(57)【要約】【課題】測定対象物に圧力孔を形成する必要がなく安価で簡単な構成によって圧力分布を手軽に測定することができる圧力分布測定システム及び校正用測定子を提供する。【解決手段】測定対象物１は、気流Ｆを受ける物体であり、模型又は実物の試験体（供試体）である。圧力分布測定システム２は、測定対象物１に作用する圧力分布を測定するシステムである。校正用測定子３は、測定対象物１の表面１ａの圧力測定値を校正するために、この測定対象物１とともに気流Ｆを受ける装置であり、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料と同一の感圧塗料が表面に塗布されている。圧力分布測定システム２は、校正用測定子３の表面の感圧塗料の発光強度を測定して、測定対象物１の表面１ａの圧力測定値を校正するための校正係数を演算し、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料の発光強度とこの校正係数とに基づいて、測定対象物１の表面１ａの圧力分布を演算する。【選択図】図１
2007279013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気流を受ける測定対象物の表面に感圧塗料を塗布してこの測定対象物の表面の圧力分布を測定する圧力分布測定システムであって、
前記測定対象物の表面の圧力測定値を校正するために、この測定対象物とともに気流を受ける校正用測定子と、
前記校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度に基づいて、前記測定対象物の表面の圧力測定値を校正するための校正係数を演算する校正係数演算手段と、
を備える圧力分布測定システム。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記校正用測定子に作用する圧力を測定する圧力測定手段と、
前記校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度を測定する発光強度測定手段とを備え、
前記校正係数演算手段は、前記圧力測定手段の測定結果と前記発光強度測定手段の測定結果とに基づいて前記校正係数を演算すること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記校正用測定子は、
前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される塗装面と、
前記塗装面に作用する圧力を前記圧力測定手段によって測定するための圧力孔とを備えること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項４】
請求項１に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記校正用測定子の表面の圧力分布をこの校正用測定子のレイノルズ数に応じて圧力分布情報として記憶する圧力分布情報記憶手段と、
前記校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度を測定する発光強度測定手段とを備え、
前記校正係数演算手段は、前記圧力分布情報記憶手段が記憶する圧力分布情報と前記発光強度測定手段が測定した発光強度とに基づいて前記校正係数を演算すること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項５】
請求項４に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記校正用測定子は、前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される塗装面を備えること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項６】
請求項３又は請求項５に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記塗装面には、前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一のフッ素系ポリマーを含む感圧塗料が塗布されること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項７】
請求項２から請求項６までのいずれか１項に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記測定対象物の表面の圧力分布を演算する圧力分布演算手段を備え、
前記発光強度測定手段は、前記測定対象物の表面の感圧塗料の発光強度と前記校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度とを測定し、
前記圧力分布演算手段は、前記測定対象物の表面の感圧塗料の発光強度と前記校正係数とに基づいてこの測定対象物の表面の圧力分布を演算すること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項８】
請求項１に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記校正用測定子の表面温度を測定する温度測定手段と、
前記校正用測定子に作用する圧力を測定する圧力測定手段と、
前記校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度を測定する発光強度測定手段と、
前記校正用測定子の表面温度に基づいて、この校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度を補正する温度補正手段とを備え、
前記校正係数演算手段は、補正後の前記発光強度測定手段の測定結果と前記圧力測定手段の測定結果とに基づいて前記校正係数を演算すること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項９】
請求項８に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記測定対象物の表面の圧力分布を演算する圧力分布演算手段を備え、
前記温度測定手段は、前記測定対象物の表面温度を測定し、
前記発光強度測定手段は、前記測定対象物の表面の感圧塗料の発光強度を測定し、
前記温度補正手段は、前記測定対象物の表面温度に基づいて、この測定対象物の表面の感圧塗料の発光強度を補正し、
前記圧力分布演算手段は、補正後の前記測定対象物の表面の発光強度と前記校正係数とに基づいてこの測定対象物の表面の圧力分布を演算すること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記校正用測定子は、
前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される塗装面と、
前記塗装面に作用する圧力を前記圧力測定手段によって測定するための圧力孔とを備えること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記塗装面には、前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一のフッ素系ポリマーを含む感圧塗料が塗布されること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記校正用測定子の表面の温度分布を測定する温度分布測定手段と、
前記校正用測定子に作用する圧力を測定する圧力測定手段と、
前記校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度を測定する発光強度測定手段と、
前記校正用測定子の温度分布に基づいて、この校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度を補正する温度補正手段とを備え、
前記校正係数演算手段は、補正後の前記発光強度測定手段の測定結果と前記圧力測定手段の測定結果とに基づいて前記校正係数を演算すること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記測定対象物の表面の圧力分布を演算する圧力分布演算手段を備え、
前記温度分布測定手段は、前記測定対象物の表面の温度分布を測定し、
前記発光強度測定手段は、前記測定対象物の表面の感圧塗料の発光強度を測定し、
前記温度補正手段は、前記測定対象物の表面の温度分布に基づいて、この測定対象物の表面の感圧塗料の発光強度を補正し、
前記圧力分布演算手段は、補正後の前記測定対象物の表面の発光強度と前記校正係数とに基づいてこの測定対象物の表面の圧力分布を演算すること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記校正用測定子は、
前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される塗装面と、
前記塗装面に作用する圧力を前記圧力測定手段によって測定するための圧力孔とを備えること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記塗装面には、圧力情報を取得するための感圧色素と温度情報を取得するための感温色素とを含む感圧塗料が塗布されること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載の圧力分布測定システムにおいて、
前記温度分布測定手段は、赤外線撮像装置の出力信号に基づいて前記温度分布を測定すること、
を特徴とする圧力分布測定システム。
【請求項１７】
測定対象物の表面の圧力測定値を校正するために、この測定対象物とともに気流を受ける校正用測定子であって、
前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される塗装面を備えること、
を特徴とする校正用測定子。
【請求項１８】
請求項１７に記載の校正用測定子において、
前記塗装面に作用する圧力を測定するための圧力孔を備えること、
を特徴とする校正用測定子。
【請求項１９】
請求項１７又は請求項１８に記載の校正用測定子において、
前記塗装面は、表面形状が球面状、円柱状、半球状、多面体状、翼型状、流線型状又は自由曲面状に形成されており、
前記圧力孔は、前記塗装面に複数形成されていること、
を特徴とする校正用測定子。
【請求項２０】
請求項１７から請求項１９までのいずれか１項に記載の校正用測定子において、
測定子本体の材質が前記測定対象物の材質と同じであること、
を特徴とする校正用測定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気流を受ける測定対象物の表面に感圧塗料を塗布してこの測定対象物の表面の圧力分布を測定する圧力分布測定システム、及び測定対象物の表面の圧力測定値を校正するために、この測定対象物とともに気流を受ける校正用測定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
