日工の技術雑誌

超音波テクノ 2014年05-06月号 PDF版
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U1405-06

超音波テクノ 2014年05-06月号 PDF版

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■特集:超音波等を適用したプラントの保守検査
○ドライコンタクト超音波法とその理論の活用/東北大学/燈明泰成
水とサンプルとの間に薄膜を介して実施するドライコンタクト超音波法において、高分子フィルムを上手く活用することで受信超音波の周波数成分が操作できることを紹介する。また、当該超音波伝達系で生じる音響共鳴現象を利用した幾つかの検査事例を紹介する。

○水浸高調波法を用いた金属中介在物の可視化
/(有)超音波材料診断研究所/川嶋絋一郎
水浸高調波法を用い、数サイクルの大振幅正弦波バースト波を入射し、ハイパスフィルタにより2〜5次の高調波振幅をマッピングすることにより、金属材料内の大きさ10〜600 μm 程度の非金属介在物を非破壊的に可視化できることを示す。

○三次元超音波探傷に対応したビーム走査シミュレーション
/(株)日立製作所/三木将裕・大島佑己・北澤聡・河野尚幸
三次元超音波探傷に対応できる高速なシミュレーション技術を開発した。距離振幅特性係数と三次元指向係数に基づいた指向特性型解法により超音波ビーム音場を計算し、三次元探傷画像の予測やエコー反射源の特定が容易になった。

○画像面積法(SOD法)による超音波フェーズドアレイ探傷
/超音波技術研究所/小島正
超音波フェーズドアレイ探傷(PA探傷)では依然として欠陥判定に従来のエコー高さが使われている。画像面積法という手法でPA 探傷の断層像上で直接欠陥判定ができることを理論と実験で示した。

○レーザ超音波法による回転体内部の非接触温度モニタリング
/長岡技術科学大学/小杉祥・小野裕洋・井原 郁夫・松谷巌
レーザ超音波法による回転体内部の温度分布モニタリング手法を紹介する。本手法は回転円柱の半径方向の一次元温度分布を非破壊かつ非接触に測定することができ
る。同手法の有用性を簡単な加熱実験により検証した。

○大径管のコンクリート接触部のガイド波試験
/(株)シーエックスアール/池田隆・佐伯優一・土谷博行・高谷光広
/三菱化学(株)/五家基樹・加藤恭久・山川昌信・三浦到・松本孝
大径管のコンクリート接触部のガイド波試験建設以来40数年のプラントで工業用水を送る大径管がある。配管はコンクリート架台で支持されるような構造になっており、その部分に雨水等が入り込み腐食が生じる可能性がある。そこの健全性をこれまで調査できる検査方法がなかった。周方向ガイド波を利用した検査手法で良好な試験結果および損傷評価可能であったので紹介する。

○地中埋設ロッドにおけるガイド波減衰特性/日本電信電話(株)/庄司正成
地中に埋設された構造物を対象とするガイド波を利用した超音波探傷技術の基礎検討として、地中に埋設された円柱形スチールロッドにおける地中へのエネルギー漏洩に伴うガイド波の減衰特性について計算によって検討した結果について紹介する。

○液体窒素環境におけるチタン合金の超音波疲労による非破壊評価
/(独)物質・材料研究機構/志波光晴・萩原益夫・山脇寿
超音波疲労試験時の振動波形を試験片の自由端において広帯域で検出し、連続的に波形を収録することで分調波や高調波による非線形超音波及びアコースティック・エミッション(AE)解析法の検討を、液体窒素環境においてチタン合金を対象に行った。

○コンクリート中を伝搬する超音波の三次元シミュレーションと実験的検証
/愛媛大学/中畑和之/東京工業大学/廣瀬壮一
コンクリート中の波動伝搬を扱うには、材料を巨視的に均質化して捉えるのではなく、微視構造の視点から現象を考えるべきである。ここでは、イメージベース処理によって、実際のコンクリートの内部構造に近い数値モデルを作成し、有限積分法に基づく数値解法によって、コンクリート中の波動伝搬をモデル化した。

○レーザ超音波を用いた表面開口亀裂深さ評価/(一財)電力中央研究所/福地哲生
レーザ超音波を用いた表面開口亀裂の深さ測定法のうち、表面波の時間遅れを用いる方法を対象とし、模擬亀裂の深さ測定実験を行った。深さ2.3mm以上において深さと時間遅れに線形性が見られた。また、材料温度が変化した場合の時間遅れの補正法を提案した。

○薄膜超音波センサの基本性能と応用例/熊本大学/小林牧子・井上拓男
/McGill大学/Cheng-Kuei Jen/Zinco Global Network/Mario Ubiali
ゾルゲル複合体による薄膜超音波センサはバッキング材・カプラントが不要なことから工業応用に適しているといえる。本稿では薄膜超音波センサの温度特性の比較と実用例である亜鉛めっき浴槽厚の測定結果について紹介する。

○板波を用いた鋼床版デッキプレート貫通亀裂の検出/三菱電機(株)/木村友則
道路橋に用いられている鋼床版のデッキプレート貫通亀裂
を、超音波で検出する技術を紹介する。Uリブ底面に板波を伝搬させ、滞水検知により間接的に貫通亀裂を検出する。これらの技術内容および現場への適用事例について示す。

