Fiber optic multimodal sensors for hydrogen-powered aircraft for a low-carbon society

用于低碳社会氢动力飞机的光纤多模态传感器

• 批准号: 22K04129
• 负责人: 西山 道子
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Soka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04129/
• 关键词: 腐食検出; 光ファイバセンサ; 表面プラズモン共鳴; 水素航空機; マルチモーダル

本研究は、水素ガスリーク、温度、湿度・腐食、加速度を検出するセンサを、ヘテロコア光ファイバで開発し、これらの多種の情報を取得できる実用性の高いマルチモーダル光ファイバセンシングシステムを確立することで、水素航空機の運用効率化の実現を目指している。2022年度前半では、ヘテロコア光ファイバによる各種センサの基盤となる屈折率センサの高感度化に取り組んだ。表面プラズモン共鳴(Surface Plasmon Resonane: SPR)、局在表面プラズモン共鳴を利用するにあたり、その材料と形態の選定を検討し、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide: ITO）の薄膜による光ファイバ屈折率センサを採用する目処がたった。ITO薄膜による屈折率センサの開発、また結露を検出するAu薄膜ヘテロコア光ファイバセンサの開発に取り組んだ。ITO薄膜のヘテロコア光ファイバ外周へのスパッタリング成膜に成功し、近赤外帯域における屈折率感度向上を実験的に明らかにした。また、AuとTa2O5の2層多層膜薄膜を用いたヘテロコア光ファイバセンサでの結露検出性能も実験的に明らかにした。2022年度後半では、金属腐食検出センサの確立を目指し、アルミニウム薄膜をAu/Ta2O5多層膜の外周に成膜し、その外周のアルミニウム腐食の過程を、SPRを利用したヘテロコア光ファイバでの検出を試みた。その結果として、アルミニウム薄膜を3 nmとすることで、近赤外帯域でのSPR吸収を確認した。更に、塩分を含む海水に浸漬させることで腐食を加速的に発生させた際の腐食過程を、SPR吸収波長のシフト、近赤外光の光損失の両側面で検出が可能であることが実験的に示された。

は this study, the water element ガ ス リ ー ク, temperature, humidity, corrosion, acceleration を 検 out す る セ ン サ を, ヘ テ ロ コ ア light フ ァ イ バ で open 発 し, こ れ ら の multiple の intelligence を obtain で き る be use sex の high い マ ル チ モ ー ダ ル light フ ァ イ バ セ ン シ ン グ シ ス テ ム を establish す る こ と で, water, air machine の use rate of unseen の be presently を refers し て Youdaoplaceholder0 る. In the first half of the 2022 annual で は, ヘ テ ロ コ ア light フ ァ イ バ に よ る various セ ン サ の base plate と な る inflectional rate セ ン サ の Gao Gan degree melts に group take り ん だ. Surface プ ラ ズ モ ン resonance (Surface Plasmon Resonane: SPR), bureau in Surface プ ラ ズ モ ン resonance を using す る に あ た り, そ の の selected material と form を beg し 検, acidification イ ン ジ ウ ム ス ズ (Indium Tin Oxide: ITO) <s:1> thin film による light ファ バ バ refractive index セ する サを use する mesh size がたった. Rate of ITO thin film に よ る inflectional セ ン サ の 発, ま た dewing を 検 out す る Au film ヘ テ ロ コ ア light フ ァ イ バ セ ン サ の open 発 に group take り ん だ. ITO thin film の ヘ テ ロ コ ア light フ ァ イ バ peripheral へ の ス パ ッ タ リ ン グ film-forming に し success, almost bare 帯 domain に お け る inflectional rate sensitivity up を be 験 に Ming ら か に し た. ま た, Au と Ta2O5 の を layer 2 multilayer film with い た ヘ テ ロ コ ア light フ ァ イ バ セ ン サ で の dewing 検 out performance も be 験 に Ming ら か に し た. After 2022 year half で は, metal corrosion 検 out セ ン サ の establish を refers し, ア ル ミ ニ ウ ム を Au/Ta2O5 multilayer film の peripheral に film-forming し, そ の peripheral の ア ル ミ ニ ウ ム saprophagous を, SPR を の process using し た ヘ テ ロ コ ア light フ ァ イ バ で の 検 try out を み た. そ の results と し て, ア ル ミ ニ ウ ム film を 3 nm と す る こ と で, nearly bare 帯 domain で の SPR absorption 収 を confirm し た. Contains more に, salt を む seawater に dipping さ せ る こ と で saprophagous を accelerated に 発 raw さ せ た interstate の を corrosion process, SPR 収 absorption wavelength の シ フ ト almost red outside light の light damage, の struck side で 検 out が may で あ る こ と が be 験 に さ in れ た.

项目成果

アルミニウム腐食検出のためのヘテロコア光ファイバセンサの時間応答評価

铝腐蚀检测异芯光纤传感器的时间响应评估

• 发表时间: 2023
• 作者: Kadokura Miyuki;Yamazaki Hiroshi;Kasai Tokio;Watanabe Kazuhiro;Nishiyama Michiko;姜 棹元，長尾裕司，渡辺一弘，西山道子
• 通讯作者: 姜 棹元，長尾裕司，渡辺一弘，西山道子

Triaxial Accelerometer Based on a Semicircular Hetero-Core Fiber-Optic Sensor

• DOI: 10.1109/jsen.2023.3246056
• 发表时间: 2023-04-01
• 期刊: IEEE SENSORS JOURNAL
• 影响因子: 4.3
• 作者: Kadokura，Miyuki;Yamazaki，Hiroshi;Nishiyama，Michiko
• 通讯作者: Nishiyama，Michiko

RFスパッタリング導入ガスによるITO薄膜ヘテロコア光ファイバセンサの屈折率感度への影響

射频溅射引入气体对ITO薄膜异核光纤传感器折射率灵敏度的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Kadokura Miyuki;Yamazaki Hiroshi;Kasai Tokio;Watanabe Kazuhiro;Nishiyama Michiko;姜 棹元，長尾裕司，渡辺一弘，西山道子;中村優奈，長尾裕司，渡辺一弘，西山道子
• 通讯作者: 中村優奈，長尾裕司，渡辺一弘，西山道子

付加質量を設置した両端固定支持梁構造ヘテロコア光ファイバ加速度計の低周波領域における応答評価

两端固定支撑梁结构加附加质量异芯光纤加速度计低频区响应评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Kadokura Miyuki;Yamazaki Hiroshi;Kasai Tokio;Watanabe Kazuhiro;Nishiyama Michiko;姜 棹元，長尾裕司，渡辺一弘，西山道子;中村優奈，長尾裕司，渡辺一弘，西山道子;門倉美幸，渡辺一弘，西山道子
• 通讯作者: 門倉美幸，渡辺一弘，西山道子