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23 造波機構における水位計の製作 １ はじめに ４ 再現性の低下要因の実験 水位計の再現性の向上を目的としている． ２ 実験装置
23 造波機構における水位計の製作 機械創造工学課程 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． 水温変化による再現性への影響 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． 吸収式造波装置=水槽の壁を動かし，反射波の発生を防ぐ． 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． 電圧値[V] 電圧値[V] 本研究では，実験水槽で使用する 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． 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 変位[ｍｍ] 10 5 290 30 テープ 銅テープ 塩化ビニル センサ間の静電容量を変化させた場合 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． 電圧値[V] 電圧値[V] 図1 水位センサの概要 今回使用している水位センサは、静電容量式水位計です．このセンサは図2より，「液に浸っていない部分」と「液に浸っていない部分」の比誘電率の違うことを利用して、2極間の静電容量の差より，電圧値を測定する． 測定時間[m] 変位[ｍm] 図5 アクリル板を使用した時の時間変化によると電圧変化 測定時間[m] 図6 アクリル板を使用した時の変位と電圧値の変化 図3における最大誤差を0.1[V]と考えると，これは図4において変位4[mm]に相当することがグラフからわかる． 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． 水位 図2 水位センサ ５ まとめ ３ 再現性を低下させる要因 ・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. ・ 水位計のアンプによる誤差・・・ ・ 水質変化による影響・・・ ・ 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 済 済 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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