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観測装置及び観測方法 NEW コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P170014596
整理番号 T2015-111
掲載日 2017年9月20日
出願番号 特願2015-053624
公開番号 特開2016-173211
出願日 平成27年3月17日(2015.3.17)
公開日 平成28年9月29日(2016.9.29)
発明者
  • 後藤田 浩
  • 衣川 輝
  • 奥野 佑太
  • 道免 昌平
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 観測装置及び観測方法 NEW コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】物理現象の観測装置及び観測方法を提供する。
【解決手段】時間的に変化する物理現象の物理量を検出する検出部と、検出した各時刻の物理量をノードとして設定し、複数のノードを以下に示す条件(A)及び(B)にしたがってエッジにより接続した複雑ネットワークを経時的に生成する生成部313と、複雑ネットワークにおける所定の特徴量を求める演算部314と、特徴量に基づいて物理現象の状態を推定する推定部316と、を備えている。(A):検出時刻が隣接する物理量により設定されるノード同士(B):時刻tに検出された物理量yと、時刻tよりも後の時刻tに検出された物理量yと、時刻tと時刻tとの間の時刻tに検出された物理量yとが、次の式を満たす場合における、物理量yと物理量yにより設定されるノード同士



【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


例えば、ガスタービン燃焼器においては、燃焼振動及び吹き消えのような不安定な燃焼状態の発生は好ましくない。また、ガスタービンエンジンでは、かかる不安定な燃焼状態以外にも、回転翼フラッタ、旋回失速、及びサージ等の不安定な現象が発生することもある。また、ガスタービンエンジン以外の分野では、例えば熱交換器又は化学反応器において、流体の好ましくない不安定な流動状態が発生することがある。従来、かかる不安定な物理現象の発生を検知することが望まれている。



不安定な物理現象には、ガスタービン燃焼器における吹き消えのように突発的に発生するものがある。このような突発的に発生する不安定な物理現象は、周波数解析のような線形解析では正確に検知することが困難である。そこで、従来、非線形解析を用いて、不安定な物理現象を検知する方法が開発されている。例えば特許文献1には、カオス時系列解析で用いられている手法を採用して、火炎のゆらぎを測定する方法が開示されている。特許文献1に記載の方法では、ターケンスの埋め込み定理を用いてアトラクタを再構成し、相関次元と最大リアプノフ指数とを求め、これらから燃焼状態を計測するようになっている。



しかしながら、特許文献1に記載の方法において用いられている相関次元及びリアプノフ指数は古典的な非線形解析理論であり、特に相関次元では膨大なデータ点数の時系列データを必要とする。したがって、演算負荷が高く、しかもまとまった時系列データを取得した後にしか演算処理を行うことができない。このため、特許文献1に記載の方法は、物理現象の発生を高い即時性で推定するような用途には向かず、その応用分野が限られる。



また、特許文献2には、時間的に変化する物理量を検出し、検出された物理量に関する並進誤差を演算し、演算された並進誤差に基づいて、特定の物理現象の発生を推定する方法が開示されている。
特許文献2に記載の方法では、特許文献1に記載の方法に比べて演算に使用する物理量のデータ数を少なくすることができ、データ量を大幅に削減して特定の物理現象の発生を高い即時性で推定することができる。そして、特許文献2に記載の方法を用いることによって、ガスタービン燃焼器等において燃焼に伴う圧力の変動を検出し、この圧力変動から不安定な燃焼状態の発生を推定することによって、燃料供給量の制御を行うようにしている。

産業上の利用分野


本発明は、物理現象を観測する観測装置及び観測方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
時間的に変化する物理現象の物理量を検出する検出部と、
検出した各時刻の物理量をノードとして設定し、複数のノードを以下に示す条件(A)及び(B)にしたがってエッジにより接続した複雑ネットワークを経時的に生成する生成部と、
前記複雑ネットワークにおける所定の特徴量を求める演算部と、
前記特徴量に基づいて物理現象の状態を推定する推定部と、を備えている観測装置。
(A):検出時刻が隣接する物理量により設定されるノード同士
(B):時刻tに検出された物理量yと、時刻tよりも後の時刻tに検出された物理量yと、時刻tと時刻tとの間の時刻tに検出された物理量yとが、次の式を満たす場合における、物理量yと物理量yにより設定されるノード同士
【数1】



【請求項2】
前記生成部は、前記複雑ネットワークにおいて、エッジによって接続するノードの範囲を所定の規則に基づいて制限する、請求項1に記載の観測装置。

【請求項3】
前記ノードの範囲が、所定の物理現象が発生したときの物理量の変動周期あたりの物理量の検出回数に基づいて設定される、請求項2に記載の観測装置。

【請求項4】
前記特徴量が、前記複雑ネットワークの平均次数である、請求項1~3のいずれか1項に記載の観測装置。

【請求項5】
前記推定部は、前記平均次数と所定の閾値との比較に基づいて、物理現象の状態を推定する、請求項4に記載の観測装置。

【請求項6】
前記物理現象が、燃焼器における燃料の燃焼であり、前記物理量が、燃焼器内の圧力である、請求項1~5のいずれか1項に記載の観測装置。

【請求項7】
前記推定部は、前記燃焼器における燃焼の不安定の発生を推定する、請求項6に記載の観測装置。

【請求項8】
前記推定部は、前記燃焼器における燃焼の不安定として、吹き消えの発生を推定する、請求項7に記載の観測装置。

【請求項9】
時間的に変化する物理現象の物理量を検出するステップと、
検出した各時刻の物理量をノードとして設定し、複数のノードを以下に示す条件(A)及び(B)にしたがってエッジにより接続した複雑ネットワークを経時的に生成するステップと、
前記複雑ネットワークにおける所定の特徴量を求めるステップと、
前記特徴量に基づいて物理現象の状態を推定するステップと、を含む観測方法。
(A):検出時刻が隣接する物理量により設定されるノード同士
(B):時刻tに検出された物理量yと、時刻tよりも後の時刻tに検出された物理量yと、時刻tと時刻tとの間の時刻tに検出された物理量yとが、次の式を満たす場合における、物理量yと物理量yにより設定されるノード同士
【数2】


国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015053624thum.jpg
出願権利状態 公開
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