23 造波機構における水位計の製作 機械創造工学課程 09309083 山本龍彦 担当教員 小林泰秀 准教授 1 はじめに 4 再現性の低下要因の実験 造船や土木分野では,海洋波を再現するために実験水槽が必 要です.そして既存の実験水槽では,吸収式造波装置が用いら れている. 吸収式造波装置=水槽の壁を動かし,反射波の発生を防ぐ. 水温変化による再現性への影響 この実験水槽を利用して実験を行うにあたり、波を測定するた めに水位計を使用する。 電 圧 値 [V] しかし,現有の静電容量式センサでは実験を行う上で、同じ 条件下で実験を長時間続けて行った場合に,計測値の変 動が大きい. 水位センサを同じ水位にした時の時間経過による電圧変化 を図3に示す.また,それぞれ温度を一定にした状態で,水 位を変化させた場合の電圧変化を図4に示す. [V] 電 圧 値 本研究では,実験水槽で使用する [V] 電 圧 値 水位計の再現性の向上を目的としている. 2 実験装置 測定時間[m] 実験で使用する水位センサの概要を図1に示す. 変位[mm] 図3 時間変化による電圧 値と水温の変化 図4 温度一定時における, 変位と電圧変化 30 センサ間の静電容量を変化させた場合 290 時間変化と電圧値の変化を図5に示す. またセンサ間のアクリル板の枚数を変化させた場合の変位と 電圧値の変化を図6に示す. テープ 銅テープ 5 塩化ビニル [V] [V] 10 電 圧 値 電 圧 値 図1 水位センサの概要 水位 図2 水位センサ 今回使用している水位セン 測定時間[m] 変位[mm] サは、静電容量式水位計で す . こ の セ ン サ は 図 2 よ り , 図5 アクリル板を使用した時の 測定時間[m] 図6 アクリル板を使用した時の 「 液に浸 っていない 部分 」と 時間変化によると電圧変化 変位と電圧値の変化 「液に浸っていない部分」の 図3における最大誤差を0.1[V]と考えると,これは図4において 比誘電率の違うことを利用し 変位4[mm]に相当することがグラフからわかる. て、2極間の静電容量の差よ 図5における最大誤差を0.03[V]と考えると、これは図6におい り,電圧値を測定する. て変位25[mm]に相当することがグラフからわかる. これによって,両方の実験において同じような原因があること がわかる. 5 まとめ 3 再現性を低下させる要因 ・ 水位計のアンプによる誤差・・・ 済 ・ 水質変化による影響・・・ 済 ・ 水温変化による影響 ・ 室温による影響 ・ センサ表面の気泡による影響 ・水の温度が再現性を低くする主要因では,ない ・絶縁体がアクリルの場合でも,水と同様の問題がある. 6 今後の課題 ・再現性を低下させる要因と考えられることについて、実験を 行う. ・新しい水位計を購入し,その水位計と今使用している水位計で同じ 条件下で実験を行う.
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