○水浸超音波による多層配管の非破壊評価/(株)日本情報総研/中野多郎
近年の給水管等の主流は、鋼管の内面に合成樹脂をライニング(コ-ティング)加工した鋼管である。硬質塩化ビニールやポリエチレンを加熱融着して、皮膜層を形成するため、内面外面の被覆の剥離、クラック等の対策として密着力や膜厚の品質管理が重要になる。本稿では、3層構造の多層配管について、内面からミラーによる反射式水浸超音波法により、造作した模擬欠陥の検出の可否の検討を行った。

○表面近傍のき裂・剥離の弾性表面波アレイ映像法
/東北大学/山中一司・依藤洋・菅原あずさ・大内彬寛・神納健太郎・小原良和
表面波の臨界角に設計されたくさびと一次元アレイを効果的に組み合わせて、遅延則により表面波を集束させ、その焦点を電子的に走査する技術により、表面波の波長程度の分解能で表面傷が迅速に映像化できる。表面波は大きなエネルギーを集中できるため、分調波や高調波を用いた非線形超音波計測への拡張も容易である。

■解説
〔非破壊検査〕
○レーザ超音波可視化探傷技術の開発
/つくばテクノロジー(株)/高坪純治・王波・劉小軍
レーザ超音波可視化探傷技術は超音波が検査体を伝わる様子を目で視ながら探傷する技術である。新しい技術を産業応用につなげるには、利便性や操作性を向上させることが重要になる。本稿では、それらの点に焦点を当てながら、当該技術の検査性能を紹介する。

○レーザ励起超音波を用いた微小クラック検出
/同志社大学/中田和樹・北村暁晴・松川真美
レーザ励起パルス超音波を用いてアクリルの薄板試料中の微小き裂先端の検出を試みた。その際、中空状のPVDF トランスデューサを自作し、中空部にパルスレーザを透過させることで送受波器の一体化を図った。同時に、Lamb波を試料中に伝搬させ、き裂の状態を変化させ、き裂先端の検出を試みた。

〔光超音波〕
○MEMS/NEMS共振器の振動制御技術/日本電信電話(株)/岡本創・山口浩司
微小電気機械共振器(MEMS/NEMS共振器)はセンサ・フィルタ・メモリ・ロジックなど幅広い用途において昨今注目されている。本稿ではMEMS/NEMS共振器の高性能化・
高機能化に際して重要となるQ 値の向上に関するアプローチを紹介すると共に、高Q 値MEMS/NEMS 共振器において問題となる繰り返し動作速度の低減を改善する手法として、著者のグループが開発した2つのMEMS共振器のパラメトリック結合を用いた高速振動制御技術を紹介する。

○光ファイバ中のブリルアン散乱とそのセンサ応用
/東京工業大学/水野洋輔・中村健太郎
光ファイバを伝搬する光の一部は、微弱な超音波との相互作用によって反射される。この現象はブリルアン散乱と呼ばれ、周波数シフトを伴う。本稿では、その特性や測定法、測定の実例を解説するとともに、これを利用した歪や温度の分布センサを紹介する。

〔医用超音波〕
○超音波パルスドップラ法におけるパルスの繰り返し回数による
速度分布計測への影響/神戸大学/村川英樹
超音波パルスドップラ法は、一次元の瞬時速度分布が計測できることから、工学分野ではUVP(Ultrasonic Velocity Profile method)と呼ばれ、様々な流動現象の解明に用いられてきている。本手法では複数回の超音波パルスの送受信によって速度を算出しており、一般にノイズの多い条件で精度良く速度分布を計測するためには、超音波の繰り返し回数(Npulse)を増加させることが有効である。しかしながら、Npulseの増加は時間分解能の低下を意味しており、特に乱流場や脈動流の計測では、速度計測の追従性に注意する必要がある。そこで本稿では、速度算出アルゴリズムおよびパルスの繰り返し回数による測定精度への影響、および最適なNpulseの決定方法について紹介する。

○日本における骨量測定装置の設置状況と使用実態/(公財)骨粗鬆症財団/山内広世
超音波を用いて骨量を測定する装置(QUS 装置)を設置している施設数は1996 年に781 であったが、2011年には7,893まで増加した。QUS装置は医療機関以外の施設に多く設置されており、人口1万人当たりの都道府県別設置施設数は西日本に多く、東日本特に関東圏に少ない。

○ソナゾイドを用いた脂肪肝の造影超音波診断/兵庫医科大学/山平正浩・飯島尋子
脂肪肝の約20 〜30%は肝硬変に進展する。現時点では非侵襲的に診断する手法がない。超音波造影剤を外部指標とし、簡便に脂肪肝からNASHを拾いあげる手法を開発した。

■製品紹介
○身体組成(脂肪・筋肉)専用の超音波画像測定装置
/(株)グローバルヘルス/田中寿志

■創刊25年 私の「思い出に残る研究」
○雑音から騒音そして非線形音響へ/同志社大学/渡辺好章

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