感圧塗料を用いた回転物体表面上における非接触・非侵襲圧力分布計測

使用压敏涂料对旋转物体表面进行非接触式、非侵入式压力分布测量

基本信息

批准号：
14750123
负责人：
坂村芳孝
金额：
$ 2.56万
依托单位：
Toyama Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

ある種の色素から放射されるリン光の酸素消光現象を利用すると,物体表面上の空気の圧力変化を光学的に計測することができる.「感圧塗料」と呼ばれる塗料は,この原理を利用して空気中の物体表面の圧力を計測するために開発された一種の機能性塗料である.感圧塗料を用いることで,スリップ・リングやテレメトリを使用することなく,非接触・非侵襲的に,空気中で回転している物体表面の圧力情報を得ることができる.本研究では,感圧塗料を用いた表面圧力計測法の,小型回転機械上における圧力分布計測への適用を試み,その実用化に向けて克服すべき問題点を明らかにすることを目的とした.本年度は,昨年度整備した,物体の回転に同期した短パルス光を照射することができる青色LED励起光源システムを用い,最大2000rpm程度の速度で回転する物体(模型用プロペラ)表面の圧力分布計測を試みた.色素には耐光劣化性に優れたメソテトラペンタフロロフェニルポルフィリンを用い,薄層クロマトグラフィ用シリカゲルプレートをバインダとして作製した多孔性感圧塗料を用いて実験を行った.実験は大気圧下で行い,プロペラの回転に同期して動作する励起光源システムとCCDカメラを用いて,ノズルから噴射される噴流が回転するプロペラ表面に衝突することで生じる圧力分布を計測した.その結果,回転する翼面上の圧力変化を明確に捉えることができた.さらに,物体の変形が圧力計測結果に及ぼす影響が非常に大きいことを明らかにした.

通过利用从某种类型的染料发出的磷光的氧淬灭现象，可以通过光学测量物体表面上的空气压力变化。一种称为“压力敏感涂料”的油漆是一种功能涂料，用于使用该原理测量空气中物体表面的压力。通过使用压力敏感的油漆，可以以非接触和非侵入性方式获得空气中旋转的物体表面的压力信息，而无需使用滑环或遥测。这项研究试图使用压力敏感涂料应用表面压力测量方法来测量小型旋转机上的压力分布，并旨在阐明应克服的问题，以准备其实际应用。今年，我们可以照射与去年开发的物体旋转同步的短脉冲光。我们尝试测量使用蓝色LED激发光源系统以最高2000 rpm旋转的物体表面的压力分布（模型螺旋桨）。我们使用了染料，具有极好的轻度抗性的中源性氟苯基孢子蛋白，以及用薄层色谱硅胶胶板作为粘合剂制成的多孔压力敏感涂料。实验是在大气压力下进行的，与螺旋桨旋转同步操作的CCD摄像头，测量了由喷嘴引起的压力分布与旋转螺旋桨表面相撞。结果，我们能够清楚地掌握旋转机翼表面上的压力变化。此外，我们揭示了物体变形对压力测量结果的影响非常大。