日工の技術雑誌

超音波テクノ 2014年09-10月号 PDF版
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U1409-10

超音波テクノ 2014年09-10月号 PDF版

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■特集:さまざまな場面で活躍する超音波計測技術(1)
○圧電材料と水中音響トランスデューサ/日本電気(株)/山本満
水中音響トランスデューサは、水中で電気←→音波の変換を行う変換器である。このような変換器の中で機能性を発揮しているのが圧電材料である。圧電材料には、単結晶、セラミックス、高分子などの分類があるが、本稿はこれら機能性のキーとなる圧電材料に着目し、水中音響トランスデューサの種類などを紹介する。

○空中超音波用高周波圧電高分子トランスデューサの動作特性とその応用
/山形大学/高橋貞幸
本稿では、圧電高分子であるP(VDF/TrFE)を用いた、
MHz帯域の空気中に於ける動作特性と本トランスデューサによる空気の物性値測定への応用について述べる。空気中での測定に関しては、1〜 10 MHz間での空気吸収計数値の測定および低温度領域(室温から180 K)での音速と吸収値を測定した。その結果、高周波における空気の減衰値から、空中超音波による画像形成のためのトランスデューサ設計指標が明確になり、また、P(VDF/TrFE)圧電高分子トランスデューサは、低温度領域でも十分動作することが判明した。

○感度補正型信号を用いた超音波計測法
/千葉工業大学/千村大・陶良・本岡誠一
広帯域信号による超音波計測を目指して感度補正型送信信号を考案し、その有効性を検討してきた。本稿では、線形予測処理(ARモデル)による信号帯域の拡大法との併用による超音波計測例を紹介し、加えて、ARMAモデルを用いた新たな試みについて紹介している。

○海洋音響における時間反転波/(独)海洋研究開発機構/志村拓也
海洋音響においては、1990年代より時間反転波の収束性を通信やソーナーなどへ適用する研究が盛んに行われてきた。本稿ではそうした研究例のいくつかを紹介し、海洋音響における時間反転波の概要について説明する。

○震源の非線形振動と地震予知/防衛大学校/菊池年晃
地震の震源震動を音響学的知見から解析する。即ち観測した地震波にタイムリバーサル処理を行い、震源の振動を求める。その結果から、活断層に添った非線形振動による特異な放射モデルを示す。そのモデルを活用することにより、以後に発生するより大きな地震を予知することが可能となる。

○M3マルチ・モード機能マルチビーム・ソナー/日本海洋(株)/中野健一
本稿では、これまでの多くの技術的な経験に最新の技術を盛り込んで開発したM3マルチ・モード機能マルチビーム・ソナー(以下、M3マルチビーム・ソナー)のさまざまな特長とアプリケーション例について紹介する。

○ピエゾ振動センサを用いた固有振動計測
/秋田県立大学/下井信浩/応用地質(株)/西條雅博
老朽化した橋梁等の構造物において、大震災後の健全性を評価することは緊急の課題である。本稿では、固有振動数を簡易的に解析するためのピエゾ振動センサを用いた簡易計測システムを提案し、実橋梁における計測結果とシステムの概要について報告する。

○超高サイクル疲労を視る/ポリテックジャパン(株)/若月祥子
超高サイクル疲労(VHCF)が発生するチタン合金や金属基複合材料(MMC)などの高性能金属の疲労挙動の研究において、超音波領域の振動モードやひずみを測定することは重要だ。本稿では超音波領域の振動モードやひずみを可視化できる、測定機器を測定事例とともに紹介する。

○エコー画像を利用した肉牛の脂肪交雑推定
/(独)産業技術総合研究所/福田修・鍋岡奈津子
/長崎県農林技術開発センター/橋元大介
本稿では、肥育段階にある生牛のBMSナンバーを推定することを目的とする。生牛から超音波エコー画像を計測し、その画像からテクスチャ特徴量を抽出し、主成分分析後、ニューラルネットによりBMSナンバー推定を実施する。実験によりその有効性を実証した。

○障害物検出のためのワイドレンジ超音波センサ
/山梨大学/丹沢勉・塩澤奨・清弘智昭
本稿では送信信号と受信信号との間で相関演算を行う超音波センサの技術を基礎として雑音に強く、かつ、遠方から危険度の最も高い接触直前までの領域を連続的に安定した測距が可能なワイドレンジな超音波センサについて解説する。

