従来の測力センサが高温環境下で動的力測定において一般的に持つ測定精度不足および高温での安定性の弱さの問題に対し、常温から350 ℃の中高温環境に対応し、優れた動的応答能力を持つ新型圧電力センサを開発し、単一要因感度解析－非線形回帰モデリング－ラブ進化アルゴリズムによるパラメータ最適化を融合したセンサ設計手法を提案した。機構モデル法によりセンサの質量－剛性－減衰集中的パラメータ動力学モデルを構築し、制御変数法で固有周波数に影響を与える5つのコアパラメータを選定し、段階的回帰法で交互作用項および高次項を含む高精度非線形回帰モデルを確立した。最適化目標として固有周波数の最大化を設定し、ラブ進化アルゴリズムを用いてセンサ構造の最適化を行った。高温動的性能試験システムを構築し、製作したセンサの高温動的性能を実験的に評価した。結果は、新開発センサの非線形度は1.07％、再現性誤差は1.37％であり、設定温度範囲内で動的感度は30.33 pC/N以上で安定的に維持され、温度ドリフト係数はわずか-0.014％/℃であった。この研究成果は高温環境用圧電力センサの構造設計およびパラメータ最適化の理論的参考となり得る。

高温;圧電式力センサ;ラブ進化アルゴリズム;動的力検出;構造最適化