風洞試験では、模型表面の圧力分布を求める場合に模型表面に多数の圧力孔を形成し、走査式の多点圧力変換器を用いて計測する方法が一般的である。しかし、模型表面に形成可能な圧力孔の数には構造上及びコスト上の限界があり、現実には模型全面の圧力を計測することは不可能である。このような不都合を解決するために、模型表面に感圧塗料(Pressure-Sensitive Paint)を塗布し、この感圧塗料の発光強度（発光量）が酸素濃度（圧力）により変化することを利用した圧力測定方法が知られている。このような感圧塗料による圧力測定方法では、多点圧力変換器を用いる点の計測とは異なり、感圧塗料が塗布された面で圧力を測定することができる。従来の圧力分布測定システムは、表面に感圧塗料が塗布された供試体と、この感圧塗料に励起波長の光を照射する光源と、この感圧塗料の特定の放出波長の光強度を測定するためにこの供試体を撮像するCCDカメラなどを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の圧力分布測定システムでは、以下の数１に示すスタン・ボルマー(Stern-Volmer)の関係式によって発光強度Ｉと圧力ｐとの関係を演算している。
【０００３】
【数１】
2007279013.tif 000003
【０００４】
ここで、数１に示す発光強度Ｉref及び圧力ｐrefは、既知の値であり、例えば無風時の値を示し、校正係数（校正値）Ａ，Ｂは温度の関数である。このため、校正係数Ａ，Ｂが分かれば発光強度Ｉから圧力ｐを演算することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開2000-346740号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
数１に示す校正係数Ａ，Ｂを決める方法（校正方法）には、A Priori法とIn Situ法とがある。A Priori法では、模型と同一のロットの感圧塗料を試験片に塗布し、圧力と温度が調整可能な校正チャンバーに入れて校正試験し、校正係数Ａ，Ｂを決定して風洞試験に適用する。しかし、A Priori法では、校正チャンバーが高価であるためコストが高くなる問題点がある。また、A Priori法では、校正係数Ａ，Ｂが温度の関数であるため試験中の模型表面の温度を測定して圧力ｐ，ｐrefを求める必要があり手間がかかる問題点がある。一方、In Situ法では、模型表面に多数の圧力孔を形成し、従来の圧力センサを用いて圧力ｐ，ｐrefを測定するとともに、この圧力孔の周辺に塗布された感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefを測定し、これらを対比することによって校正係数Ａ，Ｂを決定して、得られた校正係数Ａ，Ｂを全面に適用する。In Situ法では、A Priori法のような高価な校正チャンバーが不要になるが、模型の表面温度が均一であると見なせる場合に適用可能であるという制約がある。また、模型表面に多数の圧力孔を形成する手間がかかり模型の製作コストが高くなってしまう問題点があるとともに、圧力孔によって流れが乱されて流れ場に影響を与えてしまう問題点がある。さらに、カメラのアングルから見える位置に圧力孔を形成する必要があるため、圧力孔形成位置が撮影状況に応じて制約を受けるとともに、カメラアングルによっては圧力孔が隠れてしまう場合もあるという問題点がある。
【０００７】
この発明の課題は、測定対象物に圧力孔を形成する必要がなく安価で簡単な構成によって圧力分布を手軽に測定することができる圧力分布測定システム及び校正用測定子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図１、図５、図１０、図１１、図１４、図１５、図１８、図１９、図２２及び図２３に示すように、気流（Ｆ）を受ける測定対象物（１）の表面（１ａ）に感圧塗料を塗布してこの測定対象物の表面の圧力分布を測定する圧力分布測定システムであって、前記測定対象物の表面の圧力測定値を校正するために、この測定対象物とともに気流を受ける校正用測定子（３）と、前記校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度（Ｉ，Ｉref）に基づいて、前記測定対象物の表面の圧力測定値を校正するための校正係数（Ａ，Ｂ）を演算する校正係数演算手段（７ｇ）とを備える圧力分布測定システム（２）である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の圧力分布測定システムにおいて、図５、図１５及び図１９に示すように、前記校正用測定子に作用する圧力（ｐ，ｐref）を測定する圧力測定手段（７ｃ）と、前記校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度を測定する発光強度測定手段と（７ｅ）を備え、前記校正係数演算手段は、前記圧力測定手段の測定結果と前記発光強度測定手段の測定結果とに基づいて前記校正係数を演算することを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の圧力分布測定システムにおいて、図２に示すように、前記校正用測定子は、前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される塗装面（３ｂ）と、前記塗装面に作用する圧力を前記圧力測定手段によって測定するための圧力孔（３ｃ）とを備えることを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１に記載の圧力分布測定システムにおいて、図１１に示すように、前記校正用測定子の表面の圧力分布をこの校正用測定子のレイノルズ数（Ｒe）に応じて圧力分布情報として記憶する圧力分布情報記憶手段（７ｓ）と、前記校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度を測定する発光強度測定手段（７ｅ）とを備え、前記校正係数演算手段は、前記圧力分布情報記憶手段が記憶する圧力分布情報と前記発光強度測定手段が測定した発光強度とに基づいて前記校正係数を演算することを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４に記載の圧力分布測定システムにおいて、図２に示すように、前記校正用測定子は、前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される塗装面（３ｂ）を備えることを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項３又は請求項５に記載の圧力分布測定システムにおいて、前記塗装面には、前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一のフッ素系ポリマーを含む感圧塗料が塗布されることを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項２から請求項６までのいずれか１項に記載の圧力分布測定システムにおいて、図５、図１１、図１５及び図１９に示すように、前記測定対象物の表面の圧力分布を演算する圧力分布演算手段（７ｉ）を備え、前記発光強度測定手段は、前記測定対象物の表面の感圧塗料の発光強度と前記校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度とを測定し、前記圧力分布演算手段は、前記測定対象物の表面の感圧塗料の発光強度と前記校正係数とに基づいてこの測定対象物の表面の圧力分布を演算することを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１に記載の圧力分布測定システムにおいて、図１５に示すように、前記校正用測定子の表面温度（Ｔ，Ｔref）を測定する温度測定手段（７ｕ）と、前記校正用測定子に作用する圧力（ｐ，ｐref）を測定する圧力測定手段（７ｃ）と、前記校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度（Ｉ，Ｉref）を測定する発光強度測定手段（７ｅ）と、前記校正用測定子の表面温度に基づいて、この校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度を補正する温度補正手段（７ｘ）とを備え、前記校正係数演算手段は、補正後の前記発光強度測定手段の測定結果と前記圧力測定手段の測定結果とに基づいて前記校正係数を演算することを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項８に記載の圧力分布測定システムにおいて、前記測定対象物の表面の圧力分布を測定する圧力分布演算手段（７ｉ）を備え、前記温度測定手段は、前記測定対象物の表面温度（Ｔ，Ｔref）を測定し、前記発光強度測定手段は、前記測定対象物の表面の感圧塗料の発光強度（Ｉ，Ｉref）を測定し、前記温度補正手段は、前記測定対象物の表面温度に基づいて、この測定対象物の表面の感圧塗料の発光強度を補正し、前記圧力分布演算手段は、補正後の前記測定対象物の表面の発光強度と前記校正係数とに基づいてこの測定対象物の表面の圧力分布を演算することを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項８又は請求項９に記載の圧力分布測定システムにおいて、図２に示すように、前記校正用測定子は、前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される塗装面（３ｂ）と、前記塗装面に作用する圧力を前記圧力測定手段によって測定するための圧力孔（３ｃ）とを備えることを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の圧力分布測定システムにおいて、前記塗装面には、前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一のフッ素系ポリマーを含む感圧塗料が塗布されることを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００１９】
請求項１２の発明は、請求項１に記載の圧力分布測定システムにおいて、図２３に示すように、前記校正用測定子の表面の温度分布（Ｔd，Ｔdref）を測定する温度分布測定手段（７ｙ）と、前記校正用測定子に作用する圧力（ｐ，ｐref）を測定する圧力測定手段（７ｃ）と、前記校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度（Ｉ，Ｉref）を測定する発光強度測定手段（７ｅ）と、前記校正用測定子の温度分布に基づいて、この校正用測定子の表面の感圧塗料の発光強度を補正する温度補正手段（７ｘ）とを備え、前記校正係数演算手段は、補正後の前記発光強度測定手段の測定結果と前記圧力測定手段の測定結果とに基づいて前記校正係数を演算することを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００２０】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の圧力分布測定システムにおいて、前記測定対象物の表面の圧力分布を演算する圧力分布演算手段（７ｉ）を備え、前記温度分布測定手段は、前記測定対象物の表面の温度分布（Ｔd，Ｔdref）を測定し、前記発光強度測定手段は、前記測定対象物の表面の感圧塗料の発光強度（Ｉ，Ｉref）を測定し、前記温度補正手段は、前記測定対象物の表面の温度分布に基づいて、この測定対象物の表面の感圧塗料の発光強度を補正し、前記圧力分布演算手段は、補正後の前記測定対象物の表面の発光強度と前記校正係数とに基づいてこの測定対象物の表面の圧力分布を演算することを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００２１】
