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高精度な磁気浮遊式天秤の開発および流体の熱力学性質の解明

高精度磁悬浮天平的研制和流体热力学性质的阐明

基本信息

批准号：
05J08139
负责人：
狩野祐也
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目標は,流体の圧力・密度・温度の相互関係を表すPVT性質を高精度に測定する装置を開発することである.そのために,これまで磁気浮遊式天秤(磁気浮上密度計)と呼ばれる流体密度計測器の高精度化に取り組んできた.既存の磁気浮遊式天秤では,測定試料流体のもつわずかな磁性の影響により,試料流体密度の測定において100ppm程度の系統誤差が生じることが問題となっていた.本研究では,有限要素法磁場解析と既存の磁気浮遊式天秤を用いた実験により,この磁気的要因による密度測定誤差の影響を明らかにし,これを補正可能な新しい測定方法を考案した.本年度は,考案した測定法を実現する新しい磁気浮遊式天秤の開発,ならびにPVT性質測定装置の試作を行った.温度計測には標準白金抵抗測温体を,圧力計測には水晶発振式圧力計をそれぞれ用い,産業技術総合研究所の協力を得て各計測機器の校正を行い,国際単位系の定義に準拠した国家標準にトレーサブルな高精度計測を実現した.開発した装置の健全性を確認する目的で,水およびトリデカンを密度標準試料として,20℃,大気圧下においてそれぞれの密度の測定を行い,標準値と測定不確かさ以内で良好に一致する結果が得られた.さらに,20℃,500kPaまでの水の密度に関しても測定を行い,同様に標準値と測定不確かさ以内で一致する結果が得られ,このことから磁気的要因による密度測定誤差を補正する新しい測定法の有効性を確認することができた.本装置により計測される各状態量の測定不確かさは,温度が6mK,圧力が0.02%+0.40kPa,密度が20ppm程度であり,密度測定に関しては従来の1/10の不確かさの高精度計測を実現することができた.本装置により,標準となる高精度な流体のPVT性質を計測することが可能であると考えられる.

のはの this study goals, fluid pressure, density, temperature の masato is mutually を table すを high-precision に PVT properties する device を open 発することである. そのために, これまで magnetic 気 floating libra (magnetic 気 float densimeter) と shout ばれる fluid density meter sensor の precision turn に group take りんできた. Existing の magnetic 気 floating libra では, determination of sample fluid のもつわずかな magnetic の influence により, sample determination of fluid density のにおいて 100 PPM level の system error がじることが problem となっていた. This study では, finite element method of magnetic field analytical と existing の magnetic 気 floating を libra with いた be 験により, この magnetic 気 by による density measurement error のを Ming らかにし, これを corrections may な new しい determination method を test case した. は this year, the test case した measurement を be presently する new しい magnetic 気 floating の発, libra ならびに PVT properties measurement device の attempt を line った. Thermometer measured には standard platinum resistance temperature measurement を body, pressure measuring には発 crystal vibration type pressure gauge をそれぞれい, institute of industry technology 総の together を must ての calibration line をい each measuring machine, international 単 definition is のに quasi 拠した national standard にトレーサブルな high-precision measuring を be presently した. Open 発した device の sanity を confirm すでる purpose, water およびトリデカンを density standard sample として, 20 ℃, big 気圧 under においてそれぞれの density measurement をのい, determination of standard numerical と uncertain かさ within consistent good にでする results らがれた. さらに, 20 ℃, and 500 kpa までのの water density に masato しても measurement On line をい, with others in に standard numerical と measurement uncertainty かさ within consistent でする results らがれ, このことから magnetic 気 by によるを density measurement error corrections する new しい measurement の have sharper sex を confirm することができた. This device により measuring される each state variable の measurement uncertainty かさは, temperature が 6 mk, pressure が 0.02% + 0.40 kPa, 20 PPM level density がであり, density に masato しては従 to 1/10 のの uncertain かさの high-precision measuring を be presently することができた. This device によ, standard となる high-precision な fluid <s:1> PVT property を measurement するとがとがとが may であると test えられる.