非定常圧力場可視化計測のための超高感度感圧分子センサの開発

开发用于非定常压力场可视化测量的超灵敏压敏分子传感器

• 批准号: 20656031
• 负责人: 浅井 圭介
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20656031/
• 关键词: 可視化; 流体工学; 先端機能デバイス; 計測工学; ナノ材料

従来の圧力計測技術の限界を打ち破る革新的な手法として,1)信号処理や画像処理を利用した非定常計測手法と 2)ナノ多孔質膜を用いた感圧分子センサの開発に取り組んだ.今年度は感圧塗料計測の適用範囲を低速・非定常現象に拡大することを目的に,非定常計測手法として信号処理を利用したPhase-lock法および周波数解析を利用した手法の開発と高度化を,また多孔質アルミナを利用した差圧型感圧分子センサ膜の流れ場への適用を行った.合わせて感圧塗料による低速現象計測に対して理論誤差解析を行い,主要な誤差要因の特定および改善を行った.その結果以下に示す成果が得られた.・角柱側面に周期的に生じる"ゆらぎ"をもった非定常圧力変動を基準現象として,信号処理を利用したPhase-lock法および周波数解析を利用した手法の開発と高度化を行った.その結果,これらの技術により角柱側面でピーク周波数150Hzで変動する圧力分布を振幅0.1～0.3kPaで正弦振動する圧力変動を捉えられることがわかった.加えて,低速現象計測に最適な感圧塗料の選定および信号・画像処理手法の改良を行うことで両手法の圧力計測精度や空間・位相分解能を大きく改善させ,より微小かつ高速な非定常現象への適用可能性を示した.・流れ場中における多孔質アルミナを用いた差圧応答型PSPの特性を調べた.開発した差圧応答型PSPは,流れ場中において従来のPSPの数倍程度の圧力感度を持つことがわかった.ただし,PSPの発光は圧力に加え流速にも依存し,圧力を正確に測定するためには2つのパラメータを分離する機構やデータ処理手法を開発する必要があることがわかった.

打破常规压力测量技术极限的创新技术是1）一种非平稳测量方法，它利用信号处理和图像处理。 2）我们致力于使用纳米多孔膜开发压力敏感的分子传感器。今年，我们使用信号处理和频率分析作为非稳态测量方法开发并完善了使用相锁定方法的使用，并将使用多孔氧化铝的差异压力敏感分子传感器膜应用于流场。此外，我们对使用压力敏感的油漆进行了理论误差分析，以测量慢速现象，并确定并改善了主要错误因素。下面显示的结果获得了。 - 我们使用不稳定的压力波动，并在棱镜侧面定期“分数”作为参考现象，并使用信号处理和频率分析开发了该方法。结果，我们使用信号处理和频率分析开发并完善了该方法。结果，我们使用这些技术提供了广泛的不稳定压力波动，并在棱柱侧的侧面周期性波动。发现在角棱镜侧以150Hz的峰频率波动的压力分布可以用正弦振动以0.1至0.3 kPa的幅度捕获。此外，通过选择适用于低速现象测量以及改善信号和图像处理方法的压力敏感涂料，这两种方法的压力测量以及空间和相位分辨率的准确性得到了极大的改进，并且可以将其应用于较小且更快的非稳态非现象。研究了使用多孔氧化铝在流场中使用差异压力响应PSP的特征。已经发现，已经发现开发的差压力响应PSP的压力灵敏度比流场中常规PSP高几倍。但是，PSP的发射取决于压力和流速，发现有必要开发机制和数据处理方法以分离两个参数以准确测量压力。

项目成果

PRESSURE-SENSITIVE PAINT MEASUREMENT OF THE UNSTEADY SURFACE PRESSURE FIELD BEHIND AN OSCILLATING FENCE ACTUATOR

振荡栅栏执行器后面非稳态表面压力场​​的压敏涂料测量

• 发表时间: 2008
• 作者: 依田大輔;永井大樹;浅井圭介;杉本珠生;依田大輔;依田大輔;依田大輔;Keisuke Asai;依田大輔;Daisuke Yorita;Taro Yamashita
• 通讯作者: Taro Yamashita

Luminescent Differential-Pressure Sensor Based on Gas Transfer through Porous Membrane

基于多孔膜气体传输的发光压差传感器

• 发表时间: 2008
• 作者: 依田大輔;永井大樹;浅井圭介;杉本珠生;依田大輔;依田大輔;依田大輔;Keisuke Asai;依田大輔;Daisuke Yorita
• 通讯作者: Daisuke Yorita

MEMS/NEMS工学工学全集(第8章第9節宇宙, 飛行機)

MEMS/NEMS工程全集（第8章第9节太空、飞机）

• 发表时间: 2009
• 作者: 浅井圭介;永井大樹(分担執筆)
• 通讯作者: 永井大樹(分担執筆)

低速流における感圧塗料計測の計測誤差とその精度評価

低速流下压敏涂料测量的测量误差及精度评估

• 发表时间: 2009
• 作者: 依田大輔;永井大樹;浅井圭介;杉本珠生;依田大輔;依田大輔
• 通讯作者: 依田大輔

Flow-induced Vibration of a High-speed Train Running in a Tunnel

隧道内高速列车流激振动

• 发表时间: 2008
• 作者: 依田大輔;永井大樹;浅井圭介;杉本珠生;依田大輔;依田大輔;依田大輔;Keisuke Asai;依田大輔;Daisuke Yorita;Taro Yamashita;Takeyuki Kodera
• 通讯作者: Takeyuki Kodera