請求項１４の発明は、請求項１２又は請求項１３に記載の圧力分布測定システムにおいて、図２に示すように、前記校正用測定子は、前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される塗装面（３ｂ）と、前記塗装面に作用する圧力を前記圧力測定手段によって測定するための圧力孔（３ｃ）とを備えることを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００２２】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載の圧力分布測定システムにおいて、前記塗装面には、圧力情報を取得するための感圧色素と温度情報を取得するための感温色素とを含む感圧塗料が塗布されることを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００２３】
請求項１６の発明は、請求項１４に記載の圧力分布測定システムにおいて、図１９に示すように、前記温度分布測定手段は、赤外線撮像装置（１０）の出力信号に基づいて前記温度分布を測定することを特徴とする圧力分布測定システムである。
【００２４】
請求項１７の発明は、図１、図１０、図１４、図１８及び図２２に示すように、測定対象物（１）の表面（１ａ）の圧力測定値を校正するために、この測定対象物とともに気流（Ｆ）を受ける校正用測定子であって、前記測定対象物の表面の感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される塗装面（３ｂ）を備えることを特徴とする校正用測定子（３）である。
【００２５】
請求項１８の発明は、請求項１７に記載の校正用測定子において、図２に示すように、前記塗装面に作用する圧力（ｐ、ｐref）を測定するための圧力孔（３ｃ）を備えることを特徴とする校正用測定子である。
【００２６】
請求項１９の発明は、請求項１７又は請求項１８に記載の校正用測定子において、前記塗装面は、表面形状が球面状、円柱状、半球状、多面体状、翼型状、流線型状又は自由曲面状に形成されており、前記圧力孔は、前記塗装面に複数形成されていることを特徴とする校正用測定子である。
【００２７】
請求項２０の発明は、請求項１７から請求項１９までのいずれか１項に記載の校正用測定子において、測定子本体（３ａ）の材質が前記測定対象物の材質と同じであることを特徴とする校正用測定子である。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によると、測定対象物に圧力孔を形成する必要がなく安価で簡単な構成によって圧力分布を手軽に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムを模式的に示す構成図である。
図１に示す測定対象物１は、気流Ｆを受ける物体であり、模型又は実物の試験体（供試体）である。測定対象物１は、例えば、図１に示すような実際の鉄道車両を模擬（縮小）した車両模型（模擬車両）である。測定対象物１は、空気力学的な諸問題を実験的に調査するために人工的な気体の流れを作る風洞試験装置の風洞測定部内に配置されており、この気体の流れによって受ける種々の影響が測定される。測定対象物１の表面１ａには、全部又は一部に感圧塗料が塗布されている。
【００３０】
塗装面１ｂは、測定対象物１の表面１ａに感圧塗料が塗布される部分である。感圧塗料とは、酸素濃度に応じて発光強度Ｉ，Ｉrefが変化する蛍光塗料の一種であり、色素の励起波長を持つ励起光Ｌ1が照射されたときに、この色素から放射されるリン光Ｌ2の強さが周囲の酸素濃度によって変化する特性を有する塗料である。感圧塗料は、一般に、真空に近いときには発光強度Ｉ，Ｉrefが高くなって明るくなり、圧力ｐ，ｐrefが上昇するにつれて発光強度Ｉ，Ｉrefが低くなって暗くなる。塗装面１ｂには、例えば、模型塗装用のピースコンなどのエアブラシによって感圧塗料が塗布される。塗装面１ｂには、発光効率が増加するように、測定対象物１の表面１ａに光沢のある白色塗料のような下地塗料を塗布することが好ましく、数μｍ〜数十μｍ程度の膜厚を形成することが好ましい。塗装面１ｂには、温度によって圧力感度が変化しない感圧塗料を塗布することが好ましく、例えば圧力感度が殆ど温度に依存しないフッ素系ポリマーを含む感圧塗料を塗布することが好ましい。このような感圧塗料としては、ポルフィン系色素を含みフッ素系ポリマーをバインダーとした感圧塗料の最適色素濃度として、フッ素系ポリマー中の色素濃度に対する発光強度特性において、ピーク値を示す近傍領域の色素濃度を特定するものが好ましい。例えば、ポルフィン系色素を含みフッ素系ポリマーをバインダーとする感圧塗料であり、感圧色素としてPtTFPP(Platinum Tetrakis(Pentafluorophenyl) Porphyrin)又はPtOEP(Platinum(2)Octaethylporphine)を採用し、フッ素系ポリマーのバインダーとしてPoly-IBM-TFEM(poly(isobutylmethacrylate-co-trifluoroethylmethacrylate))を採用するものが好ましい。
【００３１】
圧力分布測定システム２は、気流Ｆを受ける測定対象物１の表面１ａに感圧塗料を塗布してこの測定対象物１の表面１ａの圧力分布を測定するシステムである。圧力分布測定システム２は、図１に示すように、校正用測定子３と、圧力検出装置４と、光照射装置５と、撮像装置６と、演算装置７などを備えている。圧力分布測定システム２は、校正用測定子３の表面の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefを測定して、測定対象物１の表面１ａの圧力測定値を校正するための校正係数Ａ，Ｂを演算し、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefとこの校正係数Ａ，Ｂとに基づいて、測定対象物１の表面１ａの圧力分布を演算する。
【００３２】
図２は、この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムの校正用測定子の斜視図であり、図２（Ａ）は測定子本体が球面状である場合の斜視図であり、図２（Ｂ）は測定子本体が円柱状である場合の斜視図であり、図２（Ｃ）は測定子本体が半球状である場合の斜視図であり、図２（Ｄ）は測定子本体が多面体状である場合の斜視図であり、図２（Ｅ）は測定子本体が翼型状である場合の斜視図であり、図２（Ｆ）は測定子本体が流線型状である場合の斜視図である。図３は、この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムにおける校正用測定子の測定子本体が球状であるときの断面図である。
【００３３】
図１及び図２に示す校正用測定子３は、測定対象物１の表面１ａの圧力測定値を校正するために、この測定対象物１とともに気流Ｆを受ける装置である。校正用測定子３は、測定対象物１の周囲の気流Ｆを乱さない程度の大きさであり、かつ、圧力孔３ｃの周辺の発光強度Ｉ，Ｉrefが一定となる程度の大きさの小型の校正用プローブである。校正用測定子３は、図１に示すように、測定対象物１とともに撮像装置６の撮像領域（撮影領域）内に配置されており、測定対象物１の近傍にこの測定対象物１と並列又は直列に配置されている。校正用測定子３は、図１〜図３に示すように、測定子本体３ａと、塗装面３ｂと、圧力孔３ｃと、支持部３ｄと、管路３ｅなどを備えている。
【００３４】
測定子本体３ａは、校正用測定子３の本体を構成する部分である。測定子本体３ａの材質は、この測定子本体３ａの表面温度が測定対象物１の表面温度と同一になるように、測定対象物１と同じ材質及び同じ肉厚にすることが好ましい。測定子本体３ａは、測定対象物１の表面１ａの予測される圧力範囲以上の圧力範囲を持つような形状が好ましく、一般的には圧力範囲が広い球又は円柱などが好ましい。測定子本体３ａの形状は、例えば、図２（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、気体の流れを乱さないように球面状、円柱状、半球状、多面体状、翼型状又は流線型状に形成されている。
【００３５】
図４は、この発明の第１実施形態に係る校正用測定子の測定子本体の形状と圧力分布との関係を一例として示すグラフであり、図４（Ａ）は円柱周りの圧力分布を示すグラフであり、図４（Ｂ）は角柱周りの圧力分布を示すグラフである。
図４（Ａ）に示す圧力係数Ｃpは、以下の数２によって表される。
【００３６】
【数２】
2007279013.tif 000004
【００３７】
数２に示すＰは圧力であり、ρは気体の密度であり、Ｕは気流Ｆの流速である。図４（Ａ）に示すように、測定子本体３ａの形状が円柱の場合には、この円柱の周囲の圧力分布は角度θが０〜90°のときに、圧力係数Ｃpが1.0から-2.5まで滑らかに変化している。このため、この角度θが０〜90°の間に複数の圧力孔を形成することによって、精度良く広い範囲の校正係数を得ることができ、測定子本体３ａの形状としては好ましい。一方、図４（Ｂ）に示す角柱のように圧力係数のとる範囲が狭い箇所や、圧力係数のとる範囲が広くても圧力係数の変化が急激で大きく変化している箇所では、複数の圧力孔を形成することが実質的に難しいため、精度の良い校正結果を得ることができず、測定子本体３ａの形状としては好ましくない。
【００３８】
塗装面３ｂは、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される部分である。塗装面３ｂには、少なくとも圧力孔３ｃの周囲に感圧塗料が塗布されており、図２（Ａ）〜（Ｆ）に示すように圧力孔３ｃを除く測定子本体３ａの全面に感圧塗料が塗布されて形成されている。塗装面３ｂには、図１に示す塗装面１ｂと同様に、エアブラシなどによって下地塗料を塗布した上に、数μｍ〜数十μｍ程度の膜厚で感圧塗料が塗布される。塗装面３ｂには、塗装面１ｂと同様に温度によって圧力感度が変化しない感圧塗料を塗布することが好ましく、例えば塗装面１ｂと同一のフッ素系ポリマーを含む感圧塗料を塗布することが好ましい。
【００３９】
圧力孔３ｃは、塗装面３ｂに作用する圧力ｐ，ｐrefを検出するための貫通孔である。圧力孔３ｃは、図３に示すように、測定子本体３ａを貫通して所定の間隔をあけて複数形成されている。圧力孔３ｃは、図２（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、例えば、開口部の方向がそれぞれ異なる方向になるように塗装面３ｂに複数形成されている。
【００４０】
支持部３ｄは、測定子本体３ａを支持する部分であり、一方の端部が測定子本体３ａに固定されており他方の端部が図示しない固定部材に固定されている。支持部３ｄは、断面形状が円形の軸状部材であり気流Ｆを乱さないように配置されている。
【００４１】
管路３ｅは、圧力孔３ｃと圧力検出装置４とを接続する配管である。管路３ｅは、図３に示すように、一方の端部が各圧力孔３ｃにそれぞれ接続されており、図１に示すように他方の端部が圧力検出装置４の各圧力センサにそれぞれ接続されている。管路３ｅは、気流Ｆを乱すことがないように校正用測定子３の外部に露出して配管されずに、測定子本体３ａの内部から支持部３ｄの内部を通じて圧力検出装置４まで配管されている。
【００４２】
図１に示す圧力検出装置４は、校正用測定子３に作用する圧力ｐ，ｐrefを検出する手段である。圧力検出装置４は、圧力孔３ｃ毎に圧力ｐ，ｐrefを検出可能なように複数の圧力センサを備えており、受圧面に作用する圧力ｐ，ｐrefに応じた電気信号を圧力検出信号として演算装置７に出力する。
【００４３】
