河川管理のための光ファイバ堤防越水および河川水濁度センサについての研究

河道管理用光纤河堤溢流及河水浊度传感器研究

• 批准号: 22K04660
• 负责人: 木原 満
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Electro-Communication 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-22K04660/
• 关键词: 光ファイバセンサ; 河川管理; 濁度; 浸水; 光ファイバ; 光センサ

河川堤防越水センサに関して、光ファイバコネクタを用いたファブリーペローセンサが有効であることを検証した。本センサは、通信用の光コネクタであるMTコネクタにスペーサを挟み、接続する光ファイバ端面間に間隙を持つ構造である。堤防越水を測定するため、大気（空気）中にある状態から水中に変化した時に、光ファイバ端面間隙にある媒質（空気から水へ）の屈折率が変化することで検知する。スペーサとして薄い金属板や紙で試みた。スペーサに紙を使用した場合、紙に導水性があるので、光ファイバ端面間隙に確実に水が浸水することを確認した。一方、スペーサに金属版を使用した場合、光ファイバ端面間隙への浸水を妨げる場合があることが分かった。しかし、金属板を用いる場合でもセンサ構造を適切に設定することで越水（浸水）測定が可能であることを確認した。河川水濁度センサについては、市販の濁度測定装置 TSS Portableを購入し、泥水の粘土や泥の粉末（泥パック）の濃度とその泥水の濁度の関係を調査した。その結果、粘土または泥の粉末の濃度と泥水の濁度は比例関係であることを実験的に明らかにした。さらに、光ファイバ直角端面を用いて、泥水の光学特性（反射特性）を調査した。その結果、光ファイバ直角端面からの泥水の反射特性は、泥水の粘土の濃度に依存して変化することが分かった。ただし、その関係は、単純な比例関係ではなく、光ファイバの屈折率1.45の前後で変化することを確認した。さらに、泥水は濃度が均一ではなく場所によって濃淡ができてしまうため、光ファイバ直角端面で測定した反射特性の変動があることを確認した。加えて、ショ糖溶液を試料液として、マイクロファイバ（光ファイバの一部を加熱延伸して外径を細くしたもの）を用いた水溶液の屈折率測定が可能かどうか現在検証中である。

River embankment, the more water セ ン サ に masato し て, light フ ァ イ バ コ ネ ク タ を with い た フ ァ ブ リ ー ペ ロ ー セ ン サ が have sharper で あ る こ と を 検 card し た. This セ ン サ は, communication の light コ ネ ク タ で あ る MT コ ネ ク タ に ス ペ ー サ を carry み, 続 す る light フ ァ イ バ に gap between end face を hold つ tectonic で あ る. Embankment, the more water を determination す る た め, big 気 (empty 気) に あ る state か ら water に variations change し た に, light フ ァ イ バ end clearance に あ る medium (empty 気 か ら water へ) の が inflectional rate - the す る こ と で 検 know す る. Youdaoplaceholder0 スペ サと て て thin スペ metal plate や paper で try みた. ス ペ ー サ に paper を used し た occasions, paper に conductivity が あ る の で, light フ ァ イ バ end clearance に indeed be に が water flooding す る こ と を confirm し た. Party, ス ペ ー サ に metal version を use し た occasions, light フ ァ イ バ end clearance へ の flooding を hinder げ る occasions が あ る こ と が points か っ た. を し か し, metal plate with い る occasions で も セ ン サ tectonic を appropriate に set す る こ と で more water (immersed) が may で あ る こ と を confirm し た. River water turbidity セ ン サ に つ い て は, city vendor の turbidity measurement device TSS Portable を buy し や, slurry の clay mud の powder (mud パ ッ ク) の concentration と そ の mud の turbidity の を masato department investigation し た. Mud, clay ま そ の results た は の の powder concentration と mud の turbidity は proportion masato is で あ る こ と を be 験 に Ming ら か に し た. Youdaoplaceholder0, optical ファ バ バ right-angle end face を, さらに て, mud and water <s:1> optical properties (reflection properties) を to investigate た た. そ の results, light フ ァ イ バ rectangular face か ら の mud の reflection characteristics は, mud の clay に の concentration dependent し て variations change す る こ と が points か っ た. た だ し, そ の masato は, pure な 単 proportion masato で は な く, light フ ァ イ バ の inflectional rate before and after 1.45 の で variations change す る こ と を confirm し た. さ ら に, slurry concentration は が uniform で は な く places に よ っ て shade が で き て し ま う た め, light フ ァ イ バ rectangular face で determination し た reflection characteristics の - move が あ る こ と を confirm し た. Add え て, シ ョ sugar solution を sample liquid と し て, マ イ ク ロ フ ァ イ バ (light フ ァ イ バ の a を heating extension し て diameter を fine く し た も の) を with い た aqueous の inflectional rate determination が may か ど う か 検 card now で あ る.

项目成果

マイクロファイバを用いた屈折率センサの特性解析および作製

微光纤折射率传感器的特性分析与制作

• 发表时间: 2022
• 作者: 小柳颯輝;瓜生大地;熊倉俊郎;中井専人;安達聖;鈴木紘一;山崎正喜;斎藤隆幸;山倉祐也;Md Touhidul Islam;Keisuke Yoshida;Satoshi Nishiyama;Koichi Sakai;Shin Adachi;Shijun Pan;秋山菜乃香;西山哲;富田紀子;冨井隆春;佐野ひかる;添田椋生，木原 満
• 通讯作者: 添田椋生，木原 満