光ファイバーを用いた内視鏡型レーザスペックルひずみ/損傷計測システムの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555032
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小倉 敬二 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (70029007)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 市原 宗明 三菱電線工業(株)光電波システム研究部, 研究員 ; 木田 勝之 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (00271031) ; 西川 出 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (90189267)
• Keywords: レーザスペックル / スポット径 / 計測距離 / 計測角度 / スペックルサイズ / 光ファイバー / 1センサー法

Research Abstract

本年度はレーザ光を任意位置へ導入する方法について重点的に検討を行った.さらに微小スポット径による計測手法として有効な方法についても検討した.
1. レーザ光を計測対象まで導入する方法としてまずミラーによる手法を確立した.溶射平滑試験片の疲労試験にこれを適用した.このサンプルの疲労荷重負荷条件下におけるき裂発生ならびにはく離挙動を計測する際,ミラーとハーフミラーの組み合わせにより,種々の位置における観察を容易にすることができた.
2. 次に微小スポット径による計測の可能性を調べるために,セラミックスサンプルに発生したき裂の開口変位分布を計測することを試みた.ここでは微小スリットを有するミラーを用いてレーザ照射領域を制限することにより,計測領域の絞り込みを行った.レーザ照射を絞り込んだ方向にはスペックルサイズは大きくなり,計測が出来なくなるが,それと直行する方向,この場合き裂開口変位方向には従来通りの計測が可能であることを明らかにした.
3. 最後に生体用材料の中でも微小なサンプルを対象にする歯科用材料に対するスペックル法の適用について検討した.歯科用コンポジットは半透明な材料であり,直接計測しようとすると,透過光のためスペックルゲージが使えないことがわかった.そこで酸化マグネシウム蒸着処理によりこれを回避することにより計測可能となることを明らかにした.引張り試験のみならず圧縮試験や疲労試験に対しても適用可能であることも明らかにした.

Research Products

• [Publications] 小倉敬二,西川 出,田中盛彦,門阪宗樹: "セラミックスき裂材のCOD計測と疲労き裂進展駆動力の検討" 日本機械学会講演論文集. No984-1. 47-48 (1998)
• [Publications] 小倉敬二,西川 出,竹中雅彦,岡野公泰: "高温下セラミックスの疲労寿命に及ぼす荷重繰り返しの影響" 日本機械学会講演論文集. No984-1. 411-412 (1998)
• [Publications] 小倉敬二,西川 出,門阪宗樹,田中盛彦: "アルミナおよび窒化ケイ素セラミックスの不連続的疲労き裂進展と開閉口" 日本材料学会第46期学術講演会講演論文集. 71-72 (1998)
• [Publications] 西川 出,小倉敬二,山田周治,坂上昌弘: "レーザスペックルプロファイルの定量解析と表面疲労損傷評価への応用" 日本材料学会第46期学術講演会講演論文集. 75-76 (1998)
• [Publications] 小倉敬二,西川 出,田中盛彦: "レーザスペックルによる窒化ケイ素セラミックスの疲労き裂開口観察" 日本機械学会講演論文集. No98-3. 687-688 (1998)
• [Publications] 小倉敬二,西川 出,脇 裕之: "切欠き底繰り返し2軸ひずみ状態の切欠き形状依存度の検討" 日本機械学会講演論文集. No.98-5. 3-4 (1998)