光照射装置５は、測定対象物１及び校正用測定子３に光を照射する手段である。光照射装置５は、塗装面１ｂ，３ｂに塗布された感圧塗料に含まれる色素の励起波長を持つ励起光Ｌ1を照射する。光照射装置５は、例えば紫外線から可視光線まで平坦なスペクトルを有し低電流駆動で安定性に優れるキセノンランプなどの光源と、感圧塗料の劣化防止のため光源からの光を通過及び遮断させるシャッタ部と、光源からの光を塗装面１ｂ，３ｂに集光させる集光レンズ系と、シャッタ部から集光レンズ系まで光を導く光ファイバと、光源が照射する光のうち励起光Ｌ1のみを通過させる帯域通過フィルタなどを備えている。
【００４４】
撮像装置６は、測定対象物１及び校正用測定子３を撮像する手段である。撮像装置６は、例えば、暗電流及び呼び出しノイズを低減するためにCCD素子を冷却可能な科学計測用のCCDカメラと、塗装面１ｂ，３ｂに塗布された感圧塗料から発生するリン光Ｌ2のみをCCDカメラに通過させる帯域通過フィルタと、熱線の通過を阻止する熱線除去フィルタなどを備えている。撮像装置６は、例えば、ダイナミックレンジが10〜16ビットで総画素数が2000×2000までのCCDカメラを備えている。撮像装置６は、測定対象物１及び校正用測定子３の塗装面１ｂ，３ｂが同一の撮影画面内に入るように配置されており、測定対象物１及び校正用測定子３の撮像画像を画像情報として演算装置７に出力する。
【００４５】
図５は、この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムの演算装置の構成図である。
演算装置７は、測定対象物１の表面１ａの圧力分布を演算する手段である。演算装置７は、測定対象物１に作用する圧力分布を測定するための圧力分布測定プログラムに従って所定の処理を実行するパーソナルコンピュータなどである。演算装置７は、図５に示すように、情報入力部７ａと、画像情報記憶部７ｂと、圧力測定部７ｃと、圧力情報記憶部７ｄと、発光強度測定部７ｅと、発光強度情報記憶部７ｆと、校正係数演算部７ｇと、校正係数情報記憶部７ｈと、圧力分布演算部７ｉと、圧力分布情報記憶部７ｊと、情報出力部７ｋと、プログラム記憶部７ｍと、制御部７ｎと、通信部７ｐなどを備えている。
【００４６】
情報入力部７ａは、圧力検出装置４が出力する圧力情報と、撮像装置６が出力する画像情報とが入力する手段である。情報入力部７ａは、圧力検出装置４から入力する圧力情報を圧力測定部７ｃに出力するとともに、撮像装置６から入力する画像情報を画像情報記憶部７ｂに出力する。
【００４７】
画像情報記憶部７ｂは、撮像装置６が出力する画像情報を記憶する手段である。画像情報記憶部７ｂは、測定対象物１及び校正用測定子３の撮像画像を記憶するメモリなどである。
【００４８】
圧力測定部７ｃは、校正用測定子３の塗装面３ｂに作用する圧力ｐ，ｐrefを測定する手段である。圧力測定部７ｃは、無風時及び送風時に圧力検出装置４が出力する圧力検出信号に基づいて、無風時における塗装面３ｂに作用する圧力ｐrefと、送風時における塗装面３ｂに作用する圧力ｐと演算し、これらの演算結果を圧力情報として圧力情報記憶部７ｄに出力する。
【００４９】
図６は、この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムにおける演算装置の圧力情報記憶部のデータ構造を模式的に示す図である。
圧力情報記憶部７ｄは、圧力測定部７ｃの測定結果を記憶する手段である。圧力情報記憶部７ｄは、圧力測定部７ｃが出力する圧力情報を圧力孔３ｃ毎に記憶するメモリなどである。圧力情報記憶部７ｄは、例えば、圧力測定部７ｃが出力する圧力情報に基づいて、校正用測定子３の各圧力孔３ｃの位置Ｓ11，…，Ｓ1nに対応する圧力情報をマップ化して記憶する。圧力情報記憶部７ｄは、例えば、図６に示すように、校正用測定子３の各圧力孔３ｃの位置Ｓ11，…，Ｓ1nと、無風時における校正用測定子３の位置Ｓ11，…，Ｓ1nの圧力ｐref1，…，ｐrefnと、送風時における校正用測定子３の位置Ｓ11，…，Ｓ1nの圧力ｐ1，…，ｐnとを記憶している。
【００５０】
発光強度測定部７ｅは、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefと校正用測定子３の表面の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefとを測定する手段である。発光強度測定部７ｅは、無風時及び送風時に撮像装置６が出力する画像情報をダーク減算、平均化などの所定の画像処理をして、無風時における塗装面１ｂ，３ｂの感圧塗料の発光強度Ｉrefと、送風時における塗装面１ｂ，３ｂの感圧塗料の発光強度Ｉとを演算し、これらの演算結果を発光強度情報として発光強度情報記憶部７ｆに出力する。
【００５１】
図７は、この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムにおける演算装置の発光強度情報記憶部のデータ構造を模式的に示す図であり、図７（Ａ）は校正用測定子に関するデータ構造であり、図７（Ｂ）は測定対象物に関するデータ構造である。
発光強度情報記憶部７ｆは、発光強度測定部７ｅの測定結果を記憶する手段である。発光強度情報記憶部７ｆは、発光強度測定部７ｅが出力する発光強度情報を塗装面１ｂ，３ｂの位置Ｓ11，…，Ｓ1n，Ｓ21，…，Ｓ2m毎に記憶するメモリなどである。発光強度情報記憶部７ｆは、例えば、撮像装置６が出力する画像情報に基づいて、塗装面１ｂ，３ｂの各位置情報に対応する発光強度情報を記憶する。発光強度情報記憶部７ｆは、例えば、図７（Ａ）に示すように、校正用測定子３の各圧力孔３ｃの位置Ｓ11，…，Ｓ1nと、無風時における校正用測定子３の位置Ｓ11，…，Ｓ1nの発光強度Ｉref1，…，Ｉrefnと、送風時における校正用測定子３の位置Ｓ11，…，Ｓ1nの発光強度Ｉ1，…，Ｉnとを記憶している。また、発光強度情報記憶部７ｆは、例えば、図７（Ｂ）に示すように、塗装面１ｂの位置Ｓ21，…，Ｓ2mと、無風時における塗装面１ｂの位置Ｓ21，…，Ｓ2mの発光強度Ｉref1，…，Ｉrefnと、送風時における塗装面１ｂの位置Ｓ21，…，Ｓ2mの発光強度Ｉ1，…，Ｉnとを記憶している。
【００５２】
図８は、この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムの校正係数演算部による校正係数の演算過程を説明するための図である。
校正係数演算部７ｇは、校正用測定子３の表面の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefに基づいて、測定対象物１の表面１ａの圧力測定値を校正するための校正係数Ａ，Ｂを生成する手段である。校正係数演算部７ｇは、圧力測定部７ｃの測定結果と発光強度測定部７ｅの測定結果とに基づいて数１に示す校正係数Ａ，Ｂを演算する。校正係数演算部７ｇは、圧力情報記憶部７ｄが記憶する校正用測定子３の無風時における各圧力孔３ｃの周囲の発光強度Ｉrefと、校正用測定子３の送風時における各圧力孔３ｃの周囲の発光強度Ｉとに基づいて、無風時と送風時との比率である発光強度比Ｉref／Ｉを画素毎に演算する。また、校正係数演算部７ｇは、校正用測定子３の無風時における各圧力孔３ｃの圧力ｐrefと、校正用測定子３の送風時における各圧力孔３ｃの圧力ｐとに基づいて圧力比ｐref／ｐを演算する。校正係数演算部７ｇは、各圧力孔３ｃの発光強度比Ｉref／Ｉ及び圧力比ｐref／ｐに基づいて、図８に示すような校正曲線Ｃを生成しこの校正曲線Ｃから数１に示す校正係数Ａ，Ｂを演算して、この演算結果を校正係数情報として校正係数情報記憶部７ｈに出力する。
【００５３】
校正係数情報記憶部７ｈは、校正係数演算部７ｇの演算結果を記憶する手段である。校正係数情報記憶部７ｈは、校正係数演算部７ｇが演算した校正係数情報を記憶するメモリなどである。
【００５４】
圧力分布演算部７ｉは、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefと校正係数Ａ，Ｂとに基づいてこの測定対象物１に作用する圧力分布を演算する手段である。圧力分布演算部７ｉは、圧力情報記憶部７ｄが記憶する測定対象物１の無風時における発光強度Ｉrefと、測定対象物１の送風時における発光強度Ｉとに基づいて発光強度比Ｉref／Ｉを演算する。圧力分布演算部７ｉは、校正係数情報記憶部７ｈが記憶する校正係数Ａ，Ｂと図８に示すような校正曲線Ｃとを参照して、発光強度比Ｉref／Ｉに対応する圧力比ｐref／ｐに変換し、測定対象物１に作用する圧力分布を演算してこの演算結果を圧力分布情報として圧力分布情報記憶部７ｊに出力する。
【００５５】
圧力分布情報記憶部７ｊは、圧力分布演算部７ｉの演算結果を記憶する手段である。圧力分布情報記憶部７ｊは、圧力分布演算部７ｉが演算した圧力分布情報を記憶するメモリなどである。
【００５６】
情報出力部７ｋは、演算装置７の解析結果を出力する手段である。情報出力部７ｋは、例えば、画像情報記憶部７ｂが記憶する画像情報と圧力分布情報記憶部７ｊが記憶する圧力分布情報などを印刷装置や表示装置などの外部装置に出力する。
【００５７】
プログラム記憶部７ｍは、測定対象物１の表面１ａの圧力分布を測定するための圧力分布測定プログラムを記憶する手段である。プログラム記憶部７ｍは、情報記録媒体から読み取った圧力分布測定プログラムや、電気通信回線を通じて取り込まれた圧力分布測定プログラムなどを記憶するメモリである。
【００５８】
制御部７ｎは、演算装置７の種々の動作を制御する手段（中央処理部(CPU))である。制御部７ｎは、例えば、圧力検出装置４の検出動作を制御したり、光照射装置５の照射動作を制御したり、撮像装置６の撮像動作を制御したりする。また、制御部７ｎは、例えば、画像情報記憶部７ｂに画像情報の記録を指令したり、圧力情報記憶部７ｄに圧力情報の記録を指令したり、発光強度測定部７ｅに発光強度Ｉ，Ｉrefの測定を指令したり、発光強度情報記憶部７ｆに発光強度情報の記録を指令したり、校正係数演算部７ｇに校正係数Ａ，Ｂの演算を指令したり、校正係数記憶部７ｈに校正係数情報の記録を指令したり、圧力分布演算部７ｉに圧力分布の演算を指令したり、圧力分布情報記憶部７ｊに圧力分布情報の記録を指令したり、情報出力部７ｋに種々の情報の出力を指令したりする。
【００５９】
通信部７ｐは、種々の情報を伝達するための手段である。通信部７ｐは、情報入力部７ａ、画像情報記憶部７ｂ、圧力測定部７ｃ、圧力情報記憶部７ｄ、発光強度測定部７ｅ、発光強度情報記憶部７ｆ、校正係数演算部７ｇ、校正係数情報記憶部７ｈ、圧力分布演算部７ｉ、圧力分布情報記憶部７ｊ、情報出力部７ｋ、プログラム記憶部７ｍ及び制御部７ｎなどを相互に通信可能なように接続するバスである。
【００６０】
次に、この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムの動作を説明する。
図９は、この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムの動作を説明するためのフローチャートである。以下では、制御部７ｎの動作を中心として説明する。
ステップ（以下、Ｓという）１００において、校正用測定子３の送風時における圧力ｐの測定を圧力測定部７ｃに制御部７ｎが指令する。風洞試験装置の送風機を送風動作させた状態で、図１に示す圧力検出装置４に図５に示す制御部７ｎが検出動作を指令すると、塗装面３ｂに作用する圧力ｐrefを圧力検出装置４が検出して、圧力検出信号を演算装置７に出力する。その結果、情報入力部７ａからこの圧力検出信号が圧力測定部７ｃに入力し、送風時における塗装面３ｂの圧力ｐrefをこの圧力検出信号に基づいて圧力測定部７ｃが測定し、この測定結果を圧力情報として圧力情報記憶部７ｄに出力する。
【００６１】
