熱弾性効果を利用した衝撃応力の非接触計測

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本研究では,断熱状態における材料の熱弾性効果を利用することにより,衝撃応力を非接触的に計測する方法の開発を目的とした.本年度は,以下の手順により実験を実施した.(1)圧縮空気を利用した弾性棒の1次元縦衝撃実験装置を製作し,ひずみゲージを用いて弾性棒に生じる衝撃応力を計測して実験装置の動作を確認した.(2)赤外線放射温度計による非接触温度計測システムを構築し,熱弾性効果による温度変化,すなわち,衝撃応力の計測を試みた.弾性棒の材質,衝撃応力の大きさなどを種々変化させて実験を行ったが,本年度は温度を的確に検出するには至らなかった.熱弾性効果による温度変化は高々1K程度で微小である上に,衝撃応力の場合には現象が高速で1ms以下で終了するために,元来温度の検出は困難ではある.本研究ではこのような温度変化を計測するのに十分な仕様の温度計測システムを用意していたが,それにも拘らず温度の検出が成功しなかった第1の理由としては,測定対象以外からの赤外線放射によるノイズが予想以上に大きかったことが挙げられる.今後,温度の検出を実現するためには,(1)実験装置(特に温度計測システムにおける光学系)をドライアイスなどを使った低温壁で囲うことにより,外部から放射される赤外線を遮断する.(2)弾性棒を加熱することにより相対的な計測感度を向上させる.などの装置の改善が有効であると考えられる.