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.

利用某些颜料发出的磷光的氧猝灭现象，可以光学测量物体表面空气压力的变化，这种涂料被称为“压敏涂料”。为测量空气中物体表面的压力而开发的功能性涂料。通过使用压敏涂料，可以在不使用滑环或遥测技术的情况下测量空气中物体表面的压力。可以以非接触、非侵入的方式获取在空气中旋转的物体表面的压力信息。在本研究中，我们将使用压敏涂料的表面压力测量方法应用于压力的测量本财年的目的是尝试应用去年开发的与物体旋转同步的短脉冲光，并阐明需要克服的问题。将其投入实际使用。使用明亮的蓝色LED激发光源系统，我们尝试测量以约2000rpm的最大速度旋转的物体（模型螺旋桨）表面的压力分布。使用具有优异的耐光降解性的中四五氟苯基卟啉作为使用薄层色谱用硅胶板作为粘合剂制备的多孔压敏涂料进行了实验。使用与螺旋桨旋转同步运行的激发光源系统和 CCD 相机，我们测量了从喷嘴喷出的射流与旋转的螺旋桨表面碰撞所引起的压力分布。能够清晰捕捉机翼表面的压力变化。我们还发现物体的变形对压力测量结果有非常大的影响。