Ｓ１１０において、測定対象物１及び校正用測定子３の送風時における発光強度Ｉの測定を発光強度測定部７ｅに制御部７ｎが指令する。風洞試験装置の送風機を送風動作させた状態で、図１に示す光照射装置５に図５に示す制御部７ｎが照射動作を指令すると塗装面１ｂ，３ｂに励起光Ｌ1が照射されてこれらの塗装面１ｂ，３ｂからリン光Ｌ2が発生する。撮像装置６に制御部７ｎが撮像動作を指令すると、測定対象物１及び校正用測定子３を撮像装置６が撮像して画像情報を演算装置７に出力する。その結果、情報入力部７ａからこの画像情報が画像情報記憶部７ｂに入力し、画像情報記憶部７ｂに制御部７ｎがこの画像情報を記録させる。発光強度測定部７ｅに発光強度Ｉrefの測定を制御部７ｎが指令すると、画像情報記憶部７ｂから発光強度測定部７ｅが画像情報を読み出して、送風時における塗装面１ｂ，３ｂの発光強度Ｉrefをこの画像情報に基づいて発光強度測定部７ｅが測定し、この測定結果を発光強度情報として発光強度情報記憶部７ｆに出力する。
【００６２】
Ｓ１２０において、校正用測定子３の送風時における圧力情報の記録を圧力情報記憶部７ｄに制御部７ｎが指令するとともに、測定対象物１及び校正用測定子３の送風時における発光強度情報の記録を発光強度情報記憶部７ｆに制御部７ｎが指令する。その結果、図６に示すように、送風時における校正用測定子３の各圧力孔３ｃの圧力ｐが圧力情報記憶部７ｄに記録される。また、図７（Ａ）に示すように、送風時における各圧力孔３ｃの周囲の感圧塗料の発光強度Ｉが発光強度情報記憶部７ｆに記録されるとともに、図７（Ｂ）に示すように送風時における塗装面１ｂの発光強度Ｉが発光強度情報記憶部７ｆに記録される。
【００６３】
Ｓ１３０において、校正用測定子３の無風時における圧力ｐrefの測定を圧力測定部７ｃに制御部７ｎが指令する。測定対象物１及び校正用測定子３の温度を一定にするために、送風時における圧力Ｐ及び発光強度Ｉの測定直後に、無風時における圧力Ｐref及び発光強度Ｉrefの測定を開始する。Ｓ１００と同様の手順によって、送風時における塗装面３ｂの圧力ｐを圧力測定部７ｃが測定し、この測定結果を圧力情報として圧力情報記憶部７ｄに出力する。
【００６４】
Ｓ１４０において、測定対象物１及び校正用測定子３の無風時における発光強度Ｉrefの測定を発光強度測定部７ｅに制御部７ｎが指令する。Ｓ１２０と同様の手順によって、送風時における塗装面１ｂ，３ｂの発光強度Ｉを発光強度測定部７ｅが測定し、この測定結果を発光強度情報として発光強度情報記憶部７ｆに出力する。
【００６５】
Ｓ１５０において、校正用測定子３の無風時における圧力情報の記録を圧力情報記憶部７ｄに制御部７ｎが指令するとともに、測定対象物１及び校正用測定子３の無風時における発光強度情報の記録を発光強度情報記憶部７ｆに制御部７ｎが指令する。その結果、図６に示すように、無風時における校正用測定子３の各圧力孔３ｃの圧力ｐrefが圧力情報記憶部７ｄに記録される。また、図７（Ａ）に示すように無風時における校正用測定子３の各圧力孔３ｃの周囲の感圧塗料の発光強度Ｉrefが発光強度情報記憶部７ｆに記録されるとともに、図７（Ｂ）に示すように無風時における塗装面１ｂの発光強度Ｉrefが発光強度情報記憶部７ｆに記録される。
【００６６】
Ｓ１６０において、校正係数演算部７ｇに校正係数Ａ，Ｂの演算を制御部７ｎが指令する。校正係数演算部７ｇが圧力情報記憶部７ｄから校正用測定子３の圧力情報を読み出すとともに、発光強度情報記憶部７ｆから校正用測定子３の発光強度情報を読み出して、数１に示す発光強度比Ｉref／Ｉ及び圧力比ｐref／ｐを演算し図８に示すような校正曲線Ｃを生成する。その結果、数１に示す校正係数Ａ，Ｂが校正係数演算部７ｇによって演算されて、この演算結果を校正係数情報記憶部７ｈに校正係数演算部７ｇが出力し、校正係数情報記憶部７ｈに校正係数情報の記録を制御部７ｎが指令する。
【００６７】
Ｓ１７０において、圧力分布の演算を圧力分布演算部７ｉに制御部７ｎが指令する。その結果、圧力分布演算部７ｉが校正係数情報記憶部７ｈから校正係数情報を読み出すとともに、発光強度情報記憶部７ｆから測定対象物１の発光強度情報を読み出す。そして、圧力分布演算部７ｉが数１に従って発光強度比Ｉref／Ｉを圧力比ｐref／ｐに変換して測定対象物１の圧力ｐを演算し、測定対象物１の表面１ａの圧力分布を演算する。
【００６８】
この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システム及び校正用測定子には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、測定対象物１の表面１ａの圧力測定値を校正するために、校正用測定子３がこの測定対象物１とともに気流Ｆを受けている。また、この第１実施形態では、校正用測定子３の表面の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefに基づいて、測定対象物１の表面１ａの圧力測定値を校正するための校正係数Ａ，Ｂを校正係数演算部７ｇが演算する。このため、図２及び図３に示すような多数の圧力孔３ｃを測定対象物１の表面１ａに形成する必要がなくなって、模型の製作コストを低減することができるとともに、圧力孔３ｃによる気流Ｆの流れの変化を防ぐことができ測定精度を向上させることができる。また、測定対象物１側に圧力孔３ｃと圧力センサとを接続するチューブが不要になるため、配管などの手間を省略することができる。特に、鉄道車両のパンタグラフ（集電装置）の模型のような形状が複雑で圧力孔３ｃを形成することが困難な測定対象物１であっても、圧力分布を簡単に測定することができる。また、測定対象物１とは別個に校正用測定子３を用意することによって、撮像装置６のカメラアングルに応じて校正用測定子３の位置を最適な位置に容易に変更することができる。
【００６９】
(2) この第１実施形態では、校正用測定子３に作用する圧力ｐ，ｐrefを圧力測定部７ｃが測定するとともに、この校正用測定子３の表面の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefを発光強度測定部７ｅが測定する。また、この第１実施形態では、圧力測定部７ｃの測定結果と発光強度測定部７ｅの測定結果とに基づいて、校正係数演算部７ｇが校正係数Ａ，Ｂを演算する。このため、測定対象物１とは別に配置された校正用測定子３を利用して校正係数Ａ，Ｂを簡単に演算することができる。
【００７０】
(3) この第１実施形態では、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される塗装面３ｂと、この塗装面３ｂに作用する圧力ｐ，ｐrefを圧力測定部７ｃによって測定するための圧力孔３ｃとを校正用測定子３が備えている。このため、測定対象物１を変えて試験をする場合には、測定対象物１の表面１ａに塗布する感圧塗料と同じ感圧塗料を、予め用意しておいた１個の校正用測定子３の表面に試験のたびに塗り直すだけで済み、校正用測定子３を繰返し何度でも再利用することができる。
【００７１】
(4) この第１実施形態では、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料と同一のフッ素系ポリマーを含む感圧塗料が校正用測定子３の塗装面３ｂに塗布される。通常、感圧塗料は温度によって圧力感度特性が異なる。このため、測定対象物１と校正用測定子３との間に温度差がある場合には、それぞれの圧力感度が異なり、校正用測定子３のIn Situ校正曲線を用いて測定対象物１上の感圧塗料の発光強度を圧力に変換することができない。これは、数１に示すスタン・ボルマーの関係式の校正係数Ａ，Ｂが温度の関数であるためである。しかし、圧力感度が温度に殆ど依存しないフッ素系ポリマーを含む感圧塗料を用いた場合には、校正係数Ａ，Ｂは温度によらない定数とみなせる。その結果、測定対象物１と校正用測定子３との温度が異なるが温度分布がない場合には、フッ素系ポリマーを含む感圧塗料を使用することにより、校正用測定子３を用いた計測法によって測定対象部１の表面圧力場を簡単に計測することができる。
【００７２】
(5) この第１実施形態では、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefと校正用測定子３の表面の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefとを発光強度測定部７ｅが測定している。また、この第１実施形態では、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefと校正係数Ａ，Ｂとに基づいて、この測定対象物１の表面１ａの圧力分布を圧力分布演算部７ｉが演算する。このため、測定対象物１側に圧力孔３ｃを形成せずに、この測定対象物１の表面１ａの圧力分布を精度よく簡単に測定することができる。
【００７３】
(6) この第１実施形態では、校正用測定子３の塗装面３ｂの表面形状が球面状、円柱状、半球状、多面体状、翼型状又は流線型状に形成されており、校正用測定子３の圧力孔３ｃが塗装面３ｂに複数形成されている。このため、例えば、図４（Ａ）に示すように測定子本体３ａの形状を円柱状にした場合には、測定対象物１の表面１ａの予測される圧力範囲以上の圧力範囲を持ち、測定対象物１の形状に関わらず大きな圧力範囲にわたり校正係数Ａ，Ｂを得ることができる。
【００７４】
(7) この第１実施形態では、校正用測定子３の測定子本体３ａの材質が測定対象物１と同じである。このため、測定対象物１と校正用測定子３とが可能な限り一定の温度になるようにして、温度の影響によって校正係数Ａ，Ｂに誤差が生じるのを可能な限り防ぐことができる。
【００７５】
（第２実施形態）
図１０は、この発明の第２実施形態に係る圧力分布測定システムを模式的に示す構成図である。図１１は、この発明の第２実施形態に係る圧力分布測定システムの演算装置の構成図である。以下では、図１〜図５に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図１０に示す圧力分布測定システム２は、校正用測定子３のレイノルズ数に応じた圧力分布情報を記憶しており、この校正用測定子３の表面の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefとこの圧力分布情報とに基づいて校正係数Ａ，Ｂを演算する。圧力分布測定システム２は、図１０に示すように、校正用測定子３と、光照射装置５と、撮像装置６と、演算装置７などを備えており、図１に示す圧力検出装置４を備えていない。演算装置７は、図１１に示すように、レイノルズ数演算部７ｑと、レイノルズ数情報記憶部７ｒと、圧力分布情報記憶部７ｓと、圧力分布情報検索部７ｔなどを備えており、図５に示す圧力測定部７ｃと圧力情報記憶部７ｄとを備えていない。
【００７６】
レイノルズ数演算部７ｑは、校正用測定子３のレイノルズ数Ｒeを演算する手段である。レイノルズ数演算部７ｑは、例えば、測定子本体３ａの形状が球状又は円柱状であるときには、以下の数３によって校正用測定子３のレイノルズ数Ｒeを演算する。
【００７７】
【数３】
2007279013.tif 000005
【００７８】
数３に示すρは気体の密度であり、ｖは気流Ｆの速度であり、Ｄは校正用測定子３の代表長さ（例えば、球又は円柱の場合には直径）であり、μは気体の粘性係数である。レイノルズ数演算部７ｑは、数３に従って校正用測定子３のレイノルズ数Ｒeを演算し、この演算結果をレイノルズ数情報としてレイノルズ数情報記憶部７ｒに出力する。
【００７９】
レイノルズ数情報記憶部７ｒは、レイノルズ数演算部７ｑの演算結果を記憶する手段である。レイノルズ数情報記憶部７ｒは、レイノルズ数演算部７ｑが出力するレイノルズ数情報を校正用測定子３の形状に関する情報と対応させて記憶するメモリなどである。
