時に測定する手法を提案すると共に、実験によりその妥当正を確認した。1)測定原理の理論的検討: 2種類の色素の温度消光特性を定式化し、測定原理を理論的に検討した。その結果、2波長の蛍光強度比は温度のみの関数になり、励起レーザー光強度、測定光学系、測定部反射率などの影響を受けないことを明らかにした。従って本温度測定法では、色素の濃度比のみを実験と同一にすれば検定実験を行えることになり、大きな利点である。また濃度比も比例係数として影響するだけであり、異なる場合でも補正は容易である。2)実験による測定原理の検証: 光源としてArレーザーの488nmの光を使用し、また色素としては供試潤滑油(90タービンオイル)に含まれる添加剤とロ-ダミンBの組み合わせを採用して、測定原理を検証するための実験を行った。その結果、タービンオイルとロ-ダミンの蛍光強度比(524nmと572nmの強度比)は、油膜厚さ、レーザー光強度などによらずに温度のみの関数で表現できることが分かり、本測定法の妥当性が明らかになった。さらに現在のシステムでの温度測定の精度と分解能は、0.5K以下であることを確認した。なお油膜厚さについては、実験の範囲内(90μm〜150μm)で十分蛍光強度の線形性が保たれること、また温度を補正すれば測定精度を向上できることを明らかにした。3)種々の潤滑場への適応性の検討: 実際の場への応用のための準備として、油膜厚さ方向の温度分布の影響、油膜厚さの測定限界などについて検討を進めた。

本研究では、潤滑油に2種類の色素を混入し、両者の蛍光の強度比を用いて温度を、また蛍光強度の絶対値から油膜厚さを同時に測定する手法を提案すると共に、実験によりその妥当正を確認した。1)測定原理の理論的検討: 2種類の色素の温度消光特性を定式化し、測定原理を理論的に検討した。その結果、2波長の蛍光強度比は温度のみの関数になり、励起レーザー光強度、測定光学系、測定部反射率などの影響を受けないことを明らかにした。従って本温度測定法では、色素の濃度比のみを実験と同一にすれば検定実験を行えることになり、大きな利点である。また濃度比も比例係数として影響するだけであり、異なる場合でも補正は容易である。2)実験による測定原理の検証: 光源としてArレーザーの488nmの光を使用し、また色素としては供試潤滑油(90タービンオイル)に含まれる添加剤とロ-ダミンBの組み合わせを採用して、測定原理を検証するための実験を行った。その結果、タービンオイルとロ-ダミンの蛍光強度比(524nmと572nmの強度比)は、油膜厚さ、レーザー光強度などによらずに温度のみの関数で表現できることが分かり、本測定法の妥当性が明らかになった。さらに現在のシステムでの温度測定の精度と分解能は、0.5K以下であることを確認した。なお油膜厚さについては、実験の範囲内(90μm〜150μm)で十分蛍光強度の線形性が保たれること、また温度を補正すれば測定精度を向上できることを明らかにした。3)種々の潤滑場への適応性の検討: 実際の場への応用のための準備として、油膜厚さ方向の温度分布の影響、油膜厚さの測定限界などについて検討を進めた。