UAV搭載型ディスドロメータの開発および雨滴粒径・降雨強度の鉛直・縦横断移動測定

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ディスドロメータとは雨滴粒径と降雨強度を測定するセンサの総称である。雨滴粒径分布は降雨レーダによる雨量測定に不可欠な情報である。本研究では、小型・低消費電力・低コストの新たなディスドロメータを開発することを目的とする。開発した機器をUAVに搭載に、世界に例のない雨滴粒径・降雨強度の鉛直-縦横 断移動測定を実現する。研究は、以下のステップで実施する。１．現状のイメージディスドロメータ（＊１）をドローンできるよう小型化・低消費電力化する。２．ドローン搭載時の雨滴粒径、降雨強度の算出精度を評価する。３．感圧センサを用いた雨滴の落下速度の同定が可能か検証する。４．ドローン搭載型ディスドロメータを降雨レーダ観測高度まで上昇・ホバリングさせ上空の雨滴粒径・降雨強度を算出する。それを降雨レーダによる算出値と比較する。＊１：イメージディスドロメータとは、申請者が開発した雨滴粒径・降雨強度の新たな測定原理である。透明平板に付着した雨滴を撮像し、画像解析により雨滴のフットプリントを自動同定し、室内実験により定めた関係式よりフットプリントの面積を球等価直径への変換する。当該年度は、上記実施項目の内、１と３を達成した。Spresenseマイコンを利用した撮影システムを新たに構築すること、これまでのラズパイを用いた撮影システムよりもスケール比10分の1となり、モバイルバッテリで動作可能なほど消費電力の削減が可能となった。また、暗所での画像の鮮明化のために撮像時のライティング最適なライティング方法を考案した。これにより、従来より明瞭な雨滴のフットプリントが視認できるようになった。感圧素子を用い雨滴の落下速度の同定が可能か検証した。降雨に見立てシャワーを感圧センサに当て、シャワー流量と抵抗変化の関係を調べた。現状、流通している感圧センサでは感度が雨滴落下の衝撃と捉えることが出来ない結果となった。