【００８０】
図１２は、この発明の第２実施形態に係る圧力分布測定システムの圧力情報記憶部のデータ構造を模式的に示す図である。
圧力分布情報記憶部７ｓは、校正用測定子３の表面の圧力分布をこの校正用測定子３のレイノルズ数Ｒeに応じて圧力分布情報として記憶する手段である。圧力分布情報記憶部７ｓは、図１２に示すように、校正用測定子３のレイノルズ数Ｒe1，…，ＲeN毎に、この校正用測定子３の表面の各位置Ｓ11，…，Ｓ1nに対応する圧力ｐ11，…，ｐ1nをデータベース化して記憶している。圧力分布情報記憶部７ｓは、例えば、校正用測定子３のみを風洞試験装置内に配置してこの校正用測定子３のレイノルズ数Ｒe1，…，ＲeNを変化させ、この校正用測定子３の表面の各位置Ｓ11，…，Ｓn1における圧力ｐ1，…，ｐnを実験データとして記憶している。
【００８１】
圧力分布情報検索部７ｔは、レイノルズ数演算部７ｑの演算結果に基づいて圧力分布情報記憶部７ｓを検索する手段である。圧力分布情報検索部７ｔは、レイノルズ数情報記憶部７ｒが記憶するレイノルズ数情報を読み出して、レイノルズ数情報及び校正用測定子３の形状などを検索キーとして圧力分布情報記憶部７ｓを検索し、検索後の圧力分布情報を校正係数演算部７ｇに出力する。
【００８２】
次に、この発明の第２実施形態に係る圧力分布測定システムの動作を説明する。
図１３は、この発明の第２実施形態に係る圧力分布測定システムの動作を説明するためのフローチャートである。
Ｓ２００において、校正用測定子３のレイノルズ数Ｒeの演算をレイノルズ数演算部７ｑに制御部７ｎが指令する。その結果、例えば、図１０に示すように校正用測定子３の測定子本体３ａの形状が球状であるときには、数３に従ってこの校正用測定子３のレイノルズ数Ｒeをレイノルズ数演算部７ｑが演算し、この演算結果をレイノルズ数情報として圧力分布情報検索部７ｔに出力する。
【００８３】
Ｓ２１０において、レイノルズ数情報の記録をレイノルズ数情報記憶部７ｒに制御部７ｎが指令する。その結果、校正用測定子３の形状に関する情報と対応させてレイノルズ数情報がレイノルズ数情報記憶部７ｒに記録される。
【００８４】
Ｓ２２０において、圧力分布情報の検索を圧力分布情報検索部７ｔに制御部７ｎが指令する。その結果、校正用測定子３の形状及びレイノルズ数Ｒeを検索キーとして圧力分布情報記憶部７ｓを圧力分布情報検索部７ｔが検索し、校正用測定子３の形状及びレイノルズ数Ｒeと一致する圧力分布情報を抽出して校正係数演算部７ｇに出力する。
【００８５】
Ｓ２３０において、送風時における測定対象物１及び校正用測定子３の発光強度Ｉの測定を発光強度測定部７ｅに制御部７ｎが指令する。その結果、送風時における塗装面１ｂ，３ｂの発光強度Ｉを発光強度測定部７ｅが測定し、この測定結果を発光強度情報として発光強度情報記憶部７ｆに出力する。
【００８６】
Ｓ２４０において、送風時における測定対象物１及び校正用測定子３の発光強度情報の記録を発光強度情報記憶部７ｆに制御部７ｎが指令する。その結果、図７（Ａ）に示すように、塗装面３ｂの各位置Ｓ11，…，Ｓ1nの発光強度Ｉが発光強度情報記憶部７ｆに記録されるとともに、塗装面１ｂの各位置Ｓ21，…，Ｓ2mの発光強度Ｉが発光強度情報記憶部７ｆに記録される。
【００８７】
Ｓ２５０において、無風時における測定対象物１及び校正用測定子３の発光強度Ｉrefの測定を発光強度測定部７ｅに制御部７ｎが指令する。測定対象物１及び校正用測定子３の温度を一定にするために、送風時における発光強度Ｉの測定直後に、無風時における発光強度Ｉrefの測定を開始する。その結果、無風時における塗装面１ｂ，３ｂの発光強度Ｉrefを発光強度測定部７ｅが測定し、この測定結果を発光強度情報として発光強度情報記憶部７ｆに出力する。
【００８８】
Ｓ２４０において、無風時における測定対象物１及び校正用測定子３の発光強度情報の記録を発光強度情報記憶部７ｆに制御部７ｎが指令する。その結果、図７（Ａ）に示すように、塗装面３ｂの各位置Ｓ11，…，Ｓ1nの発光強度Ｉrefが発光強度情報記憶部７ｆに記録されるとともに、塗装面１ｂの各位置Ｓ21，…，Ｓ2mの発光強度Ｉrefが発光強度情報記憶部７ｆに記録される。
【００８９】
Ｓ２７０において、校正係数演算部７ｇに校正係数Ａ，Ｂの演算を制御部７ｎが指令する。校正係数演算部７ｇが発光強度情報記憶部７ｆから校正用測定子３の発光強度情報を読み出して、圧力分布情報検索部７ｔが出力する圧力分布情報と照合し、塗装面３ｂの各位置Ｓ11，…，Ｓ1nの発光強度比Ｉref／Ｉと圧力比ｐref／ｐとを対応させて図８に示すような校正曲線Ｃを生成する。その結果、数１に示す校正係数Ａ，Ｂが校正係数演算部７ｇによって演算されて、この演算結果を校正係数情報記憶部７ｈに校正係数演算部７ｇが出力し、校正係数情報記憶部７ｈに校正係数情報の記録を制御部７ｎが指令する。
【００９０】
Ｓ２８０において、圧力分布の演算を圧力分布演算部７ｉに制御部７ｎが指令する。その結果、圧力分布演算部７ｉが校正係数情報記憶部７ｈから校正係数情報を読み出すとともに、発光強度情報記憶部７ｆから測定対象物１の発光強度情報を読み出す。そして、圧力分布演算部７ｉが数１に従って発光強度比Ｉref／Ｉを圧力比ｐref／ｐに変換して、塗装面１ｂに作用する圧力分布を演算する。
【００９１】
この発明の第２実施形態に係る圧力分布測定システムには、以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、校正用測定子３に作用する圧力分布をこの校正用測定子３のレイノルズ数Ｒeに応じた圧力分布情報として圧力分布情報記憶部７ｓが記憶する。また、この第２実施形態では、塗装面３ｂの感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefを発光強度測定部７ｅが測定し、この発光強度測定部７ｅが測定した発光強度Ｉ，Ｉrefと圧力分布情報記憶部７ｓが記憶する圧力分布情報とに基づいて校正係数演算部７ｇが校正係数Ａ，Ｂを演算する。このため、校正用測定子３のレイノルズ数Ｒe毎に圧力分布情報を予め記憶しておくことによって、この校正用測定子３の発光強度Ｉ，Ｉrefに基づいて校正係数Ａ，Ｂを簡単に演算することができるとともに、測定対象物１の表面１ａの圧力分布を簡単に演算することができる。また、図１に示す圧力孔３ｃを校正用測定子３に形成する必要がなくなって、圧力検出装置４を省略することができるため、圧力分布測定システム２を安価で簡単に構成することができる。
【００９２】
（第３実施形態）
図１４は、この発明の第３実施形態に係る圧力分布測定システムを模式的に示す構成図である。図１５は、この発明の第３実施形態に係る圧力分布測定システムの演算装置の構成図である。
図１４に示す圧力分布測定システム２は、測定対象物１と校正用測定子３との温度差が僅かであり温度分布がないときに、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefと、校正用測定子３の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefとを温度補正して、測定対象物１の表面１ａの圧力分布を演算する。圧力分布測定システム２は、図１４に示すように、校正用測定子３と、光照射装置５と、撮像装置６と、演算装置７と、温度検出装置８，９を備えており、演算装置７は図１５に示すように温度測定部７ｕと、温度情報記憶部７ｖと、感度特性情報記憶部７ｗと、温度補正部７ｘを備えている。校正用測定子３の塗装面３ｂには、例えば、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料と同一のフッ素系ポリマーを含む感圧塗料が塗布される。
【００９３】
図１４に示す温度検出装置８は、測定対象物１の表面温度Ｔを検出する手段であり、温度検出装置９は校正用測定子３の表面温度Ｔを検出する手段である。温度検出装置８，９は、いずれも同一構造であり、例えば測定対象物１及び校正用測定子３に内蔵された熱電対などの電子式温度センサである。温度検出装置８，９は、それぞれ測定対象物１及び校正用測定子３の表面温度Ｔを検出しこの表面温度Ｔに応じた電気信号を温度検出信号として演算装置７に出力する。
【００９４】
図１５に示す温度測定部７ｕは、測定対象物１及び校正用測定子３の表面温度Ｔを測定する手段である。温度測定部７ｕは、無風時及び送風時に温度検出装置８，９が出力する温度検出信号に基づいて、塗装面１ｂ，３ｂの表面温度Ｔを演算し、この演算結果を温度情報として温度情報記憶部７ｖに出力する。
【００９５】
温度情報記憶部７ｖは、温度測定部７ｕの測定結果を記憶する手段である。温度情報記憶部７ｖは、温度測定部７ｕが出力する測定対象物１及び校正用測定子３の温度情報をそれぞれ記憶するメモリなどである。
【００９６】
図１６は、この発明の第３実施形態に係る圧力分布測定システムにおける演算装置の感度特性情報記憶部のデータ構造を模式的に示す図である。
感度特性情報記憶部７ｗは、感圧塗料の感度特性に関する情報を記憶する手段である。感度特性情報記憶部７ｗは、感圧塗料の発光強度の温度感度を予め計測しておき、この温度感度を感度特性情報として記憶するメモリなどである。感度特性情報記憶部７ｗは、例えば、感圧塗料を塗布した試験片を真空チャンバー内に収容して内部の圧力と温度とを変化させたときに測定されるこの感圧塗料の発光強度の圧力感度特性及び温度感度特性を記憶している。感度特性情報記憶部７ｗは、例えば、圧力感度が殆ど温度に依存しないフッ素系ポリマーを含む感圧塗料を使用するときには、図１６に示すように無風時の感圧塗料の発光強度Ｉref1，…，Ｉrefnと、送風時の感圧塗料の発光強度Ｉ1，…，Ｉnとの比である発光強度比Ｉref1／Ｉ1，…，Ｉrefn／Ｉnを表面温度Ｔ1，…，Ｔn毎に記憶している。
【００９７】
温度補正部７ｘは、校正用測定子３の表面温度Ｔに基づいて、この校正用測定子３の表面の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefを補正するとともに、測定対象物１の表面温度Ｔに基づいて、この測定対象物１の表面１ａの感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefを補正する手段である。温度補正部７ｘは、温度測定部７ｕが測定した温度情報と感度特性情報記憶部７ｗが記憶する感度特性情報とに基づいて、無風時及び送風時における測定対象物１及び校正用測定子３の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefを補正する。温度補正部７ｘは、補正後の発光強度Ｉ，Ｉrefを発光強度情報として発光強度情報記憶部７ｆに出力する。
【００９８】
次に、この発明の第３実施形態に係る圧力分布測定システムの動作を説明する。
図１７は、この発明の第３実施形態に係る圧力分布測定システムの動作を説明するためのフローチャートである。以下では、図９に示す処理と同一の処理については詳細な説明を省略する。
Ｓ３２０において、測定対象物１及び校正用測定子３の送風時における表面温度Ｔの測定を温度測定部７ｕに制御部７ｎが指令する。風洞試験装置の送風機を送風動作させた状態で、図１４に示す温度検出装置８，９に図１５に示す制御部７ｎが検出動作を指令すると、塗装面１ｂ，３ｂの表面温度Ｔを温度検出装置８，９が検出して、温度検出信号を演算装置７に出力する。その結果、情報入力部７ａから温度検出信号が温度測定部７ｕに入力し、送風時における塗装面１ｂ，３ｂの表面温度Ｔをこの温度検出信号に基づいて温度測定部７ｕが測定し、この測定結果を温度情報として温度情報記憶部７ｖに出力する。
