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ナノオーダーのレーザー変位計を用いた極薄膜の撓み計測による圧力測定法の開発

开发利用纳米级激光位移计测量超薄膜挠度的压力测量方法

基本信息

批准号：
18760606
负责人：
手塚亜聖
金额：
$ 2.11万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度に引き続き、本研究の計測方法で差圧測定が可能であることの検証実験を行った。供試体は、アクリルケースにパンチングメタルを張り、その表面に薄膜を張ったものである。ケース内外の圧力差に応じて変形する薄膜の表面形状を、キーエンス製CCDレーザー変位計で計測、あらかじめ測定した校正曲線から差圧を求める。風洞試験での使用を考えた場合、センサヘッドから測定対象物体までの基準距離が長い変位計を用いることで、風洞外部、もしくは、供試体から十分離れた位置からの測定が可能となり、流れに及ぼす影響が小さくなる。しかし、基準距離が長い変位計の測定精度は、短いものに比べて低いため、膜変形から計算される圧力の計測精度も低下する。本研究では、基準距離の異なる複数のレーザー変位計を購入し、変位計の基準距離と圧力測定における測定誤差の関係を明らかにした。昨年度使用したレーザー変位計LK-G30(基準距離:30mm±5mm、測定精度:0.05μm)に加え、LK-G150(基準距離:150mm±40mm、測定精度:0.5μm)、LK-G400(基準距離:400mm±100mm、測定精度:2μm)を用いた計測を行い、計測誤差の比較を行った。基準距離が最長の変位計では、膜の変形形状が測定誤差に埋もれてしまい、圧力計測は困難であった。そこで、基準距離が最短と中間の変位計で差圧を計測し、差圧計での計測値との差を計算した。偏り誤差が0.01Paと0.18Pa,標準偏差が0.71Paと1.80Paとなった。本研究による差圧測定の実現性検証のため、風洞試験を行った。翼型は風洞壁から150mmの位置に設置した。薄膜の変形形状から圧力係数を計測し、静圧孔での測定値と比較した。その結果、本測定法による圧力分布計測を行うことで、翼面上で形成される剥離泡の崩壊状態を定性的に予測する上で有用な情報が得られることが示された。

In the past year, the measurement method of this study was introduced, and the differential pressure measurement was possible. The test sample is a thin film on the surface of the sample. The pressure difference between the inside and outside of the film is measured by CCD position meter, and the pressure difference is calculated by calibration curve. The wind tunnel test is used to measure the reference distance of the target object, the position of the target object, and the position of the target object. For example, the measurement accuracy of the reference distance is lower than that of the short distance, and the measurement accuracy of the pressure is lower than that of the film shape calculation. This study is aimed at clarifying the relationship between the measurement error of the reference distance and the pressure measurement of the position meter. Last year, the LK-G30(reference distance:30mm±5mm, measurement accuracy:0.05μm), LK-G150(reference distance:150mm±40mm, measurement accuracy:0.5μm) and LK-G400(reference distance:400mm±100mm, measurement accuracy:2μm) were used for middle measurement and comparison of measurement errors. The reference distance is the longest and the shape of the membrane is the most difficult to measure. The reference distance is the shortest distance between the measurement values of the differential pressure meter and the difference between the measurement values of the differential pressure meter. The deviation is 0.01Pa 0.18Pa, and the standard deviation is 0.71Pa 1.80Pa. This study was conducted on the basis of differential pressure measurements and wind tunnel tests. The airfoil wall is set at a position of 150 mm. Measurement of pressure coefficient and static pressure hole of thin film The results of this measurement are useful for predicting the formation of exfoliation bubbles on the airfoil.