日工の技術雑誌

超音波テクノ 2020年5-6月号
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U2005-06

超音波テクノ 2020年5-6月号

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■特集:超音波等を適用したプラントの保守検査 1
○鋼溶接部の超音波探傷試験条件の最適化へのシミュレーション解析の活用
/(一財)発電設備技術検査協会/古川 敬・上山 芳教
UTにおいて探傷条件を検討する際に、超音波ビームの作図が重要であるが、フェーズドアレイ法やTOFD法では、多数の作図やビーム幅の考慮も重要となる。本稿では、作図ツールとしてのシミュレーションの活用を紹介する。

○局部共振高調波法によるCFRP板接着部不均一性の可視化
/(有)超音波材料診断研究所/川嶋 紘一郎/インサイト(株)/藤田 文雄
周波数掃引スペクトロスコピーユニットと局部共振高調波法を組み合わせ、CFRP板接着部の弱強度域を明瞭に画像化できた。周波数スペクトルのディップ(谷部)周波数を入射することで、非共振領域を明確に表示できる。

○レーザー超音波法による波動可視化検査の特徴
/愛媛大学/中畑 和之・天野 裕維/(一財)電力中央研究所/永井 政貴・林 山
近年、レーザー光を用いた波動伝搬可視化が非破壊検査に用いられている。光音響計測法とレーザードップラー計測法の二つが提案されているが、本稿では、これらを同じ供試体に適用して超音波の可視化を行う。両手法の直接比較を行い、各々の特徴について紹介する。

○底面エコー波形の非線形挙動に及ぼす媒質中の微視組織変化の影響に関する周波数応答解析
/FUT研究所/福原 煕明
固体材料の微視組織変化の超音波伝搬波形に及ぼす影響を検討するにあたり、ここでは微視組織変化として粒状化黒鉛鋳鉄の黒鉛の球状化率を考えた。球状化率を変化させた鋳鉄板材試料からの底面エコーパルス波形は、球状化率の低下により大きく後方へのずれ、大きさも低下するなど大きな変化を示した。またパルス波形にも僅かながら変化も認められた。その変化の原因は、弾性係数の非線形性によるものと仮定し、波動関数における周波数のKe乗の非線形指数によって説明できるかどうかを、線形・非線形波動伝播の問題として周波数応答解析を試みた。本稿では、その結果を紹介する。

○AE技術によるIoT/AIの活用と留意点
/(株)IHI検査計測/中村 英之
非破壊検査の現場では、さまざまな課題を解決する方策の一つとしてAI/IoTの活用が進むことが予想され、AE技術がそのセンシング技術の一つとして応用の範囲が広がる見通しである。AE技術のIoTへの活用においては、ノイズと有意信号の分別や計測環境の変化に応じた計測条件の適正化など実機適用上の課題があることを認識したうえで、それらの解決策が講じられ信頼性の高い試験技術として普及が進むことが期待される。本稿では、その概要を紹介する。

○AEセンサを用いたレーザー励起弾性波のコンクリート中の伝搬評価
/京都大学/橋本 勝文・塩谷 智基
コンクリート構造物の弾性波法に基づく非破壊試験および遠隔検査技術の構築を目的として、本稿では、コンクリート表面へのレーザーパルスの照射による励起弾性波の評価結果と実構造物への適用事例について紹介する。

○環境振動MEMS発電素子とIoT無線センサ応用
/東京大学/年吉 洋・遠山 幸也・本間 浩章/(株)鷺宮製作所/三屋 裕幸/静岡大学/橋口 原
半導体シリコンマイクロマシニング技術によりMEMS型振動発電素子を開発した。櫛歯型電極表面に高密度のエレクトレットを帯電し、環境振動から静電誘導電流によって回収した電力1.3mWで無線センサを駆動した。