【００９９】
Ｓ３３０において、校正用測定子３の送風時における圧力情報、発光強度情報及び温度情報の記録を圧力情報記憶部７ｄ、発光強度情報記憶部７ｆ及び温度情報記憶部７ｖに制御部７ｎが指令する。その結果、図９に示すＳ１２０と同様に、各圧力孔３ｃの圧力ｐが圧力情報記憶部７ｄに記録され、塗装面１ｂ，３ｂの発光強度Ｉが発光強度情報記憶部７ｆに記録され、塗装面１ｂ，３ｂの表面温度Ｔが温度情報記憶部７ｖに記録される。
【０１００】
Ｓ３６０において、測定対象物１及び校正用測定子３の無風時における表面温度Ｔrefの測定を温度測定部７ｕに制御部７ｎが指令する。その結果、Ｓ３２０と同様に、無風時における塗装面１ｂ，３ｂの表面温度Ｔrefを温度測定部７ｕが測定する。
【０１０１】
Ｓ３７０において、校正用測定子３の無風時における圧力情報、発光強度情報及び温度情報の記録を圧力情報記憶部７ｄ、発光強度情報記憶部７ｆ及び温度情報記憶部７ｖに制御部７ｎが指令する。その結果、Ｓ３３０と同様に、各圧力孔３ｃの圧力ｐrefが圧力情報記憶部７ｄに記録され、塗装面１ｂ，３ｂの発光強度Ｉrefが発光強度情報記憶部７ｆに記録され、塗装面１ｂ，３ｂの表面温度Ｔrefが温度情報記憶部７ｖに記録される。
【０１０２】
Ｓ３８０において、校正用測定子３の送風時及び無風時における発光強度Ｉ，Ｉrefの温度補正を温度補正部７ｘに制御部７ｎが指令する。その結果、校正用測定子３の送風時及び無風時における発光強度情報を発光強度情報記憶部７ｆから温度補正部７ｘが読み出すとともに、感度特性情報記憶部７ｗから温度特性情報を温度補正部７ｘが読み出して、校正用測定子３の送風時及び無風時における発光強度Ｉ，Ｉrefを温度補正部７ｘが温度補正する。感圧塗料の発光強度が温度に応じてどのように変化するかを示す感度特性情報が感度特性情報記憶部７ｗに記憶されているため、この感度特性情報に基づいて発光強度Ｉ，Ｉrefを温度補正部７ｘが温度補正する。例えば、感度特性情報と表面温度情報とを照合して、発光強度Ｉ，Ｉrefをどの程度補正するかを温度補正部７ｘが見積る。
【０１０３】
Ｓ３９０において、校正用測定子３の無風時及び送風時における温度補正後の発光強度情報の記録を発光強度情報記憶部７ｆに制御部７ｎが指令する。その結果、図７（Ａ）に示すように、校正用測定子３の無風時及び送風時における各圧力孔３ｃの周囲の感圧塗料の温度補正後の発光強度Ｉ，Ｉrefが発光強度情報記憶部７ｆに記録される。
【０１０４】
Ｓ４００において、校正係数演算部ｇに校正係数Ａ，Ｂの演算を制御部７ｎが指令する。校正係数演算部７ｇが圧力情報記憶部７ｄから校正用測定子３の圧力情報を読み出すとともに、発光強度情報記憶部７ｆから校正用測定子３の温度補正後の発光強度情報を読み出して、数１に示す発光強度比Ｉref／Ｉ及び圧力比ｐref／ｐを演算し図８に示すような校正曲線Ｃを生成する。その結果、数１に示す校正係数Ａ，Ｂが校正係数演算部７ｇによって演算されて、この演算結果を校正係数情報記憶部７ｈに校正係数演算部７ｇが出力し、校正係数情報記憶部７ｈに校正係数情報の記録を制御部７ｎが指令する。
【０１０５】
Ｓ４１０において、測定対象物１の送風時及び無風時における発光強度Ｉ，Ｉrefの温度補正を温度補正部７ｘに制御部７ｎが指令する。その結果、測定対象物１の送風時及び無風時における発光強度情報を発光強度情報記憶部７ｆから温度補正部７ｘが読み出すとともに、感度特性情報記憶部７ｗから感度特性情報を温度補正部７ｘが読み出して、測定対象物１の送風時及び無風時における発光強度Ｉ，Ｉrefを温度補正部７ｘが温度補正する。
【０１０６】
Ｓ４２０において、測定対象物１の無風時及び送風時における温度補正後の発光強度情報の記録を発光強度情報記憶部７ｆに制御部７ｎが指令する。その結果、図７（Ｂ）に示すように、測定対象物１の無風時及び送風時における塗装面１ｂの感圧塗料の温度補正後の発光強度Ｉ，Ｉrefが発光強度情報記憶部７ｆに記録される。
【０１０７】
Ｓ４３０において、圧力分布の演算を圧力分布演算部７ｉに制御部７ｎが指令する。その結果、圧力分布演算部７ｉが校正係数情報記憶部７ｈから校正係数情報を読み出すとともに、発光強度情報記憶部７ｆから測定対象物１の温度補正後の発光強度情報を読み出す。そして、圧力分布演算部７ｉが数１に従って温度補正後の発光強度比Ｉref／Ｉを圧力比ｐref／ｐに変換して測定対象物１の圧力ｐを演算し、測定対象物１の表面１ａの圧力分布を演算する。
【０１０８】
この発明の第３実施形態に係る圧力分布測定システムには、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第３実施形態では、校正用測定子３の表面温度に基づいてこの校正用測定子３の表面の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefを温度補正部７ｘが補正し、補正後の発光強度測定部７ｅの測定結果と圧力測定部７ｃの測定結果とに基づいて校正係数演算部７ｅが校正係数Ａ，Ｂを演算する。このため、例えば、送風時と無風時とで測定対象物１と校正用測定子３との温度が異なるが温度分布がないときには、測定対象物１又は校正用測定子３のいずれか一方の温度を基準として温度が均一な状態になるように発光強度Ｉ，Ｉrefを補正し、感圧塗料の温度依存性に起因する計測誤差を低減することができる。特に、圧力変化（圧力差）の小さい低速域における測定誤差を低減することができる。
【０１０９】
(2) この第３実施形態では、補正後の測定対象物１の表面１ａの発光強度Ｉ，Ｉrefとこの校正係数Ａ，Ｂとに基づいてこの測定対象物１の表面１ａの圧力分布を圧力分布演算部７ｉが演算する。その結果、感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefの温度依存性を補正して校正係数Ａ，Ｂを演算することができるため、測定対象物１の表面１ａの圧力分布を精度よく測定することができる。
【０１１０】
（第４実施形態）
図１８は、この発明の第４実施形態に係る圧力分布測定システムを模式的に示す構成図である。図１９は、この発明の第４実施形態に係る圧力分布測定システムの演算装置の構成図である。
図１８に示す圧力分布測定システム２は、測定対象物１と校正用測定子３とに温度分布があるときに、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefと、校正用測定子３の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefとを温度補正して、測定対象物１の表面１ａの圧力分布を演算する。圧力分布測定システム２は、図１８に示すように、校正用測定子３と、光照射装置５と、撮像装置６と、演算装置７と、赤外線撮像装置１０などをそなえいる。演算装置７は、図１９に示すように、温度分布測定部７ｙと温度分布情報記憶部７ｚなどを備えており、図１５に示す温度測定部７ｕと温度情報記憶部７ｖとを備えていない。校正用測定子３の塗装面３ｂには、例えば、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料と同一のフッ素系ポリマーを含む感圧塗料が塗布される。
【０１１１】
図１９に示す温度分布測定部７ｙは、測定対象物１の表面１ａ及び校正用測定子３の表面の温度分布を測定する手段である。温度分布測定部７ｙは、無風時及び送風時に赤外線撮像装置１０が出力する画像情報に基づいて、塗装面１ｂ，３ｂの温度分布を演算し、この演算結果を温度分布情報として温度分布情報記憶部７ｚに出力する。
【０１１２】
図２０は、この発明の第４実施形態に係る圧力分布測定システムにおける演算装置の温度分布情報記憶部のデータ構造を模式的に示す図であり、図２０（Ａ）は校正用測定子に関するデータ構造であり、図２０（Ｂ）は測定対象物に関するデータ構造である。
温度分布情報記憶部７ｚは、温度分布測定部７ｙの測定結果を記憶する手段である。温度分布情報記憶部７ｚは、温度分布測定部７ｙが出力する温度分布情報を塗装面１ｂ，３ｂの位置Ｓ11，…，Ｓ1n，Ｓ21，…，Ｓ2m毎に記憶するメモリなどである。温度分布情報記憶部７ｚは、例えば、赤外線撮像装置１０が出力する画像情報に基づいて、塗装面１ｂ，３ｂの各位置情報（各画素情報）に対応する温度情報を記憶する。温度分布情報記憶部７ｚは、例えば、図２０（Ａ）に示すように、校正用測定子３の各圧力孔３ｃの位置Ｓ11，…，Ｓ1nと、無風時における校正用測定子３の位置Ｓ11，…，Ｓ1nの表面温度Ｔref1，…，Ｔrefnと、送風時における校正用測定子３の位置Ｓ11，…，Ｓ1nの表面温度Ｔ1，…，Ｔnとを記憶している。また、温度分布情報記憶部７ｚは、例えば、図２０（Ｂ）に示すように、塗装面１ｂの位置Ｓ21，…，Ｓ2mと、無風時における塗装面１ｂの位置Ｓ21，…，Ｓ2mの表面温度Ｔref1，…，Ｔrefnと、送風時における塗装面１ｂの位置Ｓ21，…，Ｓ2mの表面温度Ｔ1，…，Ｔnとを記憶している。
【０１１３】
図１８及び図１９に示す赤外線撮像装置１０は、測定対象物１及び校正用測定子３を撮像する手段である。赤外線撮像装置１０は、例えば、赤外線カメラなどを備える撮像装置であり、測定対象物１及び校正用測定子３の塗装面１ｂ，３ｂが同一の撮影画面内に入るように配置されており、測定対象物１及び校正用測定子３の撮像画像を画像情報として演算装置７に出力する。
【０１１４】
次に、この発明の第４実施形態に係る圧力分布測定システムの動作を説明する。
図２１は、この発明の第４実施形態に係る圧力分布測定システムの動作を説明するためのフローチャートである。以下では、図１７に示す処理と対応する処理については対応する番号を付して詳細な説明を省略する。
図２１に示すＳ５２０において、測定対象物１及び校正用測定子３の送風時における表面温度分布Ｔdの測定を温度分布測定部７ｙに制御部７ｎが指令する。風洞試験装置の送風機を送風動作させた状態で、図１８に示す赤外線撮像装置１０に図１９に示す制御部７ｎが撮像動作を指令すると、塗装面１ｂ，３ｂを赤外線撮像装置１０が撮像して、画像情報を演算装置７に出力する。その結果、情報入力部７ａからこの画像情報が温度分布測定部７ｙに入力し、送風時における塗装面１ｂ，３ｂの表面温度分布Ｔdをこの画像情報に基づいて温度分布測定部７ｙが測定し、この測定結果を温度分布情報として温度分布情報記憶部７ｚに出力する。
【０１１５】
Ｓ５３０において、校正用測定子３の送風時における圧力情報、発光強度情報及び温度分布情報の記録を圧力情報記憶部７ｄ、発光強度情報記憶部７ｆ及び温度分布情報記憶部７ｚに制御部７ｎが指令する。その結果、図９に示すＳ１２０と同様に、各圧力孔３ｃの圧力ｐが圧力情報記憶部７ｄに記録され、塗装面１ｂ，３ｂの発光強度Ｉが発光強度情報記憶部７ｆに記録されるとともに、図２０に示すように塗装面１ｂ，３ｂの表面温度分布Ｔdが温度情報記憶部７ｖに記録される。
【０１１６】
Ｓ５６０において、測定対象物１及び校正用測定子３の無風時における表面温度分布Ｔdrefの測定を温度分布測定部７ｙに制御部７ｎが指令する。その結果、Ｓ５２０と同様に、無風時における塗装面１ｂ，３ｂの表面温度分布Ｔdrefを温度分布測定部７ｙが測定する。
【０１１７】
Ｓ５７０において、校正用測定子３の無風時における圧力情報、発光強度情報及び温度分布情報の記録を圧力情報記憶部７ｄ、発光強度情報記憶部７ｆ及び温度分布情報記憶部７ｚに制御部７ｎが指令する。その結果、Ｓ５３０と同様に、各圧力孔３ｃの圧力ｐrefが圧力情報記憶部７ｄに記録され、塗装面１ｂ，３ｂの発光強度Ｉrefが発光強度情報記憶部７ｆに記録されるとともに、図２０に示すように塗装面１ｂ，３ｂの表面温度分布Ｔdrefが温度情報記憶部７ｖに記録される。