■特集:ソノケミストリーの応用技術2
○矩形波ボルタンメトリーによる超音波反応場で生成した
ヒドロキシルラジカルの迅速定量/信州大学/金継業
超音波によるラジカルの発生は常温と常圧下においても容易に実現できるため、近年では、超音波キャビテーションを新しい化学反応場として利用することが注目され、ナノ材料の創製、水質の浄化、遺伝子治療、殺菌など応用的な分野への展開が試みられている。超音波による化学作用はヒドロキシルラジカル・OHに起因するものが多く、キャビテーションの生成条件や・OHの生成速度を簡単に評価できる分析技術の開発が求められている。この研究はサリチル酸(SA)と・OH との付加反応を利用して、矩形波ボルタンメトリーにより付加反応生成物である2,3-、2,5-ジヒドロキシル安息香酸(DHBA)を高感度で検出することを検討し、超音波反応場中で生成した・OHの定量を可能にした。この方法は、液体クロマトグラフィーなどの分離手法を用いなくても計測が可能で、超音波反応効率(SE値)の周波数依存や、従来のWeissler 法で得たものとの相関関係を検討した。

○超音波を用いた導電性高分子の合成/東京理科大学/小林大祐
導電性高分子は金属系電子材料の代替物として注目され、高機能化、加工性の付与のために球状微粒子合成が期待されている。本研究では超音波を用いたポリピロール微粒子合成を行い、周波数が生成物粒子形態や収量におよぼす影響を明らかにした。

■解説
〔強力超音波の応用〕
○面状振動軌跡を用いた異種金属の超音波接合/日本大学/三浦光・淺見拓哉
これまで、超音波接合法に用いられている振動の軌跡は直線状であることが多く、接合強度が弱い点が問題であった。そこで、著者らは斜めスリットを用いた超音波複合振動体に2つの駆動周波数を印加した場合に得られる縦振動とねじり振動の面状軌跡の振動を用いて、超音波接合の検討を行ったところ、面状軌跡の振動で行った場合の接合強度は、線状軌跡の振動を用いた場合と比べて向上したことを示した。

〔非破壊検査〕
○高周波数探触子による非接触片面反射法/(株)ケン・オートメーション/矢尾板達也
/The ultran group/Anuj Bhardwaj・MaheshC.Bhardwaj
大気中を伝播する非接触空中伝播は、周波数が高いほど大きく減衰する。2MHzの高周波数探触子を使用して、複合材への透過法と2探触子反射法の比較を行った。2探触子反射法では積層された複合材の深さ方向による層間剥離の違いを画像化することができた。

〔海洋超音波〕
○高分解能音響ビデオカメラを用いた水生植物群の分類と三次元マッピング
/東京大学/水野勝紀・浅田昭
近年、MHz帯域の超音波を利用する高分解能音響ビデオカメラが浅瀬水域の植生調査に応用され始めている。本稿では、音響ビデオカメラを用いた水生植物群の分類とその三次元マッピングを目的とする音響計測手法及び、新たに提案している音響画像処理手法について説明する。

〔医用超音波〕
○超音波による安全歩行の支援システム/山口大学/中島翔太・田中幹也
一般的に、超音波距離センサから得られる情報は、対象物の存在の有無、もしくは対象物との距離情報である。本稿では、超音波距離センサから得られる距離情報と反
射強度の関係から、測定距離が異なる環境であっても材質の判別が可能な手法を提案する。また、この手法を路面状態の判別に適応することで、高齢者や障害者が利用
する車椅子の走行を補助するための安全支援システムを開発したので紹介する。

○超音波を利用した変形性膝関節症の定量評価について/山口大学/森浩二
変形性膝関節症は、膝関節の関節軟骨の変性が原因である。関節軟骨の変性を評価するために超音波探触子と姿勢角センサーを組み合わせたプローブを開発した。超音波の照射角度とエコー強度の関係から関節軟骨変性の評価を行う方法について紹介する。

○適応型信号処理を用いたリアルタイム高分解能超音波イメージング法
/京都大学大学院/瀧宏文・山川誠・椎名毅
適応型信号処理法と周波数領域干渉計法を用いた高分解能超音波イメージング法は、肝臓などスペックル雑音の影響が高い臓器にも適用可能である。本手法は術中エコーへ適用可能であり、手術領域の正確な把握により侵襲性を大きく低減できる可能性がある。

○MRガイド下集束超音波治療 (MRgFUS) のさまざまな治療への応用
/InSightec Japan(株)/ヤイール・バウアー
MRgFUS治療器のExAblateシステムは、子宮筋腫に対するMRgFUS治療器として、2009年9月1日に厚生労働省の薬事承認を取得した。また、ExAblateシステムは有痛性骨転移の疼痛緩和の治療器として、子宮筋腫に続き2012年12月にFDAの認可を得ている。本稿では、MRgFUS治療の概要について解説する。また、現在世界で実施されている、癌や脳疾患に対する治療への応用を目指した治験および臨床研究について紹介する。

■私の「思い出に残る研究」
○圧電体の横波型弾性表面波の研究/東北大学/中村僖良

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