○位相速度ベクトル場のダイバージェンスに基づく等方性板材の非破壊検査
/佐賀大学/寺本 顕武・石橋 春香
等方性板材中に発生した欠損の検出を目的として、位相速度ベクトル場のダイバージェンスに基づく欠損のシルエットの可視化手法を提案している。査対象に平面波が照射された場合、微小な欠損が存在すると、欠損を中心として散乱波が伝搬する。その結果、欠損近傍で位相速度ベクトル場のダイバージェンスが高い値を示し欠損の存在を明示する。本稿では、数理的な解析と実験により、提案手法の有効性を評価している。

■解説
〔非破壊検査〕
○超音波伝搬に対する深層学習の試み
/群馬大学/蓑輪 里歩・斎藤 隆泰
本稿では、レーザー超音波可視化法で得られる超音波伝搬画像と同等の画像を、数値解析で作成し、深層学習させた試みを紹介する。深層学習結果より、画像化結果から機械が欠陥の有無を自動判定できる可能性があることを示す。

○電気的負荷によるサイディングされた圧電振動子の振動特性均一化の一方法
/秋田大学/今野 和彦
圧電振動子の音響放射面の振動特性改善のために“サイディング”のある部分電極型圧電振動子の駆動電源インピーダンスを変化させ、駆動した。振動速度測定及び水中でのシュリーレン音場観測の結果、電源インピーダンスの大小によって、振動速度分布が大きく変化し、電源インピーダンスの選択によって均一な振動速度をもつ厚み振動が得られる可能性を明らかにした。

○環境雑音を利用した建造物の診断モニタリング
/工学院大学/高橋 義典
環境雑音によって生じる建造物の僅かな振動を利用した、試験信号を必要としない、建造物の診断モニタリング手法について述べる。実験では、相対誤差2%未満で共振周波数が推定できることが確認された。

○空中超音波法による難燃処理木材中の薬剤量分布の推定手法
/九州大学/長谷川 益己/福岡県工業技術センター/岡村 博幸・竹内 和敏
空中超音波を利用した防火木材の防火性能の新しい非破壊評価法の開発を目指している。本稿では、難燃薬剤処理した木材中の薬剤量と超音波伝搬速度の関係を検討し、薬剤量分布の推定を試みた内容について紹介する。

〔医用超音波〕
○超音波カラードプラを用いた気泡キャビテーション信号観測法
/群馬大学/江田 廉・山越 芳樹
超音波DDS実現に向け開発した超音波映像装置を用いた気泡キャビテーション観測法において、従来法で観測していた信号の振幅情報に替わり信号の周波数情報を可視化する方法を提案した。

○軟骨組織における音速と他の物理量との比較
/(国研)産業技術総合研究所/新田 尚隆
本研究では、生体音速の解釈のための一検討として、軟骨組織を対象としたマルチモーダル測定を行い、生体内組織の音速と他の物理量との相関性を調査した。

○2次元血流速度ベクトルイメージングのための 2段階スペックルトラッキング法
/富山大学/長岡 亮・茂澄 倫也・長谷川 英之
相関関数に基づいた2段階スペックルトラッキング法を提案し、Field IIプログラムを用いたシミュレーション実験によって推定精度の検証を行った。また、提案手法した2段階スペックルトラッキング法をヒト頸動脈のデータに適用し、その2次元血流速度ベクトルを算出した。

○表皮ブドウ球菌が産生するバイオフィルムの超音波照射による破壊効果
/自治医科大学/鯉渕 晴美
超音波照射には難治性感染症の原因となるバイオフィルムを破壊する効果があることがわかり、バイオフィルム感染症の治療の一助になる可能性があることが示唆された。

■製品紹介
○世界が認める超音波バリ取り洗浄装置
/(株)ブルー・スターR&D/柴野 佳英

■研究室紹介
○豊田工業大学/機械創成研究室
/豊田工業大学/古谷 克司

○神奈川工科大学 工学部 機械工学科 精密加工研究室
/神奈川工科大学/今井 健一郎

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