【０１１８】
この発明の第４実施形態に係る圧力分布測定システムには、第１実施形態及び第３実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第４実施形態では、校正用測定子３の表面温度分布Ｔ，Ｔdrefに基づいてこの校正用測定子３の表面の感圧塗料の発光強度Ｉ，Ｉrefを温度補正部７ｘが補正し、補正後の発光強度測定部７ｅの測定結果と圧力測定部７ｃの測定結果とに基づいて校正係数演算部７ｅが校正係数Ａ，Ｂを演算する。このため、測定対象物１と校正用測定子３とに温度分布があるときに、感圧塗料の温度依存性に起因する計測誤差を低減することができる。特に、温度の影響を受けて感圧塗料の圧力感度特性が場所によって異なる感度を示すようなときの測定誤差を低減することができる。
【０１１９】
(2) この第４実施形態では、赤外線撮像装置１０の出力信号に基づいて温度分布測定部７ｙが温度分布を測定する。このため、塗装面１ｂ，３ｂの表面温度分布Ｔ，Ｔdrefを簡単に測定して圧力分布を正確に測定することができる。
【０１２０】
（第５実施形態）
図２２は、この発明の第５実施形態に係る圧力分布測定システムを模式的に示す構成図である。図２３は、この発明の第５実施形態に係る圧力分布測定システムの演算装置の構成図である。
図２２に示す圧力分布測定システム２は、図１８に示す圧力分布測定システム２の赤外線撮像装置１０に代えて撮像装置１１を備えている。図２２及び図２３に示す撮像装置１１は、測定対象物１及び校正用測定子３を撮像する手段であり、図１に示す撮像装置６と同様にCCDカメラなどを備えている。撮像装置１１は、測定対象物１及び校正用測定子３の塗装面１ｂ，３ｂが同一の撮影画面内に入るように配置されており、測定対象物１及び校正用測定子３の撮像画像を画像情報として演算装置７に出力する。
【０１２１】
図２２に示す校正用測定子３の塗装面３ｂには、例えば、測定対象物１の表面１ａの感圧塗料と同一の感圧塗料が塗布される。このような感圧塗料としては、圧力情報を取得するための感圧色素と温度情報を取得するための感温色素とを含む感圧／感温複合機能塗料が好ましい。このような感圧／感温複合機能塗料としては、例えば、感温材としてクマリン系の感温色素を使用し、感圧材として感圧色素である白金又はパラジウムを中心金属とするポルフィリンを使用し、バインダーとしてフッ素系ポリマーであるPoly-IBM-TFEMを採用し、溶剤としてシンナーを採用するものが好ましい。
【０１２２】
図２３に示す温度分布測定部７ｙは、測定対象物１の表面１ａ及び校正用測定子３の表面の温度分布を測定する手段である。温度分布測定部７ｙは、無風時及び送風時に撮像装置１１が出力する画像情報と、感度特性情報記憶部７ｗが記憶する感圧塗料の感温色素の感度特性情報とに基づいて、塗装面１ｂ，３ｂの温度分布を演算し、この演算結果を温度分布情報として温度分布情報記憶部７ｚに出力する。
【０１２３】
図２３に示す感度特性情報記憶部７ｗは、感圧／感温複合機能塗料である感圧塗料の感度特性に関する情報を記憶する手段である。感度特性情報記憶部７ｗは、例えば、感圧／感温複合機能塗料である感圧塗料を塗布した試験片を真空チャンバー内に収容して内部の圧力と温度とを変化させたときに測定されるこの感圧塗料の発光強度の圧力感度特性及び温度感度特性を記憶している。
【０１２４】
この発明の第５実施形態には、第４実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第５実施形態では、圧力情報を取得するための感圧色素と温度情報を取得するための感温色素とを含む感圧塗料が塗装面１ｂ，３ｂに塗布される。このため、赤外線カメラなどの高価な撮像装置を使用せずに安価に圧力分布を測定することができる。
【０１２５】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、撮像装置６としてCCDカメラなどのイメージセンサを利用する場合を例に挙げて説明したが、光電子増幅管(PMT)やシリコンダイオードなどの点センサなどを利用することもできる。また、この実施形態では、測定対象物１及び校正用測定子３を１台の撮像装置６によって撮像しているが、特性が同一である複数の撮像装置によって測定対象物１及び校正用測定子３をそれぞれ撮像することもできる。さらに、この実施形態では、測定対象物１の後方に校正用測定子３を直列に配置する場合を例に挙げて説明したが、測定対象物１の側方に校正用測定子３を並列に配置することもできる。
【０１２６】
(2) この実施形態では、校正用測定子３の測定子本体３ａの形状が球状又は円柱状などである場合を例に挙げて説明したが、これらの形状に限定するものではない。例えば、測定子本体３ａの形状がベジュ曲線などによって表現され、球状や円柱状などのような単純な数式では表わすことができない自由曲面状である場合についてもこの発明を適用することができる。また、この第２実施形態では、校正用測定子３のレイノルズ数Ｒe毎の圧力分布情報として実験的に得られたデータを利用する場合を例に挙げて説明したが、解析的に数値演算によって得られたデータを利用することもできる。
【０１２７】
(3) この第１実施形態〜第３実施形態では、フッ素系ポリマーを含む感圧塗料を例に挙げて説明したが、このような感圧塗料に限定するものではなく、温度によって圧力感度が変化し難い他の種類の感圧塗料についてもこの発明を適用することができる。また、この第５実施形態では、塗装面１ｂ，３ｂに塗布される感圧塗料が同一の感圧色素と感温色素とを含む感圧塗料である場合を例に挙げて説明したが、塗装面１ｂ，３ｂにそれぞれ塗布される感圧塗料の感圧色素が同一であり感温色素が異なる場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この第５実施形態では、圧力分布測定システム２が２台の撮像装置６，１１を備える場合を例に挙げて説明したが、撮像装置１１を省略することもできる。この場合には、発光フィルタを複数枚装填可能なフィルタホイール(フィルタチェンジャ) を撮像装置６のCCDカメラの前に装着することによって、外部からの信号によって色素の発光に合わせて発光フィルタを選択し、感温色素の発光を一台の撮像装置６によって計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムを模式的に示す構成図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムの校正用測定子の斜視図であり、（Ａ）は測定子本体が球面状である場合の斜視図であり、（Ｂ）は測定子本体が円柱状である場合の斜視図であり、（Ｃ）は測定子本体が半球状である場合の斜視図であり、（Ｄ）は測定子本体が多面体状である場合の斜視図であり、（Ｅ）は測定子本体が翼型状である場合の斜視図であり、（Ｆ）は測定子本体が流線型状である場合の斜視図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムにおける校正用測定子の測定子本体が球状であるときの断面図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る校正用測定子の測定子本体の形状と圧力分布との関係を一例として示すグラフであり、（Ａ）は円柱周りの圧力分布を示すグラフであり、（Ｂ）は角柱周りの圧力分布を示すグラフである。
【図５】この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムの演算装置の構成図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムにおける演算装置の圧力情報記憶部のデータ構造を模式的に示す図である。
【図７】この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムにおける演算装置の発光強度情報記憶部のデータ構造を模式的に示す図であり、（Ａ）は校正用測定子に関するデータ構造であり、（Ｂ）は測定対象物に関するデータ構造である。
【図８】この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムの校正係数演算部による校正係数の演算過程を説明するための図である。
【図９】この発明の第１実施形態に係る圧力分布測定システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】この発明の第２実施形態に係る圧力分布測定システムを模式的に示す構成図である。
【図１１】この発明の第２実施形態に係る圧力分布測定システムの演算装置の構成図である。
【図１２】この発明の第２実施形態に係る圧力分布測定システムにおける演算装置の圧力情報記憶部のデータ構造を模式的に示す図である。
【図１３】この発明の第２実施形態に係る圧力分布測定システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】この発明の第３実施形態に係る圧力分布測定システムを模式的に示す構成図である。
【図１５】この発明の第３実施形態に係る圧力分布測定システムの演算装置の構成図である。
【図１６】この発明の第３実施形態に係る圧力分布測定システムにおける演算装置の感度特性情報記憶部のデータ構造を模式的に示す図である。
【図１７】この発明の第３実施形態に係る圧力分布測定システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１８】この発明の第４実施形態に係る圧力分布測定システムを模式的に示す構成図である。
【図１９】この発明の第４実施形態に係る圧力分布測定システムの演算装置の構成図である。
【図２０】この発明の第４実施形態に係る圧力分布測定システムにおける演算装置の温度分布情報記憶部のデータ構造を模式的に示す図であり、（Ａ）は校正用測定子に関するデータ構造であり、（Ｂ）は測定対象物に関するデータ構造である。
【図２１】この発明の第４実施形態に係る圧力分布測定システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２２】この発明の第５実施形態に係る圧力分布測定システムを模式的に示す構成図である。
【図２３】この発明の第５実施形態に係る圧力分布測定システムの演算装置の構成図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１  測定対象物
１ａ  表面
１ｂ  塗装面
２  圧力分布測定システム
３  校正用測定子
３ａ  測定子本体
３ｂ  塗装面
３ｃ  圧力孔
４  圧力検出装置
５  光照射装置
６  撮像装置
７  演算装置
７ｂ  画像情報記憶部
７ｃ  圧力測定部
７ｅ  発光強度測定部
７ｇ  校正係数演算部
７ｉ  圧力分布演算部
７ｎ  制御部
７ｑ  レイノルズ数演算部
７ｓ  圧力分布情報記憶部
７ｕ  温度測定部
７ｖ  温度情報記憶部
７ｗ  感度特性情報記憶部
７ｘ  温度補正部
７ｙ  温度分布測定部
７ｚ  温度分布情報記憶部
８，９  温度検出装置
１０  赤外線撮像装置
１１  撮像装置
Ｌ1  励起光
Ｌ2  リン光
Ｆ  気流
Ｉ，Ｉref  発光強度
ｐ，ｐref  圧力
Ｉref／Ｉ  発光強度比
ｐref／ｐ  圧力比
Ｔ，Ｔref  表面温度
Ｔd，Ｔdref  表面温度分布
Ｒe  レイノルズ数
Ａ，Ｂ  校正係数
Ｃ  校正曲線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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